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 大坳山 发表于: 2023-4-30 16:53:58|显示全部楼层|阅读模式

[2023年] 应汉杰院士:生物制造将促进国内制造业转型升级

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源自:DeepTech深科技
源自:DeepTech深科技

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  4月 27日,第四届工程生物创新大会、第二届中国合成生物学学术年会、第一届亚洲合成生物学创新大会在深圳光明区拉开帷幕。本次大会以“合成生物:未来生物经济的引擎”为主题。
  中国工程院院士、南京工业大学生物与制药工程学院教授应汉杰出席活动并发表了精彩讲话。
  “生物制造将促进我国制造业的转型升级,以及新业态的出现。”
  以下为应汉杰院士演讲内容,经不改变原意的编辑与整理后发出。
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  各位老师、同学和企业界的朋友们,大家好!
  接下来我将介绍一下生物制造与未来物质制造的相关内容。众所周知,化石资源、无机金属/非金属资源,以及植物、动物、微生物等,创造了现代人类的物质文明,但是人类在创造了物质文明的同时带来了“熵增”,很多自然资源,包括硅、金属、化石能源等被大量开采导致了资源、能源、环境以及社会的动荡。基于这个过程我们展开分析,即从污染源角度分析主要包含两大层面。
  一个层面是产品的使用。我们使用产品过程中碳的排放均可造成一定程度的面源污染和一次性产品污染问题,比如,畜牧养殖业中抗生素的使用等。目前环境污染主要来自农业、人类活动,以及工业生产等,其中农业活动所引起的环境污染占 60% 左右,比如化肥、农药的过度使用等。
  另一个层面是生产过程中的碳排放问题。现有的经济与人类活动加速威胁着自然界碳循环平衡,因此人们期待着一种新的生产模式及生活方式的变革。其中植物可以通过光合作用将水和二氧化碳进行固碳转变为生物质原料,再通过生物制造合成人类需要的各种各样的碳基化合物,在这个过程中生物制造可以发挥很大的功能。也正是看到了生物制造的未来,所以包括美国、中国等一些国家都制定了《国家生物技术和生物制造计划》、《生物经济发展规划》等相关政策,积极布局生物制造技术产业。
  为避免生物技术和产品成为另一大类卡脖子技术和产品,中国的技术研发途径和产品需要根据中国国情的现状及未来发展开发中国特色的新产品,不仅要解决卡脖子问题,更要实现产品的替代升级,为国家富强和人民幸福服务。同时生物制造能为中国的重大战略的实施带来很多贡献,包括乡村振兴、生态环保、健康中国等,从这个角度可以看出,生物制造也将促进我国制造业的转型升级,以及新业态的出现。
  众所周知,美国是一个“粮食大国”,包括玉米、大豆等粮食资源每年大量出口到中国以及全世界很多国家和地区。现在美国的生物制造原料非常丰富,比如生物乙醇可以达到年产 5000多万吨,而中国 300多个品种加起来才达到 3000多万吨。那么中国的合成生物学要做这些生物制造的产品,原料从哪里来?这是必须要考虑的。我们既要看到生物制造的潜力,同时也要看到我们所面临的危机。现阶段,中国每年生产大约 6.5亿吨粮食,同时还需要再进口大概 1.6亿吨,其中饲料用粮是粮食需求最多的部分,如果通过生物制造能够以非粮的生物质来制造蛋白,那么对于中国的粮食以及生物制造的体量来说是一个巨大的贡献。
  国内生物制造原料以非粮生物质为资源的利用方式大概分为三类,以秸秆为例,一是原料置换法,将秸秆经过生物制造技术转化为饲料替代蛋白,把这些饲料替代蛋白用在畜牧业上,从而降低粮食蛋白在饲料蛋白中的比重,为生物制造提供原料;二是直接利用法,这个方面难度较大,全世界都在开发这条路线但还没有完全走通,相比美国、巴西等,中国走这条路线可能需要更高技术壁垒的突破,而这也是国内生物制造企业所面临的机遇和挑战;三是间接利用法,例如将秸秆转化为生物质合成气,用于生产乙醇等高值化学品,然而从制造成本角度目前还有很多工作需要完善。
  就国内而言,第一,最关键的是粮食安全问题。除了利用秸秆制备饲料替代蛋白外,实际上生物制造的新物质对粮食的生产过程也可以开展很多工作。传统的农化产品使用造成了大量污染,同时对国内粮食的持续丰产已经非常乏力。如何高效地增加叶绿体的光合作用效率、如何增加固氮等,这给生物制造带来了新机遇。比如通过增加叶绿素含量,把水稻亩产量从原来的 559 公斤提高到 604 公斤。从这个角度来讲,生物技术可以促进农业产品生产,从而强化中国的粮食安全。
  第二,提高粮食的利用效率。以饲料为例,需要提高动物对于碳的转化效率、类似于在微生物领域的转化效率,从传统的抗生素、生长激素到未来的肠道微生物、生物信息素等,让猪长得更快更健康、提高猪饲料利用率,圈养猪养出散养猪的味道等。
  第三,健康中国。如今,“治未病”是全世界医疗领域的发展方向之一,需要进一步探索怎样结合国内养生医学来开展,构建吃的出效果的健康养生品。以冬虫夏草为例,借助合成生物学技术,虫草的功效成分含量可以提升 2000 倍,并通过现代循证医学进行验证,吃出了虫草传说中的功效。自然界中有太多极具价值的资源,需要解决如何把大自然中的这些资源用生物的方式来进行表达,通过生物制造的方式为健康中国做出应有的贡献。
  第四,化学品的绿色制造。依托生物技术制造“三苯”、“三烯”等,比如生物乙烯的大规模生产为今后“三苯”、“三烯”的绿色生物制造提供了很好的样板。
  总的来说,生物技术可以为绿色制造做出更多的贡献,尤其是对人类的物质文明建设,可以实现一些可持续化的工作,从而推动“农业工业化和产业绿色化”的进展。
  谢谢大家!
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