“雙碳目標(biāo)”驅(qū)動(dòng)下綠色生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及集群發(fā)展的必要性探究

王浩綺 董維亮

[摘要]綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的建設(shè)和發(fā)展是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要路徑之一。我國(guó)綠色生物制造產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展迅速。本文基于大宗化學(xué)品全生命周期的碳排放數(shù)據(jù)，從綠色生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展與實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”的態(tài)勢(shì)出發(fā)，系統(tǒng)綜述我國(guó)綠色生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、短板問(wèn)題以及對(duì)“碳減排”的意義，剖析了我國(guó)綠色生物制造產(chǎn)品研發(fā)方向分散、附加值低、市場(chǎng)化程度低的問(wèn)題，提出綠色生物制造產(chǎn)業(yè)亟須瞄準(zhǔn)石化基大宗產(chǎn)品原料替代、高附加值精細(xì)產(chǎn)品生物合成等方向，建立“原料—過(guò)程—產(chǎn)品—市場(chǎng)”一體化的產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展建議。

[關(guān)鍵詞]雙碳目標(biāo)；碳減排；綠色生物制造；產(chǎn)業(yè)集群

一、 引言

在碳達(dá)峰、碳中和的國(guó)家戰(zhàn)略背景下，國(guó)家明確了“3060”雙碳目標(biāo)和行動(dòng)方案1。我國(guó)制造業(yè)踐行低碳化發(fā)展之路、進(jìn)行戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)迫在眉睫。綠色生物制造是以工業(yè)微生物技術(shù)為基礎(chǔ)，利用廢棄生物質(zhì)等低附加值產(chǎn)品為原料，利用工業(yè)微生物和酶，實(shí)現(xiàn)化學(xué)品生物法合成的綠色發(fā)展路線[1]。綠色生物制造不僅可以降低對(duì)化石資源的依賴(lài)，還可以利用CO2等可再生原料以“碳負(fù)”的方式生產(chǎn)化學(xué)品[2]，是一種實(shí)現(xiàn)原料、過(guò)程、產(chǎn)品全流程綠色化的全新生產(chǎn)模式（圖1）。

經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）預(yù)計(jì)全球有超過(guò)4萬(wàn)億美元的產(chǎn)品由化工過(guò)程而來(lái)，而在未來(lái)的10 年，至少有8000億美元的石化產(chǎn)品市場(chǎng)將由綠色生物制造過(guò)程替代。因此，搶先突破綠色生物制造的關(guān)鍵技術(shù)，占得先機(jī)，才能引領(lǐng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展[1]。以生物基1，4-丁二醇（BDO）綠色生物制造產(chǎn)業(yè)為例，2016—2020年中國(guó)BDO總產(chǎn)量由109.9萬(wàn)噸增加至147.6萬(wàn)噸[3]。但從生產(chǎn)工藝來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)BDO產(chǎn)能大多為炔醛法，占比約90%[3]，該工藝屬于能源密集型產(chǎn)業(yè)，會(huì)造成大量溫室氣體排放。意大利Novamont公司的LCA分析，與傳統(tǒng)BDO相比，生物基BDO在其整個(gè)生命周期中減少了50%的碳足跡[4]。Adom等[5]的研究結(jié)果則表明，從玉米秸稈衍生的糖類(lèi)中生產(chǎn)的生物基BDO的溫室氣體排放量比化石基對(duì)應(yīng)物低約52%。近年來(lái)隨著工業(yè)生物技術(shù)和合成生物學(xué)的發(fā)展，利用低劣生物質(zhì)如木質(zhì)纖維素、秸稈等可再生能源為原料，利用微生物發(fā)酵技術(shù)來(lái)生產(chǎn)如乙醇、丁二酸等大宗化學(xué)品的綠色生物制造工藝越來(lái)越多[6-7]。此外，一些研究利用微生物直接固定空氣中的CO2合成淀粉等化學(xué)產(chǎn)品[8-9]。這些綠色生物制造過(guò)程在減少CO2總排放量的同時(shí)，還為農(nóng)林廢棄物的資源化利用提供了新方向。

