工業(yè)生物技術(shù)任重道遠(yuǎn)

文/馬延和

工業(yè)革命走到今天，氣候變化、環(huán)境危機、能源資源短缺等問題正引發(fā)人類對物質(zhì)文明進(jìn)步方式的重新思考。當(dāng)前，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為時代最強音，而走出一條可持續(xù)的新型工業(yè)化道路需要科技的引領(lǐng)與支撐。在這一背景下，被業(yè)界寄予厚望的工業(yè)生物技術(shù)將承擔(dān)怎樣的責(zé)任？重點發(fā)展方向是什么？關(guān)鍵技術(shù)瓶頸該如何解決？中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長馬延和表明了自己的觀點。

開創(chuàng)綠色增長新紀(jì)元

頻繁的霧霾發(fā)出警示，工業(yè)經(jīng)濟(jì)過度依賴化石資源的前景是灰色的。事實上，我國工業(yè)化進(jìn)程與經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)付出了難以承受的環(huán)境代價。據(jù)報道，我國70%左右的城市空氣質(zhì)量達(dá)不到新的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，70%的江河湖泊被污染，土壤重金屬污染、農(nóng)田地膜塑料污染、城市垃圾白色污染日益嚴(yán)重?？床灰姷亩疚铩⒅亟饘僖褔?yán)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(fā)展模式已經(jīng)走到了盡頭。

工業(yè)生物技術(shù)是生命科學(xué)與生物技術(shù)新的發(fā)展階段，其核心是以生物體活細(xì)胞或其酶進(jìn)行物質(zhì)的合成生產(chǎn)，具有原料可再生、過程清潔等可持續(xù)的典型特征。生物技術(shù)介入工業(yè)領(lǐng)域，可把工業(yè)污染的末端治理轉(zhuǎn)變?yōu)樵搭^控制，將改變能源、化工、輕紡、醫(yī)藥等領(lǐng)域的工業(yè)格局，開創(chuàng)一個財富綠色增長新紀(jì)元。

通過工業(yè)生物技術(shù)，化學(xué)工業(yè)可以減少重金屬、有機溶劑、化學(xué)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(tǒng)石油化工產(chǎn)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(tài)環(huán)境，工業(yè)生物技術(shù)是保障經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)永續(xù)發(fā)展的重要支撐。因此，工業(yè)生物技術(shù)將給基礎(chǔ)物質(zhì)加工業(yè)帶來根本性的變革，將會極大地影響一個國家的經(jīng)濟(jì)地位以及環(huán)境安全。

全球聚焦生物經(jīng)濟(jì)

如今，世界各主要經(jīng)濟(jì)強國都把工業(yè)生物技術(shù)確定為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，美國、歐盟、日本等國家和地區(qū)都制定了雄心勃勃的戰(zhàn)略目標(biāo)與重大行動計劃，以加速發(fā)展清潔、高效和低碳的工業(yè)生物制造產(chǎn)業(yè)，降低經(jīng)濟(jì)發(fā)展對化石能源的依賴，減少人類社會活動的碳足跡。

2010年，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）發(fā)布《面向2030的生物經(jīng)濟(jì)》報告之后，世界主要大國紛紛制定新的生物技術(shù)戰(zhàn)略，強化工業(yè)生物技術(shù)布局，力圖在未來生物經(jīng)濟(jì)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(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，加大與生物經(jīng)濟(jì)相關(guān)的研發(fā)和技術(shù)投資力度，增強生物經(jīng)濟(jì)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(fā)布了《國家生物經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》，該藍(lán)圖列出了推動生物經(jīng)濟(jì)將要采取的措施，以及為實現(xiàn)這一目標(biāo)正在采取的行動。

2013年7月，德國發(fā)布生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，提出通過大力發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)，擺脫對化石能源的依賴，增加就業(yè)機會，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)和科研領(lǐng)域的全球競爭力。

當(dāng)前，全球現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一個明顯的趨勢，那就是主戰(zhàn)場已經(jīng)從人們熟知的醫(yī)藥醫(yī)療、農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域，轉(zhuǎn)向了更加廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。

