人民論壇專訪譚天偉院士：生物制造如何成為中國經濟新引擎？

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在“十五五”規劃建議中，“生物制造”被賦予前所未有的戰略高度——不僅被列為“采取超常規措施，全鏈條推動”的六大關鍵核心技術之一，而且被明確為要前瞻布局的未來產業和新的經濟增長點。這種在頂層設計中的“雙重定位”，清晰標志著生物制造已從前沿科學概念，躍升為我國搶占全球科技與產業競爭制高點的核心戰略部署。那么，生物制造究竟是什么？將如何催生新質生產力？又將怎樣賦能人民群眾的生產與生活？為厘清這些問題，人民論壇對譚天偉院士進行專訪。

生物制造的概念內涵、產品門類和戰略意義

《人民論壇》：什么是“生物制造”？其主要涵蓋的行業門類和代表性產品有哪些？

譚天偉：生物制造是以工業生物技術為核心，利用生物體如酶、細胞等作為催化劑，結合過程工程技術進行目標產品生產的制造過程。與依賴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質為原料，過程溫和、污染小、能效高、可持續性強，是典型的“綠色制造”和“循環經濟”代表。

生物制造的應用非常廣泛，涵蓋從醫藥健康到農業、化工、能源和材料等多個領域。代表性產品主要包括：一是生物醫藥產品，如胰島素、生長激素、干擾素等重組蛋白藥物，單克隆抗體和疫苗等。二是生物能源產品，如生物乙醇、生物航煤、生物柴油等生物液體燃料。三是生物化工與材料產品，如大宗化學品、生物基塑料、可降解材料等；生物基防腐劑、表面活性劑、香精香料和染料等精細化學品。四是功能性食品原料和健康產品，如糖類、蛋白類、脂類等食品基礎原料；食用色素、甜味劑、酸味劑、功能脂質等食品配輔料；氨基酸、益生菌、酶制劑等食品功能制劑；細胞培養肉、替代蛋白等未來食品；透明質酸、重組膠原蛋白等醫美健康產品等。五是大宗發酵產品，如氨基酸、有機酸、淀粉糖、維生素等。

《人民論壇》：生物制造與傳統制造的根本區別在哪里？又具備哪些進步優勢？

譚天偉：生物制造與傳統制造的根本區別，在于其生產原理、資源利用方式與系統特征的根本不同。傳統制造主要依賴化石能源和礦產資源，通過高溫高壓、強酸強堿等物理化學反應實現生產，過程能耗高、污染重，屬于典型的線性、封閉式生產體系。而生物制造以可再生的生物質資源為原料，利用微生物、酶或細胞等生命體系進行催化與合成，在常溫常壓下實現高效轉化，過程綠色環保、能耗低、可循環。傳統制造是“以物造物”，強調物理和化學手段；生物制造則是“以生造物”，利用生命體自身的代謝網絡和酶的催化作用實現更加精準的物質合成，這些是有生命的、能夠自我復制的“微型工廠”，科學家通過編輯它們的DNA“藍圖”，來編程其生產行為。與傳統制造相比，生物制造具有條件溫和、原料可再生、產品可設計的特點，能夠利用可再生生物質資源，如將二氧化碳、秸稈等廢棄物轉化為高價值產品。因此，生物制造不是對傳統制造的簡單“改進”，而是為我們邁向一個更綠色、更精準、更可持續的工業未來提供了全新可能。

《人民論壇》：在新一輪科技革命和產業變革中，大力發展生物制造具有怎樣的戰略意義？

譚天偉：在全球新一輪科技革命與產業變革的浪潮中，生物制造作為生物技術與先進制造深度融合的顛覆性范式，不僅承載著推動制造業綠色轉型的歷史使命，更是培育新質生產力、重塑全球產業格局的重要引擎。

生物制造是全球科技革命和產業變革的戰略制高點。全球產業鏈深度重構的百年變局中，我國制造業面臨雙重挑戰，既要突破關鍵核心技術瓶頸，又需構建自主可控的產業創新體系。生物制造是推動制造業高質量發展的重要引擎，理論上，市場60%的化學產品可以采用生物制造的方法進行生產，預計未來10—20年將創造約4萬億美元的經濟價值。目前，生物制造已成為世界主要科學中心和創新高地的核心競爭領域，更是筑牢國家安全的重要基石。