工業(yè)酶催化劑和工業(yè)菌株的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是綠色生物制造的核心要素[10]，國(guó)家也在大力支持綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“綠色生物制造”等重大專(zhuān)項(xiàng)的重點(diǎn)支持和部署下，湖北大學(xué)、華東理工大學(xué)、天津科技大學(xué)等單位牽頭，實(shí)施了包括工業(yè)酶的智能設(shè)計(jì)與催化應(yīng)用、工業(yè)酶通用高效表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)建、輕工業(yè)核心酶的分子設(shè)計(jì)與酶制劑智造等多項(xiàng)針對(duì)綠色生物制造過(guò)程中的核心酶和菌株的研發(fā)項(xiàng)目（表1）。發(fā)掘并創(chuàng)制了多個(gè)適用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的高效菌株和酶，推動(dòng)綠色生物制造過(guò)程朝著高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方向快速發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”的重要支撐。

二、 綠色生物制造產(chǎn)業(yè)對(duì)“碳減排”的貢獻(xiàn)

綠色生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)“碳減排”的貢獻(xiàn)受到全球關(guān)注。作為一種新興產(chǎn)業(yè)形態(tài)，綠色生物制造產(chǎn)業(yè)利用生物技術(shù)和工程學(xué)等技術(shù)手段，生產(chǎn)高附加值的生物制品和生物能源。據(jù)OECD預(yù)測(cè)，至2030年，30%的化學(xué)品和其他工業(yè)品將出自綠色生物制造，2060年有望達(dá)到50%以上，每年將可降低25億噸的二氧化碳排放[11]。在綠色生物制造產(chǎn)業(yè)中，生物質(zhì)能源的利用、生物基材料的應(yīng)用和生物碳捕集是促進(jìn)“碳減排”的重要方向。本文將以上述3個(gè)方面為例，探討綠色生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)“碳減排”的貢獻(xiàn)，并通過(guò)數(shù)據(jù)加以說(shuō)明。

1. 生物質(zhì)能源利用

目前綠色生物制造已涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)大多數(shù)的行業(yè)，據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的《2021年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》，到2025年，我國(guó)將實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能源消費(fèi)總量超過(guò)1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤1。這意味著生物質(zhì)能源將成為我國(guó)能源消費(fèi)的重要組成部分，這對(duì)減少化石燃料的使用、降低碳排放具有重要作用。以生物能源的制造工藝為例，根據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所發(fā)布的數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源總量約為7.34億噸，其中可利用量約為6.47億噸2。通過(guò)將農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為生物能源，如生物乙醇的利用量穩(wěn)定在6000多萬(wàn)噸。生物乙醇是一種可再生的綠色能源，生物乙醇的燃燒過(guò)程中釋放的二氧化碳量較低。每消耗1噸生物乙醇可以減少約3.5噸二氧化碳排放，相當(dāng)于每年減排二氧化碳21000萬(wàn)噸3。除生物乙醇以，生物航空煤油在“碳減排”中也展現(xiàn)出巨大潛力。1噸傳統(tǒng)航煤燃燒后將排放3.2噸二氧化碳，我國(guó)目前的航煤消費(fèi)量約3000萬(wàn)噸，如全部以生物航煤替代，以每噸生物航煤至少減排30%來(lái)計(jì)算，一年可減排約3300萬(wàn)噸二氧化碳，相當(dāng)于近2000萬(wàn)輛經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)停開(kāi)一年[12]。

2. 生物基材料應(yīng)用

以廢塑料的綠色生物制造工藝為例，每生產(chǎn)1噸的塑料制品就要排放5.1噸的二氧化碳，而物理回收1噸的廢塑料，最理想的情況下二氧化碳排放僅為0.1噸，因此回收1噸塑料可以減少5噸的二氧化碳排放[13]。一些品質(zhì)較低的廢棄塑料雖然無(wú)法進(jìn)行物理回收后再利用，但可以借助綠色生物制造技術(shù)將廢塑料解聚形成塑料單體小分子[14]，小分子可以作為原料被分離純化使用，也可以用作微生物的底物用于合成其他具有較高附加值的化學(xué)品[14-15]，進(jìn)一步減少碳排放。此外，在工業(yè)生物催化過(guò)程中，使用1公斤酶制劑能夠減少約100公斤的二氧化碳排放量。到2030年，紡織、造紙和洗滌等傳統(tǒng)行業(yè)中生物技術(shù)應(yīng)用全面滲透市場(chǎng)，預(yù)計(jì)每年可節(jié)省6500萬(wàn)噸二氧化碳當(dāng)量[16]，食品行業(yè)酶應(yīng)用的潛在總減排量每年為1.14億噸至1.66億噸二氧化碳[16]。因此，推動(dòng)綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有望在產(chǎn)品的生產(chǎn)、回收、再造的全生命周期中減少二氧化碳的排放，對(duì)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

