3月28日，《人民日?qǐng)?bào)》在“開卷知新”欄目刊發(fā)學(xué)校鄭裕國(guó)院士署名文章《生物制造——物質(zhì)生產(chǎn)方式的巨大革新》。文章中，鄭裕國(guó)院士表示，加快化工、醫(yī)療、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造與生物技術(shù)深度融合，將推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展向綠色低碳可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型。生物制造作為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一，正在改變物質(zhì)生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)原料、制造工程、產(chǎn)品性質(zhì)的重大革新，因此被視為制造領(lǐng)域一次新的“工業(yè)革命”。

鄭裕國(guó)院士在文章中指出，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、化工、材料、能源等各領(lǐng)域，生物制造前景廣闊，能為解決能源、氣候與環(huán)境問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的科技支撐。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，生物制造還將給我們帶來(lái)更多驚喜，在更多維度革新生產(chǎn)生活方式，為中國(guó)式現(xiàn)代化貢獻(xiàn)科技力量。

全文如下：

生物制造——物質(zhì)生產(chǎn)方式的巨大革新

相比于傳統(tǒng)制造方式，生物制造在生產(chǎn)原料、加工工藝等方面另辟蹊徑。加快化工、醫(yī)療、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造與生物技術(shù)深度融合，將推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展向綠色低碳可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型。

理論上，全球一半以上的重要化學(xué)品可以用生物制造方法獲得，但目前真正實(shí)現(xiàn)生物制造的產(chǎn)品僅占很小一部分。從技術(shù)賦能經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度來(lái)看，理論比例和實(shí)際應(yīng)用之間的巨大差距，意味著新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。這也是世界各國(guó)搶占生物制造科技制高點(diǎn)的原因所在。

2022年12月15日，習(xí)近平總書記在中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議上的重要講話中指出：“要加快新能源、人工智能、生物制造、綠色低碳、量子計(jì)算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣，支持專精特新企業(yè)發(fā)展。”生物制造作為全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一，正在改變物質(zhì)生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)原料、制造工程、產(chǎn)品性質(zhì)的重大革新，因此被視為制造領(lǐng)域一次新的“工業(yè)革命”?！?/span>“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》也明確將生物制造作為生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

革新生產(chǎn)方式，助力綠色低碳可持續(xù)發(fā)展

生物制造是利用生物組織或生物體（酶、微生物細(xì)胞等）進(jìn)行物質(zhì)加工，生產(chǎn)各種人類所需產(chǎn)品的先進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化工業(yè)模式。相比于傳統(tǒng)制造方式，生物制造在生產(chǎn)原料、加工工藝等方面另辟蹊徑。加快化工、醫(yī)療、材料、輕工等重要工業(yè)產(chǎn)品制造與生物技術(shù)深度融合，將推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展向綠色低碳可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型。概括地講，生物制造主要有三方面革新。

一是革新生產(chǎn)原料。以往的工業(yè)體系以石油煉制等為基礎(chǔ)，依賴化石資源作為起始原料。隨著人類需求不斷增長(zhǎng)，大量使用化石資源會(huì)對(duì)氣候、海洋、土壤、生物多樣性等產(chǎn)生負(fù)面影響，最終威脅人類生存發(fā)展。為解決這些問(wèn)題，生物制造以糖、淀粉、木質(zhì)纖維素等可持續(xù)再生原料，合成各種能源燃料、大宗化學(xué)品、材料、藥物等產(chǎn)品，部分取代了依賴化石資源的能源和化學(xué)品生產(chǎn)。為進(jìn)一步降低原料成本，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，生物制造領(lǐng)域的科研工作者正在不懈探索。比如，以成本較低的一碳化合物（二氧化碳、一氧化碳、甲烷、甲醇、甲酸等）為原料，在實(shí)驗(yàn)室中合成淀粉、蛋白質(zhì)等。隨著生物制造技術(shù)不斷發(fā)展，將有可能以空氣、水等綠色環(huán)保又易于獲得的物質(zhì)為原料，生產(chǎn)人類生活所需的各種物質(zhì)。

