打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业，开辟量子、生命科学等未来产业新赛道。
——习近平总书记出席中央经济工作会议并发表重要讲话（2023年12月11日至12日）
编者的话
12月10日至11日举行的中央经济工作会议，将“坚持创新驱动，加紧培育壮大新动能”列为2026年经济工作重点任务。这与《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》中对新经济增长点的战略擘画，形成紧密呼应。
随着“十五五”规划建议发布，一幅以科技创新驱动现代化产业体系建设的宏伟蓝图正徐徐展开。在这份关乎未来五年发展方向的纲领性文件中，“生物制造”一词被赋予前所未有的战略高度——不仅在“加快高水平科技自立自强”部分，被列为“采取超常规措施，全链条推动”的六大关键核心技术之一，而且在“建设现代化产业体系”部分，被明确为要前瞻布局的未来产业和新的经济增长点。这种在顶层设计中的“双重定位”，清晰标志着生物制造已从前沿科学概念，跃升为我国抢占全球科技与产业竞争制高点的核心战略部署。
生物制造究竟是什么？将如何催生新质生产力？又将怎样赋能人民群众的生产与生活？为厘清这些问题，本期《人民论坛》特邀中国工程院院士、生物化工专家谭天伟教授，为我们系统解读生物制造的战略内涵、全球竞争格局与我国面临的机遇挑战，前瞻其推动经济社会发展的未来图景。
生物制造的概念内涵、产品门类和战略意义
《人民论坛》：什么是“生物制造”？其主要涵盖的行业门类和代表性产品有哪些？
谭天伟：生物制造是以工业生物技术为核心，利用生物体如酶、细胞等作为催化剂，结合过程工程技术进行目标产品生产的制造过程。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。
生物制造的应用非常广泛，涵盖从医药健康到农业、化工、能源和材料等多个领域。代表性产品主要包括：一是生物医药产品，如胰岛素、生长激素、干扰素等重组蛋白药物，单克隆抗体和疫苗等。二是生物能源产品，如生物乙醇、生物航煤、生物柴油等生物液体燃料。三是生物化工与材料产品，如大宗化学品、生物基塑料、可降解材料等；生物基防腐剂、表面活性剂、香精香料和染料等精细化学品。四是功能性食品原料和健康产品，如糖类、蛋白类、脂类等食品基础原料；食用色素、甜味剂、酸味剂、功能脂质等食品配辅料；氨基酸、益生菌、酶制剂等食品功能制剂；细胞培养肉、替代蛋白等未来食品；透明质酸、重组胶原蛋白等医美健康产品等。五是大宗发酵产品，如氨基酸、有机酸、淀粉糖、维生素等。
《人民论坛》：生物制造与传统制造的根本区别在哪里？又具备哪些进步优势？
谭天伟：生物制造与传统制造的根本区别，在于其生产原理、资源利用方式与系统特征的根本不同。传统制造主要依赖化石能源和矿产资源，通过高温高压、强酸强碱等物理化学反应实现生产，过程能耗高、污染重，属于典型的线性、封闭式生产体系。而生物制造以可再生的生物质资源为原料，利用微生物、酶或细胞等生命体系进行催化与合成，在常温常压下实现高效转化，过程绿色环保、能耗低、可循环。传统制造是“以物造物”，强调物理和化学手段；生物制造则是“以生造物”，利用生命体自身的代谢网络和酶的催化作用实现更加精准的物质合成，这些是有生命的、能够自我复制的“微型工厂”，科学家通过编辑它们的DNA“蓝图”，来编程其生产行为。与传统制造相比，生物制造具有条件温和、原料可再生、产品可设计的特点，能够利用可再生生物质资源，如将二氧化碳、秸秆等废弃物转化为高价值产品。因此，生物制造不是对传统制造的简单“改进”，而是为我们迈向一个更绿色、更精准、更可持续的工业未来提供了全新可能。