3. 生物碳捕集

國(guó)際可再生能源署預(yù)測(cè)，到2050年，全球氣溫較工業(yè)化前水平升幅應(yīng)控制在1.5°C之內(nèi)，而碳捕集技術(shù)將貢獻(xiàn)全球溫室氣體減排總量的近14%1。因此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)部社會(huì)發(fā)展科技司和中國(guó)21世紀(jì)議程管理中心一致認(rèn)為碳捕集、利用和封存（Carbon Capture，Utilization and Storage，CCUS）技術(shù)是化石能源大規(guī)模低碳化利用的有效途徑。CCUS是指把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行捕獲提純，繼而投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存的一種技術(shù)。以微藻為例，通過(guò)微藻固碳合成化合物技術(shù)的攻關(guān)和突破，有望建立以CO2為原料、以太陽(yáng)能為能源，規(guī)模化生產(chǎn)大宗食物、能源、化學(xué)品和醫(yī)藥保健品的新興綠色生物制造產(chǎn)業(yè)[17]。其中利用微藻轉(zhuǎn)化CO2合成丙二醇、生物乙醇、生物柴油、生物氫等技術(shù)已經(jīng)具備工業(yè)化條件[17]。碳捕集技術(shù)還可以將工業(yè)排放中的廢碳（如鋼鐵行業(yè)工業(yè)尾氣，甚至空氣中的二氧化碳）用作化學(xué)品的原料，轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品，不僅減少了二氧化碳的工業(yè)排放量，還減少了化工過(guò)程的總碳足跡。

三、 當(dāng)前綠色生物制造產(chǎn)業(yè)面臨的問(wèn)題

1. 綠色制造產(chǎn)業(yè)間協(xié)同不足

綠色生物制造是一個(gè)由眾多生產(chǎn)環(huán)節(jié)耦合而成的系統(tǒng)性工程，低成本、穩(wěn)定的原料供應(yīng)是產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)生物制造原料以淀粉等可發(fā)酵糖為主，90%以上來(lái)源于玉米等谷物糧食，存在嚴(yán)重的“與民爭(zhēng)糧”的問(wèn)題，按每年可用于工業(yè)加工玉米量3000萬(wàn)～5000萬(wàn)噸計(jì)，難以支撐生物制造產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展[18]。因此建立與非糧生物質(zhì)高效糖化、非糧生物質(zhì)綜合利用產(chǎn)業(yè)的協(xié)同是綠色生物制造產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵（圖2）。當(dāng)前，我國(guó)木質(zhì)纖維素、甲醇、CO2、合成氣等儲(chǔ)量巨大，它們是優(yōu)良的生物制造候選原料，但現(xiàn)階段存在轉(zhuǎn)化效率低、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性難以與石化煉制產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，尚不能支撐大規(guī)模生物制造。因此，建立可持續(xù)的原料供應(yīng)體系，加強(qiáng)與原料供應(yīng)企業(yè)間的協(xié)同，已成為保障我國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要任務(wù)。

2. 綠色生物制造產(chǎn)業(yè)選品同質(zhì)化嚴(yán)重

綠色生物制造作為一種依賴(lài)生物技術(shù)的創(chuàng)新制造模式，在選擇綠色生物制造的產(chǎn)品過(guò)程中容易出現(xiàn)盲目跟風(fēng)的現(xiàn)象，一些企業(yè)由于自身研發(fā)能力不足，通常采用在已報(bào)道的技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化的方式進(jìn)行生產(chǎn)，導(dǎo)致我國(guó)綠色生物制造產(chǎn)業(yè)選品同質(zhì)化嚴(yán)重。一些合成生物初創(chuàng)企業(yè)在一些“現(xiàn)成”的產(chǎn)品和技術(shù)的基礎(chǔ)上做優(yōu)化，以此快速生產(chǎn)。但下游應(yīng)用廠商注重產(chǎn)品價(jià)格和品質(zhì)，同質(zhì)化的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品只會(huì)形成內(nèi)耗。處在上游生產(chǎn)原料的合成生物學(xué)企業(yè)需要通過(guò)研發(fā)和工藝改進(jìn)建立成本和品質(zhì)優(yōu)勢(shì)，處于下游的廠商要準(zhǔn)確把握自己擅長(zhǎng)的技術(shù)，不盲目跟風(fēng)，不做自己不擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，在整個(gè)綠色生物制造的過(guò)程中瞄準(zhǔn)某一環(huán)節(jié)，同時(shí)與下游廠商建立互信關(guān)系，建立協(xié)同發(fā)展模式。

