生物合成技术释放绿色潜能

文／本刊记者 毕文婷

提到生物合成，你会想到什么？是生活在实验室中的微生物，还是出现在科幻电影中的“复制人”？其实，生物合成没有那么遥远，它能够合成淀粉、合成肉制品，具备服务于工业生产与农业转型的巨大潜力，甚至在减少二氧化碳排放、降低资源消耗等方面，也能发挥独特优势。

在“双碳”目标的指引下，低碳生物合成正面临哪些机遇与挑战，将如何发挥创新优势进一步实现产业化应用？日前召开的香山科学会议上，与会专家就上述话题开展了讨论。

变革经济增长方式的重大需求

以二氧化碳、生物质、有机废弃物等可再生资源为原料，利用工业菌种、工业酶等生物体为工具进行物质合成的生物技术，是低碳生物合成的核心内涵。

中国科学院天津工业技术研究所所长马延和告诉记者：“低碳生物合成由于原料低碳可再生，且在生产过程中利用生物体系，将传统高温高压的化工生产变革为常温常压的生物制造，不但可以实现工业生物碳汇与低碳循环工业，而且降低了物质制造过程中的碳排放，减少了碳足迹，已经成为引领化工、材料、能源、食品、医药等化学品生产的工业制造新模式。”

世界自然基金会报告预测，到2030年，包括食品农业、生物燃料、生物基材料与化学品在内的低碳生物合成产品有望每年减少20.7亿—26.0亿吨的碳排放，对减缓全球气候变化、实现可持续发展具有重要意义。

据中国21世纪议程管理中心测算，2020年我国排放二氧化碳约112亿吨，需要在经济社会的各领域各环节发展绿色低碳技术。中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟认为，低碳生物合成是变革经济增长方式的重大需求，是实现工业制造绿色、创新发展的重要突破口。

生物技术原始创新能力有待提升

“绿色生物制造已展现出巨大潜力。”谭天伟说道。2021年发布的《美国生物基产品行业经济影响分析》指出，生物基产品每年可替代约940万桶石油，相当于每年减少1270万吨二氧化碳排放，相关产业还为美国创造了460万个就业岗位。

我国拥有充足的生物质资源，年可利用量约7亿吨，谭天伟说，若能合理利用这些资源，集中替代有限类别产品，将具有解决千万吨级化工产品的能力及潜力。“要实现这一目标，还需要加强科技创新，解决产品结构、关键技术及核心装备等问题。”

从当前的发展情况来看，绝大部分生物合成路线还无法与传统的石化和农业路线竞争，技术研发链条长、核心技术供给不足、对生物体的认识远低于化学催化剂等，是摆在低碳生物合成面前的巨大挑战。

马延和说，我国需要加强基础、应用基础与前沿技术研究布局，加快原料、工具、过程与装备等领域的科技创新平台建设，推进实施“低碳生物合成”方向的科技专项，以全球化视野统筹创新资源和要素，围绕二氧化碳等碳资源转化利用与物质低碳合成的生物路线，突破一批颠覆性生物合成技术和产业核心关键技术，提升我国生物技术原始创新能力，为我国生物产业发展提供引导和支撑，为生物经济发展提供新引擎。

完善生物安全监管势在必行

需要引起关注的是，生物合成技术的快速发展带来了监管模式和治理体系的新挑战。

中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越中心研究员赵国屏建议，应重点做好与现有政策、法规间的衔接，同时梳理现有监管政策中存在的问题、漏洞及空白，开展长期的监管与政策研究。

澳门大学助理教授杜立提出从三个方面入手创新法律规范机制，“首先，采取以科学为基础的立法方式促进科研创新；其次，基于技术风险明确分类监管的标准；最后，在政策制定和立法环节引入公众参与，让合成生物科技商业化更具有社会许可性。”

与会专家认为，加强低碳生物合成技术自主创新，形成绿色生物工业核心技术能力，是保障我国生物产业安全、掌握生物经济发展战略主动权的关键。同时，我国也应建立科学和高效的管理体系，加强生物安全和伦理风险评估与监管，建设全社会参与的科学传播平台，培养具备跨学科研发创新和多领域综合创业能力的人才队伍，以进一步发挥低碳生物合成技术在经济社会全面绿色低碳转型中的引领带动作用。