《人民论坛》：在新一轮科技革命和产业变革中，大力发展生物制造具有怎样的战略意义？
谭天伟：在全球新一轮科技革命与产业变革的浪潮中，生物制造作为生物技术与先进制造深度融合的颠覆性范式，不仅承载着推动制造业绿色转型的历史使命，更是培育新质生产力、重塑全球产业格局的重要引擎。
生物制造是全球科技革命和产业变革的战略制高点。全球产业链深度重构的百年变局中，我国制造业面临双重挑战，既要突破关键核心技术瓶颈，又需构建自主可控的产业创新体系。生物制造是推动制造业高质量发展的重要引擎，理论上，市场60%的化学产品可以采用生物制造的方法进行生产，预计未来10—20年将创造约4万亿美元的经济价值。目前，生物制造已成为世界主要科学中心和创新高地的核心竞争领域，更是筑牢国家安全的重要基石。
生物制造是推动传统制造业高质量发展，实现创新生产模式的迫切需求。当前，我国在一些对国民经济发展至关重要的产品制造方式上，仍大部分依赖石油化工、有机合成及植物提取等传统制备方式，难以应对市场需求的快速变化和新兴技术的挑战。生物制造技术凭借原料可再生、过程绿色化、产品可设计等优势，辐射能源、化工、食品、医药等多个国民经济关键领域，成为破解传统制造业资源依赖高、碳排放强度大、技术迭代滞后等结构性矛盾的重要抓手。未来生物制造可从根本上改变传统制造业的生产模式，可形成“生物+能源”“生物+化工”“生物+医药”“生物+轻工”等全新生产方式，衍生出一大批全新生物基产品，是支撑我国经济社会可持续发展的重大战略技术。
生物制造是实现绿色可持续发展，助力“双碳”目标实现的重要途径。2020年9月，我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标和愿景。截至目前，我国仅石油化工和煤化工的碳排放总量接近9亿吨，“双碳”目标的实现仍面临较大压力，迫切需要找到在全生命周期内低碳排放的新型发展模式。生物制造，可在温和条件下利用可再生碳实现化学品的可持续生产，其绿色、低碳特性已得到越来越多的证实。和石化路线相比，目前生物制造产品平均节能减排30%—50%，未来将达到50%—70%。生物制造过程在化工、能源、食品、材料、农业等领域的大规模应用，将助推相关行业实现碳减排。更深远的意义在于，生物制造可以将二氧化碳直接转化为燃料和化学品，形成未来新型的工业制造路线和技术体系，实现负碳排放，更有助于“双碳”目标的实现。
生物制造是破解资源约束困局，保障粮食安全的重要手段。当前，饲料粮供给关乎国家粮食安全，核心之一是饲用蛋白供给。我国饲用蛋白年缺口近4000万吨，年进口大豆超1亿吨，数据显示，我国大豆单产低于美国、巴西，2022年，美国大豆单产为222.00公斤/亩，巴西大豆单产为209.33公斤/亩，而我国大豆单产为131.83公斤/亩，仅为美国的59.38%、巴西的62.98%。所以，创制优质蛋白质资源，“向植物动物微生物要热量、要蛋白”，实现“不与人争粮，不与粮争地”，把饭碗牢牢端在自己手中，这是习近平总书记倡导的“大食物观”核心要义，也是关乎国家安全的重大战略需求。绿色生物制造可将种植或养殖的农产品合成基因组装进微生物细胞，实现蛋白质、淀粉、油脂、糖类等物质的发酵合成，即通过一碳气体发酵，以及与大宗化学品发酵联产等方式，获得优质菌体蛋白，从而构建“非耕地依赖型”蛋白供应链，为我国粮食安全提供重要保障。
我国生物制造的发展现状、机遇挑战与趋势前瞻
《人民论坛》：我国生物制造产业整体发展情况如何？请您从产业规模、区域布局、创新成果转化等方面，展开介绍。