3. 綠色生物制造產(chǎn)品缺乏深加工過(guò)程

當(dāng)前一些大型的綠色生物制造企業(yè)以生產(chǎn)大宗化學(xué)品為主，大宗化學(xué)品可能利潤(rùn)較低但是市場(chǎng)需求大可以為企業(yè)帶來(lái)穩(wěn)定的收益。然而，大宗化學(xué)品的綠色生物制造工藝的研發(fā)對(duì)成本控制、產(chǎn)業(yè)化能力要求很高，需要花費(fèi)巨額的資金，且經(jīng)歷很長(zhǎng)時(shí)間才能量產(chǎn)，初創(chuàng)企業(yè)很難承受如此高成本的持續(xù)資金和時(shí)間投入。當(dāng)前，綠色生物制造企業(yè)的產(chǎn)品管線單一且缺乏深加工過(guò)程以拓展產(chǎn)品的種類(lèi)，其核心原因是因?yàn)樾庐a(chǎn)品的研發(fā)成本太高。因此，通過(guò)企業(yè)間的協(xié)同，對(duì)綠色生物制造產(chǎn)品進(jìn)行深加工，開(kāi)發(fā)多元化產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的附加值，是提升綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的整體價(jià)值的重要途徑。

四、 綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的必要性

由于綠色生物制造產(chǎn)業(yè)路線和工藝的復(fù)雜性，企業(yè)獨(dú)立完成整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和深加工過(guò)程的難度大且成本高，因此發(fā)揮不同企業(yè)的優(yōu)勢(shì)形成集群效應(yīng)，增強(qiáng)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)銜接的緊密性建立集群發(fā)展模式，不僅可以提高綠色生物制造過(guò)程的效率，降低成本，還可以減少地域分割導(dǎo)致的物流運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生的碳排放[19]。

產(chǎn)業(yè)集群，是一種由產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)企業(yè)所組成的跨行業(yè)、跨地域的產(chǎn)業(yè)組織形態(tài)[20]。創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)集群的建設(shè)和發(fā)展是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要路徑之一，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)有著重要影響[21-22]。創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)集群可以促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在同一區(qū)域內(nèi)形成產(chǎn)業(yè)鏈條和協(xié)同效應(yīng)，利用各自的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)相互補(bǔ)充和協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的高效互通[23-24]。綠色生物制造產(chǎn)業(yè)形成集群后，集群內(nèi)企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)高效銜接，有效避免企業(yè)間的地域分割和選品同質(zhì)化，強(qiáng)化綠色生物制造產(chǎn)品的深加工過(guò)程，從而最大限度發(fā)揮綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)。

綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展有利于加強(qiáng)品牌建設(shè)和市場(chǎng)拓展，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模和提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)綠色生態(tài)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)，綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展可以吸引相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人才和資本集聚，形成產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)，吸引更多、更專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的人才加盟集群內(nèi)的企業(yè)，還可以為高校和科研院所的原始創(chuàng)新型的綠色生物制造項(xiàng)目提供孵化平臺(tái)，進(jìn)一步培育綠色生物制造創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)大集群規(guī)模。

