隨著生物技術的飛速發展,生物制造從傳統的發酵工藝邁向了以基因編輯、合成生物學為核心的現代化生產方式,成為重塑全球產業結構、推動經濟高質量增長的重要引擎。生物制造不僅能夠降低傳統化工生產等對化石能源的依賴,還能通過綠色、低碳的方式實現資源的高效利用,具有廣闊的市場前景和社會價值。2025 年,國務院政府工作報告明確提出“建立未來產業投入增長機制,培育生物制造等未來產業”,進一步凸顯了生物制造在國家發展戰略中的重要性。為此,本報告在全面分析全球及我國生物制造產業發展現狀的基礎上,聚焦美國、歐盟等發達國家地區以及我國、重點省市,梳理分析生物制造產業發展關鍵政策動向,并對廣東發展生物制造產業提出若干建議。
一、生物制造產業發展現狀
生物制造(Biological Manufacturing)是指利用基因工程、合成生物學等前沿生物技術,以微生物、細胞、酶等生命體為“工廠”,通過規模化工業發酵或生物催化生產目標產物的先進制造方式。其核心技術包括基因編輯、代謝工程、生物信息學等,具有低碳循環、綠色環保、資源高效利用等顯著特征。
生物制造的應用領域廣泛,涵蓋生物醫藥、生物材料、生物能源、現代農業等多個產業。例如,在藥品生產中,通過合成生物學技術可以高效合成復雜藥物;在材料領域,生物基塑料、纖維等新材料正逐步取代傳統石油基產品;在能源領域,生物燃料的研發為減少碳排放提供了新路徑。
據經濟合作與發展組織(OECD)發布的《面向2030 生物經濟施政綱領》,全球目前有超過4 萬億美元的產品通過化工方法生產,生物制造的替代率不到5%,預計到2030 年至少20%的石油化工產品可被生物基化學品替代,市場規模將達8000 億美元。
我國生物制造市場規模在2023 年已達4200 億元,但核心產業增加值占工業增加值比重僅2.4%,遠低于美國(11%)和歐盟(6.2%)。然而,作為“制造業大國”,我國在生物制造領域具有可觀的長期增長空間。此外,據麥肯錫預測,未來60%的物理實體產品可通過生物制造生產,這一產業趨勢意味著我國有望在全球生物制造價值鏈重構中培育新競爭優勢。
二、發達國家生物制造布局情況
目前全球已有超過60 個國家和地區發布了發展生物制造或生物經濟的相關政策,包括美國、中國、歐盟、英國、日本、加拿大等主要經濟體,都在加緊制定或更新生物經濟發展戰略,并制定生物制造發展路線圖和行動計劃,以便在全球生物經濟格局中占據有利地位。
美國是全球生物制造的領導者,2021年就以近42%市場份額成為全球最大區域市場,其政策布局呈現出系統性、持續性和優先性。2012年,美國發布《國家生物經濟藍圖》將以基因組學、合成生物學為代表的生物制造技術作為重點發展領域加以支持。2019年,《生物經濟行動:實施框架》明確生物經濟為制造業發展的重要方向;2023年,《美國生物技術和生物制造的明確目標》提出是在20年內用生物基塑料替代現有90%的塑料,推動關鍵技術突破與產業應用。2024年,美國政府發布《建立充滿活力的國內生物制造生態系統》報告,旨在構建以美國為主導的生物制造產業鏈,提升美國本土生物制造能力。
歐盟早在2014年《工業生物技術工業路線圖》提出生物制造技術的主要研究與發展方向,在《工業生物技術2025遠景規劃》提出在2030年將生物基產品或可再生原料替代份額增加到25%的發展目標,并在2024年會發布《與自然共筑未來:推動歐盟生物技術和生物制造的發展》報告探討通過知識共享、產業合作等方式促進歐盟參與國際合作和國際對話的行動方案。此外,歐盟還通過“生命鑄造廠”“微生物細胞工廠”等計劃,支持高校和科研機構聯合推動合成生物學技術研發。
其他國家與地區方面,英國2023年發布《國家工程生物學愿景》,投入20億英鎊推動工程生物學在醫藥、化工等領域的應用;韓國通過《第四期生命工程基本計劃(2023—2032)》致力于將韓國發展成生物經濟強國;日本《生物經濟戰略》將生物制造和生物基產品作為重要支柱之一,提出2030年實現100萬億日元市場規模。
