“十二五”期間生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧 —— 文章正文2017-09-08

　　“十二五”期間生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展回顧
　　生物制造是以生物體為工具進(jìn)行物質(zhì)加工與合成的綠色生產(chǎn)方式，有可能在能源、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域改變世界工業(yè)格局，開創(chuàng)財(cái)富增長(zhǎng)新紀(jì)元。2010年，國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》把生物制造作為生物產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容，進(jìn)一步明確了生物制造的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)屬性。生物制造是現(xiàn)代生物產(chǎn)業(yè)的技術(shù)核心，其范圍涵蓋了從生物資源、生物技術(shù)到生物產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈，集中體現(xiàn)了現(xiàn)代生物技術(shù)在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、能源、材料、化工、環(huán)保等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。生物制造能夠促進(jìn)形成資源消耗低、環(huán)境污染少的產(chǎn)業(yè)新結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)新方式。和石化路線相比，目前生物制造產(chǎn)品平均節(jié)能減排30%―50%，未來潛力將達(dá)到50%―70%，這對(duì)工業(yè)基礎(chǔ)原材料的化石原料路線替代、高能耗高物耗高排放工藝路線替代以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，將產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。通過生物制造，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一批基礎(chǔ)化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品(化學(xué)原料藥)、生物基聚合材料的綠色生產(chǎn)，為工業(yè)產(chǎn)品原料路線轉(zhuǎn)變、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)工業(yè)化合成提供了范例?！笆濉逼陂g，中國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)主要產(chǎn)品的產(chǎn)值達(dá)到5500億元以上，年平均增速8%以上。生物制造企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步增強(qiáng)，部分主要產(chǎn)品產(chǎn)能規(guī)模前6 家企業(yè)的產(chǎn)能占全國(guó)產(chǎn)能的80% 以上。全國(guó)生物制造已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)生命周期中的迅速成長(zhǎng)階段，正在為生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力，也正成為全球再工業(yè)化進(jìn)程的重要組成部分。
　　一、生物發(fā)酵業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力大幅提升
　　生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)是中國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，主要包括新型發(fā)酵、傳統(tǒng)發(fā)酵、抗生素、生物農(nóng)藥等，其中新型發(fā)酵行業(yè)包括氨基酸、有機(jī)酸、酶制劑、酵母、淀粉糖、多元醇、功能發(fā)酵制品等。經(jīng)過“十二五”期間的穩(wěn)步發(fā)展，逐漸形成味精、賴氨酸、檸檬酸、結(jié)晶葡萄糖、麥芽糖漿、果葡糖漿等大宗產(chǎn)品為主體、小品種氨基酸、功能糖醇、低聚糖、微生物多糖等高附加值產(chǎn)品為補(bǔ)充的多產(chǎn)品協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局，為食品、醫(yī)藥、化工等相關(guān)行業(yè)提供了品質(zhì)優(yōu)良的原料。其中發(fā)酵大宗產(chǎn)品味精、賴氨酸、檸檬酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量和貿(mào)易量位居世界前列，淀粉糖的產(chǎn)量在美國(guó)之后，居世界第二位?！笆濉逼陂g，發(fā)酵產(chǎn)業(yè)主要產(chǎn)品的產(chǎn)量由2010年的1840萬(wàn)噸增長(zhǎng)為2015年的2426萬(wàn)噸，年平均增長(zhǎng)率5.7%。同時(shí)產(chǎn)值也由1990億元增長(zhǎng)為2900億元，年平均增長(zhǎng)率達(dá)到了7.8%。總體來說，“十二五”期間，中國(guó)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大，保持穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