生物制造是推動傳統制造業高質量發展，實現創新生產模式的迫切需求。當前，我國在一些對國民經濟發展至關重要的產品制造方式上，仍大部分依賴石油化工、有機合成及植物提取等傳統制備方式，難以應對市場需求的快速變化和新興技術的挑戰。生物制造技術憑借原料可再生、過程綠色化、產品可設計等優勢，輻射能源、化工、食品、醫藥等多個國民經濟關鍵領域，成為破解傳統制造業資源依賴高、碳排放強度大、技術迭代滯后等結構性矛盾的重要抓手。未來生物制造可從根本上改變傳統制造業的生產模式，可形成“生物+能源”“生物+化工”“生物+醫藥”“生物+輕工”等全新生產方式，衍生出一大批全新生物基產品，是支撐我國經濟社會可持續發展的重大戰略技術。

生物制造是實現綠色可持續發展，助力“雙碳”目標實現的重要途徑。2020年9月，我國提出“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”的目標和愿景。截至目前，我國僅石油化工和煤化工的碳排放總量接近9億噸，“雙碳”目標的實現仍面臨較大壓力，迫切需要找到在全生命周期內低碳排放的新型發展模式。生物制造，可在溫和條件下利用可再生碳實現化學品的可持續生產，其綠色、低碳特性已得到越來越多的證實。和石化路線相比，目前生物制造產品平均節能減排30%—50%，未來將達到50%—70%。生物制造過程在化工、能源、食品、材料、農業等領域的大規模應用，將助推相關行業實現碳減排。更深遠的意義在于，生物制造可以將二氧化碳直接轉化為燃料和化學品，形成未來新型的工業制造路線和技術體系，實現負碳排放，更有助于“雙碳”目標的實現。

生物制造是破解資源約束困局，保障糧食安全的重要手段。當前，飼料糧供給關乎國家糧食安全，核心之一是飼用蛋白供給。我國飼用蛋白年缺口近4000萬噸，年進口大豆超1億噸，數據顯示，我國大豆單產低于美國、巴西，2022年，美國大豆單產為222.00公斤/畝，巴西大豆單產為209.33公斤/畝，而我國大豆單產為131.83公斤/畝，僅為美國的59.38%、巴西的62.98%。所以，創制優質蛋白質資源，“向植物動物微生物要熱量、要蛋白”，實現“不與人爭糧，不與糧爭地”，把飯碗牢牢端在自己手中，這是習近平總書記倡導的“大食物觀”核心要義，也是關乎國家安全的重大戰略需求。綠色生物制造可將種植或養殖的農產品合成基因組裝進微生物細胞，實現蛋白質、淀粉、油脂、糖類等物質的發酵合成，即通過一碳氣體發酵，以及與大宗化學品發酵聯產等方式，獲得優質菌體蛋白，從而構建“非耕地依賴型”蛋白供應鏈，為我國糧食安全提供重要保障。

我國生物制造的發展現狀、機遇挑戰與趨勢前瞻

《人民論壇》：我國生物制造產業整體發展情況如何？請您從產業規模、區域布局、創新成果轉化等方面，展開介紹。

譚天偉：近年來，我國不斷加強生物制造領域頂層設計，持續推進創新平臺建設和關鍵核心技術攻關，生物制造取得快速發展。《國家中長期科學和技術發展規劃(2021—2035)》 《“十四五”國家科技創新規劃》《“十四五”生物經濟發展規劃》等政策文件先后發布，科學規劃、系統推進我國生物制造的創新發展。

產業規模方面，我國生物制造核心產業規模快速增長，包括現代生物發酵、生物基化學品，以及生物基材料等主要產業規模已超過8000億元，氨基酸、有機酸產量居世界首位，淀粉糖產量居世界第二位。燃料乙醇年產量為290萬噸，已發展成為世界第五大生物燃料乙醇生產國和應用國。