谭天伟：近年来，我国不断加强生物制造领域顶层设计，持续推进创新平台建设和关键核心技术攻关，生物制造取得快速发展。《国家中长期科学和技术发展规划(2021—2035)》 《“十四五”国家科技创新规划》《“十四五”生物经济发展规划》等政策文件先后发布，科学规划、系统推进我国生物制造的创新发展。
产业规模方面，我国生物制造核心产业规模快速增长，包括现代生物发酵、生物基化学品，以及生物基材料等主要产业规模已超过8000亿元，氨基酸、有机酸产量居世界首位，淀粉糖产量居世界第二位。燃料乙醇年产量为290万吨，已发展成为世界第五大生物燃料乙醇生产国和应用国。
区域布局方面，我国各省（市）也在规划布局生物制造创新战略或行动计划，已有28个省（市）在其相关政策中明确提出支持合成生物/生物制造产业发展，北京、天津、上海等24个省（市、区）更是为合成生物制造产业出台专项政策。我国已形成以京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝经济圈为核心的生物制造产业多极布局。北京、天津、上海、深圳在创新研发与高端制造方面优势明显；山东、江苏、浙江在生物化工与新材料应用上基础雄厚；广东则在智能制造与产业化集群建设方面成果显著。多地正建设国家级生物制造产业园与创新示范区，推动产学研协同发展。
在创新成果转化方面，我国科学家构建了丁二酸、丙氨酸、D-乳酸、苹果酸、PHA 等近 20 种化工产品的生物制造路线，部分产品率先实现产业化。在国际上率先建设 L-丙氨酸生物制造万吨级生产线，相比原化工生产工艺，每吨产品减少二氧化碳排放0.5吨，生产成本降低 40%以上，占据全球60%以上市场。近年来，合成生物技术和资本热潮推动我国生物制造快速发展，2018年—2022年，已披露融资总额900余亿元，覆盖近500家生物制造企业，新的产业生态已初见规模。
《人民论坛》我国在发展生物制造方面具备哪些优势？又面临哪些关键挑战？
谭天伟：我国在生物制造领域的优势集中体现在成熟的下游产业链和应用生态。我国生物发酵产业规模庞大，2023年，该产业主要产品产量从2017年的2846万吨增长至3200万吨，产值约3000亿元，已形成传统发酵产品、大宗化学品为主，高附加值产品协调发展的产业格局。完善的发酵产业体系为生物制造产业提供了坚实基础，国内企业已基本掌握大规模发酵工艺，并广泛应用。我国总体发酵产能在全球占比超过70%，拥有转型为现代生物制造的庞大产能基础。同时，我国拥有庞大的生物制造消费市场和多样化应用场景，从医药健康到食品消费、能源材料，市场需求旺盛。总体来讲，我国生物制造产业具有坚实的基础和巨大的市场，已进入产业化加速的关键期。
同时也要看到，现阶段我国生物制造产业规模化发展仍面临诸多挑战。我国在生物制造的核心生物催化剂自给、原料利用、核心关键技术与装备自给等方面，相比发达国家仍存在差距，难以满足生物制造快速转型升级的发展需求。
原料体系单一化。当前，90%的生物制造项目依赖玉米淀粉等粮食基原料，木质纤维素、二氧化碳等非粮原料利用率不足5%，原料成本占比超60%。
底层核心技术和产业共性技术存在短板。我国酶蛋白设计、细胞设计和代谢途径构建所需要的生物元件库、酶资源库等基础数据库和软件工具，多来源于欧美国家，核心菌种和关键酶创制能力不足。受国际专利壁垒影响，核心菌种等领域还存在知识产权纠纷。高端生物反应器和高效分离纯化介质等关键零部件长期依赖进口。
