打造生物制造新引擎 加快形成新質生產力

譚天偉，中國工程院院士，北京化工大學校長，教授，博士生導師，國家教學名師，中國可再生能源學會理事長。作為我國生物制造產業主要發起者，率先在國際上提出第三代生物制造概念，利用生物制造的方式開發生物能源、生物基材料和生物營養健康品；實現了脂肪酶的發酵生產和酶工業催化的應用；建立了基于標志代謝物控制的發酵放大新方法，并用于酵母發酵產品的工業生產；開發了發酵廢菌絲體綜合利用工業化應用新工藝等。其相關成果有助于提升生產效率并降低碳排放，推動了我國生物制造產業的高質量發展。

“新質生產力”概念被創新提出以來，其理論內涵和實踐要求不斷豐富拓展，為高校發揮教育科技人才綜合優勢指明了方向。北京化工大學深入學習貫徹習近平總書記關于新質生產力的重要論述，以“生物制造”為切入點和發力點，充分發揮大化工特色優勢，注重集聚政府部門、科研院所、行業企業等多方優勢，系統開展“積極打造生物制造新增長引擎，有效服務支撐新質生產力加快形成”的北化實踐。聚焦生物制造這一主題，我刊與北京化工大學校長譚天偉院士進行對話，聆聽他關于生物制造的思考與建議。

記者：“生物制造”是近十年來尤其是近兩年來的熱詞，作為當下前沿科技領域中的重要方向，受到全球科研界、產業界以及政策制定者的廣泛關注。請您簡要介紹一下什么是生物制造以及其具有什么樣的典型特征？

譚天偉：生物制造（Biological Manufacturing）是一項全新的生產技術，是以工業生物技術為核心，結合工程學技術原理，通過酶、微生物細胞等生物元件或生物體進行物質轉化和加工的規模化生產模式，其主要產品包括但不限于生物基材料、化學品、生物能源和生物醫藥等。可以說，生物制造具備引領第四次工業革命的潛力，將會帶來重構傳統化工的生產模式、替代傳統天然產物的獲取方式、顛覆傳統農業種養殖模式等一系列重大變革。

與傳統的理化制造過程相比，生物制造具有以下典型特征和獨特優勢：一是加工工藝更“溫和”。生物制造通過生命體來進行生產，通?？梢栽诮咏爻旱摹皽睾汀睏l件下實現。二是生產模式可持續。生物制造基本使用可再生原料，且通過細胞培養、人工智能等技術可以持續優化其生產控制，能夠實現生產原料和過程的替代，從而減少制造業對石化資源的依賴。三是目標產品可定制。生物制造依賴于生物體的分子代謝過程，可以通過基因工程精確地合成復雜的分子結構；同時，可以根據特定需求調整生物體的代謝途徑，生產出具有特定功能的醫藥、能源和材料等。

記者：當前，生物制造已成為全球主要經濟大國之間未來競爭的前沿領域，也是我國發展新質生產力的重要賽道和關鍵領域。請您結合我國戰略布局情況談談發展生物制造的重要意義。

譚天偉：作為戰略新興產業的重要組成部分，生物制造確實是新質生產力的重要賽道之一。作為一種可持續的生產方式，生物制造產品平均帶來的節能減排可達30％至50％。據麥肯錫（McKinsey）統計，生物制造的產品可以覆蓋70%化學制造的產品；據世界經合組織（OECD）預測，至2030年OECD國家將形成基于可再生資源的生物經濟形態，生物制造的經濟和環境效益將超過生物農業和生物醫藥，在生物經濟中占到39%；據波士頓咨詢（BCG）預測，到21世紀末，生物制造將應用于全球1/3的制造業，有望創造30萬億美元的經濟價值。

國際來看，世界主要國家積極布局生物經濟發展。美國將生物經濟作為其制造業發展的主要方向，并且將生物經濟與生物數據上升到國家安全的高度，期望吸引先進制造業回流，并塑造以美國為主導的生物制造產業鏈格局。近年來，美國密集發布了《生物經濟行動：實施框架》（2019年）、《生物經濟研究與發展法案》（2021年）、《美國生物經濟：為靈活和競爭性的未來規劃路線》（2022年）、《美國生物技術與生物制造宏大目標》（2023年）等一系列生物技術相關的產業政策，呈現出持續性、系統性、優先性等特點。2024年11月，美國政府發布了題為《建立充滿活力的國內生物制造生態系統》的報告，旨在推進生物技術和生物制造，將其作為更廣泛的國家生物經濟實施計劃的重要組成部分。世界其他主要國家和經濟體也在積極布局生物經濟發展。例如：歐盟制定實施了《工業生物技術2025遠景規劃》，明確提出2025年和2030年的化石能源、化工原料、精細化學品等領域使用可再生原料比例目標；德國聯邦內閣于2020年通過了《國家生物經濟戰略》，確立了未來生物經濟的政策指導方針和具體目標；韓國科學技術與信息通信部于2023年6月發布《第四期生命工程基本計劃（2023—2032）》，致力于將韓國發展成生物經濟強國；英國科學、創新與技術部于2023年12月發布政策文件《工程生物學國家愿景》，用于指導和促進英國工程生物學發展。此外，近年來美國、歐盟等還在積極布局實施“生命鑄造廠”“微生物細胞工廠”等計劃，組織多所相關高校院所研究利用合成生物學技術，實現生物基材料的標準化設計和制造。由此可見，生物制造在未來科技革新和產業引領方面具有重要地位，已經成為全球共識。

