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中国生物基未来

发布时间:2023/1/30

中国已经颁布首个生物经济五年规划,其生物产业正在快速发展。 


2021年,中国农业科学院 (CAAS) 与北京首朗生物科技有限公司共同推出了一种从一氧化碳(CO)到蛋白质的生物合成。从 2021 年起,该团队与一家钢铁制造商合作,将工厂的尾气转化为5000吨饲料级蛋白质。 


中国农业科学院饲料研究所的突破是中国摆脱对石化依赖的一部分成果体现。2021年,中国公布了首个以生物经济为重点的五年计划,将其绿色承诺具体化,在生物农业、生物技术、生物燃料、生物信息等领域投入3.28万亿美元


仅仅几个月后,国家发展和改革委员会制定了一项计划,以评估废物副产品的价值,减少原始资源消耗,并用可再生能源替代化石燃料化学品。到 2025 年,政府的目标是对 86% 的农作物秸秆、60% 的大宗固体废物和 60% 的建筑垃圾进行估价。年产再生有色金属2000万吨,实现资源循环产业产值5万亿元。


作为世界上碳排放大国,中国的可持续发展举措将对其他地区的脱碳努力产生深远影响。中国 90% 以上的总排放量来自使用的材料及其制造方式。中国宝武是世界上最大的钢铁生产商,2021 年的碳排放量超过了巴基斯坦。中国石化的贡献超过了加拿大——加拿大本身是世界上第 11 位碳密集度最高的国家。仅钢铁行业就烧掉了中国总量的五分之一以上。


中国拥有实现其生物基产业目标的原料资源。中国是最大的稻米生产国,生产玉米、小麦、小米高粱、大麦、土豆和甘蔗。这些部门产生的废物量为循环和可再生制造计划提供了大量储备。全国产生农作物秸秆10.4亿吨,畜禽粪便20.5亿吨,果蔬废水2.6亿吨,农产品加工废弃物2.1亿吨。


中国的 生物能源产业


与所有发达工业经济体一样,中国的能源供应仍然以化石燃料为主,占 2019 年总能源消耗的 87%。只有 9.7% 来自可再生能源,其中大部分由传统生物质组成:用于烹饪和家庭的木炭和木材加热。


然而,沼气厂建设和生物能源供应现在是中国“乡村振兴战略”的重要组成部分。以北京德青源沼气工程(DQY)为例,以北京德青源农业科技公司为核心。DQY 的农场占地 67 公顷,专注于家禽饲养。作为亚洲最大的鸡蛋养殖场,它每年生产 80,000 吨粪肥和 100,000 吨污水。DQY每年利用垃圾产生的沼气发电1400万千瓦时,利润840万元。它免费为邻近的农村家庭提供电力。他们还生产沼肥(每年 660 吨)。它是中国第一家获得京都议定书引入的清洁发展机制批准的农业企业。


中国的生物乙醇生产也在迅速扩大。中国从 2002 年开始生产这种燃料,到 2021 年产量约为 17.7 亿升。虽然美国同年的产量为 150 亿加仑,但由于外国需求,中国 2021 年的产量比 2020 年增长了 54%,现在是世界第四大乙醇生产国。在中国国家能源局宣布 2021 年支持全国各地区的生物燃料发展之后,生产率只会继续提高。到 2024 年,生物燃料总产量预计将达到 1903 亿。


乙醇生产主要集中在河南、安徽、吉林等主要粮食生产地区等主要农业地区。2018年中国主要的生物乙醇企业有河南天冠700,000吨/年、吉林燃料乙醇600,000吨/年、中粮(安徽)和中粮(肇东)各400,000吨,以及广西中粮生物质能源在200,000吨。 


中国生物乙醇产量的增加得益于政府对供应商的支持,通过直接补贴、免征增值税和向乙醇生产商提供低息贷款。在吉林省,当地政府每吨提供财政支持,将玉米和大米废料转化为燃料,对那些在收获后燃烧玉米废料而当地发电厂购买废料的人进行严厉制裁。政府还热衷于通过实施乙醇强制使用计划来刺激需求。 


尽管对粮食安全的担忧导致 2016 年取消了以谷物(粮食)为基础的乙醇生产,但政府仍继续支持从纤维素和农作物秸秆中提取乙醇


在中国,食品安全问题正在将生物能源和循环联系得更紧密。 


2022 年标志着中国可持续航空燃料工业的开端,这是继镇海炼化运营的中国首个生物航空燃料试点工厂之后。该工厂从食用油和脂肪中生产燃料,加工能力为 100,000 公吨。另一家中国公司东方能源正寻求与美国霍尼韦尔公司在华南地区开发一座年产 100 万吨的可持续航空燃料厂。