二是革新物質(zhì)加工工藝。不同于傳統(tǒng)的物質(zhì)加工過(guò)程，生物制造通過(guò)對(duì)生物系統(tǒng)進(jìn)行改造，在溫和條件下以綠色低碳的方式生產(chǎn)化學(xué)品。這樣，既可以減少化學(xué)廢料和二氧化碳排放，又可以大大降低能源消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。比如用于水凈化處理、紙漿加工和管道內(nèi)涂層的大宗有機(jī)化工原料丙烯酰胺、用于治療高膽固醇血癥的降脂藥阿托伐他汀鈣等，就實(shí)現(xiàn)了從化學(xué)制造到生物制造的跨越，產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，制造過(guò)程中污染物明顯減少，能耗顯著降低。另外，已有相當(dāng)一部分燃料通過(guò)生物制造得以生產(chǎn)。如以木質(zhì)纖維素為原料，通過(guò)生物發(fā)酵大規(guī)模生產(chǎn)的燃料乙醇，具有清潔、可再生等特點(diǎn)，能夠降低汽車尾氣中的一氧化碳和碳?xì)浠衔锖?，有助于減緩全球氣候變化，對(duì)能源安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

三是革新人類生活方式。不斷發(fā)展的生物制造，將帶領(lǐng)人們走向更加健康、環(huán)保、可持續(xù)的生活方式。生物制造可以用來(lái)制造可持續(xù)材料，如生物塑料和生物纖維；可以用于生產(chǎn)個(gè)性化的醫(yī)療產(chǎn)品，根據(jù)患者的特定需求和遺傳背景進(jìn)行定制，提高治療效果；可以用于清除污染物和降解有害物質(zhì)，減少?gòu)U水和廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。在食品領(lǐng)域，利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高、負(fù)面作用更少的肉、蛋、奶、油等食品，既有利于人體健康，又可以減少耕地面積占用和溫室氣體排放。

全方位服務(wù)生產(chǎn)生活，構(gòu)建發(fā)展新動(dòng)能

我們生產(chǎn)生活的方方面面，都是生物制造大顯身手的天地。理論上，全球一半以上的重要化學(xué)品可以用生物制造方法獲得，但目前真正實(shí)現(xiàn)生物制造的產(chǎn)品僅占很小一部分。從技術(shù)賦能經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度來(lái)看，理論比例和實(shí)際應(yīng)用之間的巨大差距，意味著新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。這也是世界各國(guó)搶占生物制造科技制高點(diǎn)的原因所在。對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，生物制造幾乎可以在衣食住行等各方面“承包”我們的生活，并為我們的生命健康提供科技保障。