　　“十二五”期間，生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)主要產(chǎn)品出口總量與出口額逐年穩(wěn)步增長(zhǎng)。主要產(chǎn)品出口從2010 年的264 萬(wàn)噸增加到2015 年的344 萬(wàn)噸，平均年增長(zhǎng)率5.4%。出口額由2010年的27億美元增長(zhǎng)為2014年的35億，而截至2014年上半年出口額增長(zhǎng)為18.6億美元，平均年增長(zhǎng)率7.5%。其中檸檬酸、味精、淀粉糖一直是生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)主要出口產(chǎn)品。
　　二、 生物基材料等新興生物制造業(yè)發(fā)展迅猛
　　生物基材料，是利用谷物、豆科、秸稈、竹木粉等可再生生物質(zhì)為原料制造的新型材料和化學(xué)品等，主要包括生物基化工原料、生物基塑料、生物基纖維、生物基橡膠以及生物質(zhì)熱塑性加工得到塑料材料等。生物基材料由于其綠色、環(huán)境友好、資源節(jié)約等特點(diǎn)，正在成為一個(gè)加速成長(zhǎng)的新興產(chǎn)業(yè)。2014年全球生物基材料產(chǎn)能已達(dá)3000萬(wàn)噸以上，其中2006年以來生物基塑料銷售額的復(fù)合增長(zhǎng)率為26.7%，預(yù)計(jì)至2019年全球產(chǎn)能將達(dá)到760萬(wàn)噸。2014年，中國(guó)生物基材料總產(chǎn)量約580萬(wàn)噸左右，其中再生生物質(zhì)纖維產(chǎn)品約360萬(wàn)噸，有機(jī)酸、化工醇、氨基酸等化工原料約140萬(wàn)噸，生物基塑料約80萬(wàn)噸?！笆濉逼陂g，全國(guó)的生物基材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，主要品種生物基材料及其單體的生產(chǎn)技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，產(chǎn)品種類速增，產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性增強(qiáng)，已形成以可再生資源為原料的生物材料單體的制備、生物基樹脂合成、生物基樹脂改性與復(fù)合、生物基材料應(yīng)用為主的生物基材料產(chǎn)業(yè)鏈。2014年6月，國(guó)家發(fā)改委和財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于組織實(shí)施2014年生物基材料專項(xiàng)的通知》，目標(biāo)是以區(qū)域集群建設(shè)和制品應(yīng)用為發(fā)展載體，通過需求側(cè)拉動(dòng)和供給側(cè)推動(dòng)相結(jié)合，推進(jìn)非糧生物基材料產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)桨l(fā)展，建設(shè)若干高密度、高水平、產(chǎn)學(xué)研用有機(jī)結(jié)合、引領(lǐng)示范作用顯著的產(chǎn)業(yè)集群，加快可再生、可降解的生物基材料制品應(yīng)用示范，促進(jìn)生物基產(chǎn)品對(duì)石油化學(xué)品替代取得重大進(jìn)展。通過專項(xiàng)的進(jìn)一步推動(dòng)，生物基材料產(chǎn)業(yè)已初步形成環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角等產(chǎn)業(yè)集群，正在成為產(chǎn)業(yè)投資的熱點(diǎn)，顯示了強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。
　　在眾多生物基材料中，聚乳酸(PLA)同時(shí)具備了100%生物質(zhì)來源(不依賴石油資源，減碳)和100%生物可降解(在堆肥條件下降解，不帶來固廢白色污染)兩大特性，含稅價(jià)約15―19元人民幣/公斤，遠(yuǎn)低于其他類似特性的生物基塑料，是目前市場(chǎng)前景和應(yīng)用前景最為看好的生物塑料。過去15年全球聚乳酸市場(chǎng)約以每年20%―30%成長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至2020年全球聚乳酸市場(chǎng)將達(dá)到30萬(wàn)―50萬(wàn)噸。全國(guó)PLA產(chǎn)能由2010年的0.5萬(wàn)噸快速增長(zhǎng)到2014年的20萬(wàn)噸，成為世界第二。中國(guó)聚乳酸表觀消費(fèi)總量也已達(dá)到2.2萬(wàn)噸以上，PLA的產(chǎn)品主要銷往海外。另一種發(fā)展較快的生物基塑料是生物基聚丁二酸丁二酯(PBS)，其聚合單體由生物發(fā)酵法獲得，再通過化學(xué)法聚合得到PBS。由于PBS具有通用塑料PE、PP相類似的力學(xué)性能和加工性能，但價(jià)格相對(duì)便宜、工藝簡(jiǎn)單，所以發(fā)展較快?！笆濉逼陂g，生物基PBS的年生產(chǎn)能力由2010年的1萬(wàn)噸快速增長(zhǎng)到2014年的10萬(wàn)噸。
