传统石化、化工生产活动对化石资源持续消耗,人类活动对于化石资源依赖问题与日俱增,同时环境污染、安全风险问题日益成为社会高度关注问题。在此背景下,工业生物技术应运而生,被认为是工业可持续发展最有希望的技术。
工业生物技术是为工业目标而实施的生物技术,该技术以微生物或酶为催化剂进行物质转化,来大规模生产化学品、医药、能源、材料等人类所需品,是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。工业生物技术被称为“白色生物技术”,为医药生物技术(“红色生物技术”)提供下游支撑,为农业生物技术(“绿色生物技术”)提供后加工手段。
微生物发酵法和酶催化法是工业生物技术的两种主要生产制造工艺,基于微生物细胞工厂和工程菌种设计等关键技术,实现可再生资源向高分子化合物、精细化学品等产品的定向、高效转化,原材料获得便利,生产过程绿色,反应条件温和,节约资源和能源消耗,减少环境污染。
经济合作发展组织(OECD)对 6个发达国家进行分析的结果表明:工业生物技术的应用可以降低工业能耗的 15-80%、原料消耗的 35-75%、空气污染的50-90%、水污染的 33-80%,以及生产成本的 9-90%。
该组织预测,生物技术对OECD 成员国的国内生产总值(GDP)的贡献将会达到 2.7%,将有 35%的化学品和其他工业产品可能涉及工业生物技术。同时,工业生物技术产品的销售额将会占整个生物技术产业的 39%,超过农业生物技术和医药生物技术,位居第一。此外,据世界自然基金会(WWF)估测,到 2030 年,工业生物技术每年将可降低 10-25 亿吨的 CO2排放。麦肯锡全球研究院(McKinsey Global Institute)发布的研究报告预计到 2025 年,合成生物学与工业生物技术的经济影响将达到 1,000亿美元。
生物产业是我国重点战略发展领域之一,作为生物产业的支柱,工业生物技术是我国战略性新兴产业的主攻方向。2016 年 11 月,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,提出推动生物制造规模化应用,推动生物基材料、生物基化学品、新型发酵产品等的规模化生产与应用,推动绿色生物工艺在化工、医药、轻纺、食品等行业的应用示范是促进传统产业动能升级的主要推动力。之后,国家发展改革委员会在《“十三五”生物产业发展规划》中提出了2020 年生物产业的发展目标,即生物产业规模达到 8-10 万亿元,生物产业增加值占国内生产总值(GDP)的比重超过 4%,成为国民经济的主导产业,并大幅增加就业岗位。
2022 年,国家发展改革委员会发布我国首部生物经济五年规划《“十四五”生物经济发展规划》,提出到 2025 年,生物经济成为推动高质量发展的强劲动力,总量规模迈上新台阶,科技综合实力得到新提升,产业融合发展实现新跨越,生物安全保障能力达到新水平,政策环境开创新局面。