工業生物技術是指在溫和的條件下,通過微生物發酵或無細胞生物催化,將原材料轉化為所需的化學物質、材料和能源的技術。下一代工業生物技術(NGIB)核心是以極端微生物作為底盤細胞,建立的開放、無滅菌的連續發酵生產體系。
極端微生物是指生活在極端環境中,且能快速生長的微生物。極端微生物種類多樣,包括嗜鹽微生物、嗜熱微生物、嗜冷微生物、嗜堿微生物、嗜酸微生物等,其中嗜鹽微生物應用開發較成熟。嗜鹽微生物可分為輕度嗜鹽微生物、中度嗜鹽微生物、極端嗜鹽微生物,鹽單胞菌屬于中度嗜鹽微生物,目前基于基于鹽單胞菌的下一代工業生物技術體系已被成功用于PHA、PHB、PHBV、P3HB4HB、ALA、3-羥基丙酸等材料的合成中。
我國化學工業規模龐大,但化學工業存在環境污染、資源枯竭等問題,不符合可持續發展理念。工業生物技術可緩解化學工業存在的環境污染問題,實現可持續發展,但目前工業生物技術仍存在發酵條件苛刻、易產生微生物污染、生產成本高等問題,難以和傳統化學工業競爭。在雙碳目標下,下一代工業生物技術逐漸成為國內開發熱點。
根據新思界產業研究中心發布的《
2024-2028年中國下一代工業生物技術(NGIB)行業市場供需現狀及發展趨勢預測報告》顯示,下一代工業生物技術具有無需滅菌、節約淡水和能源、簡化發酵過程、降低生產成本、開放式連續發酵等潛力,將推動制造業綠色、可持續化升級。下一代工業生物技術為發展新質生產力的重要體現之一,我國研發勢頭強勁,相關研發院校及企業有清華大學、北京理工大學、北京微構工場生物技術有限公司(微構工場)等。
清華大學陳國強教授團隊在下一代工業生物技術、生物合成PHA材料等方面研究走在全球前列,其開發的技術已經在多家公司用于大規模生產微生物塑料PHA(聚羥基脂肪酸酯)。微構工場成立于2021年,為陳國強教授團隊科研成果轉化而來的企業,致力于基于嗜鹽菌的下一代工業生物技術的產業化發展。
新思界
行業分析人士表示,目前我國下一代工業生物技術仍處于發展初期,產業化規模較小,但我國擁有全球最大的生物發酵規模,2023年我國生物發酵主要產品總產量達3200萬噸。在合成生物學技術發展、政策推動生物發酵產業結構升級背景下,下一代工業生物技術可推廣空間廣闊。