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【中国科学报】马延和:工业生物技术任重道远
  发布时间:2014-12-24    供稿部门:

  开创财富绿色增长新纪元 

  雾霾警示,工业经济过渡依赖化石资源的前景是灰色的。事实上,我国工业化进程与经济发展已经造成难以承受的环境代价。据报道,我国70%左右的城市空气质量达不到新的环境空气质量标准,70%的江河湖泊被污染,同时土壤重金属污染、农田地膜塑料污染、城市垃圾白色污染日益严重。看不见的毒物、重金属已严重侵蚀了大气、土地、地下水等我们赖以生存的基本条件,我国经济先污染后治理的发展模式已经走到了尽头。

  工业生物技术是生命科学与生物技术新的发展阶段,其核心是以生物体活细胞或其酶进行物质的合成生产,具有原料可再生、过程清洁等可持续的典型特征。生物技术介入工业领域,可把工业污染的末端治理转变为源头控制,将在能源、化工、轻纺、医药等领域改变世界工业格局,开创一个财富绿色增长新纪元。

  通过工业生物技术,化学工业可以减少重金属、有机溶剂、化学助剂的使用,减少水耗、能耗,减少废水、废气及废物的排放;通过工业生物技术,大部分传统石油化工产品都可以由生物路线获得,可以逐步减少经济对石油、煤炭等化石资源的依赖,减少二氧化碳排放,从根本上改善生态环境,工业生物技术是保障经济与环境协调永续发展的重要支撑。

  工业生物技术对基础物质加工业将带来根本性的变革,将会极大地影响一个国家的工业经济地位以及环境安全状况。

  全球聚焦生物经济 

  如今,世界各主要经济强国都把工业生物技术确定为21世纪经济与科技发展的关键技术,美国、欧盟、日本等国都制定了雄心勃勃的战略目标与重大行动计划,以加速发展清洁、高效和低碳的工业生物制造产业,以降低经济发展对化石能源的依赖和人类社会活动的碳足迹。

  2010年,经济合作和发展组织(OECD)发布《面向2030的生物经济》报告之后,世界主要大国更是纷纷制定新的生物技术战略,强化工业生物技术布局,力图在未来生物经济竞争中占有有利地位。

  2012年2月,欧盟委员会通过了欧洲生物经济战略,加大与生物经济相关的研发和技术投资力度,增强生物经济的竞争力,2013年欧盟“地平线2020(Horizon 2020)”计划启动。

  2012年4月,美国发布了《国家生物经济蓝图》,该蓝图列出了推动生物经济将要采取的措施,以及为实现这一目标正在采取的行动。

  2013年7月,德国发布“生物经济战略”,提出通过大力发展生物经济,摆脱对化石能源的依赖、增加就业机会、实现可持续发展、提高经济和科研领域的全球竞争力。

  全球一个明显的趋势是,现代生物技术的主战场已经从人们熟知的医药医疗、农业食品领域,转向了更加广泛的工业领域。

  我国工业生物技术发展战略 

  我国具有发展工业生物技术的迫切需求与良好的工业基础,以工业生物技术为核心的生物制造产业被列入我国优先发展的战略性新兴产业,加快转变发展方式、培育与环境协调的新经济增长点成为我国目前历史时期最重要的战略任务。

  然而,我国工业生物技术创新能力不强,核心技术缺乏,队伍体量偏小,缺少有效的支持,在生物技术领域往往关注的是医药医疗、转基因育种,而对于未来全球经济竞争焦点、国家需求异常迫切的工业生物技术却没有应有的热情。

  工业生物技术对于实现低碳经济与工业可持续发展、促进经济发展方式与人类生活方式的根本性变革具有重大战略意义,我国应从全局、长远与现实的角度研究部署工业生物技术发展战略。

  一是发展生物炼制与生物转化技术体系,形成可再生化工产品与化工材料的生产模式,促进工业原料路线的变革性转移与低碳经济发展。主要利用我国丰富的生物质资源,建立以微生物转化为核心的生物质化工与生物质能源的科技创新体系,突破生物能源、生物基材料与生物基化学品合成的关键技术,建立燃料与石油化学品的原料替代性路线,促进大宗工业原材料摆脱石油价格体系,逐步转变我国工业化进程对化石资源过分依赖的局面。

  二是发展生物催化与生物加工技术体系,建立绿色、高效与可持续的生物工艺,促进传统工业过程的绿色转型升级。主要利用生物技术绿色、清洁、高效的特点,通过加强工业酶与生物催化剂的技术与应用创新,建立环境友好的生物工艺,简化工艺流程,减少工业生产过程中化学制剂的使用,对高污染、高能耗的工业问题提供自然的解决方案,大幅促进工业节能减排。

  三是发展现代发酵技术体系,建立新一代的工业菌种育种、人工细胞合成与生物系统工程技术体系,革新我国传统生物化工产业,增强国际竞争力。主要利用基因组学、合成生物学的最新科学进展,建立先进工业菌种的构建能力,提升我国发酵工业技术水平,开辟新的物质合成与生产技术模式。利用生物技术与信息、工程、机械等领域交叉的成果,发展生物系统工程技术,提高生物过程的效率,进一步减低成本,提高产业的国际竞争力。

  四是建设和完善技术创新体系,提升创新能力。整合国内优势研发和产业资源,加强工业生物学科建设、技术平台建设、创新基地与产业化基地建设,建设跨领域、高水平、设施先进的工业生物技术基础平台,凝聚和培养产业技术创新人才。

  五是加强产学研合作,加快成果转移转化。建立和完善产学研合作实效机制,以产业关键技术为核心,以产业化为目标,加快创新要素向企业的集聚。

  工业革命走到今天,气候变化、环境危机、能源资源短缺等问题正在引发人类对物质文明进步方式的重新思考,可持续发展已经成为时代最强音,转变发展方式是我国重大战略任务,创新驱动已成为我国基本国策,走出一条可持续的新型工业化道路需要科技的引领与支撑,工业生物技术任重道远。

  (作者系中国科学院天津工业生物技术研究所所长,原载于《中国科学报》 2014-12-23 第7版 生物)

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