由此可見,生物制造在未來科技革新和產業引領方面具有重要地位,已經成為全球共識。
三、我國生物制造政策布局情況
近年來,生物制造作為戰略性新興產業的重要組成部分,已成為推動我國經濟轉型升級和綠色低碳發展的重要引擎。在國家政策的持續支持下,生物制造產業從“十三五”時期的起步布局,逐步走向“十四五”時期的深化發展和戰略提升階段。
一是起步階段開展戰略部署與基礎技術積累。從“十三五”時期開始布局生物產業,2016 年發布的《“十三五”生物產業發展規劃》將生物產業納入戰略性新興產業主攻方向,并將推動生物制造規模化應用作為重點任務。2021 年,發改委與工信部聯合發布《推動原料藥產業高質量發展實施方案》推動了生物制造技術在原料藥領域的應用,為后續發展奠定了基礎。
二是深化發展階段明確方向與重點突破。2022 年,《“十四五”生物經濟發展規劃》將生物制造明確為生物經濟的重點發展方向,提出推動生物技術與化工、醫藥、材料等工業產品的深度融合,實現綠色低碳轉型。2022 年,《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022-2030 年)》進一步將生物制造納入低碳技術體系,為產業發展提供了新的動力。2023 年,《輕工業穩增長工作方案(2023—2024 年)》明確加快生物制造產業頂層設計及各類創新資源投入力度,加強特色植物原料開發創新和活性原料生物制造規模化生產等,旨在加快生物制造應用。
三是戰略提升階段確立戰略性新興產業地位。2023 年中央經濟工作會議首次將生物制造明確為“戰略性新興產業”,標志著其在國家經濟布局中的地位進一步提升。2024 年《政府工作報告》提出積極打造生物制造等新增長引擎。2025 年《政府工作報告》再次點名培育生物制造等未來產業,進一步凸顯了其重要性。
在具體布局方面,一是支持技術創新,強調在核心菌種、酶制劑、合成生物技術等底層技術方面實現突破,如《關于加快傳統制造業轉型升級的指導意見》;二是引導產業綠色升級,引導發揮生物制造高效、低廢等環境友好優勢,推動傳統制造業向綠色低碳轉型,例如《加快非糧生物基材料創新發展的三年行動方案》助力非糧生物基材料產業的快速發展;三是深化產業戰略定位,從2023 年首次將生物制造明確為“戰略性新興產業”,到2024 年“新增長引擎”,再到2025 年“建立未來產業增長機制”的表述,中央對于生物制造產業發展的戰略謀劃和部署呈現遞進式變化。這些布局為我國生物制造產業的發展提供了全面支持。
表1 我國生物制造產業部分重點政策
時間 | 發布部門及文件名稱 | 重點內容 |
2025.03 | 第十四屆全國人民代表大會第三次會議《政府工作報告》 | 提出建立建立未來產業投入增長機制,培育生物制造、量子科技、具身智能、6G 等未來產業。 |
2024.03 | 第十四屆全國人民代表大會第二次會議《政府工作報告》 | 提出積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎。 |
2024.02 | 工信部等七部門《關于加快推動制造業綠色發展的指導意見》 | 發揮生物制造選擇性強、生產效率高、廢棄物少等環境友好優勢,聚焦輕工發酵、醫藥、化工、農業與食品等領域,建立生物制造核心菌種與關鍵酶創制技術體系。 |
2024.01 | 工信部等七部門《關于推動未來產業創新發展的實施意見》 | 提出加快細胞和基因技術、合成生物、生物育種等前沿技術產業化的目標。 |
2023.12 | 中央經濟工作會議 | 首次將生物制造明確為“戰略性新興產業”。 |
