變廢為寶 賦能“雙碳” 生物合成技術(shù)助力綠色低碳
2022-09-12
提到生物合成，你會想到什么？是生活在實(shí)驗(yàn)室中的微生物，還是出現(xiàn)在科幻電影中的“復(fù)制人”？其實(shí)，生物合成和我們的生活并沒有那么遙遠(yuǎn)。生物合成能夠合成淀粉、肉制品，具備服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的巨大潛力，甚至在減少二氧化碳排放、降低資源消耗等方面，也能發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢。
在“雙碳”目標(biāo)的指引之下，低碳生物合成正面臨哪些機(jī)遇與挑戰(zhàn)？應(yīng)該如何發(fā)揮創(chuàng)新優(yōu)勢，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用？在日前召開的香山科學(xué)會議上，與會專家就上述話題開展了討論。
生物合成適應(yīng)變革經(jīng)濟(jì)增長方式的需求
一般來說，低碳生物合成指的是以二氧化碳、生物質(zhì)、有機(jī)廢棄物等可再生資源為原料，利用工業(yè)菌種、工業(yè)酶等生物體為工具進(jìn)行物質(zhì)合成的生物技術(shù)。
中國科學(xué)院天津工業(yè)技術(shù)研究所所長馬延和告訴記者：“低碳生物合成由于原料低碳可再生，且在生產(chǎn)過程中利用生物體系，將傳統(tǒng)高溫高壓的化工生產(chǎn)變革為常溫常壓的生物制造，不但可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生物碳匯與低碳循環(huán)，還降低了物質(zhì)制造過程中的碳排放，減少了碳足跡。目前，低碳生物合成模式已經(jīng)成為引領(lǐng)化工、材料、能源、食品、醫(yī)藥等化學(xué)品生產(chǎn)的工業(yè)制造新模式。”
世界自然基金會報(bào)告預(yù)測，到2030年，包括食品農(nóng)業(yè)、生物燃料、生物基材料與化學(xué)品等行業(yè)在內(nèi)的低碳生物合成產(chǎn)品有望每年減少20.7億—26.0億噸的碳排放。這對于減緩全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
據(jù)中國21世紀(jì)議程管理中心測算，2020年我國排放二氧化碳約112億噸，需要在經(jīng)濟(jì)社會的各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)發(fā)展綠色低碳技術(shù)，以減少二氧化碳的排放。中國工程院院士、北京化工大學(xué)校長譚天偉認(rèn)為，低碳生物合成是變革經(jīng)濟(jì)增長方式的重大需求，也是實(shí)現(xiàn)綠色工業(yè)制造、創(chuàng)新發(fā)展的重要突破口。
提升生物合成原始創(chuàng)新能力是核心
“綠色生物制造已經(jīng)展現(xiàn)出巨大潛力。”譚天偉說。
我國擁有充足的生物質(zhì)資源，年可利用量約7億噸。譚天偉說：“若能合理利用這些資源，集中替代有限類別產(chǎn)品，生物綠色制造將具有解決千萬噸級化工產(chǎn)品的能力及潛力。而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還需要加強(qiáng)科技創(chuàng)新，解決產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及核心裝備等問題。”
從當(dāng)前發(fā)展情況來看，絕大部分的生物合成路線還無法與傳統(tǒng)的石化和農(nóng)業(yè)路線競爭。技術(shù)研發(fā)鏈條長、技術(shù)供給不足、對生物體系的認(rèn)識遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)化學(xué)催化劑等問題，都是擺在低碳生物合成面前的巨大挑戰(zhàn)。
馬延和表示，我國需要加強(qiáng)基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)與前沿技術(shù)研究布局，加快原料、工具、過程與裝備等領(lǐng)域的科技創(chuàng)新平臺建設(shè)；也要推進(jìn)實(shí)施“低碳生物合成”方向的科技專項(xiàng)，以全球化視野統(tǒng)籌創(chuàng)新資源和要素；還要圍繞二氧化碳等碳資源轉(zhuǎn)化利用與物質(zhì)低碳合成的生物路線，突破一批顛覆性生物合成技術(shù)和產(chǎn)業(yè)核心關(guān)鍵技術(shù)，提升我國生物技術(shù)原始創(chuàng)新能力，為我國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供引導(dǎo)和支撐，為生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新引擎。
完善生物合成安全監(jiān)管是關(guān)鍵
需要關(guān)注的是，生物合成技術(shù)的快速發(fā)展也給監(jiān)管模式和治理體系帶來了新挑戰(zhàn)。
中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越中心研究員趙國屏建議，應(yīng)重點(diǎn)做好生物合成技術(shù)與現(xiàn)有政策、法規(guī)間的銜接，同時(shí)梳理現(xiàn)有監(jiān)管政策中存在的問題、漏洞及空白，開展長期的監(jiān)管與政策研究。
澳門大學(xué)助理教授杜立則指出，應(yīng)該從三個(gè)方面入手創(chuàng)新法律規(guī)范機(jī)制：“首先，應(yīng)該采取以科學(xué)為基礎(chǔ)的立法方式促進(jìn)科研創(chuàng)新；其次，要基于技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)明確分類監(jiān)管的標(biāo)準(zhǔn)；最后，可以在政策制定和立法環(huán)節(jié)引入公眾參與，讓合成生物科技的商業(yè)化更具有社會許可性。”
與會專家認(rèn)為，加強(qiáng)低碳生物合成技術(shù)自主創(chuàng)新，形成綠色生物工業(yè)核心技術(shù)能力，是保障我國生物產(chǎn)業(yè)安全、掌握生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)的關(guān)鍵。同時(shí)，我國也應(yīng)建立科學(xué)和高效的管理體系，加強(qiáng)生物安全和倫理風(fēng)險(xiǎn)評估與監(jiān)管，建設(shè)全社會參與的科學(xué)傳播平臺，培養(yǎng)具備跨學(xué)科研發(fā)創(chuàng)新和多領(lǐng)域綜合創(chuàng)業(yè)能力的人才隊(duì)伍，以進(jìn)一步發(fā)揮低碳生物合成技術(shù)在經(jīng)濟(jì)社會全面綠色低碳轉(zhuǎn)型中的引領(lǐng)帶動(dòng)作用。