區域布局方面，我國各省（市）也在規劃布局生物制造創新戰略或行動計劃，已有28個省（市）在其相關政策中明確提出支持合成生物/生物制造產業發展，北京、天津、上海等24個省（市、區）更是為合成生物制造產業出臺專項政策。我國已形成以京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝經濟圈為核心的生物制造產業多極布局。北京、天津、上海、深圳在創新研發與高端制造方面優勢明顯；山東、江蘇、浙江在生物化工與新材料應用上基礎雄厚；廣東則在智能制造與產業化集群建設方面成果顯著。多地正建設國家級生物制造產業園與創新示范區，推動產學研協同發展。

在創新成果轉化方面，我國科學家構建了丁二酸、丙氨酸、D-乳酸、蘋果酸、PHA 等近 20 種化工產品的生物制造路線，部分產品率先實現產業化。在國際上率先建設 L-丙氨酸生物制造萬噸級生產線，相比原化工生產工藝，每噸產品減少二氧化碳排放0.5噸，生產成本降低 40%以上，占據全球60%以上市場。近年來，合成生物技術和資本熱潮推動我國生物制造快速發展，2018年—2022年，已披露融資總額900余億元，覆蓋近500家生物制造企業，新的產業生態已初見規模。

《人民論壇》我國在發展生物制造方面具備哪些優勢？又面臨哪些關鍵挑戰？

譚天偉：我國在生物制造領域的優勢集中體現在成熟的下游產業鏈和應用生態。我國生物發酵產業規模龐大，2023年，該產業主要產品產量從2017年的2846萬噸增長至3200萬噸，產值約3000億元，已形成傳統發酵產品、大宗化學品為主，高附加值產品協調發展的產業格局。完善的發酵產業體系為生物制造產業提供了堅實基礎，國內企業已基本掌握大規模發酵工藝，并廣泛應用。我國總體發酵產能在全球占比超過70%，擁有轉型為現代生物制造的龐大產能基礎。同時，我國擁有龐大的生物制造消費市場和多樣化應用場景，從醫藥健康到食品消費、能源材料，市場需求旺盛。總體來講，我國生物制造產業具有堅實的基礎和巨大的市場，已進入產業化加速的關鍵期。

同時也要看到，現階段我國生物制造產業規模化發展仍面臨諸多挑戰。我國在生物制造的核心生物催化劑自給、原料利用、核心關鍵技術與裝備自給等方面，相比發達國家仍存在差距，難以滿足生物制造快速轉型升級的發展需求。

原料體系單一化。當前，90%的生物制造項目依賴玉米淀粉等糧食基原料，木質纖維素、二氧化碳等非糧原料利用率不足5%，原料成本占比超60%。

底層核心技術和產業共性技術存在短板。我國酶蛋白設計、細胞設計和代謝途徑構建所需要的生物元件庫、酶資源庫等基礎數據庫和軟件工具，多來源于歐美國家，核心菌種和關鍵酶創制能力不足。受國際專利壁壘影響，核心菌種等領域還存在知識產權糾紛。高端生物反應器和高效分離純化介質等關鍵零部件長期依賴進口。

產業化成本高。生物反應系統的復雜性導致生產成本高、放大效應不穩定，經濟性有待提升。經底層生物技術人工設計或改造的生物催化劑，在從實驗室走向工廠時，未能實現與工業原料和工業環境的良好匹配，難以在工業規模化生產中進行過程放大。實驗室菌種在規模化生產中面臨環境耐受性差、代謝通量低、工程放大成功率低等問題。

產品經濟性欠缺。生物制造可制備的產品品類仍不夠寬廣，高附加值品類少，發酵產能結構性過剩問題突出。同時，以合成生物學為底層技術的生物制造新產品市場準入周期較長，導致企業國際競爭力不足。