2023.12 | 工信部等八部門《關于加快傳統制造業轉型升級的指導意見》 | 大力發展生物制造,增強核心菌種、高性能酶制劑等底層技術創新能力,提升分離純化等先進工藝技術裝備水平,推動生物技術在食品、醫藥、化工等領域加快融合應用。 |
2023.07 | 工業和信息化部等三部門《輕工業穩增長工作方案(2023—2024 年)》 | 加快生物制造產業發展的整體規劃和布局,以提升生物制造產業在我國輕工業乃至國民經濟中的地位和影響力。 |
2023.01 | 工信部等六部門《加快非糧生物基材料創新發展的三年行動方案》 | 通過技術創新、應用拓展、政策扶持和產業培育等多方面的努力,推動非糧生物基材料產業的快速發展和產業升級。 |
2022.08 | 科技部等九部門《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022-2030 年)》 | 構建適應碳達峰碳中和目標的科技創新體系,包括生物制造在內,為低碳技術的研發、示范和產業化提供有力支持。 |
2022.05 | 發改委《“十四五”生物經濟發展規劃》 | 生物制造產業被明確為生物經濟的重點發展方向之一,依托生物制造技術,實現化工原料和過程的生物技術替代,推動化工、醫藥、材料、輕工等重要工業產品制造與生物技術深度融合。 |
2021.01 | 發改委、工信部《推動原料藥產業高質量發展實施方案》 | 加快合成生物技術在原料藥生產中的應用,利用合成生物學手段改造傳統生產過程,提升生產效率和產品質量。 |
2016.12 | 《“十三五”生物產業發展規劃》 | 將生物產業確定為我國戰略性新興產業的主攻方向,規劃“十三五”期間生物產業的發展目標和重點領域,將推動生物制造規模化應用作為重點任務。 |
截至3月,我國31個省市區中,已有28個地區在相關政策中明確提出支持合成生物/生物制造產業發展,京、瀘、津等重要省市在生物制造產業政策上更聚焦于區域特色和差異化發展。北京市依托強大的科研實力,以昌平區和北京經濟技術開發區為重心,重點圍繞高效菌株構建等產業發展薄弱環節組織技術攻關。此外,北京致力推動科研成果快速轉化,集聚80余家合成生物制造領域創新企業,投融資活躍,2024年融資事件數量位居全國前列。上海市將生物醫藥列為三大先導產業之一,2023年產業規模突破9000億元,生物制造在其中占據重要地位,并出臺政策將合成生物技術視為高端制造業發展的關鍵引擎。此外,金山區、寶山區、徐匯區相繼出臺扶持政策,形成了多點發力的發展格局。天津市將生物制造列為重點培育的未來產業之一,聚焦合成生物技術的產業化應用,推動區域經濟高質量發展。通過組建生物制造產業(人才)聯盟,推動科研與產業深度融合,布局了一批經濟效益顯著的生物制造項目,并通過民營企業座談會等強化政企聯動,持續優化產業生態。
廣東省在生物制造產業布局上展現出了前瞻性和系統性,尤其是在廣州和深圳兩市,政策力度和創新成效尤為突出。根據《2022中國生物經濟發展研究報告》,廣東省生物經濟總體規模約為1.3萬億元,位居全國第三,并出臺《廣東省加快建設生物制造產業創新高地行動方案》明確推動生物制造產業邁上萬億元臺階。深圳市早在2022年將合成生物列為“20+8”未來產業之一,形成了先發優勢,從戰略科技力量、核心技術攻關、產業鏈建設等方面全面支持生物制造產業。此外,深圳通過建設全國首個合成生物重大科技基礎設施和國家生物制造產業創新中心,初步形成了“研發-轉化-產業化”的全過程創新鏈。廣州市則明確提出重點發展生物醫藥、生物材料等領域,同時,組建生物制造(合成生物學)創新中心,整合高校、科研院所、新型研發機構、龍頭企業等優勢資源,實現高端智庫、項目孵化、技術輸出等核心功能。此外,廣州市南沙區和從化區分別出臺了細化政策,從技術創新、產業鏈建設、人才引進等多維度給予扶持,重點推動生物制造與生物醫藥產業的深度融合。