五、 綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展的可選模式

我國(guó)當(dāng)下的創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)集群和創(chuàng)新型培育集群主要集中于先進(jìn)制造行業(yè)，如互聯(lián)網(wǎng)、電子電路、新能源汽車(chē)等傳統(tǒng)行業(yè)[21， 25]。作為近些年剛剛興起的綠色生物制造產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展時(shí)間較短，目前國(guó)內(nèi)生物產(chǎn)業(yè)相關(guān)的全國(guó)試點(diǎn)（培育）創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)集群共有19家（表2）。但是從其分布情況來(lái)看，多數(shù)產(chǎn)業(yè)集群還是圍繞生物與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展，其集群發(fā)展模式多為按照產(chǎn)品類(lèi)型的集群[26]。綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的集群發(fā)展模式可能還處于探索期，尋找適合綠色生物制造行業(yè)發(fā)展的集群模式尤為關(guān)鍵。未來(lái)，根據(jù)綠色生物制造終端產(chǎn)品的不同，綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的集群的發(fā)展可以采用多種集群方式。

1. 生產(chǎn)鏈集群，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同

生產(chǎn)鏈集群以產(chǎn)品為導(dǎo)向，通過(guò)在一定范圍內(nèi)對(duì)該產(chǎn)品生產(chǎn)路線上的企業(yè)進(jìn)行集群，從而提高生產(chǎn)該產(chǎn)品的效率，是目前集群發(fā)展模式中應(yīng)用廣泛的模式之一。對(duì)于綠色生物制造產(chǎn)業(yè)而言，按照生產(chǎn)鏈集群的方式一般可以用于廢棄資源回收及高值化轉(zhuǎn)化等生產(chǎn)工藝較復(fù)雜的領(lǐng)域，如秸稈回收利用生產(chǎn)乙醇、廢塑料回收進(jìn)轉(zhuǎn)化等產(chǎn)業(yè)。以秸稈資源化利用為例，該工藝包含秸稈的預(yù)處理、發(fā)酵生產(chǎn)、產(chǎn)品分離、發(fā)酵殘?jiān)倪M(jìn)一步利用等工藝環(huán)節(jié)，且不同環(huán)節(jié)的工藝側(cè)重點(diǎn)不同。其中預(yù)處理工藝偏向材料與化學(xué)工程，而發(fā)酵生產(chǎn)又涉及微生物學(xué)、發(fā)酵工程等生物學(xué)領(lǐng)域知識(shí)，是一個(gè)多工藝過(guò)程、多學(xué)科交叉、多企業(yè)協(xié)同的生物制造過(guò)程，因此需要推廣實(shí)施生產(chǎn)鏈集群發(fā)展模式。

2. 產(chǎn)品類(lèi)型集群，避免企業(yè)“內(nèi)卷”

采用該類(lèi)型的企業(yè)集群發(fā)展模式的優(yōu)勢(shì)在于集群內(nèi)企業(yè)可以形成群體品牌效應(yīng)。由于綠色生物制造過(guò)程的創(chuàng)新性強(qiáng)，同一種化學(xué)品的不同的生物制造路線差異大且各具特色。因此，生產(chǎn)技術(shù)路線不同的企業(yè)間可以進(jìn)行產(chǎn)品類(lèi)型的集群發(fā)展模式。例如，表面活性劑產(chǎn)業(yè)集群、抗生素藥物產(chǎn)業(yè)集群、微生物動(dòng)物飼料產(chǎn)業(yè)集群等。以表面活性劑產(chǎn)業(yè)集群為例，該集群可以包括槐糖脂生產(chǎn)企業(yè)、鼠李糖脂生產(chǎn)企業(yè)、氨基酸生產(chǎn)企業(yè)等眾表面活性劑生產(chǎn)企業(yè)。雖然這些產(chǎn)品通常具有相似的功能、用途、特性和價(jià)格，但是其應(yīng)用領(lǐng)域各不相同。集群發(fā)展有利于其形成品牌效應(yīng)、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，產(chǎn)品類(lèi)型集群發(fā)展模式還應(yīng)該要不斷開(kāi)發(fā)差異化的新產(chǎn)品，避免集群內(nèi)同質(zhì)化產(chǎn)品的過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)，不斷拓展全球市場(chǎng)，加強(qiáng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，培育主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的國(guó)際著名品牌。