《人民論壇》：為什么“十五五”規劃建議將生物制造確定為新的經濟增長點？其將如何催生新產業、新模式與新動能？

譚天偉：近年來，生物制造產業發展勢頭迅猛，產品門類不斷增多，技術應用成本不斷下降，“生物制造+其他部門”的擴散滲透趨勢顯著，第一、二、三產業的界限，以及相關傳統產業門類的界限逐漸模糊。生物制造技術可輻射能源、化工材料、食品、農業、醫藥等多個國民經濟重要行業。麥肯錫全球研究所分析師認為，“生物技術不再僅僅是制藥業的專利”，大多數傳統上使用工業流程制造的東西，如塑料、燃料等，很快就可以使用生物制造和合成生物學技術來生產。生物技術正突破傳統邊界，被廣泛應用于化妝品、個人護理品、工業化學品等眾多嶄新領域。專家預計，生物技術在農業、食品、消費品及材料能源等領域的應用，將很快超越其在人類健康領域（如疫苗、細胞藥物）產生的經濟影響。從工程肉、未來食品，到由可再生資源生產的燃料、化學品及各種工業產品，生物制造將深入生產生活的諸多方面，展現出應對氣候變化、糧食短缺和疾病威脅的巨大潛力。

隨著科學技術的發展，從第一代的淀粉和油脂原料，到第二代的木質纖維素、有機廢棄物、城市生活垃圾，再到第三代的工業廢氣、二氧化碳等未來低碳原料，可以用于生物制造的原料在不斷拓展，利用這些原料，生物制造可以生產一系列能源與化工產品，包括基礎化工原料、溶劑、表面活性劑、化學中間體，以及塑料、尼龍、橡膠等高性能生物環保材料和生物制劑，推動化工、醫藥、材料、輕工等重要工業產品制造向綠色低碳、可持續發展模式轉型。

《人民論壇》：有觀點認為，生物制造未來可能會逐步替代傳統化工，您對此怎么看？

譚天偉：我不認為生物制造將替代傳統化工，更應理解為生物制造是傳統化工迭代升級與融合發展的重要內容。傳統化工以石油資源為基礎，具備成熟的工藝與成本優勢；生物制造以生物質為原料，代表著綠色低碳的未來方向。隨著技術進步和規模效應提升，生物制造將在部分領域率先實現傳統化工的迭代升級，如可降解塑料、醫藥中間體、生命健康產品等。但在大宗化工品、能源原料等領域，二者將長期并存、互補發展。

我認為未來的趨勢將是：傳統化工“綠色化”，生物制造“工程化”，二者在原料、技術、工藝層面深度融合，形成“綠色化工+生物制造”的新型制造體系。

《人民論壇》：人工智能等新一代信息技術，如何推動生物制造實現新突破？

譚天偉：人工智能等新一代信息技術正在深刻重塑生物制造的創新模式和發展路徑。人工智能可在基因設計、代謝通路優化、酶結構預測等環節發揮關鍵作用，大幅提升生物體系設計的效率與精度；大數據與機器學習的結合，使得從生物序列分析到功能篩選的全過程實現自動化和智能化。同時，數字孿生、自動化實驗室等技術讓實驗過程標準化、可復現，人工智能算法可實時優化發酵工藝與反應條件，提高產率與穩定性；在產業化階段，智能傳感與過程控制系統實現對生產的動態監測與精準調控。總體而言，人工智能正推動生物制造從“經驗驅動”走向“數據驅動”，從“生物實驗”走向“智能設計”，為未來實現可編程、可預測、可規模化的“智能生物制造”奠定堅實基礎。

2025年2月20日，在位于京津中關村科技城的中科拜克（天津）生物藥業有限公司，實驗人員在檢驗生物制品蛋白分子量。新華社記者 孫凡越 攝

生物制造從“實驗室”到“生產線”的政策導向與發展布局

《人民論壇》：生物制造，在“十五五”規劃建議中被列為需要“完善新型舉國體制，采取超常規措施，全鏈條推動”的重點領域關鍵核心技術之一。這一政策舉措背后有何深意？

譚天偉：“十五五”規劃建議中對生物制造的布局，其背后是對國家競爭力、科技自主、產業安全，以及未來經濟增長點的戰略性考量。生物制造遠不只是一個學科或產業，它被視為繼信息技術之后新一輪科技革命和產業變革的“新引擎”。生物制造具有強大的賦能作用，能廣泛滲透至醫藥、化工、材料、農業、能源、環保等多個關鍵領域。通過推動生物技術在這些產業創新場景中的應用，不僅能夠開辟新的產業賽道，更能夠提升國家在全球產業鏈中的地位。

