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“雙碳”戰略下生物基材料迎來發展機遇，全產業鏈協同是關鍵
導讀：隨著生物技術革命和產業變革加速推進，生物基材料在全球范圍內迅速發展，世界各主要國家都積極推動和鼓勵生物基材料替代不可再生的化石基材料，擴大生物基材料在生產生活中的應用。
生物基材料是指利用生物質原料或(和)經由生物制造得到的材料，由于其綠色、環境友好、資源節約等特點，正逐步成為引領當代世界科技創新和經濟發展的又一個新的主導產業。近日，工業和信息化部、發展改革委、財政部、生態環境部、農業農村部、市場監管總局等六部門聯合發布《加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案》，明確了突破非糧生物質高效利用關鍵技術，推進技術放大和應用示范，引導基于大宗農作物秸稈及剩余物等非糧生物質的生物基材料產業加快創新發展。立足量大面廣非糧生物質，替代糧食發展生物基材料，做強生物化工產業，對實施“雙碳”戰略、保障糧食安全、推動工農業融合創新、促進鄉村振興具有重要意義。
一、雙碳戰略下生物基材料迎來發展機遇
隨著生物技術革命和產業變革加速推進，生物基材料在全球范圍內迅速發展，世界各主要國家都積極推動和鼓勵生物基材料替代不可再生的化石基材料，擴大生物基材料在生產生活中的應用。全球生物基材料產能已達3500萬噸/年以上，主要的技術創新是發展以高效菌種構建為核心的生物質轉化、生物基材料單體制造關鍵技術，以及生物基材料聚合、性能改進與復合、綠色生物法加工技術等配套的產業技術。
我國的生物基材料產業發展迅猛，關鍵技術突破不斷，產品種類速增，產品經濟性增強，初步構建了以聚乳酸、聚酰胺率先產業化，多種生物基材料快速發展的格局。一是產業規模不斷擴大，應用領域逐漸增加，行業總產值快速增長。二是技術進步不斷加快，功能菌株、蛋白元件、工藝技術等技術創新取得重要突破，產品不斷豐富，聚乳酸發酵調控、高效催化等技術國際先進。三是產業體系不斷完善，已經涌現出一批重點企業和科研院所積極推進生物基材料開發利用，聚乳酸生產規模已經超過5萬噸，在一些地區已初步形成產業聚集區。可見，在“雙碳”戰略下，生物基材料產業正迎來發展機遇。
二、全產業鏈協同是發展生物基材料的關鍵
生物基材料的生產過程，是從非糧生物質利用開始，到生物基材料制備和應用，即“原料-制備-制品-流通-用戶-處置”的一個全過程，是非糧生物質的收集、處置、糖化、生物轉化、聚合、改性、加工成型、規模化應用、標準與測試、監管、產業服務平臺等全鏈條發展的一個過程。全產業鏈能否協同發展，決定了生物基材料的成本、性能和應用的可行性，也最終決定了生物基材料低碳減排的綠色屬性和生態環境友好性。但目前我國生物基材料產業仍存在諸多薄弱環節，初始原料仍是以玉米為主、非糧生物質糖化尚未形成標準化工藝、支撐體系不健全、成本普遍高，市場競爭力不強；同時，產品標準、檢測評價方法、標識溯源體系等缺失，檢測能力難以滿足行業快速增長需要。為此，要加大力度攻克關鍵技術，推進生物基材料全產業鏈協同發展。
一是要突破非糧生物質高效利用關鍵技術，通過先進生物技術提供高效核心菌種、系列酶和生物反應器，推進非糧生物質原料糖化工藝標準化生產、優化系列糖化技術、提高糖產率。
二是要加強生物煉制與催化合成關鍵技術與裝備研發，優化生物發酵、生物合成、化學合成工藝及應用技術，提高非糧生物質糖高效生物轉化為醇、酸等基礎生物基化學品，加快聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、生物基聚酰胺等規模化合成與生產，提高生產效率，降低成本。
三是要拓展應用領域，加強生物基材料企業與塑料制品、紡織纖維、醫藥器械企業通過上下游合作，推動生物降解材料在餐飲、物流、零售和酒店等日常消費領域應用及其綠色升級，推動生物基材料在紡織、醫用材料、生物降解地膜、精細化學品等方面的應用。
