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大咖观点 | 谭天伟院士：要聚焦解决绿色生物制造卡脖子问题

2023-04-22 02:10:42 来源：

导 读

4月17日，由中国产业发展促进会生物质能产业分会、中国农业大学、国际能源署生物质能中国组、中国能源研究会绿色低碳技术专委会联合主办的“第四届全球生物质能创新发展高峰论坛”在北京九华山庄召开，本次论坛的主题为“奋进碳时代，构建新生态”。中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟做“绿色生物制造”介绍。


(资料图)

谭天伟院士从生物制造的意义、生物液体燃料的二氧化碳减排潜力、绿色生物制造的目标与任务等多个方面做分享。

谭天伟院士指出，生物制造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。广泛应用于化工、制药、食品、造纸、纺织、能源以及环境保护等重要领域。

从绿色生物制造的重要性来看，他认为，一是生物制造是促进传统产业绿色转型升级，提升工业制造竞争力的重要途径。目前生物制造已涉及到国民经济大多数的行业通过生物技术的介导，能够促进产业的转型、升级及新业态的出现。二是生物制造已经成为世界各经济强国的国家战略重点。OECD预测，至2030年35%的化学品和其他工业品将出自生物制造，基于可再生资源的生物经济形态将会形成。目前已有，超过20国制定了关于工业生物技术的国家发展战略。三是生物制造已显示出巨大的减碳潜力。世界基金委员会预测，到2030年，工业生物技术每年将可降低25亿吨的二氧化碳排放。四是生物制造是实现工业制造绿色、创新发展的重要途径。对于工业绿色化，生物制造是变革化工制造模式，破解工业制造石化原料瓶颈的重大方向。我国拥有充足的可利用生物质资源，若合理利用，集中替代有限类别产品，具有解决千万吨级化工产品的能力及潜力。对于农业工业化，生物制造连接两头、工农一体化、解决污染并助力农村经济发展。

谭天伟院士指出，我国生物制造所依赖的核心载体严重受制于人，“卡脖子”问题突出，核心菌种80%以上来自国外大型公司的非授权使用，酶制剂80%以上依赖进口。我国生物基化学品与材料产业，受制于生产菌种，高端、精细化产品的生产能力与国外差距明显。

在二氧化碳减排方面，谭天伟院士认为，生物液体燃料将发挥巨大潜力。我国总碳排放量为136亿吨，其中二氧化碳排放112亿吨，非二氧化碳温室气体为24亿吨。我国农作物秸秆和林业废弃物量4亿吨/年，若使用这些废物的30%，生物乙醇产能可以达到2000万吨/年，可减少原油进口8000万吨/年，二氧化碳减排约5340万吨。

航空运输业脱碳需要新一代生物燃料，航空业能量密集的液体燃料不可或缺，目前航空运输业二氧化碳排放占全球排放量2%，占交通领域二氧化碳排放量12%。生物航煤可实现全生命周期内96%的温室气体排放，减少70%颗粒物排放 (NASA研成果)。统计显示，1 吨传统航煤燃烧后将排放3.2 吨二氧化碳，我国目前的航煤消费量约3000万吨，如全部以生物航煤替代，每吨生物航煤至少减排30%来计算，一年可减排约3300万吨二氧化碳，相当于近2000万辆经济型轿车停开一年。

生物技术在传统轻工业的碳减排潜力，工业过程中，使用1公斤酶制剂能够减少约100公斤的二氧化碳排放量。到2030年，纺织、造纸和洗涤等传统行业中生物技术应用的全面市场渗透预计每年可节省6500万吨二氧化碳当量。

生物技术在食品和饲料工业的碳减排潜力，据粮农组织报告，畜牧生产每年约占 71亿吨二氧化碳 当量(养殖、加工、包装运输)，占全球温室气体排放量的15%，动物产品占食品部门排放的最大部分。世界自然基金会估计，食品行业酶应用的潜在总减排量每年为1.14 至1.66亿吨二氧化碳。

从我国生物制造未来的发展方向来看，他认为，要聚焦解决核心菌种和工业酶卡脖子问题的目标，形成自主创新能力，构建国际一流的酶和菌种开发技术平台。面向重大战略性产品生物制造和污染行业绿色改造的需求，形成核心技术体系。

从生物制造的技术路线来看，他认为，要通过数据挖掘、基因编辑等，提升催化能力，以实现酶和工业菌株的理性设计为核心突破点，来服务于发酵工业、化学工业行业。

从生物制造的主要任务来看，他强调，要聚焦解决重大产品生物制造“芯片”的卡脖子问题，一是重点部署核心菌种、工业酶的设计与再造原理的研究任务，支撑核心关键技术创新。二是构建现代生物制造产业核心技术体系，如核心工业酶创制与应用技术，核心工业菌种构建技术等。强化核心菌种和工业酶的创制与应用技术、过程与装备技术、原料利用新技术的任务部署，围绕原料、工具、工艺过程三个方面构建核心技术体系。三是面向重大战略性产品生物制造和污染行业绿色改造需求，进行产业示范。如，发酵工业菌种的系统改造、典型污染行业绿色化改造与产业化示范、产业技术体系构建与示范。

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