合成生物技术有望主导生物制造绿色化发展

生物制造是利用生物体机能进行物质加工与合成的绿色生产方式，有望在能源、化工、医药以及材料等领域改变世界工业制造格局。作为未来生物经济发展的主要手段，以美国为首的发达经济体对生物制造相继作出战略部署，不仅对生物制造作为未来主要制造形式的重要性进行了阐述，也点明合成生物技术是生物制造的核心发展技术。

一、美国相继发布生物制造战略报告

2022年9月12日，白宫官网发布题为《拜登总统将启动国家生物技术和生物制造计划》（《President Biden to Launch a National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative》）的简报，为后续发布《国家生物技术和生物制造计划》（《National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative》）（以下简称计划）“打响前奏”。该简报阐明全球工业正处在以生物技术为动力的工业革命风口，其他国家正在将自身定位于生物技术解决方案和产品的世界资源提供方。现阶段，面对经济格局重构、环境污染日益加剧等全球性问题，美国过往过分依赖外国材料和生物生产的弊端正在凸显，同时，就针对如何有效降低环境污染，倡导绿色生产等问题，美国强调需要大力发展生物制造。据行业数据推断，在本世纪末，生物工程可能占全球制造产出的1/3以上，按价值估算，此技术导向的产业价值将高达30亿美元。生物经济作为未来的产业主流，美国想要继续维持领先发展地位，将联合行业、创新者和强大的研究企业主体，提升生物技术与生物制造能力，获得制造日常生活品，包括从药品到燃料再到塑料的制造主动权。此外，计划明确了未来的发展方向，将重点在以下几方面发力：（1）提高国内生物制造能力；（2）扩大生物基产品市场机会；（3）大力推动与提升相关研发技术水平；（4）构建高质量联邦数据库；（5）培养多元化的技术劳动力；（6）简化生物技术产品法规：（7）推进生物安全降低行业风险；（8）保护美国生物技术发展生态系统；（9）建立和谐共生的全球生物经济体。

2022年底，由总统科学技术顾问委员会发布《推动生物经济发展的生物制造》（Report to President: Biomanufacturing to Advance the Bioeconomy）研究报告，报告明确了正在减缓美国国家进步的差距面，分别是生物制造能力不足、监管不确定性以及过时的国家战略。针对以上三个不足，提出相应的发展措施包括：（1）提出迅速将新想法和发现转化为商业规模产品的新兴生物制造方法；（2）制订监管审批流程；（3）提出一种新的、基于数据的生物经济战略。

伴随以上先后出台有关生物制造、生物技术的战略报告，一定程度标志着生物制造时代的正式到来。

二、合成生物技术有望主导未来制造的绿色低碳发展路径

如上文所述，合成生物技术是生物制造过程中的核心主导技术。合成生物技术的应用涉及药物生产、医学诊断、材料化工包括能源燃料等多类型行业。合成生物技术通过系统设计和改造能够充分实现产品制造生物路线对化学路线的逐步替代，助力生产制造由传统模式向绿色低碳的升级转型。

在此，以材料领域发展为例，简介合成生物技术如何有效发挥作用。战略推进上，现今国内外各项关于碳中和、绿色低碳等相关政策纷纷落地，为生物可降解材料的发展提供了优越的发展环境。我国发展改革委、环境生态部于2020年发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，提出按照2020年、2022年、2025年三个时间段，分步骤、分领域，积极稳妥推进塑料污染治理整体工作。在相关政策的支持下，可降解塑料替代率快速攀升，市场需求量也呈快速增长态势。目前国内的PLA、PBAT已经规模化生产和应用，PHA材料也于近期突破规模量产技术瓶颈，有望建设量产产线。

PHA，中文称为聚羟基脂肪酸酯，是全球公认为极具发展前景的生物可降解材料之一，能够非常有效应对白色污染。合成生物技术针对PHA研发的重要突破仍聚焦在产业链上游。近期，借由合成生物技术，PHA大规模发展过程中的无菌问题实现突破，将PHA规模量产向前推进一大步。传统业界经常使用大肠杆菌、罗氏杆菌、芽孢杆菌等底盘菌制造PHA，面对工艺放大时，以上菌种更容易遭遇菌株污染问题，这便成为PHA转化效率低下、几百吨发酵液成为废水的根源。然而，微构工场通过利用嗜盐菌代替传统底盘细胞，顺利解决规模发酵的染菌问题，保证了PHA的转化效率。目前该工艺已实现千吨PHA量产，并进一步计划建设3万吨PHA产线。

参考资料：

1. The White House. FACT SHEET: President Biden to Launch a National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative[EB/OL]. (2022-09-12). [2023-06-29]. https://www.whitehouse.gov/briefing-room/statements-releases/2022/09/12/fact-sheet-president-biden-to-launch-a-national-biotechnology-and-biomanufacturing-initiative/.

2. Executive Office of the President. REPORT TO THE PRESIDENT Biomanufacturing to Advance the Bioeconomy[R]. (2022-12). [2023-06-29].

3. 健康界. 拜登签署启动「生物技术和生物制造计划」，美高官：为合成生物等技术扩展制造基地[EB/OL]. (2022-09-16). [2023-06-29]. https://www.cn-healthcare.com/articlewm/20220915/content-1435707.html.

4. 21经济网. 产学研聚焦生物制造关键共性“卡脖子”技术：合成生物可降解塑料迎放量突破窗口期[EB/OL]. (2023-04-19). [2023-04-26]. https://www.21jingji.com/article/20230419/herald/f942bf1eb1e68d261338c8cea8f9c5e4.html.