3. 設(shè)備需求集群，促進(jìn)產(chǎn)品深加工

作為一種依賴(lài)生物技術(shù)、生物工程、合成生物學(xué)等學(xué)科平臺(tái)的新興生物制造技術(shù)，綠色生物制造對(duì)深加工的分離、提純?cè)O(shè)備和大規(guī)模發(fā)酵平臺(tái)的需求較大。然而，目前服務(wù)于綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的相關(guān)科研設(shè)備主要集中于高校和科院院所，大型分離、提純?cè)O(shè)備價(jià)格昂貴，對(duì)操作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)要求較高。因此，綠色生物制造集群發(fā)展也需要按照高精尖深加工設(shè)備需求進(jìn)行集群，建設(shè)統(tǒng)一的公共深加工平臺(tái)，提高設(shè)備的使用率，降低使用成本。同時(shí)還可以配備專(zhuān)業(yè)操作人員，服務(wù)產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)的企業(yè)。

目前，我國(guó)的綠色生物制造產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段，當(dāng)前階段的主要特征是出現(xiàn)了大量具有市場(chǎng)前景的產(chǎn)品及其相應(yīng)合成路線，如生物基丁二酸、生物可降解塑料、人工淀粉等，但是目前真正將綠色生物制造技術(shù)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品的案例較少?？傮w來(lái)看，綠色生物制造的產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)“漏斗狀”，即上游技術(shù)積累很多，真正的產(chǎn)品較少。若能在當(dāng)前綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)采用一種“政府—高?！髽I(yè)”三方共同組建的模式，可有效促進(jìn)綠色生物制造產(chǎn)業(yè)落地。對(duì)于具有市場(chǎng)潛力的產(chǎn)品，聯(lián)合高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)，采用技術(shù)入股的方式將科研成果進(jìn)行孵化，下游的生產(chǎn)和銷(xiāo)售可由集群內(nèi)化工企業(yè)完成。還可以在產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)搭建企業(yè)生產(chǎn)所需要的核心發(fā)酵設(shè)備、分離純化設(shè)備等平臺(tái)，并吸引若干成熟的化工企業(yè)做好綠色生物制造產(chǎn)品的生產(chǎn)、分離和后續(xù)銷(xiāo)售的工作。該發(fā)展模式可以完成從技術(shù)、產(chǎn)品到銷(xiāo)售的高效銜接，對(duì)科研市場(chǎng)中現(xiàn)有的綠色生物制造技術(shù)產(chǎn)生較強(qiáng)吸引力，有利于在短期內(nèi)形成集群效應(yīng)。然而，目前科研領(lǐng)域的綠色生物制造的成果頗豐，到底選擇什么樣的產(chǎn)品、什么樣的技術(shù)路線加入集群內(nèi)產(chǎn)業(yè)是該發(fā)展模式的核心問(wèn)題。需要對(duì)產(chǎn)品和技術(shù)路線進(jìn)行甄選，將可行性強(qiáng)、技術(shù)成熟度高、市場(chǎng)前景好的綠色生物制造產(chǎn)品吸納到綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群中來(lái)，在集群產(chǎn)業(yè)內(nèi)形成選產(chǎn)品、生產(chǎn)到產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的良性循環(huán)。

未來(lái)，隨著綠色生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，會(huì)有越來(lái)越多的產(chǎn)品合成路線、特異性的發(fā)酵菌株、新型的發(fā)酵工藝被開(kāi)發(fā)出來(lái)，建立多元化的集群發(fā)展模式是大勢(shì)所趨，要根據(jù)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)選用不同的集群模式。打造全球領(lǐng)先的創(chuàng)新型綠色生物制造集聚區(qū)。

六、 綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展建議

1. 強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，創(chuàng)新培育機(jī)制

綠色生物制造產(chǎn)業(yè)集群的建立和培育離不開(kāi)政府的政策支持和引導(dǎo)。其中，江蘇省通過(guò)實(shí)施“產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鏈”行動(dòng)計(jì)劃[27-28]，促進(jìn)綠色生物制造產(chǎn)業(yè)主體并延伸產(chǎn)業(yè)鏈，利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)吸引創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才和項(xiàng)目，支持和鼓勵(lì)具備內(nèi)生性綠色生物創(chuàng)新的領(lǐng)軍企業(yè)或龍頭企業(yè)提升城市“雙碳”科技創(chuàng)新能力?？萍疾客ㄟ^(guò)設(shè)置國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)綠色生物制造專(zhuān)項(xiàng)，促進(jìn)綠色生物制造領(lǐng)域的項(xiàng)目落地，采用“揭榜掛帥”的模式激勵(lì)科研人員和企業(yè)把綠色生物制造的產(chǎn)品做出來(lái)、產(chǎn)出來(lái)、賣(mài)出去。此外，創(chuàng)新集群內(nèi)產(chǎn)業(yè)的培育機(jī)制，建立企業(yè)—高校技術(shù)對(duì)接平臺(tái)，完善政策引導(dǎo)，幫助綠色生物制造產(chǎn)業(yè)從實(shí)驗(yàn)室走向工廠。