中国的 生化和生物材料产业


中国是目前世界上最大的化学品生产国,并将在未来几十年成为领先的生物基化学品生产中心。中国目前已经成为 PLA 和 PBS 等生物聚合物的生产国。2019 年生物聚合物的总产量为 520,000 吨,到 2020 年跃升至 100 万吨。到 2025 年,预计将达到 4-500 万吨。中国是世界领先的生物聚合物黄原胶和海藻酸钠生产专家。 


由于学术界和工业生产商之间的密切关系,扩大生化创新的前景十分广阔。当中科院研制出一种合成丁二酸原料的新方法时,很快被山东兰典生物科技有限公司采用。现在预计每年生产 500,000 吨,这是中国最大的化学品产量。


生物发酵的产量从 2010 年的 1800 万吨增加到 2015 年的 2430 万吨。总部位于中国的初创公司 BluePHA 是通过微生物发酵商业化生产 PHA 的亚洲先驱。中国生物反应器领域的扩张有着深厚的文化和历史渊源。发酵在该地区已经使用了 9000 年。


中国生物材料发展战略超越国界它的“中国制造”政策强调与国际合作者建立联系,以提高中国的工业生物技术能力。在一项重大的国际沼气合作中,德国国际合作机构 (GIZ) 与中国农业部对外经济合作中心合作开发生物质利用。与德国亚太商业协会、EVONIK 和多家中国企业 GIZ 合作,开发了一种用于从合成气中产生和净化生物甲烷的膜过滤技术。


丹麦公司正在与中国生物经济参与者接触,特别是通过提供技术专长和诀窍,将生物质转化为中国北方的能源。丹麦 Linka Energy 和 CF Nielsen 分别在吉林省试点项目中提供锅炉和压块厂。另一家丹麦公司 Novozymes 至少十年来一直在中国生物工程和发酵领域建立自己的影响力。2008年,它在太仓扩建了当时最大的以生物乙醇为导向的酶发酵设施。丹中商业论坛是一个独立的非营利性网络,成立于 2005 年,致力于进一步加强两国之间的商业联系。 


美国化工公司杜邦最近以 2.4 亿美元的价格将其生物材料业务出售给了中国华峰集团,该集团是世界上最大的聚氨酯材料制造商之一。2022 年,华峰集团宣布,此次出售的结果将是新公司 Covation Biomaterials,将在纽瓦克附近成立。 

中国的 生物技术发展 


现在中国科技占其 GDP 2.2%,仅次于美国,现在国际专利申请量超过美国。中国在基因编辑专利方面正在迅速赶上美国,尤其是在医疗和农业应用方面。中国领先的工业生物技术公司有安琪酵母、梅花集团、阜丰集团、蔚蓝生物和天冠集团。


在农业生物技术领域,公共组织在专利申请方面处于领先地位。在 2001 年至 2015 年期间,这些专利占农业生物技术专利总数的 70%,而企业为 16%。然而,对于与制造工艺相关的生物技术,公司贡献了总专利申请的 35%。 


中国积极努力发展工业和农业生物技术领域2015 年在上海成立的 CAS 国家蛋白质中心将引领食品技术的发展。政府在这些领域进行了重大投资,其 2022 年生物经济五年计划广泛参考了人造肉和合成蛋白质,包括基于细胞的肉和发酵肉。 

北京基因组研究所是中国最大的荷兰本土公司,由中国国家开发银行资助。作为国际人类基因组计划的参与者,在成功对 1% 的人类基因组进行测序后,它于 2017 年宣布将创建一个合成生物学研究所,专注于 DNA 存储、生物制造和医学基因组编辑。 


尽管中国的研发实力不断提高,但在此期间,中国仍将依赖西方的相关技术:美国基因编辑公司赛默飞世尔表示中国是其最大的非美国市场。 


尽管生物技术和生物制造一直是中国经济崛起中相对被忽视的一个方面,但其 2021 年五年计划表明,建设生物产业的能力是中国的一项长期战略。同样重要的是,第一个专注于生物经济的国家计划也是第一个将基础研究置于其使命核心的国家计划随着中国从制造强国向研发热点转变,生物经济将成为中国发展的核心支柱。