你听说过生物制造吗？ 事实上，您在生活中可能接触过生物制造产品。 乙肝疫苗、胰岛素、透明质酸、胶原蛋白、燃料乙醇等都是采用生物制造技术生产的产品。 生物制造被认为有潜力引领“第四次工业革命”。 市场规模将达万亿，是世界各国竞争的热点。 我国也将生物制造列为重点发展的战略性新兴产业，是提高新型生产力的重要手段之一。
市场上流行的一种鱼饲料蛋白，营养价值高，粗蛋白含量达到80%以上。 令人意想不到的是，它是利用钢铁厂炼钢过程中产生的工业废气生产的。
生产这种饲料蛋白的首钢朗泽是首钢集团的子公司。 它是世界上第一家利用钢铁工业废气生产饲料蛋白和燃料乙醇的公司。 十年前，该公司将气体发酵技术引入国内，以处理首钢的工业废气。 但该技术仅在实验室得到验证，距离工业化应用还有很长的路要走。 经过多年的技术攻关，首钢朗泽终于打通了整个系统工艺，实现了批量生产。
将工业废气转化为饲料蛋白的看似神奇的操作是如何运作的？
河北首朗新能源科技有限公司副总经理杨艳：工业废气通过水平管道输送到气体预处理工段。 经过简单的压缩和气体净化后，由管道输送至核心发酵工段。 气体从发酵罐底部流出。 只需要几十秒就可以到达山顶。
接下来，工业废气在一种叫做乙醇梭菌的细菌的作用下，最终转化为蛋白质和乙醇。 整个生产过程中，乙醇梭菌就是干活的，工作人员只需监控即可。 首钢朗泽采用生物制造技术。 所谓生物制造，是指利用细菌、细胞、酶等生物体的生理代谢功能或催化功能，通过工业发酵过程，大规模生产人类所需的化学品和高分子材料的制造过程。 它是一种以工业生物技术为核心的先进生产方法。
北京化工大学校长、中国工程院院士谭天伟：最大的核心点是什么？ 一是利用生物体进行生产，生物体最大的特点就是反应过程，是在常温常压下进行的； 第二个特点是转化生物体时可以使用可再生原料。
生物制造是集生物、化学、工程等技术于一体，清洁、高效、可再生的全新生产技术。 专家表示，生物制造将至少在三个方面带来重大变革：重构传统化学品的生产路线、取代传统天然产物的获取方式、颠覆传统农业养殖模式。
工信部赛迪研究院党委书记、副院长刘文强：生物制造不同于传统的物理、化学制造模式。 生物制造创新了物质生产方法，以生物体为生产介质。 将对整个制造业的转型产生深远的影响。 带来一系列巨大的变化； 此外，生物制造采用可再生生物质为原料，这对于制造业实现双碳目标也非常关键。
我国拥有大量的工业废气资源。 据专家测算，钢铁冶金、石化炼油、水泥等行业工业废气年产生量超过万亿立方米。 如果利用50%，每年可生产饲料蛋白500万吨，减少二氧化碳排放1.2亿吨，节约粮食1.6亿吨。 ，节约耕地4亿亩。
我国不仅有大量的工业废气，还有大量的农林废弃物，也非常适合生物技术的利用。 生物乙醇俗称酒精，目前我国以玉米、小麦等谷物为原料，通过发酵生产。 仅黑龙江省每年就用粮食生产生物乙醇230万吨。 但随着该纤维素乙醇示范项目的实施，以粮食生产乙醇的局面将被打破。 这是全国首个秸秆生产生物乙醇工业示范项目，位于黑龙江省绥化市海伦市。
国投先进生物质燃料（海伦）有限公司总工程师 李春玲：秸秆生产第二代乙醇的流程是这样的。 吸管包装进工厂后，首先进行净化，去除杂质，然后像爆米花一样将结构爆开。 ，然后加入生物酶水解成可发酵糖，再用酵母将其转化为酒精。
传统上，生物乙醇是通过发酵富含淀粉的谷物（例如玉米和小麦）来获得糖，然后使用糖来生产乙醇。 该技术的优点是难度较小，更容易实现。 缺点是消耗粮食，与人们争夺粮食和土地，影响国家粮食安全。 国投生物利用秸秆生产糖，然后用糖生产乙醇。
经过十余年的技术攻关，该公司已实现批量生产。 虽然该示范项目目前产能只有3万吨，消耗秸秆约15万吨，但其突破意义重大。 据统计，2021年全国秸秆产量8.65亿吨。 因此，这项技术如果得到全面推广，将是对传统技术的一次重大革命。