　　三、酶制劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與市場(chǎng)份額大幅提升
　　酶制劑是經(jīng)過提純、加工后具有催化功能的生物催化劑制品。與傳統(tǒng)化學(xué)催化劑相比，生物酶具有優(yōu)越的催化性能、溫和的反應(yīng)條件及更好的環(huán)保性，廣泛應(yīng)用于食品、飼料、洗滌、紡織、造紙、制革、醫(yī)藥、開采、化工等領(lǐng)域。酶制劑產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密集型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是生物制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。目前為止，已發(fā)現(xiàn)的酶類有3000多種，但其中已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的只有60多種。截至2014年，世界酶制劑產(chǎn)值 51億美元，預(yù)計(jì)至2017年將達(dá)到70億美元，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。近年來，全國(guó)的酶制劑產(chǎn)業(yè)總體生產(chǎn)和銷售形勢(shì)較好，通過引進(jìn)優(yōu)良菌株和先進(jìn)設(shè)備、開展新型酶制劑開發(fā)，已取得快速發(fā)展。2014年中國(guó)的工業(yè)酶制劑產(chǎn)量達(dá)到116.57萬(wàn)噸，年產(chǎn)量增長(zhǎng)保持在10%左右。盡管全球的工業(yè)酶制劑市場(chǎng)長(zhǎng)期被丹麥諾維信、美國(guó)杜邦和荷蘭帝斯曼公司等壟斷，但中國(guó)酶制劑市場(chǎng)份額在全球的比重已由“十二五”初期的不足10%提升到現(xiàn)在的近30%，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大幅提升。
　　四、生物燃料發(fā)展迅速，原料供應(yīng)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸
　　現(xiàn)代生物質(zhì)能的發(fā)展方向是高效清潔利用，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)能源，包括液體燃料、電力、燃?xì)夂凸腆w成型燃料等。生物質(zhì)能源是目前世界上應(yīng)用最廣泛的可再生能源，全球可再生能源的77%來源于生物質(zhì)能源，按能源當(dāng)量計(jì)算，消費(fèi)總量?jī)H次于煤炭、石油、天然氣，位居第四位。在中國(guó)，生物質(zhì)能源主要為生物乙醇、生物柴油及生物質(zhì)發(fā)電。生物乙醇由于可以直接與汽油混合使用，且工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)成熟、價(jià)格相對(duì)較低，是世界范圍內(nèi)廣泛適用的生物燃料。例如世界生物乙醇第一生產(chǎn)國(guó)的美國(guó)，2015年生產(chǎn)148億加侖的燃料乙醇。經(jīng)過“十二五”的建設(shè)，中國(guó)已經(jīng)成為僅次于美國(guó)和巴西的生物燃料乙醇第三大生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)量由2010年的182萬(wàn)噸提升至2014年的216萬(wàn)噸。然而，由于第一代生物燃料乙醇的原料是玉米等糧食作物，會(huì)與食用糧食形成競(jìng)爭(zhēng)，無法成為可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)。近幾年在國(guó)家財(cái)稅政策調(diào)節(jié)的引導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)燃料乙醇行業(yè)逐漸向非糧經(jīng)濟(jì)作物和纖維素原料綜合利用方向轉(zhuǎn)型，積極開展技術(shù)工藝開發(fā)和示范項(xiàng)目建設(shè)。目前全國(guó)范圍內(nèi)已建成7家生物燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)，封閉推廣地區(qū)包括河南、安徽、黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古等省份。
