生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

時間:2022-12-17 10:41:45

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生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

生物化工產(chǎn)業(yè)是生物技術與化工技術兩個產(chǎn)業(yè)交叉融合后形成的一個新型產(chǎn)業(yè),依托綠色的生物轉化平臺,實現(xiàn)化學產(chǎn)品的工業(yè)化高效生產(chǎn)。隨著生物技術快速發(fā)展,生物化工產(chǎn)業(yè)為傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)注入了新的發(fā)展活力,開辟了新的發(fā)展方向和思路。近年來,歐美等發(fā)達經(jīng)濟體相繼將生物經(jīng)濟提升到國家戰(zhàn)略高度,旨在通過政府引導推進生物經(jīng)濟進一步發(fā)展壯大,確保其在全球處于領先地位。美國政府的《國家生物經(jīng)濟藍圖》文件中,明確將“支持研究以奠定21世紀生物經(jīng)濟基礎”作為科技預算的優(yōu)先重點。歐盟在《持續(xù)增長的創(chuàng)新:歐洲生物經(jīng)濟》中,將生物經(jīng)濟作為實施歐洲2020戰(zhàn)略,實現(xiàn)智慧發(fā)展和綠色發(fā)展的關鍵要素[1]。在世界各國政府產(chǎn)業(yè)政策的引導下,資金、人才不斷向生物化工產(chǎn)業(yè)聚集,產(chǎn)業(yè)技術集中度進一步提升,生物化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球技術創(chuàng)新的高地。

1生物化工產(chǎn)業(yè)的特點與優(yōu)勢

生物化工將生物和化工兩個重要產(chǎn)業(yè)有機融合,以生物細胞催化和轉化為平臺,利用化學工程技術和裝備,將實驗室規(guī)模的生物技術實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化,最終促進行業(yè)之間融合和發(fā)展,創(chuàng)造生產(chǎn)力和價值,在食品、飼料、化工、造紙、紡織、醫(yī)藥、生態(tài)修復等方面發(fā)揮積極作用。生物化工以生物技術為依托,通過化學工程手段實現(xiàn)工業(yè)化,重點突出以生物活性催化轉化為核心,經(jīng)過微生物代謝或酶的生物催化,將以生物質原料或傳統(tǒng)化工初級原料轉化為高附加值的生物、化學制品。生物化工產(chǎn)業(yè)具有綠色、安全、高門檻、高投入、長周期、高回報的特點。與傳統(tǒng)石化產(chǎn)業(yè)相比,生物化工產(chǎn)業(yè)建立的是一種基于碳素循環(huán)利用的綠色經(jīng)濟模式。生物制造產(chǎn)品比傳統(tǒng)石化產(chǎn)品平均節(jié)能30%~50%,減少環(huán)境影響20%~60%[2]。生物產(chǎn)業(yè)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的主攻方向,將來在化工領域20%~30%的化學工藝過程將會被生物技術過程所取代。

2我國生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

生物化工起源于第二次世界大戰(zhàn)時期,抗生素的大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)和應用是主要標志事件。我國的生物化工研究開發(fā)比較晚,始于20世紀80年代初,主要是中科院所及高等院校,經(jīng)過30多年時間的不斷發(fā)展,我國生物化工產(chǎn)業(yè)技術水平、規(guī)模、影響力均取得了很大程度的進步,生物發(fā)酵產(chǎn)品總產(chǎn)量居世界第一。每年生物能源代替化石能源用量超過3300萬t標準煤,處于世界領先水平。在京津冀、長三角、珠三角等地,技術、資金、政策高度集中的生物化工產(chǎn)業(yè)集群逐漸形成。根據(jù)中國發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù),2018年我國淀粉糖產(chǎn)量超過1300萬t,發(fā)酵氨基酸產(chǎn)量達到600萬t,發(fā)酵有機酸產(chǎn)量245萬t,發(fā)酵生產(chǎn)多元醇163萬t,發(fā)酵制酶制劑145萬t,發(fā)酵生產(chǎn)酵母36.6萬t,功能發(fā)酵制品360萬t,食用酵素產(chǎn)量超過15萬t。其中,檸檬酸、賴氨酸、谷氨酸的產(chǎn)量和工藝居世界前列,新型生物酶制劑、酵母及其提取物、功能性發(fā)酵制品等產(chǎn)品的研究開發(fā)和應用也取得長足發(fā)展。隨著我國以基因技術為代表的生物技術取得突破,我國生物化工產(chǎn)業(yè)正在形成鮮明的特點,逐漸實現(xiàn)從效仿、被動跟跑為主向領跑、自主研發(fā)和創(chuàng)新轉變,從學術研究發(fā)表高質量論文為主向企業(yè)和市場實際需求轉變,從實驗室規(guī)模向工業(yè)化和自動化轉變,從依靠經(jīng)驗為主向科學可控細胞代謝調控轉變,從以國內市場需求為主向全球市場需求轉變,逐漸建立了相對完善的生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。近年來,世界各國越來越重視生物產(chǎn)業(yè)布局和發(fā)展,而我國也出臺了許多政策大力支持生物化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并在國家層面對我國生物化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行了規(guī)劃。目前我國生物化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備加快發(fā)展、在部分領域實現(xiàn)跨越式發(fā)展的良好基礎。