國內來看，生物制造是中共中央、國務院高度重視的重點發展領域。2022年12月，習近平總書記在中央經濟工作會議上強調，要加快生物制造、綠色低碳、新能源等前沿技術研發和應用推廣，“打造生物制造、商業航天、低空經濟等若干戰略性新興產業”?！?024年國務院政府工作報告》明確提出，積極打造生物制造等新增長引擎。此前，生物制造相關文件接續制定實施，為我國生物制造產業高質量發展提供了政策支撐。例如：2011年11月，科技部印發《“十二五”生物技術發展規劃》；2015年5月，國務院印發《中國制造2025》，明確提出要“大力促進新材料、新能源、高端裝備、生物產業綠色低碳發展”；2016年12月，國家發展和改革委員會發布《“十三五”生物產業發展規劃》；2022年5月，國家首個五年生物經濟規劃《“十四五”生物經濟發展規劃》公布實施。

同時，我們也注意到，以美國為首的西方國家尋求維護其在生物制造領域的優勢地位，限制我國在相關領域的技術進步，對我國限制打壓力度也在逐漸加碼。2023年2月，美國司法部和商務部宣布成立“顛覆性技術打擊力量”新工作機制，以對關鍵技術和數據實行管制，其中就包括生物科學技術。2024年3月，美參議院國土安全和政府事務委員會通過《生物安全法》草案，隨后眾議院于5月通過《生物安全法》修訂版本，旨在以國家安全為名迫使美國制藥和醫療保健企業減少對中國生物制造產業的依賴。這些都需要我們持續關注和超前研究應對。從全產業鏈格局上看，中美兩國在綠色生物制造的產業鏈不同階段存在技術優勢：美國的優勢主要體現在數據庫、基因編輯、創新產品設計等上游技術；我國的優勢體現在健全的下游產業鏈和應用生態。下一步，我們的發展著力點在于不斷強化整個生態鏈的融合發展以及關鍵技術的不斷突破、創新與迭代。

記者：從您剛才的介紹可以看出，生物制造備受各國各界廣泛關注，是我國加快培育發展新質生產力的新賽道新引擎。北京化工大學作為國內生物制造領域的重要力量之一，開展相關研究，取得很多應用成果，請您介紹一下相關情況。

譚天偉：北京化工大學深耕生物制造領域，有效積累了學科、科研、團隊、平臺等多位一體的綜合比較優勢。生物制造相關學科“生物工程”在全國學科評估中位居最前列，“化學工程與技術”一級學科（覆蓋“生物化工”等二級學科）成功入選首輪和第二輪國家“雙一流”建設學科；建有有機無機復合材料國家重點實驗室、化工資源有效利用國家重點實驗室、國家能源生物煉制研發中心、生物煉制教育部工程中心、北京市軟物質科學與工程高精尖創新研究中心等生物制造領域緊密相關的省部級及以上科研平臺；擁有一支以院士為學科帶頭人，以國家杰青、長江學者等高層次人才為骨干的50余人科研團隊，并有效集聚國內有關創新力量，圍繞生物制造產業鏈、創新鏈、價值鏈開展全流程技術攻關，爭取實現“從0到1，從1到10，從10到100”的諸多突破。目前，學校正在積極推進生物制造領域省部級及以上科研平臺申報建設，如獲批綠色化學品生物制造北京市重點實驗室、北京市合成生物制造技術創新中心，積極服務支撐北京打造合成生物制造原始創新策源地；聚焦技術創新和產業轉化，學校積極謀劃布局申報建設生物制造新興領域國家技術創新中心、制造業創新中心等平臺。

我所帶領的科研團隊長期跟蹤并持續開展生物制造相關研究，自主研發出具有代謝分析計算、代謝數據管理、功能分析等多模塊的代謝網絡計算平臺，搭建了人工智能與生物技術相融合的智能生物進化平臺“BT+IT”，有效推動學校在秸稈乙醇、生物基己二酸、氨糖和肝素等研究方面取得新進展新突破。一是生物能源方面，燃料乙醇作為“替代能源”的戰略意義已經凸顯，以秸稈為原料生產的第二代燃料乙醇推廣使用意義重大。團隊成功開發萬噸級秸稈乙醇放大技術，較傳統的C6酵母燃料醇得率提升30%，實現全流程能耗降低15%，“三廢”近零排放。二是生物基材料方面，己二酸是高端尼龍66的原料，其生產仍屬于“卡脖子”技術難題。團隊基于自主研發的微生物代謝網絡平臺，構建并持續優化尼龍單體己二酸生物合成新途徑，理論得率達87%，較現有路徑提高32%。三是生物醫藥方面，氨糖是骨關節用藥主要原料，近幾年我國人口老齡化以及消費觀念的改變，使得氨糖的需求持續走高；肝素是醫藥上最廣泛的抗凝藥物，用于臨床血栓、心梗等疾病治療，目前市場上肝素依賴于豬小腸等動物組織提取。團隊構建出高效高產氨基葡萄糖和肝素前體（Heparosan）的基因工程菌，兩類產品轉化率均達到國際領先水平。