當前和今后一個時期，面對生物制造發展的機遇和挑戰，常規的科研和產業政策可能不足以應對，因此，國家提出更強有力的舉措。“新型舉國體制”的核心是協同與效率，要打破機構間的壁壘，形成強大合力，促進跨部門、跨區域協同。生物制造具有很強的學科交叉屬性，核心關鍵技術突破需要強化基礎科研與工具自主，加大對合成生物學、人工智能與生物技術融合等前沿領域的支持，并研發自主可控的高端儀器裝備和核心工業軟件，從源頭上夯實產業基礎。除生物技術本身外，生物制造還需要與機械、通訊、信息、自動化等多學科融合，滿足智能化、自動化和低成本制造需求。“全鏈條推動”布局意味著從基礎研究、核心技術攻關，到中試驗證、成果產業化，進行系統性的支持和資源投入，在從基礎研究到制造生產的每個放大階段有效推進創新。

《人民論壇》：實現生物科技“從實驗室到生產線”“從書架到貨架”的順利轉化，您認為目前存在哪些關鍵堵點？政策方面應如何加力引導？

譚天偉：當前，生物科技“從實驗室到生產線”“從書架到貨架”的轉化過程中仍存在多重堵點，主要表現在關鍵酶與工程細胞創制、中試與放大環節能力不足，標準與監管體系不完善，以及下游市場接受度不足等方面，導致科研成果往往停留在實驗室階段，難以快速進入產業化驗證與應用場景。要破解這些瓶頸，需跨越0→1、1→10、10→100 等不同研發階段所面臨的不同技術鴻溝，核心在于打通從基礎研究到產品商業化整個鏈條。政策應著力完善創新鏈與產業鏈的銜接，建設國家級中試和概念驗證平臺，推動形成共性技術服務體系。并優化審評審批與市場準入政策，加速產品上市應用。同時，通過更精準的金融支持和產業集群建設，構建一個充滿活力的創新生態。

《人民論壇》：“十五五”規劃建議在談到“前瞻布局未來產業”時，提出探索“可行商業模式”，以推動前沿科技成果轉化為“市場愿意買單的產品或服務”，實現商業價值和良性循環。當前，我國生物制造領域有哪些可行商業模式正在形成？如何構建可持續的商業生態？

譚天偉：當前，我國生物制造領域正逐步形成多樣化、可持續的商業模式。一方面，合成生物學復雜生物的制造能力，拓展了生物應用的邊界，也撬動著巨大的經濟價值，催生新的產業業態和產業鏈。生物技術與人工智能、大數據等技術的融合發展，加速孕育和催生一批如工業菌種快速構建、人工生物分子設計、自動化生物技術平臺等銜接上下游的平臺型公司。其中，基于合成生物學和自動化平臺的“Bio-Foundry”模式，通過提供從基因設計到產品驗證的一站式服務，實現“分子即服務”的商業化路徑；以底盤細胞、關鍵酶和代謝模塊為核心的“模塊化授權”模式，使技術成果可標準化復用，降低創新門檻。另一方面，生物制造的精煉廠需要靠近農產品、生物質殘留物和林業等原料，核心是將中小型生產設施設置在靠近原料的位置并符合分布式制造需求，這也將會推動形成新的生物制造集群和區域經濟創新模式。

構建一個繁榮且可持續的商業生態，依賴于政府、資本、企業、科研機構的多方協作，共同在創新平臺、金融支持、政策環境和產業集群等方面持續發力，創新政策工具箱。比如，建設生物制造產業的先行先試集聚區，加速孵化一批具有潛力的初創企業，支持大型央企和龍頭企業與初創企業合作，共同構建生物制造創新生態和前沿陣地。積極探索體制機制和政策的先行先試；在知識產權、科技成果轉移轉化、人才引進、金融扶持等方面設立綠色通道，給予更大力度的政策傾斜。完善新產品入市安全性評價標準和市場準入的評審制度，促進創新成果轉化和產品快速入市，形成一批具有國際影響力的新產品和新標準。加快建立生物基產品低碳綜合評價體系和減排量化標準，盡快將生物基產品納入碳交易市場，利用稅收和市場機制，提升生物制造產品競爭力，保障生物制造產業健康可持續發展。