产业化成本高。生物反应系统的复杂性导致生产成本高、放大效应不稳定，经济性有待提升。经底层生物技术人工设计或改造的生物催化剂，在从实验室走向工厂时，未能实现与工业原料和工业环境的良好匹配，难以在工业规模化生产中进行过程放大。实验室菌种在规模化生产中面临环境耐受性差、代谢通量低、工程放大成功率低等问题。
产品经济性欠缺。生物制造可制备的产品品类仍不够宽广，高附加值品类少，发酵产能结构性过剩问题突出。同时，以合成生物学为底层技术的生物制造新产品市场准入周期较长，导致企业国际竞争力不足。
《人民论坛》：为什么“十五五”规划建议将生物制造确定为新的经济增长点？其将如何催生新产业、新模式与新动能？
谭天伟：近年来，生物制造产业发展势头迅猛，产品门类不断增多，技术应用成本不断下降，“生物制造+其他部门”的扩散渗透趋势显著，第一、二、三产业的界限，以及相关传统产业门类的界限逐渐模糊。生物制造技术可辐射能源、化工材料、食品、农业、医药等多个国民经济重要行业。麦肯锡全球研究所分析师认为，“生物技术不再仅仅是制药业的专利”，大多数传统上使用工业流程制造的东西，如塑料、燃料等，很快就可以使用生物制造和合成生物学技术来生产。生物技术正突破传统边界，被广泛应用于化妆品、个人护理品、工业化学品等众多崭新领域。专家预计，生物技术在农业、食品、消费品及材料能源等领域的应用，将很快超越其在人类健康领域（如疫苗、细胞药物）产生的经济影响。从工程肉、未来食品，到由可再生资源生产的燃料、化学品及各种工业产品，生物制造将深入生产生活的诸多方面，展现出应对气候变化、粮食短缺和疾病威胁的巨大潜力。
随着科学技术的发展，从第一代的淀粉和油脂原料，到第二代的木质纤维素、有机废弃物、城市生活垃圾，再到第三代的工业废气、二氧化碳等未来低碳原料，可以用于生物制造的原料在不断拓展，利用这些原料，生物制造可以生产一系列能源与化工产品，包括基础化工原料、溶剂、表面活性剂、化学中间体，以及塑料、尼龙、橡胶等高性能生物环保材料和生物制剂，推动化工、医药、材料、轻工等重要工业产品制造向绿色低碳、可持续发展模式转型。
《人民论坛》：有观点认为，生物制造未来可能会逐步替代传统化工，您对此怎么看？
谭天伟：我不认为生物制造将替代传统化工，更应理解为生物制造是传统化工迭代升级与融合发展的重要内容。传统化工以石油资源为基础，具备成熟的工艺与成本优势；生物制造以生物质为原料，代表着绿色低碳的未来方向。随着技术进步和规模效应提升，生物制造将在部分领域率先实现传统化工的迭代升级，如可降解塑料、医药中间体、生命健康产品等。但在大宗化工品、能源原料等领域，二者将长期并存、互补发展。
我认为未来的趋势将是：传统化工“绿色化”，生物制造“工程化”，二者在原料、技术、工艺层面深度融合，形成“绿色化工+生物制造”的新型制造体系。
《人民论坛》：人工智能等新一代信息技术，如何推动生物制造实现新突破？
谭天伟：人工智能等新一代信息技术正在深刻重塑生物制造的创新模式和发展路径。人工智能可在基因设计、代谢通路优化、酶结构预测等环节发挥关键作用，大幅提升生物体系设计的效率与精度；大数据与机器学习的结合，使得从生物序列分析到功能筛选的全过程实现自动化和智能化。同时，数字孪生、自动化实验室等技术让实验过程标准化、可复现，人工智能算法可实时优化发酵工艺与反应条件，提高产率与稳定性；在产业化阶段，智能传感与过程控制系统实现对生产的动态监测与精准调控。总体而言，人工智能正推动生物制造从“经验驱动”走向“数据驱动”，从“生物实验”走向“智能设计”，为未来实现可编程、可预测、可规模化的“智能生物制造”奠定坚实基础。
生物制造从“实验室”到“生产线”的政策导向与发展布局
