谭天伟院士揭秘生物制造:30万亿美元未来产业的三大挑战和趋势

生物制造的定义与核心特征 - 生物制造是利用微生物、动物或植物细胞等生命单元,通过设计和改造其代谢路径来生产人类所需物质的制造方式,本质是让生命体成为“智能工厂”[2] - 其原料基础发生根本转变,从依赖石油、煤炭等化石资源转向使用糖、秸秆、二氧化碳等可再生资源,实现“以生替化”和“以碳养碳”[2] - 到2050年,生物制造创造的经济价值或将超过30万亿美元,成为下一代工业革命的核心驱动力[2] 生物制造的战略重要性 - 该技术是实现“双碳”目标的关键路径,因其使用可再生资源,可大幅减少碳排放[3] - 其制造过程更加绿色高效,原料广泛,可将二氧化碳转化为燃料化学品,将秸秆变为可降解塑料[3] - 结合人工智能与合成生物学,生物制造具备“可编程制造”的无限潜力,能像写代码一样设计微生物基因以生产特定分子[3] 生物制造的应用场景与产业影响 - 在食品领域,细胞培养肉、微生物蛋白、合成乳制品等新型食材正走向现实[4] - 在时尚产业,利用细菌丝蛋白、藻类真菌纤维、菌丝皮革可生产生物丝绸、纺织品和皮革制品,推动绿色时尚[4] - 在建筑行业,“生物砖”技术利用真菌菌丝形成可自我修复、吸收二氧化碳的砖块[4] - 在交通运输领域,用二氧化碳生产航空燃料已实现商业试飞,并能生产高性能润滑油、轮胎橡胶等[4] - 在医疗健康领域,微生物可高效合成药物,合成生物学有望实现个体化药物生产乃至“打印”组织器官[4] 行业发展面临的挑战 - 底层技术能力有待加强,包括基因编辑工具、菌种设计算法、酶工程技术等基础环节需要突破[5] - 产业化落地存在“死亡之谷”,实验室技术到大生产需要建设中试验证平台作为桥梁[5] - 政策标准体系不完善,生物基产品认证、安全评估、市场准入机制仍需细化[5] 行业未来发展趋势 - 人工智能与生物制造深度融合,AI可将菌种改良时间从几年缩短到几周,实现精准的“设计生命”[6] - 碳循环制造成为方向,工厂将实现从“碳消耗”到“碳循环”的转变,不仅能减排还能“吃碳吐产品”[6] - 跨界融合加速,生物技术将与材料、能源、智能制造深度融合,形成全新产业生态[6] 中国的发展机遇与政策支持 - 中国在发酵产能、产业规模、工程化经验等方面已具备领先优势[7] - 2024年《政府工作报告》提出积极打造生物制造等新增长引擎,“十五五”规划建议明确要推动其成为新的经济增长点[7] - 随着国家加快布局,中国有望在这场未来产业竞争中占据重要位置[1][7] 行业活动与服务平台 - 行业将举办“第十一届生物基大会暨展览”等系列会议与展览活动,涵盖关键化学品与材料、国际合作、生物基材料应用等多个论坛[10] - 存在如“DT新材料”等全球生物基和生物制造产业服务平台,提供资讯、新品库、供需对接、产业月报及定制研报等服务[11]