生物制造：以生命为能源的未来工场（院士讲科普）

谭天伟

图①：生物制造过程表示图。 图②：生物航煤样品。 图③：生物基塑料样品。

自动化高通量菌种筛选设施。 本疆域片均为北京化工大学提供

网友：最近，生物制形成了热词。我很兴趣，什么是生物制造？它如何编削咱们的生涯？

裁剪：刻下，新一轮科技创新和产业变革久了发展，以生物制造等为代表的新兴产业成为我国拔擢发展新动能、打造发展新上风的进攻领域，正在悄然编削着咱们的分娩与生涯。本期“院士讲科普”，咱们邀请中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟，谈谈生物制造如何智造未来。

“有生命的工场”开辟新的制造旅途

提及“制造”，东谈主们广大会思到机器轰鸣、机械臂摆动的钢铁工场。可是，有一种“制造”却千差万别，是“有生命的工场”——这即是生物制造。

所谓生物制造，即是诈欺微生物、动物或植物细胞等生命单位，通过经营、改造、浪漫它们的代谢旅途，分娩东谈主们思要的物资。简而言之，生物制造即是让生命来“造东西”。

比如，传统发酵本事是让酵母分娩酒，而诈欺当代生物制造本事，科学家不错让它分娩药物分子、香料、塑料以至燃料。不错说，生物制造是传统发酵产业与合成生物学的迎阿，它不再依赖石油、煤炭等，而是以糖、秸秆、二氧化碳等可再生资源为原料，分娩东谈主类日常生涯所需的材料和化学品。

生物制造之是以被称为未来产业，在于它不是对传统产业的延展，而是另辟了一条以生命为能源的制造旅途。这条路进攻在那处？

最先，生物制造是助力已矣“双碳”主见的要津本事执手。传统制造业以石油、煤炭等化石资源为基础，而生物制造用的是糖、淀粉、二氧化碳等可再生资源。微生物在生物响应器中“吃”掉这些原料，代谢出高附加值居品，已矣了“以生替化”“以碳养碳”。

其次，生物制造的原料更世俗、过程更绿色、分娩更智能。生物制造用生命的聪惠取代一般的工艺过程，让工场更像“生态系统”，制造过程更高效、智能。举例，二氧化碳可被转念为燃料和化学品；农作物秸秆能被“吃”成可降解塑料；菌种可分娩药物、香料、纤维。

更进攻的是，借助东谈主工智能与合成生物学，科学家不错“编程生命”：像写代码雷同经营微生物的基因，让其按照东谈主类的需求分娩特定分子。这种“可编程制造”，让生物制造开释更大的后劲。

字据计划机构瞻望，到2050年，人人约60%的工业居品可通过生物制造分娩。生物制造未来产生的经济价值或将超过30万亿好意思元。

我国正加速布局生物制造产业。2024年《政府使命敷陈》建议积极打造生物制造等新增长引擎；“十五五”经兴修议建议“前瞻布局未来产业”，鼓励生物制造等成为新的经济增长点。如今，我国在发酵产能、产业领域、工程化警戒等方面已具备最先上风，有望在这场未来产业的发展中占据进攻位置。

生物制造编削了传统分娩的逻辑

淌若说工业创新让机器替代了手工，那么生物制造即是让生命替代机器。生物制造正融入咱们生涯的方方面面，并悄然编削着分娩的逻辑。

在实验室里“种”肉、在发酵罐里“造”卵白，这听起来像科幻，但已成为试验。通过细胞培养和微生物发酵本事，无需通过衍生，即可拔擢出口感和养分都与真确肉类相似的“细胞肉”。这种分娩格式不仅精真金不怕火资源，还能权贵减少甲烷排放，为食粮安全和生态均衡提供了新决策。此外，微生物卵白、合成乳成品、植物基食物等新式食材也正被摆上餐桌。

