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[接上页] 基于基因组信息的代谢和调控网络重构的基因组育种改造技术已取得了一系列突破性的进展。基因组改组技术、系统代谢工程技术、基因组快速进化技术、基因组删减技术、细胞全局扰动技术等微生物基因组育种技术已经在氨基酸等生物合成等方面取得了显著的效益,极有可能“引发传统工业微生物育种及发酵产业的革命”,大幅度提高生物产品的生产水平。以从原料到产品的整合理念为基础的生物系统过程技术正在向信息化、智能化的方向发展,为发酵过程的高效与清洁提供了新的技术支撑。蛋白质工程技术在工业酶蛋白进化、改造等方面发展迅速,正在使更多的生物蛋白质成为可商业化的工业催化剂。合成生物学技术快速发展,使人们有可能按照对生命系统运行法则的认识,以最优化的方式重新编程,甚至合理引入自然界不存在的人造法则,从而构建出全新的“人造生物体”,突破自然生物体的局限,改变功能材料、工业化学品与药品合成的现有生产模式,开创一个财富增长新纪元。在此基础上,生物炼制与生物质转化技术不断进步,塑料、橡胶、尼龙、合成纤维以及化工醇、溶剂、表面活性剂等许多大宗传统石油化工产品正在走出石油路线,1,3-丙二醇、3-羟基丙酸、异戊醇,丙醇,丁醇,丁二酸、类异戊二烯、1,4-丁二醇、丙烯酸等传统石油化工产品生产的细胞工厂,已经或即将取得对石油路线的竞争优势,正在促进工业原材料从石油基向生物基的转变。生物催化与生物加工技术逐渐成熟,正在推动有机化学工业以及纺织、制革、造纸等产业工艺技术路线的革新,实现能耗、废弃物排放以及物耗水平的大幅降低。由于生物催化技术的发展与介入,2000年以来,全球化学工业增长了4倍,而总污染物排放水平降低了20%。 (三)现代生物制造是推动我国经济结构调整、转变经济发展方式的内在需求。 近年来,我国gdp每年以10%左右的速度增长,对化石能源与石油化工原料的需求旺盛和依赖程度较大。2010年,我国原油进口量达2.4亿吨,对外依存度达到55%,已超过50%的警戒线,依赖于石油炼制的大宗化工原料和能源的短缺与高价,已经成为我国工业经济发展的制约性因素。寻求可再生的能源与化学品,减少对石油资源的依赖,已经成为我国经济发展的迫切需求。同时,我国工业的能耗、物耗与环境污染物排放水平居高不下,严重制约着我国工业经济的可持续发展。 用于生物制造的可再生生物质资源包括糖、油脂、非粮生物质、有机废弃物,甚至以工业废气、二氧化碳(co2)等为原料,生产一系列能源与化工产品,生产与石油炼制类似的基本化工原料、溶剂、表面活性剂、化学中间体、以及塑料、尼龙、橡胶等高分子材料。理论上90%的传统石油化工产品都可以由生物制造获得,是石油替代战略中的一个重要突破口。发展生物制造,以微生物细胞工厂构建石油化工产品的合成通道,以生物可再生资源替代化石资源的工业原料路线,加大绿色、低碳、可再生的生物能源与生物基化学品比重,有助于重组我国石油化工原料结构、降低石油资源依赖、减少co2排放、实现低碳经济与工业可持续发展。同时利用工业废弃物、城市和农村生活垃圾等为原料,可实现废物资源化、生态环境友好协调发展,对改善民生有重要推动作用。 (四)现代生物制造是提高我国生物产业效率、增强国际竞争力的迫切需要。 目前我国主要传统生物技术产品的年产值高达6600亿元,在国民经济中占有较高的比重,但存在着高生产成本、高资源消耗和高环境污染等缺陷。我国具有国际上工业发酵产业中的所有主要产业,就其规模而言,某些产业在世界上占有举足轻重的地位,并在生物基化学品、生物基材料、酶制剂、大宗发酵产品、精细化学品等领域已经掌握一批关键技术,但整体上与世界先进水平相比仍有较大差距。微生物工程菌与新型酶制剂的开发、产业化和工业规模应用明显落后于国外,特别是在分子生物学、系统生物学、合成生物学技术在工业微生物改造与应用方面严重滞后;在化学品制造领域,则基本停留在利用传统发酵技术生产简单代谢物的低端技术水平上;在重要医药中间体、精细化学品、手性药物等未来生物制造高端产品研发上落后于发达国家10年以上,由此导致我国企业利润率低于国外企业的2-4倍,在全球经济竞争中存在着巨大的风险,迫切需要基于微生物基因组与系统生物学、合成生物学为基础的现代生物制造技术,提高产业技术水平,增强国际竞争力。 |