綜上,京滬津等聚焦于區域特色和差異化發展,重點推動科研成果轉化、產業融合和產學研融合。廣東省則布局前瞻,推動形成“研發-轉化-產業化”創新鏈。各地因地制宜,推動生物制造產業高質量發展。
表2 部分重點省市生物制造相關政策
省市 | 政策 | 年份 | 主要內容 |
北京 | (北京市加快合成生物制造產業創新發展行動計劃(2024-2026 年)》 | 2024 | 提出到2026 年在重點應用領域落地一批創新產品,新增3 家合成生物制造上市企業等目標 |
上海 | 《上海市加快合成生物創新策源—打造高端生物制造產業集群行動方案(2023―2025 年)》 | 2023 | 計劃到2025 年培育10 個以上創新引領型企業,到2030 年基本建成具有全球影響力的高端生物制造產業集群 |
天津 | 《天津市加快合成生物創新策源推動生物制造產業高質量發展實施方案》 | 2024 | 提出到2026 年布局一批具有明顯經濟效益的生物制造產業化項目 |
廣東 | 《廣東省加快建設生物制造產業創新高地行動方案》 | 2025 | 提出到2027 年初步形成具有國際競爭力的生物制造產業集群、到2035 年生物制造產值邁上萬億元臺階的目標 |
深圳 | 《深圳市光明區關于支持合成生物創新鏈產業鏈融合發展的若干措施》 | 2023 | 從戰略科技力量、創新成果轉化、核心技術攻關、產業鏈建設等多個方面支持光明區生物制造產業發展 |
廣州 | 《廣州市關于加快生物制造產業高質量發展的工作方案》 | 2024 | 提出到2027 年生物制造產業發展初具規模,產業生態基本形成,初步形成具有全國競爭力的生物制造產業集群 |
四、啟示建議
廣東省生物制造產業在國家政策引導和地方政府推動下,一方面,產業規模持續擴大,技術研發水平不斷提升;另一方面,產業集群化趨勢日益明顯,區域協同效應逐漸顯現。然而,我省生物制造產業化尚處于早期階段,底層技術需進一步突破驗證和轉化擴容,在政策協同性、核心技術自主化、產業鏈韌性、國際合作深度等方面仍存在進步空間。
一是強化政策協同性,構建多主體聯動機制。針對合成生物等前沿領域,整合現有生物制造專項資源,設立省級生物制造產業引導基金,統籌財政、科技、工信等部門資源,形成“一鏈一策”精準支持體系。鼓勵深圳、廣州等有條件的地市圍繞生物制造重點領域和薄弱環節,制定出臺務實管用政策措施,加強新領域新賽道制度供給。借鑒天津市通過民營企業座談會強化政企聯動的經驗,建立“政產學研用”協同創新平臺,定期評估政策實施效果,動態調整支持方向,重點解決科技成果轉化難、高風險領域資金短缺等共性問題。
二是促進核心技術自主化,構建國產化替代體系。集中攻關“卡脖子”技術,聚焦菌種自主化(當前目標2027年僅40%)、基因編輯工具等核心領域,依托國家生物制造產業創新中心、廣州實驗室等平臺,實施“揭榜掛帥”機制,支持企業與科研院所聯合攻關。同時,可借鑒《美國生物技術和生物制造的明確目標》經驗,利用采購計劃和激勵措施推動國產化酶制劑、基因元件在醫藥、化工等領域的規模化應用,形成“研發-應用-迭代”閉環。
三是增強上游原料供給,構建全鏈條協同生態。探索建立省內跨市合作(粵東粵西資源互補)及省際協作(如與江浙共建原料基地)機制,布局非糧原料規模化供應基地,推動秸稈、海洋生物資源等非糧原料的高值化利用,建設生物質原料預處理設施,破解用地與資源約束,形成以廣東為主導的生物制造產業鏈,提升區域生物制造原料供給保障能力。
四是深化國際合作,拓展全球化布局。依托粵港澳大灣區的區位優勢,聯合港澳發起人工合成細胞、基因編輯等國際大科學計劃,提升國際技術話語權。借鑒歐盟通過知識共享和產業合作的國際合作經驗,探索市場準入和監管等方面的國際戰略合作。探索設立“出海”專項基金等,鼓勵企業拓展海外市場,推動產業鏈、供應鏈國際合作。
執筆人:信息與知識產權研究中心鄭澤鋒博士/產業分析師