前锋产业是碳排放大户，生物制造则为“绿色前锋”提供了可能。科学家已能让细菌“吐出”丝卵白，作念成柔滑耐磨的生物丝绸；藻类和真菌能合成可降解纤维，替代聚酯、尼龙等石化纺织品。一些品牌正尝试用菌丝皮革制作包袋、鞋子，这种“会呼吸的皮革”无需使用动物毛皮，且能被当然降解。

在建筑领域，科学家诈欺“生物砖”本事，让真菌菌丝和矿物颗粒迎阿，形成坚贞、轻质的砖块。这些砖在湿气环境下能自我斥地、罗致二氧化碳。再合作生物基涂料、生物胶黏剂，未来的建筑或将成为“绿色生命体”，既环保又安全。

未来的汽车、飞机，可能用上“二氧化碳作念的油”。某些颠倒菌种能“吃”二氧化碳、“吐”出酒精或航空燃料。现在，我国已已矣生物基航空燃料的贸易试飞。此外，生物制造还能分娩高性能润滑油、轮胎橡胶等材料，让交通出行已矣绿色化。

在医学领域，生物制造正在重塑药物的分娩格式。往时需要几百个工序才能合成的药物分子，如今微生物几天就能完成。更先进的合成生物学还能让细胞分娩个体化药物，如CAR—T细胞疗法、基因裁剪药物、重组卵白药物等，让治愈愈加精确、高效。未来，医师大略能径直在病院里“打印”药物和组织器官，提供个性化医疗。

构建自主可控的本事底座是难题

挑战一：补皆底层才能，创新体系亟待打破。生物制造的要点在于“经营生命”，这需要边远的底层才能：基因裁剪用具、菌种设议论法、酶工程本事、代谢旅途数据库等，但这些是现在我国相对薄弱的模范。中枢菌种仍多依赖国际资源；要津酶和生物响应器部分零部件尚需入口；工业级生物信息数据库尚未皆备确立。要已矣真确的“生命智造”，必须攻克这些基础性难题，构建自主可控的本事底座。

挑战二：科研恶果产业化落地存在贫穷。好多生物制造本事在实验室里还是熟悉，但在产业化过程中却卡在中试阶段。生物响应过程极其复杂，菌种在小试时活跃，到大领域发酵罐中却“歇工”；资本浪漫、领路性、安全性等亦然时常濒临的问题。现在，我国正在加速建设国度级中磨真金不怕火证平台，鼓励科研与产业衔尾。未来，这些平台将成为生物制造从“论文”变成“居品”的桥梁，让更多科研恶果走向商场。

挑战三：战略与圭臬体系需连接探索。新本事要投入生涯，离不开轨制保险。现在，生物基居品的低碳认证、生物安全评估、商场准入机制仍待细化。如何量化生物制造居品的碳减排孝敬？如何评估合成微生物的环境风险？这些都需要确立结伴的圭臬。

“东谈主工智能+”“碳轮回制造”“跨界交融”是趋势

趋势一：“东谈主工智能+生物制造”——让“经营生命”像写代码。东谈主工智能正在成为生物制造的新引擎。通过机器学习，东谈主工智能不错匡助科学家瞻望基因突变效果、优化代谢旅途、快速筛选高产菌株。以前改造一个菌种需要几年时间，通过东谈主工智能不错把时间裁汰到几周。

趋势二：碳轮回制造——从“碳破费”迈向“碳轮回”。以二氧化碳为原料的“碳捕集+生物转念”本事已获取紧要打破。未来，越来越多工场不仅不必排放二氧化碳，还能“吃碳吐居品”。这意味着制造业或将从“碳破费”迈向“碳轮回”。

趋势三：跨界交融——从单一本事到生态汇集。未来的生物制造将不再是单一本事，而是一个多学科交融的生态汇集：生物学与材料科学迎阿，催生新式生物材料；生物本事与能源产业迎阿，形成绿色燃料体系；生物制造与智能制造迎阿，降生自动化、数字化、可编程的“生命工场”。

(作家为中国工程院院士、北京化工大学校长)

《 东谈主民日报 》( 2025年12月13日 05 版)