醫(yī)藥是生物制造應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。青霉素的發(fā)現(xiàn)和利用，就是生物制造技術(shù)造福人類的典型案例?？茖W(xué)家偶然發(fā)現(xiàn)青綠色霉菌具有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的能力，此后，通過(guò)青霉素高產(chǎn)菌的篩選與分離、發(fā)酵技術(shù)的改善和發(fā)酵工藝流程的改進(jìn)等一系列技術(shù)創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)青霉素的規(guī)?；可a(chǎn)，挽救了無(wú)數(shù)生命、延長(zhǎng)了人類壽命。用于治療糖尿病的藥物阿卡波糖，運(yùn)用微生物菌種選育、發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化調(diào)控、產(chǎn)物分離純化和雜質(zhì)控制等生物制造技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，成本大大降低，惠及廣大患者。在醫(yī)藥行業(yè)的前沿——“手性”醫(yī)藥化學(xué)品有機(jī)合成領(lǐng)域，利用生物制造相關(guān)合成元件，實(shí)現(xiàn)高選擇性合成具有突出優(yōu)勢(shì)，藥效高、副作用小。此外，借助經(jīng)典的代謝工程策略以及高效的基因編輯技術(shù)，可以在釀酒酵母、大腸桿菌中實(shí)現(xiàn)青蒿素和維生素等的從頭合成，這種方法合成效率高，是未來(lái)高附加值大健康類化學(xué)品合成的發(fā)展方向。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，生物制造已被廣泛應(yīng)用于生物農(nóng)藥、生物肥料、生物飼料、動(dòng)物疫苗及獸藥研發(fā)與生產(chǎn)。上世紀(jì)60年代，紋枯病是我國(guó)水稻第一大病，嚴(yán)重威脅國(guó)家糧食生產(chǎn)安全。上世紀(jì)70年代初，科研工作者在井岡山篩選獲得吸水鏈霉菌井岡變種，并以生物制造的方法，實(shí)現(xiàn)了井岡霉素的規(guī)?；a(chǎn)。于是，特效微生物農(nóng)藥井岡霉素問(wèn)世，由此開啟了我國(guó)農(nóng)藥生物工業(yè)進(jìn)程。井岡霉素成為目前使用面積廣、價(jià)格低廉，對(duì)人畜安全的理想無(wú)公害農(nóng)藥，為我國(guó)水稻的穩(wěn)定高產(chǎn)做出了貢獻(xiàn)。又如廣譜觸殺型滅生性除草劑L—草銨膦，具有活性高、安全性好、持效期長(zhǎng)、保持水土等優(yōu)勢(shì)。隨著酶改造技術(shù)、生物催化與轉(zhuǎn)化技術(shù)等生物制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)科研工作者通過(guò)合成生物學(xué)技術(shù)，編輯關(guān)鍵酶合成基因、構(gòu)建細(xì)胞工廠、強(qiáng)化體內(nèi)外合成效率等生物制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)這種除草劑的萬(wàn)噸級(jí)高效生產(chǎn)，為農(nóng)藥“減量增效”提供有力保障。

在環(huán)境治理與保護(hù)方面，尤其在大氣、水、土壤等污染防治中，生物制造也發(fā)揮著巨大作用。相較于膜處理、化學(xué)脫毒等傳統(tǒng)處理工藝，利用功能型微生物（如芽孢桿菌）的快速生長(zhǎng)及分解代謝能力，并通過(guò)功能菌群中多細(xì)胞的協(xié)同配合，能夠更有效實(shí)現(xiàn)水體脫氮除磷、重金屬土壤修復(fù)、固體廢物利用與處置。借助人工多細(xì)胞體系，生物制造可以實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾快速原位降解，解決垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)的高費(fèi)用以及異味排放等“痛點(diǎn)”。未來(lái)，利用生物制造技術(shù)生產(chǎn)的復(fù)合菌劑，有望在一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)易發(fā)酵罐中，將廢物轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥料和基礎(chǔ)化工原材料，實(shí)現(xiàn)垃圾的無(wú)害化、減量化以及資源化。

科技服務(wù)美好生活。在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、化工、材料、能源等各領(lǐng)域，生物制造前景廣闊，能為解決能源、氣候與環(huán)境問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的科技支撐。隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，生物制造還將給我們帶來(lái)更多驚喜，在更多維度革新生產(chǎn)生活方式，為中國(guó)式現(xiàn)代化貢獻(xiàn)科技力量。

　?。ㄗ髡邽橹袊?guó)工程院院士、浙江工業(yè)大學(xué)教授）

　　推薦讀物

　　《生物經(jīng)濟(jì)：一個(gè)革命性時(shí)代的到來(lái)》：李斌主編；中國(guó)民主法制出版社出版。

　　《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究（2035）》：譚天偉等著；科學(xué)出版社出版。

　　《浙江省生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》：鄭裕國(guó)、金利群主編；化學(xué)工業(yè)出版社出版。