中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得重大突破,首次实现二氧化碳到淀粉的从头合成,标志着生产淀粉不再依赖光合作用。生物制造作为科技创新与产业革命的关键领域,得益于基因检测成本下降和基因编辑技术发展,其产业化应用成为可能。未来,生物制造将与工程技术、信息技术、材料科学等深度交叉融合,成为全球新一轮科技革命和产业变革的战略制高点。
生物制造是制造业做大做强的重要抓手。其定义为利用生物体机能改造现有制造过程或利用生物质资源进行能源、材料与产品生产的新型制造方式。根据国家统计局数据,2020年中国生物制造产业规模达1万亿元,占工业增加值比重为2.4%。全球范围内,美国生物制造产业规模达3万亿美元,占比11%;欧盟(含英国)为5万亿美元,占比6.2%;日本为0.3万亿美元,占比3.2%。生物制造示意图显示,其前端为细胞改造,后端为生物发酵生产,涵盖氨基酸、医药、化纤、化工、燃料及酶制剂等多个行业。
生物制造是实现碳中和的重要支撑。通过基因工程、干细胞培养等技术,可实现动物蛋白人工合成和淀粉人工合成,颠覆性重构人类食物链,缓解粮食安全压力。此外,基因工程药物、疫苗等生物产品的创制,将提升疾病预防和治疗水平,提高药物生产效率,降低药品成本。
生物制造是国家发展安全的重要保障。其技术、产品、装备和解决方案可为国家生物安全治理、应对重大传染病、动植物疫情及生化武器威胁提供支持。农业和食品工业的生物制造将有效缓解粮食安全压力,而生物产品的创制将提升生命质量。
全球生物制造产业重点发展方向及分布显示,美国、欧盟、日本等国家已制定相关战略,推动生物制造技术体系及应用发展。我国生物制造产业应用和发展概况表明,“十五五”时期是我国生物制造全面崛起的关键时期。发展思路包括加快发展“7+1”生物制造产业体系,重点推动生物制造在食品、医药、化工等领域的应用。赛迪研究院消费品工业研究所提供相关数据和研究支持。