3生物化工產(chǎn)業(yè)存在的問題及解決思路

雖然我國生物化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了巨大的成就,但我們仍然還要清醒地看到,中國生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展也存在著諸多問題,例如研發(fā)投入嚴重不足,尖端人才缺乏,創(chuàng)新性的鼓勵分配機制不夠明確,開拓性、顛覆性的技術創(chuàng)新還不多,行業(yè)發(fā)展不平衡、不充分,存在短板現(xiàn)象,核心的菌種開發(fā)方面能力不強,產(chǎn)業(yè)化水平低,實驗室技術實現(xiàn)工業(yè)化形成生產(chǎn)力的還不多,新產(chǎn)品技術儲備少,研發(fā)周期長、研發(fā)速度慢,技術及裝備水平還不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。目前,我國生物化工產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)依然存在制約行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的政策短板,生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果還不能滿足人民群眾對健康、綠色生活方式的迫切需求,我國要成為生物化工產(chǎn)業(yè)強國依然有很長的路要走。中國生物化工技術及產(chǎn)業(yè)想要實現(xiàn)跨越式發(fā)展,首先需要制定發(fā)揮戰(zhàn)略引領和調節(jié)作用的頂層設計。進入21世紀,我國政府部門對生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視,先后出臺了《關于印發(fā)促進生物產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展若干政策的通知》《關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等一系列對生物產(chǎn)業(yè)利好的產(chǎn)業(yè)政策和措施,明確將生物產(chǎn)業(yè)定位為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),在科技投入、稅收激勵、金融支持、政府采購等方面對生物產(chǎn)業(yè)項目給予大力支持和幫扶。發(fā)展規(guī)劃指出,到2020年,生物產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到(8~10)萬億元,生物產(chǎn)業(yè)增加值占GDP的比重超過4%,成為國民經(jīng)濟的主導產(chǎn)業(yè)[3]。就目前而言,各地方正在科技投入補助、研發(fā)平臺構建、尖端人才引進等方面發(fā)揮重要作用,引導企業(yè)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、人才激勵創(chuàng)新,加快新舊動能轉換,構建企業(yè)核心競爭力。其次,發(fā)展生物化工產(chǎn)業(yè)應以市場需求為導向,構建研發(fā)—中試轉化—工業(yè)化推廣轉化完善的產(chǎn)業(yè)體系。生物化工基礎研發(fā)是根基,是一切技術蓬勃發(fā)展的源頭和理論支撐;生物化工中試轉化是橋梁,起到承上啟下的紐帶作用,是檢驗基礎研發(fā)成果的試金石;生物化工的工業(yè)化是生產(chǎn)力的具體體現(xiàn),是創(chuàng)造財富,實現(xiàn)生物化工產(chǎn)業(yè)相關科技成果實現(xiàn)價值,滿足社會需求的載體。最終,發(fā)展生物化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大離不開人才的培育,特別是尖端人才。人才是第一資源,是一切生產(chǎn)力和財富的創(chuàng)造者,所有的科技史都已經(jīng)證明,一流創(chuàng)新人才和一流的科學家,是推進科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)布局占據(jù)優(yōu)勢的關鍵所在。在人才儲備方面,應注重人才培養(yǎng)和人才引進,要識才愛才敬才,不拘一格用人才,培育一大批在生物化工產(chǎn)業(yè)方面具有國際領先水平和戰(zhàn)略視野的尖端人才、技術領軍人才、青年技術能手和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊。