国投先进生物质燃料（海伦）有限公司总工程师 李春玲：通过技术研发和自主创新，我们最终实现了原料结构向非粮为主的转变。 优点是资源丰富的农林废弃物可以利用，具有可持续、可再生、可回收的特点。 而且，通过利用这些农林废弃物，还可以减少碳排放，改善环境污染。
我国是工农业大国，资源消耗量很大，相应的排放量也很大。 因此，利用生物制造等先进技术手段来解决这一问题，变废为宝是可能、也是必要的。 对于培育新生产力、推动经济发展走向绿色、可持续、高质量发展至关重要。
生物技术作为提高新生产力的手段之一，已被国家确定为战略性新兴产业。 为此，我国制定了多项政策措施。 2022年，《生物经济发展十四五规划》的发布，标志着我国第一个生物经济五年规划正式启动。 《规划》明确，要培育壮大医疗健康、生物农业、生物能源和生物环保、生物信息四大支柱产业。
党的十八大以来，我国生物经济发展取得巨大成就。 子行业数量逐步增多，核心产业规模快速增长。 长三角地区已形成产业集群，华北、华中地区拥有一大批骨干企业。 在国家的大力支持下，多项新技术不断诞生，引领了生物制造未来的发展方向。 2018年7月24日，在中国科学院天津工业生物技术研究所，一项新技术取得了初步成功。
其显着特征之一是淀粉遇到碘时会变成蓝色。 然而，科研人员使用的淀粉并非来自玉米、土豆等植物，而是来自二氧化碳。
2021年，中国科学院天津工业生物技术研究所宣布，在国际上首次实现二氧化碳人工全合成淀粉。 相关成果于当年9月在线发表在国际学术期刊《科学》上，该成果已入选2021年度中国科学奖。 十大进展、2021年中国生命科学十大进展等。实现了无机物制造有机物的重大突破。 该技术在能源效率和淀粉合成速度方面超越了玉米等作物，为淀粉的工业化生产打开了一扇窗口，并为二氧化碳原料合成复杂分子提供了新思路。
尽管这项技术在实验室条件下已被证明是成功的，但距离真正的产业化还有一段距离。 因此，科学家们正在努力突破最后的技术障碍。 一旦成功，市场规模将无限。
中国科学院天津工业生物技术研究所研究员蔡涛：一方面，大量可能对环境造成影响的废弃二氧化碳可以变废为宝； 另一方面，淀粉可以在工业车间合成，节省80%至90%的土地和淡水。
无数事实证明，生物制造可以从根本上改变传统制造业的生产模式。 利用生物+医学、生物+化工、生物+能源、生物+轻工等新型生产方式，诞生了一大批新产品，如重组蛋白药物、生物喷射煤油、生物可降解塑料等生物制造被认为具备引领“第四次工业革命”的潜力，未来前景十分光明。 据预测，全球生物制造产值接近30万亿美元。
未来，随着生物技术的进一步突破，生物制造有望拓展到矿业、冶金、电子信息、环保等领域，发展前景广阔，成为经济增长的重要引擎。
工信部赛迪研究院党委书记、副院长刘文强：下一步，国家将从政策、企业、产业层面加强一系列部署，推动发展生物制造产业。 政策层面，国家相关部门正在研究制定国家层面的生物制造顶层规划文件。 在产业层面，国家有关部门将加大中央财政投入，在不同领域、不同地区部署一批生物制造试点平台； 在企业层面，国家有关部门将支持企业加强核心产业菌株和关键酶制剂的创新研发，增强自主创新能力，推动创新成果不断涌现。
生物制造作为提高经济竞争力的重点，也是我国继绿色制造、智能制造之后推进制造强国建设的又一重要抓手。 生物制造产业作为一种新的生产力，拥有无限商机，而我国这一产业的发展才刚刚开始。 目前，我国核心生物制造产业增加值仅占工业增加值的2.4%，提升空间巨大。 我国拥有良好的生物制造基础，加上一系列政策的推动，我国生物制造产业在这条新赛道上的竞争力将日益增强。
摄影丨张敏栋梁
策划丨牛彦民
编辑丨缪家良、赵云龙、童永杰