12月1日，在津市高新區的湖南利爾生物科技有限公司發酵實驗室，工作人員進行菌種發酵實驗。新華社記者 陳思汗 攝

生物制造如何賦能人民美好生活

《人民論壇》：當下，生物制造已在哪些具體場景中實現創新應用？將如何改變人民群眾的生產與生活方式？

譚天偉：生物制造已在多個具體場景中實現突破性應用，正深刻改變著人類的生產與生活方式。在材料領域，生物基塑料、可降解包裝材料和生物纖維正在替代石油化工材料，推動綠色消費與循環經濟；在能源領域，生物航空燃料、生物氫能等技術正為交通和航空提供低碳替代方案；在食品領域，人工合成蛋白、發酵乳制品和細胞培養肉展現健康、可持續的“未來食物”的巨大潛力；在醫藥與健康領域，mRNA疫苗、細胞與基因治療、微生物藥物生產等創新成果，大幅提高了疾病預防和治療水平；在環保方面，微生物修復、廢棄物生物轉化等技術助力污染治理和資源再生。可以說，生物制造正讓“以生造物”成為現實，使工業體系更綠色、健康產業更精準、生活方式更環保，讓可持續發展理念真正融入日常生產與消費。

《人民論壇》：生物制造將如何引領未來健康產業發展？對人類健康與壽命可能帶來哪些深遠影響？

譚天偉：生物制造正成為未來健康產業的核心驅動力，它推動醫療模式從“疾病治療”向“健康管理”轉變。在制藥環節，生物制造通過合成生物學和細胞工廠，實現復雜藥物和抗體的大規模、高純度、低成本生產；在個體化醫療中，人工智能與生物制造結合，使基因編輯、細胞治療、再生醫學等實現定制化應用；在營養健康領域，發酵蛋白、功能性益生元、代謝調節食品等正形成新業態。此外，生物制造還在推動“數字生命工廠”概念落地——通過體外模擬人體代謝系統，加速新藥篩選和疾病機理研究。隨著技術成熟和倫理規范完善，它將使慢性病管理更精準，衰老過程更可控，生命質量與壽命顯著延長，推動人類進入“可設計健康”的新時代。

《人民論壇》：目前，我國生物制造領域人才供需情況如何？您認為，應如何建立符合產業發展要求的人才梯隊？

譚天偉：當前，我國生物制造領域正處于高速成長階段，人才需求旺盛、結構性短缺明顯。目前，人才隊伍以單一學科背景為主，具備系統生物學思維和工程化能力的跨學科人才不足。高端人才區域分布不均，長三角、京津冀和粵港澳大灣區等重要經濟區域，依托科研和政策優勢形成人才集聚，而中西部地區因產學研平臺薄弱，人才供給不足。隨著合成生物學、人工智能技術的不斷融合，生物制造正向“生物智造”轉型，具有生物學、化學、工程學、信息科學等多學科背景的復合型人才需求將不斷加大。應以市場需求為導向，快速響應生物制造領域的產業轉型，通過建立學科專業動態調整機制，強化跨學科復合型人才培養；在生物制造集群區，通過高校與產業界聯合開設定制化課程，定向培養生物工藝開發、生產管理人才等方式，構建從基礎研究到應用開發，再到產業運營的多層次人才梯隊，為我國生物制造持續創新與高質量發展提供堅實的人才支撐。

（人民論壇谷漩采訪整理）

上文略有刪減

選自 | 《人民論壇》雜志2025年第23期

原標題 | 專訪中國工程院院士譚天偉：生物制造何以成為中國經濟增長新引擎

新媒體編輯 | 趙光菊

新媒體美編 | 宋揚

原文責編 | 谷漩