我國工業(yè)生物技術(shù)戰(zhàn)略

我國具有發(fā)展工業(yè)生物技術(shù)的迫切需求與良好的工業(yè)基礎(chǔ)，以工業(yè)生物技術(shù)為核心的生物制造產(chǎn)業(yè)被列入我國優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、培育與環(huán)境協(xié)調(diào)的新經(jīng)濟(jì)增長點成為我國當(dāng)前歷史時期最重要的戰(zhàn)略任務(wù)。

然而，我國工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展存在創(chuàng)新能力不強，核心技術(shù)缺乏，隊伍體量偏小，缺少有效支持等問題。生物技術(shù)領(lǐng)域的研究大多關(guān)注的是醫(yī)藥醫(yī)療、轉(zhuǎn)基因育種，對于未來全球經(jīng)濟(jì)競爭焦點、國家需求異常迫切的工業(yè)生物技術(shù)卻沒有應(yīng)有的熱情。

工業(yè)生物技術(shù)對于實現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)與工業(yè)可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式與人類生活方式的根本性變革具有重大戰(zhàn)略意義。我國應(yīng)從全局、長遠(yuǎn)與現(xiàn)實相結(jié)合的角度研究部署工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，以下5個方面應(yīng)重點關(guān)注：

一是發(fā)展生物煉制與生物轉(zhuǎn)化技術(shù)體系，形成可再生化工產(chǎn)品與化工材料的生產(chǎn)模式，促進(jìn)工業(yè)原料路線的變革性轉(zhuǎn)移與低碳發(fā)展。這一方面主要是利用我國豐富的生物質(zhì)資源，建立以微生物轉(zhuǎn)化為核心的生物質(zhì)化工與生物質(zhì)能源的科技創(chuàng)新體系，突破生物能源、生物基材料與生物基化學(xué)品合成的關(guān)鍵技術(shù)，建立燃料與石油化學(xué)品的原料替代路線，促進(jìn)大宗工業(yè)原材料擺脫對石油的依賴，逐步轉(zhuǎn)變我國工業(yè)化進(jìn)程對化石資源過分依賴的局面。

二是發(fā)展生物催化與生物加工技術(shù)體系，建立綠色、高效、可持續(xù)的生物工藝，促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)過程的綠色轉(zhuǎn)型升級。這一方面主要是利用生物技術(shù)綠色、清潔、高效的特點，通過加強工業(yè)酶與生物催化劑的技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新，建立環(huán)境友好的生物工藝，簡化工藝流程，減少工業(yè)生產(chǎn)過程中化學(xué)制劑的使用，對高污染、高能耗的工業(yè)生產(chǎn)提供更綠色的解決方案，促進(jìn)工業(yè)節(jié)能減排。

三是發(fā)展現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)體系，建立新一代的工業(yè)菌種育種、人工細(xì)胞合成與生物系統(tǒng)工程技術(shù)體系，革新我國傳統(tǒng)生物化工產(chǎn)業(yè)，增強國際競爭力。這一方面主要是利用基因組學(xué)、合成生物學(xué)的最新科學(xué)進(jìn)展，構(gòu)建先進(jìn)工業(yè)菌種體系，提升我國發(fā)酵工業(yè)技術(shù)水平，開辟新的物質(zhì)合成與生產(chǎn)技術(shù)模式；利用生物技術(shù)與信息、工程、機械等領(lǐng)域的交叉研究成果，發(fā)展生物系統(tǒng)工程技術(shù)，提高生物過程的效率，進(jìn)一步降低成本，提高產(chǎn)業(yè)國際競爭力。

四是建設(shè)和完善技術(shù)創(chuàng)新體系，提升創(chuàng)新能力。整合國內(nèi)優(yōu)勢研發(fā)和產(chǎn)業(yè)資源，加強工業(yè)生物學(xué)科建設(shè)、技術(shù)平臺建設(shè)、創(chuàng)新基地與產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)，建設(shè)跨領(lǐng)域、高水平、設(shè)施先進(jìn)的工業(yè)生物技術(shù)基礎(chǔ)平臺，凝聚和培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才。

五是加強產(chǎn)學(xué)研合作，加快成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。建立和完善產(chǎn)學(xué)研合作實效機制，以產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)為核心，以產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，加快創(chuàng)新要素向企業(yè)的集聚。