三、發展生物基材料的重點是非糧生物質標準化制糖與高效轉化
糖化、高效生物轉化和提純濃縮尤為關鍵，決定了非糧生物質制備生物基材料的生產效率、綜合能耗、生產成本和污染物排放，為此需要突破標準化制糖與高效轉化的關鍵技術。
一是要著力突破非糧生物質糖化關鍵共性技術。著力突破非糧生物質標準化原料處置、分布式制糖的關鍵共性技術，建立不同農業廢棄物機械化收集、打捆、分揀、破碎、干燥、包裝、儲存、入庫(碼堆)、運輸等各環節標準化前處理作業規范，獲得標準化生物質原料；從標準化生物質原料浸潤、搓揉、木質素與纖維素半纖維素分離、纖維素半纖維素系列酶處理、糖化液精制以及木質素處理制黃腐酸有機肥等環節出發，利用化學、物理和生物等手段，開發適用于不同農業廢棄物制作的標準化原料高效制糖的系列工業酶及糖化工藝；推進工藝過程和裝備技術革新，開發低濃度產物高效提純濃縮工藝，構建數字化生產系統、網絡化分布生產設施，實現生產過程的智能化；提高生產過程中副產生物質固廢制肥綜合利用率，確保其生態安全性。
二是要夯實與做優基于生物質制備化學品工程化技術，建設發酵基因組學、工業系統生物學和工業合成生物學技術平臺，建設超高通量篩選、快速測序、菌種計算設計、高通量基因組合成與編輯、大規模進化工程等前沿技術體系，建立基于基因組工程的新一代工業菌種庫，重點開發生物質生物轉化，優化酶反應器、分離純化，實現酶高效生產，為生物基材料的高效微生物合成提供核心菌種與先進技術。非糧生物質原料或(和)經由生物合成、生物加工、生物煉制過程制備得到的醇、酸等基礎生物基化學品，通過生物轉化、催化合成生物基聚合物、增塑劑、橡膠、涂料、表面活性劑、生物基纖維、生物基橡膠等。
四、建立與完善標準標識體系是發展生物基材料的重要支撐
生物基材料的優勢在于利用了生物質資源、節約了化石資源，從而減少了碳排放，所以制定有關生物基含量測試、碳足跡評價、產品質量控制相關的標準，建立溯源與監管體系，是推進生物基材料高質量發展的有力保障。目前，我國生物基材料相關的研發平臺仍相對分散，產業鏈及應用所需的整體技術支撐尚未全面形成。為此，要加快整合現有平臺、建立國家層面創新中心和測試評價中心，充分發揮全國生物基材料及降解制品標準化技術委員會等標準化工作機構作用，完善標準體系，構建生物基材料標識和可溯源體系，構建有效應用示范平臺。
一是推動建立生物基材料及制品評價方法、產品標準、技術標準、標識標簽體系，開展生物基材料工程技術驗證、產品溯源服務或認證。鼓勵行業協會、研究機構、企業參與相關生物基材料國際規則、標準制定，加強國際標準評估轉化，推進生物基材料產業發展關鍵技術與規模化應用。重點圍繞聚乳酸、聚酰胺、聚羥基脂肪酸酯等典型生物基材料，構建產品物理化學性能、不同工藝加工性能、不同條件下降解性能要求等標準，建立與完善生物基含量測定等標準，制定重點產品碳排放核算、核查及其全生命周期低碳產品評價標準。
二是構建生物基材料的標識和溯源體系。以生命周期評價方法開展生物基材料的碳足跡評價，明確其合理應用場景與降解環境行為、碳減排效果等，推動建立生物基材料評價標識體系、標簽制度和數據庫，探索“原料-制備-制品-流通-用戶-處置”的全鏈條精細化管理模式。支持第三方機構利用商品條碼、射頻標簽、物聯網和區塊鏈等技術，搭建公益性生物基材料溯源平臺，開展生物基材料產品認證、標識和溯源服務。構建生物基材料的標識和溯源體系，可以引導產業升級發展，可推進高質量產品依據標準生產、銷售和使用，為生物基材料產業高質量發展營造良好輿論氛圍。
(北京工商大學化學與材料工程學院院長、教授 翁云宣)
原標題：《加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案》系列解讀文章之二：“雙碳”戰略下生物基材料迎來發展機遇，全產業鏈協同是關鍵
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