产业动态 | 生物制造有望带来第四次产业革命

来源：21财经

• 生物制造的定义——

是以工业生物技术为核心，利用酶、微生物细胞，结合化学工程技术进行目标产品的加工过程，包括生物基材料、化学品和生物能源等。

• 简单来说，生物制造——

是一种全新的“造物”技术，融合了生物学、化学、工程学等多种技术，以可再生生物质为原料，以生物体作为生产介质，旨在利用廉价原料，以菌种、细胞、酶为制造工厂，规模化发酵获得目标产品。

生物制造具有清洁、高效、可再生等特点，有可能在能源、农业、化工和医药等领域改变世界工业格局。

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，甚至工业废气、二氧化碳等。其生产的目标产品分类包括：

• 大吨位：运输燃料；
• 中等吨位：化学品材料；
• 较小吨位：食品资料；

• 非常小吨位：精细化学品、疫苗等。

从应用场景来看，生物制造技术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，或生产原料药、疫苗和抗体药物，甚至生产淀粉、蛋白质、油脂等食品成分，颠覆未来农产品供给模式。

“生物制造，制造万物”，包括乙肝疫苗、胰岛素、玻尿酸、胶原蛋白、燃料乙醇等等，都是利用生物制造技术生产出来的产品。

从经济发展维度来讲，生物制造是将生物技术创新产品推向商业规模的引擎，是生物经济的基础。

而生物经济不是某一个具体的行业，而是一个全新的、横跨行业的（过去通常以产品来划分行业，而生物制造生产的产品横跨大多数行业，如医药、食品、农业、化学、材料、环保、冶金等大多数行业其均涉及），与生物技术相关的经济形态。

生物制造的重要性如何

（1）推动制造业变革

生物制造有别于传统的物理、化学制造模式，生物制造创新了物质生产方式，以生物体作为生产介质，涉及对传统化学品、能源、材料的重塑，将对制造业带来一系列巨大变革。

当前，来源于石油化工和煤化工、天然气等化石资源的原料，面临着巨大的挑战，而生物制造可以重塑新的化学品生产模式，在绿色化过程中，生物制造可以起到极其重要的作用。

为满足粮食安全需求，人造肉、人造奶、人造油脂等通过车间制造的未来食品将可以解决全球耕地、化肥和粮食安全的问题。

未来，数千平方米的发酵车间便可以取代数十万亩的耕地，比如养猪可以采用工业化模式，如此势必催生出新的业态，势必产生革命性的变化。

业内人士预测，生物制造将带来至少三方面的重大变革：重构传统化工的生产路线、替代传统天然产物的获取方式、颠覆传统农业种养殖模式。

（2）促进双碳目标实现

生物制造以可再生生物质为原料，将极大促进制造业双碳目标实现。

从减少碳排放的角度看，我国是工农业大国，资源消耗得多，相应的排放量也大，因此有条件也有必要通过生物制造等先进技术手段来化解这一难题，变废为宝。

以“首钢浪泽”为例，其为首钢集团子公司，是全世界第一个实现以钢铁工业尾气制饲料蛋白和燃料乙醇的企业。

首钢浪泽利用气体发酵技术，用钢铁厂炼钢时产生的工业尾气生产出一种在市场上颇受欢迎的鱼饲料蛋白，该鱼饲料蛋白营养价值很高，粗蛋白含量达到80%以上。

相关数据显示，我国钢铁冶金、石化炼油、水泥等行业年产工业尾气超过万亿立方米，如果将其中50%用于生产饲料蛋白，预计可年产饲料蛋白500万吨，减少二氧化碳排放1.2亿吨，节约粮食1.6亿吨，节省耕地4亿亩。

（3）利于打造新质生产力

生物制造产业是战略性新兴产业重要组成部分，被视作新质生产力非常重要的新赛道和新业态，对于发展新质生产力意义重大。

2024年政府工作报告提出：“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。”生物制造与生命科学、低空经济等一起，为政府工作报告首次提到的行业。对于打造新质生产力，推动经济向绿色、可持续、高质量发展至关重要。

生物制造作为一种全新的业态，会带来产业的重塑，将催生出新赛道，因此，生物制造对国家之间的竞争而言至关重要，未来谁抢占了制高点，谁便抢占了先机。

生物制造的趋势前景如何

生物制造有望打开万亿规模市场空间，多个赛道存在破局可能。

生物制造所涉及的领域广泛，主要涵盖生物制药、生物化工、生物材料、食品行业、酶制剂、生物燃料。

依赖于传统化工、植物提取等获得产品的生产方式，未来将逐步被从传统生物发酵升级后的生物制造方式所替代。

利用生物+医药、生物+化工、生物+能源、生物+轻工等全新生产方式，可生产出一大批全新产品，如重组蛋白药物、生物航空煤油、生物降解塑料等等。

而生物制造各细分行业逻辑有所不同，多个赛道存在破局可能，合成生物方向（具备强劲研发能力、丰富的储备品类、自动化、AI化的合成生物学研发平台）值得关注。

当前，合成生物技术已有开辟生物制药新天地之趋势。其不仅可创造具有全新功能的生物体，还拥有比传统化工及非理性生物发酵技术更为明显的降本增效和绿色环保优势。

理论上，通过合成生物学，可通过自上而下或自下而上的策略，优化发酵菌株，从而实现工艺改造，替代传统化工催化剂，优化生产工艺，降低成本，实现绿色低碳化。

此外，各种生物制品的开发和生产几乎都可以通过合成生物学技术对底盘细胞进行优化，以实现理想目标。

以蛋白为例，在全球人口增长和环境压力大背景下，市场需求推动新蛋白市场迅速发展，微生物蛋白前景广阔。

相关机构预测到 2054 年，全球食品蛋白的三分之一将由新蛋白供应，其中微生物来源的蛋白将占新蛋白的近四分之一。

据波士顿咨询研究数据显示，全球新蛋白市场规模预计从 2020 年的 1300 万吨增长到 2035 年的 9700 万吨，其中微生物来源的蛋白将占到整个蛋白供应系统的 2.5%。

在此趋势下，预计未来 15 年内，微生物合成的替代蛋白产品将占据全球食用蛋白市场约 22% 的份额，市场规模约达 2900 亿美元，展现出巨大的市场潜力。

纵观整个生物制造产业领域，其潜在市场更是巨大。

从产业规模看，当前我国生物制造核心产业增加值占工业增加值比重仅2.4%，远低于美、欧、日的11%、6.2%、3.2%。

此外，根据经济合作组织预测，到2030年生物制造相关产业规模将达到全球工业生产总值的35%。

我国具备良好的生物制造基础，再加上一系列政策的助推，我国生物制造产业在这条新赛道上的竞争力也将越来越强。

综上，生物制造被认为具有引领“第四次工业革命”的潜力，未来市场规模将达到万亿级别，将成为世界各国竞争的热点。