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工業尾氣“變”身魚飼料,地溝油“變”為飛機燃料,秸稈“變”成薄膜……生物制造是以酶、微生物細胞等生命單元為核心“生產車間”的顛覆性制造范式。作為一種先進物質分子生產方式,生物制造與多數國民經濟行業關聯大、接口多,在食品、制藥、化工、材料、能源等領域加速滲透,正成為推進新型工業化、做強做優做大實體經濟的重要抓手。
產業發展量質齊升
與依賴石化原料和高能耗的制造方式相比,生物制造以可再生生物質為原料,過程溫和、污染小、能效高、可持續性強,是典型的綠色制造和循環經濟代表。
賽迪研究院消費品工業研究所所長李博洋介紹,生物制造從原料、工藝、回收等多個環節降低碳排放,通過微生物、酶、細胞等直接生產目標產物,極大提升了物質轉換效率。
近年來,隨著基因編輯、測序及菌株設計等成本快速下降,效率明顯提升,一些大宗替代型、創新開發型產品逐步實現規模化生產。目前我國生物制造年產值規模超1.1萬億元,發酵產能占全球70%以上,其中生物制造食品、生物制藥兩個領域年產值均已超4000億元。
李博洋表示,生物制造的規模壯大和發展質量提升,與產業耦合、技術融合、場景牽引密切相關,我國發展生物制造具有多重優勢。
工業體系方面,我國制造業增加值占全球近30%,是全球唯一擁有聯合國41個工業大類、207個中類、666個小類的國家,與發酵生產、過程工程、分離純化、檢驗檢測等生物制造核心環節相關的技術研發、裝備制造、服務型制造等配套完善,為產業的規模化發展奠定良好基礎。
應用場景方面,我國地域遼闊、經濟總量大,各地因地制宜形成諸多特色產業,食品、醫藥、輕工、紡織、電子信息等不同行業需求場景多元,同時農業生產、生態保護、城鄉建設等各領域高質量發展闊步前行,為農業生物制品、微生態制劑、生物基材料等提供廣闊發展空間。
市場方面,我國擁有超14億人口,內需體量龐大,居民收入水平和消費能力穩步提升,高品質、個性化、營養健康的消費需求持續釋放,以產品供需適配為主線,有助于穩定和擴大消費,助力形成更高水平供需動態平衡。
產業方面,我國發酵工業產能全球第一,氨基酸、維生素等大宗產品產量占全球70%以上,積累了從菌種選育到大規模分離純化的完整工程能力與人才隊伍。
加速賦能千行百業
生物制造正加速賦能千行百業,為激發產業活力源泉、豐富人民美好生活提供重要產業基礎。
在化學品領域,生物制造逐步實現對傳統石化生產方式的替代;在食品及添加劑、日化美妝、高性能紡織纖維、藥物活性成分、稀缺天然產物等領域,生物制造產品供給能力和供需適配水平持續提升,更好滿足居民消費需求;生物材料、綠色能源領域創新活躍,家居建材、工程建設、航空航天等應用場景持續拓展。
以酵母行業為例,作為一種天然微生物,酵母被廣泛應用于發酵面食、釀造等領域。如今,合成生物技術的快速發展,讓酵母成為生物制造的理想“工廠”。
湖北安琪生物集團有限公司深耕生物制造40年,在做強酵母與食品健康主業的同時,突破發展生物農業及生物新技術產業。安琪集團總工程師張彥介紹,集團正大力發展以合成生物為代表的生物新技術,重點突破微生物蛋白、健康功能食品配料、農業微生物菌劑等產業化關鍵核心技術,推動合成生物技術在生物農業、生物材料、生物醫藥等領域的深度融合與成果轉化。
國家發展改革委宏觀經濟研究院研究員張林山認為,生物制造未來有望在諸多重點領域實現率先突破,預計到2030年,催生具備全球競爭力的萬億元級生物制造產業集群:一是大宗生物基材料,比如聚乳酸、生物基聚酰胺,實現對化纖和石化塑料的替代;二是新型食品與飼料,比如微生物蛋白、細胞培養肉和母乳化寡糖,拓寬糧食安全邊界;三是高值生物醫藥,依托臨床資源優勢,在工程菌活體療法、通用型細胞治療等方向形成領跑;四是綠色農業投入品,比如微生物固氮菌劑和RNA生物農藥,加速農業減碳增效。
合力突破難點堵點
“我國生物制造發展有基礎、有特色、有活力,‘十五五’將進入關鍵發展期。”李博洋表示,產業蓬勃發展的同時,生物制造也面臨一些亟待突破的重點命題,比如核心菌株、酶制劑、高端儀器等領域創新研發和生產供給能力亟待提升,多元化原料供給體系尚未形成,標準、人才、金融工具等配套支撐能力有待增強等。
在張林山看來,當前生物制造邁向規模化仍面臨多重瓶頸。技術層面,關鍵酶制劑、核心菌種和底盤細胞仍高度依賴國外,自主可控能力不足,底層數據庫和工業軟件存在短板;工程層面,從實驗室到產業化的中試轉化環節薄弱,放大過程中產品質量和一致性控制難度大,生產成本偏高;要素層面,跨學科復合型人才短缺,非糧原料供應體系尚未建立;制度層面,標準與監管體系不完善,部分領域市場準入壁壘較高。
頂層設計正不斷完善。2025年6月,工業和信息化部、國家發展改革委聯合印發,提出到2027年,力爭培育生物制造中試能力建設平臺20個以上,服務企業數量超過200家,孵化產品400個以上。2025年12月,工業和信息化部印發生物制造標志性產品名單(第一批),不斷加強生物制造標志性產品培育和推廣,營造生物制造產品市場應用良好環境。
據了解,工信部將瞄準生物制造產業面臨的基礎科學問題和重大工程化瓶頸,加強原始創新和關鍵核心技術攻關;推進產學研用金協同發展,加快構建生物制造產品矩陣和企業矩陣;拓展應用場景,積極推動生物制造產品在未來食品、醫療健康等領域廣泛應用。
張林山建議,下一步應加強底盤細胞、基因編輯等源頭技術攻關,構建自主技術體系;建設國家級中試平臺和概念驗證中心,打通產業化鏈條;推動AI與生物制造深度融合,補齊數據基礎設施短板;完善審評審批、標準制定和市場準入政策,建立可持續商業生態;探索秸稈等農業廢棄物高值化利用,破解原料約束。
李博洋表示,還應健全產品評價機制和標識制度,加快原創性成果市場準入;完善基因編輯、菌種、酶制劑等知識產權保護機制;鼓勵地方完善生物化工等中試產線前置性審批環節;發揮“龍頭企業—細分產業鏈—大品種”牽引帶動作用,加強專精特新企業和制造業單項冠軍企業培育;健全標準規范體系,積極參與國際標準化工作;支持市場化產業基金發展,推動金融機構出臺更多符合企業特點的產品。
來源:經濟日報
記者:賴奇春、黃鑫
*本文封面由AI工具輔助生成
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