《人民论坛》：生物制造，在“十五五”规划建议中被列为需要“完善新型举国体制，采取超常规措施，全链条推动”的重点领域关键核心技术之一。这一政策举措背后有何深意？
谭天伟：“十五五”规划建议中对生物制造的布局，其背后是对国家竞争力、科技自主、产业安全，以及未来经济增长点的战略性考量。生物制造远不只是一个学科或产业，它被视为继信息技术之后新一轮科技革命和产业变革的“新引擎”。生物制造具有强大的赋能作用，能广泛渗透至医药、化工、材料、农业、能源、环保等多个关键领域。通过推动生物技术在这些产业创新场景中的应用，不仅能够开辟新的产业赛道，更能够提升国家在全球产业链中的地位。
当前和今后一个时期，面对生物制造发展的机遇和挑战，常规的科研和产业政策可能不足以应对，因此，国家提出更强有力的举措。“新型举国体制”的核心是协同与效率，要打破机构间的壁垒，形成强大合力，促进跨部门、跨区域协同。生物制造具有很强的学科交叉属性，核心关键技术突破需要强化基础科研与工具自主，加大对合成生物学、人工智能与生物技术融合等前沿领域的支持，并研发自主可控的高端仪器装备和核心工业软件，从源头上夯实产业基础。除生物技术本身外，生物制造还需要与机械、通讯、信息、自动化等多学科融合，满足智能化、自动化和低成本制造需求。“全链条推动”布局意味着从基础研究、核心技术攻关，到中试验证、成果产业化，进行系统性的支持和资源投入，在从基础研究到制造生产的每个放大阶段有效推进创新。
《人民论坛》：实现生物科技“从实验室到生产线”“从书架到货架”的顺利转化，您认为目前存在哪些关键堵点？政策方面应如何加力引导？
谭天伟：当前，生物科技“从实验室到生产线”“从书架到货架”的转化过程中仍存在多重堵点，主要表现在关键酶与工程细胞创制、中试与放大环节能力不足，标准与监管体系不完善，以及下游市场接受度不足等方面，导致科研成果往往停留在实验室阶段，难以快速进入产业化验证与应用场景。要破解这些瓶颈，需跨越0→1、1→10、10→100 等不同研发阶段所面临的不同技术鸿沟，核心在于打通从基础研究到产品商业化整个链条。政策应着力完善创新链与产业链的衔接，建设国家级中试和概念验证平台，推动形成共性技术服务体系。并优化审评审批与市场准入政策，加速产品上市应用。同时，通过更精准的金融支持和产业集群建设，构建一个充满活力的创新生态。
《人民论坛》：“十五五”规划建议在谈到“前瞻布局未来产业”时，提出探索“可行商业模式”，以推动前沿科技成果转化为“市场愿意买单的产品或服务”，实现商业价值和良性循环。当前，我国生物制造领域有哪些可行商业模式正在形成？如何构建可持续的商业生态？
谭天伟：当前，我国生物制造领域正逐步形成多样化、可持续的商业模式。一方面，合成生物学复杂生物的制造能力，拓展了生物应用的边界，也撬动着巨大的经济价值，催生新的产业业态和产业链。生物技术与人工智能、大数据等技术的融合发展，加速孕育和催生一批如工业菌种快速构建、人工生物分子设计、自动化生物技术平台等衔接上下游的平台型公司。其中，基于合成生物学和自动化平台的“Bio-Foundry”模式，通过提供从基因设计到产品验证的一站式服务，实现“分子即服务”的商业化路径；以底盘细胞、关键酶和代谢模块为核心的“模块化授权”模式，使技术成果可标准化复用，降低创新门槛。另一方面，生物制造的精炼厂需要靠近农产品、生物质残留物和林业等原料，核心是将中小型生产设施设置在靠近原料的位置并符合分布式制造需求，这也将会推动形成新的生物制造集群和区域经济创新模式。
