多重利好集中赋能 “十五五”生物制造迈入万亿级黄金发展周期

纵横网8月8日讯  当下人工智能深度渗透产业全链条，原料体系迭代升级，叠加国内完备产业链根基加持，生物制造正在重构传统工业生产模式，辐射各行各业实现绿色转型升级。北京三鼎科技有限公司总经理韩岳钢研判，依托国家战略指引、前沿技术迭代与市场需求多重驱动，“十五五”阶段我国生物制造产业将迎来高速扩容的黄金发展窗口期，这条潜力万亿级赛道即将步入规模化提速新阶段。

人工智能正全方位革新生物制造从上游设计、研发试制到量产投产、迭代优化的完整业务链条，推动行业告别以往依靠经验反复试错的传统发酵模式，迈入数据驱动、精准管控的智能化生物智造新阶段。韩岳钢介绍了AI落地三大核心应用场景：其一，依托生物大模型完成智能菌株、功能酶蛋白以及代谢通路的智能化设计优化，定向合成各类高附加值功能化学品；其二，规模化发酵生产期间借助AI实时监测各项运行参数，动态智能调节生产状态，破解小试成果规模化投产稳定性不足、生产成本居高不下等行业普遍痛点；其三，在低碳负碳合成场景下，智能算法测算最优原材料利用方案与能耗管控模式，最大限度降低生产碳排放。

韩岳钢介绍，菌种研发模式已由传统盲目试错转变为计算驱动研发。从前研发人员只能逐一尝试不同代谢路径，如今AI能够精准规划从基础原料到目标产物的代谢流程，测算理论产出效率，明确需要强化的酶体系与需要截断的无效代谢支路，算法积累的数据越丰富，优化方案精准度越高。将AI线上模拟运算的“干实验”和实验室实操“湿实验”相结合后，菌种研发效率实现质的飞跃，以往耗时十年左右的菌种构建工作，如今仅需1至2年即可落地。

在细胞工厂后续提纯、发酵全流程优化环节，AI同样发挥关键价值。韩岳钢表示，依托智能算法优化发酵、分离纯化工序，配合自动化智能控制系统，原料转化效率持续逼近理论极限，这也是我国生物制造规模化生产构筑国际竞争优势的重要底气。工信部当前稳步推进“AI+制造”专项建设，搭建行业专属数据集与专业大模型，打通产业链上下游数据壁垒，如若实现菌种研发、新材料制备、终端应用全链条数据互通，我国有望孕育一批具备原创属性的新型生物材料与全新技术体系。

在AI赋能之下微生物实验海量实测数据得以高效沉淀。韩岳钢提出，微生物天然具备高通量产出高质量实验数据的优势，单个细胞即可作为一组独立样本数据，搭建起高通量数据采集体系，能够夯实“数据+人工智能”协同驱动生物研发的全新产业范式。北京化工大学实验室中，自动化机械臂替代人工重复开展摇瓶培养等基础实验，也是智能化改造落地的缩影。

技术迭代之外，生物制造产业发展的核心命题聚焦原料体系迭代升级，业内按照原料类型划分出三代递进式发展路径，同时向着利用二氧化碳合成产品的终极方向迈进。第一代主流原料为玉米等粮食作物，技术成熟、生产成本低廉，当前国内玉米用于生物制造的用量占整体消耗约两成，供给整体充足，但行业始终存在“与人争粮”的潜在争议。第二代原料以秸秆等农林废弃物为主，现阶段转化效率偏低，原料收集、长途储运成本偏高，诸多技术瓶颈仍待攻克，不过产业化落地进程正在持续提速。我国每年可资源化利用秸秆总量可达7亿吨至8亿吨，也是现阶段科研攻关的重点方向。

韩岳钢解读，秸秆主要由纤维素、半纤维素、木质素三部分构成，三者占比大致各三成。纤维素、半纤维素水解生成糖类物质可被微生物高效利用，技术应用相对成熟；木质素难以被微生物分解消化，目前行业正集中攻关木质素资源化利用新技术。第三代原料选用甲醇、乙酸等化工副产物、一碳化合物，产业长远终极目标则是直接捕获大气中的二氧化碳作为生产原料。

目前已有成熟落地案例，钢铁冶炼产生的工业尾气经由乙醇梭菌转化，可加工粗蛋白含量超八成的水产饲料原料，相关工艺已在多家钢铁企业实现规模化投产。中科院天津工业生物所早在2021年在全球率先完成二氧化碳人工合成淀粉，实现无机物向有机营养物质的突破性转化，该技术现阶段已完成实验室验证，科研团队正全力攻坚工业化落地的各项技术难关。韩岳钢畅想，一旦打通二氧化碳制备燃料、生物基材料的完整产业链，将大幅降低人类对传统石油开采、粮食规模化种植的依赖，搭配核聚变、太空太阳能等清洁稳定能源，将彻底重塑全球资源利用模式。

生物制造的价值并不局限于单一产业本身，技术红利具备极强产业溢出效应，深度重塑全社会原料、能源获取模式。韩岳钢判断，未来生物制造可覆盖国内超三分之二的制造业门类，现阶段已经渗透化工、新材料、医药、食品、纺织、农业等诸多领域，行业测算六成以上工业品均可替换为绿色生物合成工艺。伴随国家政策扶持加码与技术成果持续落地，生物制造将成为改造传统制造业底层生产逻辑的核心抓手。

韩岳钢以新能源“新三样”的发展逻辑类比我国生物制造的竞争优势：尽管基础前沿原创技术层面仍存在短板，但依托国内完整齐备的全产业链优势，能够快速完成工程化放大与规模化量产，以此塑造全球竞争力。我国在生物制造工程落地、产业化量产环节实力突出，配套产业链优势尤为显著，生物基材料产出后，后续聚合、纺纱织造等加工工序可直接沿用现有石化材料生产设备，无需大规模重置产线，这是多年制造业积淀形成的宝贵优势。除此之外，风电、光伏等清洁能源与生物制造产业融合发展潜力巨大，依托新能源供电、秸秆固废、二氧化碳原料搭建闭环绿色生产体系，可构建可持续的资源循环产业模式。

生物制造并非简单的产能扩张，而是工业生产模式的颠覆性变革。中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟评价，本轮生物制造掀起的产业变革，变革深度与覆盖范围或将超越数字化技术带来的产业升级。整体来看，生物制造既是人类探索新型能源、原料供给方式的重大前沿方向，也深度融入大众衣食住行、医疗健康等日常生活方方面面。放眼长远，这条赛道既承载着前沿科技探索的远大前景，也扎根民生日常，未来发展空间广阔可期。

编辑 岑宇