工业尾气“变”身鱼饲料,地沟油“变”为飞机燃料,秸秆“变”成薄膜……生物制造是以酶、微生物细胞等生命单元为核心“生产车间”的颠覆性制造范式。作为一种先进物质分子生产方式,生物制造与多数国民经济行业关联大、接口多,在食品、制药、化工、材料、能源等领域加速渗透,正成为推进新型工业化、做强做优做大实体经济的重要抓手。
产业发展量质齐升
与依赖石化原料和高能耗的制造方式相比,生物制造以可再生生物质为原料,过程温和、污染小、能效高、可持续性强,是典型的绿色制造和循环经济代表。
赛迪研究院消费品工业研究所所长李博洋介绍,生物制造从原料、工艺、回收等多个环节降低碳排放,通过微生物、酶、细胞等直接生产目标产物,极大提升了物质转换效率。
近年来,随着基因编辑、测序及菌株设计等成本快速下降,效率明显提升,一些大宗替代型、创新开发型产品逐步实现规模化生产。目前我国生物制造年产值规模超1.1万亿元,发酵产能占全球70%以上,其中生物制造食品、生物制药两个领域年产值均已超4000亿元。
李博洋表示,生物制造的规模壮大和发展质量提升,与产业耦合、技术融合、场景牵引密切相关,我国发展生物制造具有多重优势。
工业体系方面,我国制造业增加值占全球近30%,是全球唯一拥有联合国41个工业大类、207个中类、666个小类的国家,与发酵生产、过程工程、分离纯化、检验检测等生物制造核心环节相关的技术研发、装备制造、服务型制造等配套完善,为产业的规模化发展奠定良好基础。
应用场景方面,我国地域辽阔、经济总量大,各地因地制宜形成诸多特色产业,食品、医药、轻工、纺织、电子信息等不同行业需求场景多元,同时农业生产、生态保护、城乡建设等各领域高质量发展阔步前行,为农业生物制品、微生态制剂、生物基材料等提供广阔发展空间。
市场方面,我国拥有超14亿人口,内需体量庞大,居民收入水平和消费能力稳步提升,高品质、个性化、营养健康的消费需求持续释放,以产品供需适配为主线,有助于稳定和扩大消费,助力形成更高水平供需动态平衡。
产业方面,我国发酵工业产能全球第一,氨基酸、维生素等大宗产品产量占全球70%以上,积累了从菌种选育到大规模分离纯化的完整工程能力与人才队伍。
加速赋能千行百业
生物制造正加速赋能千行百业,为激发产业活力源泉、丰富人民美好生活提供重要产业基础。
在化学品领域,生物制造逐步实现对传统石化生产方式的替代;在食品及添加剂、日化美妆、高性能纺织纤维、药物活性成分、稀缺天然产物等领域,生物制造产品供给能力和供需适配水平持续提升,更好满足居民消费需求;生物材料、绿色能源领域创新活跃,家居建材、工程建设、航空航天等应用场景持续拓展。
以酵母行业为例,作为一种天然微生物,酵母被广泛应用于发酵面食、酿造等领域。如今,合成生物技术的快速发展,让酵母成为生物制造的理想“工厂”。
湖北安琪生物集团有限公司深耕生物制造40年,在做强酵母与食品健康主业的同时,突破发展生物农业及生物新技术产业。安琪集团总工程师张彦介绍,集团正大力发展以合成生物为代表的生物新技术,重点突破微生物蛋白、健康功能食品配料、农业微生物菌剂等产业化关键核心技术,推动合成生物技术在生物农业、生物材料、生物医药等领域的深度融合与成果转化。
国家发展改革委宏观经济研究院研究员张林山认为,生物制造未来有望在诸多重点领域实现率先突破,预计到2030年,催生具备全球竞争力的万亿元级生物制造产业集群:一是大宗生物基材料,比如聚乳酸、生物基聚酰胺,实现对化纤和石化塑料的替代;二是新型食品与饲料,比如微生物蛋白、细胞培养肉和母乳化寡糖,拓宽粮食安全边界;三是高值生物医药,依托临床资源优势,在工程菌活体疗法、通用型细胞治疗等方向形成领跑;四是绿色农业投入品,比如微生物固氮菌剂和RNA生物农药,加速农业减碳增效。
合力突破难点堵点
“我国生物制造发展有基础、有特色、有活力,‘十五五’将进入关键发展期。”李博洋表示,产业蓬勃发展的同时,生物制造也面临一些亟待突破的重点命题,比如核心菌株、酶制剂、高端仪器等领域创新研发和生产供给能力亟待提升,多元化原料供给体系尚未形成,标准、人才、金融工具等配套支撑能力有待增强等。
在张林山看来,当前生物制造迈向规模化仍面临多重瓶颈。技术层面,关键酶制剂、核心菌种和底盘细胞仍高度依赖国外,自主可控能力不足,底层数据库和工业软件存在短板;工程层面,从实验室到产业化的中试转化环节薄弱,放大过程中产品质量和一致性控制难度大,生产成本偏高;要素层面,跨学科复合型人才短缺,非粮原料供应体系尚未建立;制度层面,标准与监管体系不完善,部分领域市场准入壁垒较高。
顶层设计正不断完善。2025年6月,工业和信息化部、国家发展改革委联合印发《关于开展生物制造中试能力建设平台培育工作的通知》,提出到2027年,力争培育生物制造中试能力建设平台20个以上,服务企业数量超过200家,孵化产品400个以上。2025年12月,工业和信息化部印发生物制造标志性产品名单(第一批),不断加强生物制造标志性产品培育和推广,营造生物制造产品市场应用良好环境。
据了解,工信部将瞄准生物制造产业面临的基础科学问题和重大工程化瓶颈,加强原始创新和关键核心技术攻关;推进产学研用金协同发展,加快构建生物制造产品矩阵和企业矩阵;拓展应用场景,积极推动生物制造产品在未来食品、医疗健康等领域广泛应用。
张林山建议,下一步应加强底盘细胞、基因编辑等源头技术攻关,构建自主技术体系;建设国家级中试平台和概念验证中心,打通产业化链条;推动AI与生物制造深度融合,补齐数据基础设施短板;完善审评审批、标准制定和市场准入政策,建立可持续商业生态;探索秸秆等农业废弃物高值化利用,破解原料约束。
李博洋表示,还应健全产品评价机制和标识制度,加快原创性成果市场准入;完善基因编辑、菌种、酶制剂等知识产权保护机制;鼓励地方完善生物化工等中试产线前置性审批环节;发挥“龙头企业—细分产业链—大品种”牵引带动作用,加强专精特新企业和制造业单项冠军企业培育;健全标准规范体系,积极参与国际标准化工作;支持市场化产业基金发展,推动金融机构出台更多符合企业特点的产品。