构建一个繁荣且可持续的商业生态，依赖于政府、资本、企业、科研机构的多方协作，共同在创新平台、金融支持、政策环境和产业集群等方面持续发力，创新政策工具箱。比如，建设生物制造产业的先行先试集聚区，加速孵化一批具有潜力的初创企业，支持大型央企和龙头企业与初创企业合作，共同构建生物制造创新生态和前沿阵地。积极探索体制机制和政策的先行先试；在知识产权、科技成果转移转化、人才引进、金融扶持等方面设立绿色通道，给予更大力度的政策倾斜。完善新产品入市安全性评价标准和市场准入的评审制度，促进创新成果转化和产品快速入市，形成一批具有国际影响力的新产品和新标准。加快建立生物基产品低碳综合评价体系和减排量化标准，尽快将生物基产品纳入碳交易市场，利用税收和市场机制，提升生物制造产品竞争力，保障生物制造产业健康可持续发展。
生物制造如何赋能人民美好生活
《人民论坛》：当下，生物制造已在哪些具体场景中实现创新应用？将如何改变人民群众的生产与生活方式？
谭天伟：生物制造已在多个具体场景中实现突破性应用，正深刻改变着人类的生产与生活方式。在材料领域，生物基塑料、可降解包装材料和生物纤维正在替代石油化工材料，推动绿色消费与循环经济；在能源领域，生物航空燃料、生物氢能等技术正为交通和航空提供低碳替代方案；在食品领域，人工合成蛋白、发酵乳制品和细胞培养肉展现健康、可持续的“未来食物”的巨大潜力；在医药与健康领域，mRNA疫苗、细胞与基因治疗、微生物药物生产等创新成果，大幅提高了疾病预防和治疗水平；在环保方面，微生物修复、废弃物生物转化等技术助力污染治理和资源再生。可以说，生物制造正让“以生造物”成为现实，使工业体系更绿色、健康产业更精准、生活方式更环保，让可持续发展理念真正融入日常生产与消费。
《人民论坛》：生物制造将如何引领未来健康产业发展？对人类健康与寿命可能带来哪些深远影响？
谭天伟：生物制造正成为未来健康产业的核心驱动力，它推动医疗模式从“疾病治疗”向“健康管理”转变。在制药环节，生物制造通过合成生物学和细胞工厂，实现复杂药物和抗体的大规模、高纯度、低成本生产；在个体化医疗中，人工智能与生物制造结合，使基因编辑、细胞治疗、再生医学等实现定制化应用；在营养健康领域，发酵蛋白、功能性益生元、代谢调节食品等正形成新业态。此外，生物制造还在推动“数字生命工厂”概念落地——通过体外模拟人体代谢系统，加速新药筛选和疾病机理研究。随着技术成熟和伦理规范完善，它将使慢性病管理更精准，衰老过程更可控，生命质量与寿命显著延长，推动人类进入“可设计健康”的新时代。
《人民论坛》：目前，我国生物制造领域人才供需情况如何？您认为，应如何建立符合产业发展要求的人才梯队？
谭天伟：当前，我国生物制造领域正处于高速成长阶段，人才需求旺盛、结构性短缺明显。目前，人才队伍以单一学科背景为主，具备系统生物学思维和工程化能力的跨学科人才不足。高端人才区域分布不均，长三角、京津冀和粤港澳大湾区等重要经济区域，依托科研和政策优势形成人才集聚，而中西部地区因产学研平台薄弱，人才供给不足。随着合成生物学、人工智能技术的不断融合，生物制造正向“生物智造”转型，具有生物学、化学、工程学、信息科学等多学科背景的复合型人才需求将不断加大。应以市场需求为导向，快速响应生物制造领域的产业转型，通过建立学科专业动态调整机制，强化跨学科复合型人才培养；在生物制造集群区，通过高校与产业界联合开设定制化课程，定向培养生物工艺开发、生产管理人才等方式，构建从基础研究到应用开发，再到产业运营的多层次人才梯队，为我国生物制造持续创新与高质量发展提供坚实的人才支撑。
（人民论坛谷漩采访整理）
责编/谷漩 美编/王梦雅
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