　　生物柴油與石油柴油具有相似的燃燒性能，并與石油柴油具有良好的調(diào)和性。生物柴油的使用通常是與石油柴油混配，例如歐洲目前主要推廣使用的是B5，而美國(guó)則是大力推廣B20等，這樣可以綜合生物柴油與石油柴油的優(yōu)點(diǎn)。與美國(guó)首選生物乙醇不同，生物柴油是歐洲的首選生物燃料，占世界生物柴油產(chǎn)量的49%。“十二五”期間，中國(guó)生物柴油發(fā)展處于高速增長(zhǎng)期，目前生產(chǎn)企業(yè)主要為民營(yíng)企業(yè)，約300家，其中年產(chǎn)5000噸以上的廠家超過40家，產(chǎn)能規(guī)模逐漸擴(kuò)大。生物柴油產(chǎn)量由2010年的30萬(wàn)噸飛速增長(zhǎng)為2014年的121萬(wàn)噸，年平均增長(zhǎng)率41.7%。雖然全國(guó)生物柴油實(shí)際產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到300萬(wàn)―350萬(wàn)噸，但國(guó)內(nèi)十分缺乏作為生物柴油原料的油料作物，每年進(jìn)口大量大豆和食用植物油。所以全國(guó)生物柴油的油原料地溝油和植物油腳占到90%。由于受到原料供應(yīng)的限制，生產(chǎn)裝置開工率不足，產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期，無法滿足巨大的市場(chǎng)需求。為此，生物柴油企業(yè)正在積極尋求木本油料作物和藻類等替代原料，開發(fā)和推廣生物柴油新技術(shù)，加快建設(shè)工業(yè)裝置。
　　五、生物制造工藝裝備水平快速提高
　　隨著生物制造產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)家與越來越多的企業(yè)意識(shí)到自主創(chuàng)新能力是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本保障和原動(dòng)力。“十二五”期間，國(guó)家對(duì)生物制造產(chǎn)業(yè)的政策支持力度不斷加大，企業(yè)在技術(shù)研發(fā)、技術(shù)改造等方面的投入平均占企業(yè)銷售收入的4.5%，部分企業(yè)甚至高達(dá)10%，較好地實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新帶動(dòng)行業(yè)整體水平的提升。截止到2015 年年底，生物制造業(yè)相關(guān)的研發(fā)基地主要包括4個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、4個(gè)企業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、4個(gè)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、4個(gè)國(guó)家工程研究中心、22 家國(guó)家企業(yè)技術(shù)中心和15 家行業(yè)技術(shù)開發(fā)監(jiān)測(cè)中心，為生物制造業(yè)特別是生物基材料、生物基大宗化學(xué)品等新興領(lǐng)域提供了一批自主創(chuàng)新技術(shù)成果。
　　六、產(chǎn)業(yè)集中度不斷增強(qiáng)
　　生物制造行業(yè)經(jīng)過“十二五”期間激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)集中度增強(qiáng)。目前生物發(fā)酵產(chǎn)值達(dá)到100 億元以上的大型產(chǎn)業(yè)集團(tuán)已經(jīng)有4 家，味精、檸檬酸、賴氨酸、酵母、乳酸等主要產(chǎn)品的行業(yè)集中逐年提高。味精生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能前十的企業(yè)占總產(chǎn)量的90%;兩家企業(yè)則占到乳酸生產(chǎn)能力的75%;而80%的賴氨酸由6家企業(yè)生產(chǎn);3家企業(yè)搶占了酵母行業(yè)的70%的份額;而檸檬酸行業(yè)集中度最高，前6 家占了行業(yè)的97%以上。
　　七、生化流程節(jié)能減排見成效
　　近年來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但資源和能源消耗是世界平均水平的2―3倍，發(fā)展付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)。這種狀況與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理、增長(zhǎng)方式粗放直接相關(guān)。只有堅(jiān)持節(jié)能減排，形成產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力，提高環(huán)保兼容性，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，溫室氣體排放引起全球氣候變暖，備受國(guó)際社會(huì)廣泛關(guān)注。特別是2015年底巴黎協(xié)定的簽署，約定加快實(shí)現(xiàn)溫室氣體零排放、控制氣溫上升1.5―2攝氏度后，進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能減排工作，應(yīng)對(duì)全球氣候變化的迫切需要必然是中國(guó)今后工作的重點(diǎn)。