2. 面向市場(chǎng)需求，做有組織科研

目前國(guó)內(nèi)多數(shù)高校都設(shè)立了生物制造相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，在綠色生物制造方面已經(jīng)具備了成熟的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和成果。推動(dòng)已有綠色生物制造技術(shù)儲(chǔ)備走向工廠，盡早開(kāi)展中試、大試測(cè)試，在實(shí)際生產(chǎn)中檢驗(yàn)技術(shù)的成熟度，在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)一步改良技術(shù)。此外，完善綠色生物制造方面團(tuán)隊(duì)的資源整合，做有組織的科研，建立針對(duì)某一化學(xué)品的集中科研攻關(guān)，在短期內(nèi)集中優(yōu)勢(shì)力量，打通產(chǎn)品的綠色生物制造的路線，取得具有代表性的亮點(diǎn)成果。國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了較多低附加值的綠色生物制造產(chǎn)品，這類(lèi)產(chǎn)品的雖然在技術(shù)上可以合成，但是在成本、產(chǎn)量、生產(chǎn)效率上無(wú)法達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。因此，應(yīng)該面向市場(chǎng)需求，加強(qiáng)對(duì)綠色生物制造的技術(shù)儲(chǔ)備的甄選，摒棄不符合市場(chǎng)需求的綠色生物制造的產(chǎn)品。

3. 加強(qiáng)技術(shù)宣傳，鼓勵(lì)企業(yè)參與

通過(guò)提高企業(yè)對(duì)綠色生物制造領(lǐng)域最新發(fā)展的認(rèn)知度，可以激發(fā)更多企業(yè)應(yīng)用綠色生物制造的理念和技術(shù)。從企業(yè)自身出發(fā)，目前很多老牌的化工企業(yè)紛紛建立綠色生物化工的生產(chǎn)線，這種轉(zhuǎn)型對(duì)綠色生物制造的發(fā)展是一種非常保險(xiǎn)的策略，化工企業(yè)應(yīng)該積極嘗試尋找綠色生物制造的路線以替代或者部分替代企業(yè)的化工產(chǎn)品路線。其優(yōu)勢(shì)在于化工企業(yè)原有的下游分離純化路線幾乎可以和綠色生物制造的路線完全通用，可以進(jìn)行綠色生物制造產(chǎn)品的深加工?；て髽I(yè)在建立綠色生物制造生產(chǎn)線時(shí)投入的成本要比初創(chuàng)企業(yè)小很多，更加適合發(fā)展綠色生物制造產(chǎn)業(yè)。因此，應(yīng)該加強(qiáng)綠色生物制造技術(shù)的宣傳，鼓勵(lì)更多的企業(yè)加入綠色生物制造的產(chǎn)業(yè)中。

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基金項(xiàng)目：科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃綠色生物制造專(zhuān)項(xiàng)課題“天然活性產(chǎn)物生物制造技術(shù)”（項(xiàng)目編號(hào)：2021YFC2101500）；2022年江蘇省研究生教育教學(xué)改革課題“面向‘雙碳’目標(biāo)知識(shí)生產(chǎn)的理工科研究生‘科產(chǎn)創(chuàng)教’融合育人共同體建構(gòu)與模式實(shí)踐”（項(xiàng)目編號(hào)：JGKT22_C027）；2023年江蘇省學(xué)位與研究生教育教學(xué)改革課題“面向江蘇省生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的校企所聯(lián)合培養(yǎng)研究生平臺(tái)建設(shè)與運(yùn)行機(jī)制研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JGKT23_C028）。

作者簡(jiǎn)介：王浩綺（1979-），女，博士，南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院副研究員，研究方向?yàn)楦叩冉逃芾?、生物工程學(xué)科建設(shè)；董維亮（1988-），男，博士，南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閺U塑料生物煉制、綠色生物制造。

（收稿日期：2023-07-20? 責(zé)任編輯：蘇子寵）