記者：加快生物制造產業布局是北京建設國際科技創新中心的重要舉措之一。請您介紹一下北京市發展生物制造產業的特色優勢，并談談貴校作為在京高校開展了哪些支撐服務工作。

譚天偉：生物制造是北京建設國際科技創新中心和因地制宜發展新質生產力的重要抓手。《北京市“十四五”時期高精尖產業發展規劃》明確提出搶先布局一批未來前沿產業；2023年9月，《北京市促進未來產業創新發展實施方案》印發，把合成生物制造作為未來健康產業的重要支撐部分；2024年9月，《北京市加快合成生物制造產業創新發展行動計劃（2024—2026年）》印發，提出將北京打造成為具有全球影響力的合成生物制造產業創新高地。北京市擁有清華大學、北京化工大學、中國科學院微生物研究所等一大批在生物制造行業長期研究的高校和科研院所，也擁有中石油、中糧、國投等一系列可提供生物制造產業命題的央企總部，更擁有微元合成、藍晶微生物等一批新型生物制造企業，這些都為北京市搶抓全球生物經濟發展機遇、加快形成新質生產力提供良好的基礎和重要支撐。

基于北京地區具備生物制造全鏈條研究所必需的創新要素，2024年1月，北京化工大學與北京市昌平區人民政府在北京市合成生物制造產業創新發展工作推進會上簽署合作協議，標志著學校牽頭建設的北京市合成生物制造技術創新中心正式揭牌并啟動建設。目前，創新中心建設工作進展順利，其依托單位已完成相關注冊程序和一期建設。下一步，創新中心將充分集聚政產學研用等創新資源優勢，持續提升科技創新水平和科技成果轉化能力，不斷強化產學研合作，協同各方推動合成生物制造技術創新發展及項目落地，積極為北京乃至國家生物制造領域創新競爭力提升作出新的更大貢獻。

記者：近年來，北京化工大學立足北京，積極在天津、河北布局外設科研機構，積極為推進京津冀協同發展貢獻力量。請您介紹一下有關情況以及未來工作的舉措建議。

譚天偉：京津冀協同發展加速了三地科技創新和新興產業發展的步伐；但是，目前仍然存在一些困難和挑戰。為進一步提高京津冀科技成果協同轉化質量，服務支撐京津冀協同發展，本人作為北京市政協委員曾就此問題進行了專題調研，并結合學校多年來“北京昌平創新中心—天津武清產學研基地—河北秦皇島產業研究院”三位一體布局和建設實踐，研究提交了有關提案，主要就是建議加快構建北京研發、津冀轉化、利益共享的政產學研用融合發展新機制。

第一，建議強化“北京研發、津冀轉化、利益共享”創新協同機制，因地制宜抓重點、突關鍵、促合力，進一步提升科技研發與成果轉化效率。加大三地產業共性技術突破的支持力度，圍繞戰略新興產業在研發、轉化全鏈條上形成合力。北京重點支持原始創新及原創性成果開發，津冀重點支持應用場景創新、中試放大等環節，從而對技術項目協同實現“0-1-10”全鏈條支持模式。同時，通過合作共建研發中心、設立科研項目合作基地等方式，三地科研機構和企業間的共享合作進一步強化，從而加快科技研發與成果轉化效率。

第二，建議深化京津冀三地產業“利益共享”分配機制改革，進一步激發協同創新動力。根據三地在產業鏈的參與環節及其貢獻度與利益分配相關聯，不斷建立健全三地各級政府或產業園區之間的協商溝通機制，針對生物醫藥、生物制造、高端裝備、電子信息等不同產業特點，探索稅收分成、園中園、產業基金互投等融合發展模式，推動各創新主體根據自身貢獻分享項目落地和產業發展的紅利。

第三，建議提升三地科技資源要素整合效能，進一步推動三地科技創新與產業創新參與主體的能動性。探索成果打包整合、產業聯盟等協同創新形式，加快三地技術成果資源對接融合；試點檢測及資質互認、知識產權管理與市場交易協同等舉措，提升研發成果的區域流通性和便利性，尤其是促進北京地區科技研發成果在津冀兩地轉移轉化；鼓勵共建技術孵化基地、技術聯合攻關、研究院三地分院等方式，有效推動跨區域產學研合作。

[責任編輯：苑聰雯]