4生物化工產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向

隨著生物科技的進步及其向工業(yè)領域的快速滲透,生物化工產(chǎn)業(yè)掀起了新一輪的科技革命,特別是在生物醫(yī)藥、生物基新型材料、生物質能源方面尤為突出。4.1生物醫(yī)藥方面?!丁笆濉鄙锂a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出,以基因技術和細胞工程等先進技術突破為基礎帶來的革命性轉變,將加快新型藥劑的研發(fā)速度[4]。到2020年,實現(xiàn)醫(yī)藥工業(yè)銷售收入4.5萬億元。醫(yī)藥工業(yè)事關國家安全、人民幸福安康,事關中國制造2025和國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)等國家重大戰(zhàn)略規(guī)劃能否順利落地和實施,醫(yī)藥工業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展對推進健康中國建設具有重要意義,而生物醫(yī)藥代表了醫(yī)藥工業(yè)最前沿的技術和發(fā)展方向,以基因技術快速發(fā)展為契機,以臨床用藥需求為導向,充分利用生物化工工程化技術平臺,在腫瘤、重大傳染性疾病、神經(jīng)精神疾病、慢性病及罕見病等領域研發(fā)原創(chuàng)性治療藥物,加快創(chuàng)制研制新型抗體、蛋白及多肽等生物藥,對我國加快建設生物醫(yī)藥強國具有重要的戰(zhàn)略意義。4.2生物基新型材料方面。相比傳統(tǒng)化學法,利用生物化工技術生產(chǎn)的生物基材料具有安全、綠色、環(huán)保、低能耗的特點,是一條可持續(xù)發(fā)展的道路?;谏镔|來源的聚乳酸(PLA)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚氨基酸、聚四氫呋喃、聚有機酸、蛋白質纖維已經(jīng)列入《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務指導目錄(2016版)》,為生物基材料下一步發(fā)展指明了方向。隨著生物化工技術與傳統(tǒng)化工的深入融合,生物基來源的聚酯、聚氨酯、尼龍、橡膠、多糖等新型材料已經(jīng)成為規(guī)?;a(chǎn)和示范應用的目標,并逐漸取代了傳統(tǒng)的高污染低效率的化學法生產(chǎn)模式,利用生物化工技術生產(chǎn)的生物基材料已經(jīng)在越來越多的領域展現(xiàn)出強大的生命活力。4.3生物質能源方面。我國是能源需求大國,利用生物化工技術,大力發(fā)展綠色的生物質能源,取代煤炭、石化等傳統(tǒng)能源,是我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。圍繞能源安全、消費革命及大氣污染治理等重大需求,我們必須要依靠科技,創(chuàng)新現(xiàn)有能源供應模式,提高生物質能源的應用領域和范圍,提升生物質能源科技轉化和產(chǎn)業(yè)化水平,推進利用以秸稈纖維素為原料,利用細胞合成、生物酶法轉化生產(chǎn)燃料乙醇、丁醇等的示范工程,加大以纖維素為原料開發(fā)生物柴油等生物燃料的前沿技術的技術開發(fā)和資金投入力度,打造一批示范生產(chǎn)企業(yè),推動生物質能源的市場應用,最終實現(xiàn)生物質能源在發(fā)電、供氣、供熱、燃油等領域的全面規(guī)模化應用。

5結語

隨著生物技術的持續(xù)、深入發(fā)展,生物化工產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中發(fā)揮出越來越重要的作用,深刻影響著人民群眾衣食住行各個方面。為滿足人民群眾對健康、綠色生態(tài)等方面的迫切需要,必須深入落實國家相關產(chǎn)業(yè)政策,進一步加大在生物化工產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入力度,立足長遠,以全球視野對生物化工產(chǎn)業(yè)進行布局和謀劃,依靠科技創(chuàng)新驅動生物化工產(chǎn)業(yè)突破發(fā)展,規(guī)范生物化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品國家標準,推動生物化工產(chǎn)品在食品、保健、醫(yī)藥、能源等領域的應用,努力打造經(jīng)濟增長新動能,為建設“健康中國”發(fā)揮重要的作用。

參考文獻:

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作者:茍萬曉 單位:義馬煤業(yè)集團煤生化高科技工程有限公司