工業生物技術任重道遠

文/馬延和

工業革命走到今天，氣候變化、環境危機、能源資源短缺等問題正引發人類對物質文明進步方式的重新思考。當前，可持續發展已經成為時代最強音，而走出一條可持續的新型工業化道路需要科技的引領與支撐。在這一背景下，被業界寄予厚望的工業生物技術將承擔怎樣的責任？重點發展方向是什么？關鍵技術瓶頸該如何解決？中科院天津工業生物技術研究所所長馬延和表明了自己的觀點。

開創綠色增長新紀元

頻繁的霧霾發出警示，工業經濟過度依賴化石資源的前景是灰色的。事實上，我國工業化進程與經濟發展已經付出了難以承受的環境代價。據報道，我國70%左右的城市空氣質量達不到新的環境空氣質量標準，70%的江河湖泊被污染，土壤重金屬污染、農田地膜塑料污染、城市垃圾白色污染日益嚴重。看不見的毒物、重金屬已嚴重侵蝕了大氣、土地、地下水等我們賴以生存的基本條件，我國先污染后治理的發展模式已經走到了盡頭。

工業生物技術是生命科學與生物技術新的發展階段，其核心是以生物體活細胞或其酶進行物質的合成生產，具有原料可再生、過程清潔等可持續的典型特征。生物技術介入工業領域，可把工業污染的末端治理轉變為源頭控制，將改變能源、化工、輕紡、醫藥等領域的工業格局，開創一個財富綠色增長新紀元。

通過工業生物技術，化學工業可以減少重金屬、有機溶劑、化學助劑的使用，減少水耗、能耗，減少廢水、廢氣及廢物的排放；大部分傳統石油化工產品都可以由生物路線獲得，可以逐步減少對石油、煤炭等化石資源的依賴，減少二氧化碳排放，從根本上改善生態環境，工業生物技術是保障經濟與環境協調永續發展的重要支撐。因此，工業生物技術將給基礎物質加工業帶來根本性的變革，將會極大地影響一個國家的經濟地位以及環境安全。

全球聚焦生物經濟

如今，世界各主要經濟強國都把工業生物技術確定為21世紀經濟與科技發展的關鍵技術，美國、歐盟、日本等國家和地區都制定了雄心勃勃的戰略目標與重大行動計劃，以加速發展清潔、高效和低碳的工業生物制造產業，降低經濟發展對化石能源的依賴，減少人類社會活動的碳足跡。

2010年，經濟合作與發展組織（OECD）發布《面向2030的生物經濟》報告之后，世界主要大國紛紛制定新的生物技術戰略，強化工業生物技術布局，力圖在未來生物經濟競爭中占有有利地位。

2012年2月，歐盟委員會通過了歐洲生物經濟戰略，加大與生物經濟相關的研發和技術投資力度，增強生物經濟的競爭力；2013年，歐盟地平線2020（Horizon 2020）計劃啟動。

2012年4月，美國發布了《國家生物經濟藍圖》，該藍圖列出了推動生物經濟將要采取的措施，以及為實現這一目標正在采取的行動。

2013年7月，德國發布生物經濟戰略，提出通過大力發展生物經濟，擺脫對化石能源的依賴，增加就業機會，實現可持續發展，提高經濟和科研領域的全球競爭力。

當前，全球現代生物技術的發展出現了一個明顯的趨勢，那就是主戰場已經從人們熟知的醫藥醫療、農業食品領域，轉向了更加廣泛的工業領域。

我國工業生物技術戰略

我國具有發展工業生物技術的迫切需求與良好的工業基礎，以工業生物技術為核心的生物制造產業被列入我國優先發展的戰略性新興產業，加快轉變發展方式、培育與環境協調的新經濟增長點成為我國當前歷史時期最重要的戰略任務。

然而，我國工業生物技術發展存在創新能力不強，核心技術缺乏，隊伍體量偏小，缺少有效支持等問題。生物技術領域的研究大多關注的是醫藥醫療、轉基因育種，對于未來全球經濟競爭焦點、國家需求異常迫切的工業生物技術卻沒有應有的熱情。

工業生物技術對于實現低碳經濟與工業可持續發展、促進經濟發展方式與人類生活方式的根本性變革具有重大戰略意義。我國應從全局、長遠與現實相結合的角度研究部署工業生物技術發展戰略，以下5個方面應重點關注：

一是發展生物煉制與生物轉化技術體系，形成可再生化工產品與化工材料的生產模式，促進工業原料路線的變革性轉移與低碳發展。這一方面主要是利用我國豐富的生物質資源，建立以微生物轉化為核心的生物質化工與生物質能源的科技創新體系，突破生物能源、生物基材料與生物基化學品合成的關鍵技術，建立燃料與石油化學品的原料替代路線，促進大宗工業原材料擺脫對石油的依賴，逐步轉變我國工業化進程對化石資源過分依賴的局面。

二是發展生物催化與生物加工技術體系，建立綠色、高效、可持續的生物工藝，促進傳統工業過程的綠色轉型升級。這一方面主要是利用生物技術綠色、清潔、高效的特點，通過加強工業酶與生物催化劑的技術與應用創新，建立環境友好的生物工藝，簡化工藝流程，減少工業生產過程中化學制劑的使用，對高污染、高能耗的工業生產提供更綠色的解決方案，促進工業節能減排。

三是發展現代發酵技術體系，建立新一代的工業菌種育種、人工細胞合成與生物系統工程技術體系，革新我國傳統生物化工產業，增強國際競爭力。這一方面主要是利用基因組學、合成生物學的最新科學進展，構建先進工業菌種體系，提升我國發酵工業技術水平，開辟新的物質合成與生產技術模式；利用生物技術與信息、工程、機械等領域的交叉研究成果，發展生物系統工程技術，提高生物過程的效率，進一步降低成本，提高產業國際競爭力。

四是建設和完善技術創新體系，提升創新能力。整合國內優勢研發和產業資源，加強工業生物學科建設、技術平臺建設、創新基地與產業化基地建設，建設跨領域、高水平、設施先進的工業生物技術基礎平臺，凝聚和培養產業技術創新人才。

五是加強產學研合作，加快成果轉移轉化。建立和完善產學研合作實效機制，以產業關鍵技術為核心，以產業化為目標，加快創新要素向企業的集聚。