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谭天伟：《打造生物制造战略的新高地》
2026-04-10 13:20:22
作者：谭天伟（中国工程院院士、北京化工大学校长，教授）
生物制造具有显著的低碳特征，是实现“双碳”目标的重要途径。当前我国石化与煤化工产业年碳排放总量接近9亿吨，占工业总排放量的比例约为23%。生物制造凭借“可再生碳源利用—低碳工艺设计—产品碳封存”的全生命周期负碳特性，成为实现碳中和的关键路径。相关研究进一步印证了其减排潜力。世界经合组织对6个发达国家进行分析的结果表明，生物制造技术的应用可以降低工业能耗15%—80%，降低原料消耗35%—75%，减少空气污染50%—90%和水污染33%—80%，生产成本降低9%—90%。世界自然基金会预测，到2030年，工业生物技术每年可降低25亿吨的二氧化碳排放量。
尽管前景广阔，但生物制造的产业化之路并非坦途。曾被视为合成生物制造领域标杆的美国Amyris公司，利用生物发酵法生产尼烯替代石油基航空燃料。虽然实验室取得优异实验结果，但该公司发现产品的大规模应用及推广不及预期，无法复现实验室结果，最终在2023年申请了破产保护。这给所有从业者敲响了警钟：实验室研究成果向工业化生产转化过程中仍面临着重大障碍，尤其是中试放大阶段。实验室阶段能够取得初步成功，但在放大到工业化生产规模时，会遇到很多复杂问题，如发酵罐内部环境参数的差异（如通气、pH值、压力、温度、营养成分等）。但即使有了合适的菌株，也需要获得底盘细胞，跨过生产验证难关，才能实现实验室生物制造成果的产业落地。
除了中试放大的挑战，我国生物制造产业在“芯片”——底盘细胞的研发以及基因编辑创新技术等底层领域也存在短板。未来生物制造的发展需要做好顶层设计，从全产业链的视角去设计合成生物制造产业“原料－催化剂—过程—产品”等协同发展的行业技术体系。加大合成生物学底层技术，如DNA测序与合成、基因组设计构建、基因编辑等，攻克关键核心技术难题；大力发展底层原料，包括高质量的DNA合成原料、工具酶、工业酶、生物试剂等，重视从极端环境中挖掘新型工具酶与工业酶的策略；加大核心装备研发力度，如开发高通量、低成本DNA合成仪等；通过技术、设备、平台的迭代优化，建立规模化与自动化的合成生物学平台，通过规模集聚效应降低应用端成本，构建良好产业生态。
技术的突破离不开资本的“耐心”与人才的“活力”。必须解决源头创新的问题，引导资金投早、投新，完善资本退出机制和创新产品的支付机制，建立“创新有人投、创新有回报”的良性循环。生物制造产业兼具生物、工程、信息等多学科交叉融合的特点，建议青年人才从事交叉科学研究，参与国际合作项目，促进人才的全球流动。
作者介绍：
谭天伟：生物化工专家，中国工程院院士，中国化学会会士，北京化工大学校长，教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授，国家杰出青年科学基金获得者，享受国务院政府特殊津贴，国家教学名师。兼任中国化工学会副理事长、中国可再生能源学会理事长。1993年博士毕业后在北京化工大学从事博士后研究工作，出站后在北京化工大学生物化工系工作；1996年至2003年担任北京化工大学化学工程学院生物化工系主任；2003年至2007年担任北京化工大学生命科学与技术学院院长；2007年至2012年担任北京化工大学副校长；2011年当选为中国工程院院士；2012年担任北京化工大学校长、党委副书记。谭天伟院士长期致力于工业生物技术领域研究，包括生物基化学品、生物能源和生物材料，作为我国生物制造产业主要发起者，率先在国际上提出第三代生物制造概念，利用生物制造的方式开发生物能源、生物基材料和生物营养健康品；实现了脂肪酶的发酵生产和酶工业催化的应用；建立了基于标志代谢物控制的发酵放大新方法，并用于酵母发酵产品的工业生产；开发了发酵废菌丝体综合利用工业化应用新工艺等。主持973计划、国家自然科学基金等重要科研课题多项；获授国内外发明专利40余项；先后发表SCI收录论文500余篇；获得2项国家技术发明二等奖和5项省部级科技进步一等奖。获得何梁何利科学与技术创新奖、谈家桢生命科学奖、亚洲青年生物技术杰出贡献奖、赢创-Friedrich Bergius Lecture奖、天津市科学技术奖 一等奖等。
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