　　生物制造業(yè)中傳統(tǒng)發(fā)酵行業(yè)往往伴隨著一定程度的環(huán)境污染，這一行業(yè)還需要不斷節(jié)能減排，減少環(huán)境污染，以符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展大趨勢(shì)的需求。而新興的如生物基材料、生物燃料等生物制造業(yè)，其一大內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力就是替代石油工業(yè)、增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。同時(shí)，酶制劑在傳統(tǒng)紡織、造紙、制革、醫(yī)藥、化工等高污染領(lǐng)域的應(yīng)用能大大減少環(huán)境污染。提高生產(chǎn)效率。節(jié)能減排能促進(jìn)生物制造業(yè)的發(fā)展，而生物制造業(yè)的發(fā)展更能提高其他行業(yè)的生產(chǎn)效率與環(huán)保相容性，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性?！笆濉逼陂g，通過科技創(chuàng)新、全面推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)和先進(jìn)環(huán)保治理技術(shù)，生物制造行業(yè)普遍取得了資源綜合利用水平的逐步提升和節(jié)能減排的初步成效。以檸檬酸行業(yè)為例，2014年的汽耗、電耗和水耗分別是2011年的73%、82%和80%。
　　八、產(chǎn)業(yè)初步實(shí)現(xiàn)集群發(fā)展
　　產(chǎn)業(yè)集群的出現(xiàn)與發(fā)展往往能增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的聯(lián)系，普遍降低產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。例如生物基塑料行業(yè)中，上游的聚合單體的發(fā)酵獲取與中下游的單體聚合、塑料制品成型生產(chǎn)通過產(chǎn)業(yè)集群的方式發(fā)展能更加快速地完善產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)。生物制造業(yè)一大特點(diǎn)是以生物質(zhì)為基本原料，原料的價(jià)格、數(shù)量與企業(yè)的運(yùn)營(yíng)、利潤(rùn)有著直接的關(guān)系。綜合考慮到生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等因素，經(jīng)過“十二五”期間的發(fā)展，生物制造業(yè)呈現(xiàn)以原料產(chǎn)地為主的產(chǎn)業(yè)集群區(qū)域分布。例如，氨基酸 、有機(jī)酸和淀粉糖行業(yè)主要分布在山東、東北三省、內(nèi)蒙古、河北、河南及安徽省。酶制劑行業(yè)則集中于江蘇、湖南、湖北和山東省。湖北、廣東、廣西和安徽省則成了酵母行業(yè)的主要集中地。
　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，生命科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究不斷取得創(chuàng)新與突破，生物產(chǎn)業(yè)與工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)相互交叉融合，極大促進(jìn)了綠色生物制造產(chǎn)業(yè)和生物經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在全國(guó)經(jīng)濟(jì)走向新常態(tài)的過程中，新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)、新模式將成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)力，生物制造產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。當(dāng)前，國(guó)家的生物制造產(chǎn)業(yè)正處于技術(shù)攻堅(jiān)和商業(yè)化應(yīng)用開拓的關(guān)鍵階段，石油價(jià)格的波動(dòng)導(dǎo)致生物基產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中的成本壓力，一些傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品與大宗化學(xué)品的生物制造仍然存在生產(chǎn)工藝落后、核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)較少、部分品種產(chǎn)能不足或過剩、行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不足等客觀挑戰(zhàn)，因此，仍需進(jìn)一步提升技術(shù)創(chuàng)新能力、加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，盡快向精細(xì)化、智能化的可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。未來中國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要做好與上游生物農(nóng)業(yè)、下游生物服務(wù)產(chǎn)業(yè)的融合，充分發(fā)揮生物制造產(chǎn)業(yè)的核心支撐作用，推動(dòng)高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色生物制造體系的發(fā)展。