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浙江省生物制造产业发展报告

浙江省生物制造产业发展报告

  • 作者
  • 郑裕国、金利群 主编

本书根据浙江工业大学郑裕国院士主持完成的中国工程院院地合作项目“推进浙江生物制造前沿技术发展战略研究”研究成果编著而成。 全书分为四篇,共九章,针对生物制造产业发展要求,介绍了国内外生物制造产业的现状和发展趋势,分析了浙江省医药、农业、食品、化工、材料等领域生物制造技术的发展现状、存在问题及有关行业政策、产业政策,提出促进浙江省生物制造产业发展的战略方向与...


  • ¥198.00

ISBN: 978-7-122-41576-9

版次: 1

出版时间: 2022-10-01

图书介绍

ISBN:978-7-122-41576-9

语种:汉文

开本:16

出版时间:2022-10-01

装帧:精

页数:286

编辑推荐

——院士智库2022年力作 ——绿色生物经济全面高度解读 ——数百家企业实地走访,观点凝结,为未来医药、农业、食品、化工、材料等生物制造发展出谋划策。

图书前言

随着社会工业化进程的快速推进,资源、能源和环境压力日益增加,社会可持续发展面临前所未有的挑战。生物制造技术是以生物体或生物组织为工具进行物质加工与转化的绿色生产方式,利用可再生的自然资源通过有效的生物转化与合成,实现多种产品的定向制造,正在医药、化工、材料、能源等多个领域深刻改变传统工业的制造生产。
一、生物制造是实现化学品传统制造模式升级的重要途径和必然趋势。受限于资源匮乏,我国的化学品制造在原料方面对外依存度高,这对我国的经济发展带来了巨大的挑战。自中美贸易摩擦以来,我国核心化工产品与技术“卡脖子”问题日益凸显,折射出当前化学品制造领域亟须在新的绿色原料和技术路线方面取得突破。生物制造能够促进形成资源消耗低、环境污染少的产业新结构和生产新方式。与传统制造模式相比,目前生物制造产品的生产方式平均节能减排30%~50%,未来将达到50%~70%,这对化石原料路线替代、高能耗高物耗高排放工艺路线替代和传统产业升级具有重要的推动作用。同时,由于可再生资源的使用,生物制造产品的生产方式能够显著减少二氧化碳的排放,对于缓解气候变化压力具有重要意义。世界经合组织(OECD)在《面向2030年的生物经济——政策议程》报告中预测,到2030年,将有35%的化学品和其他工业产品来自生物制造,基于可再生资源的生物经济形态将会形成。
二、生物制造已成为世界经济发展的新动力和大国间激烈竞争的战略制高点。近年来,合成生物学设计工具、生物催化技术、基因编辑技术、发酵工程技术等的发展,极大地缩短了生物制造从实验室走向工业应用的周期,从而推动了数以万计的化学品新型制造路线的设计与开发。目前,生物制造已经实现了一批基础化学品、精细化学品、医药制品、天然产物、生物基聚合材料的绿色生产,为工业产品原料路线转变、农业产品实现工业化合成提供了范例。因此,生物制造已成为国际生物工业新一轮的研发热点,并将有可能带来全球生物产业竞争格局的新一轮动态调整。为此,世界主要发达国家和新兴工业国家纷纷制定了国家层面的战略规划,将加速生物制造的发展作为国家生物经济和生物产业发展的重点方向之一,纷纷提出或更新国家与地区生物经济发展战略,明确规划生物制造发展路线图。2019年,美国生物质研发理事会发布《生物经济行动:实施框架》报告,旨在推动实现美国能源和产品的安全、可靠、平价和持续供应。同年,欧盟发布《面向生物经济的欧洲化学工业路线图》,旨在推动欧洲工业发展,增加生物经济比重,实现更强的工业竞争力。美国工程生物学研究联盟发布《工程生物学:面向下一代生物经济的研究路线图》,展望了生物制造在加工化学品、生产能源、提供食物、维持或改善人类健康、保护环境等多领域应用的未来图景。
三、生物制造是我国实现“碳达峰”和“碳中和”的重大突破口。世界自然基金会预测,到2030年,生物制造每年将可促使降低10亿吨到25亿吨的碳排放量,并具有持久的减排潜力。我国是世界第一制造业大国,2020年9月,我国明确提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标。“双碳”背景下,高效、高附加值、低污染型高端制造业成为支撑国家经济结构及产业发展的核心。要践行“绿色发展”理念,生物制造是重要的突破口。生物制造将从源头上降低碳排放、通过工业生物技术实现绿色清洁生产,是传统产业转型升级、践行“绿水青山就是金山银山”的“绿色动力”。以生物制造为核心,交叉融合不同学科,在医药、农业、能源、材料、化工、环保、食品等多个工业领域进行实践应用而形成的生物制造产业,具有原料可再生、可人工设计、过程清洁等可持续发展的典型特征,是涉及面广、影响深远的战略性新兴产业。
当前,全球生物经济处于从起步向快速发展转变的跃升期,生物制造产业势头强劲,多样化的生物制造产品市场地位已经举足轻重,多种生物绿色过程应用蓬勃发展。我国生物经济发展蓝图日益清晰,而生物经济蕴藏着巨大的经济、社会潜能,将成为经济增长的新动能。随着多元化的金融资源和社会资本的进入,新一代生物经济将茁壮成长,万亿级别市场有望快速发展。特别是新冠肺炎疫情暴发以来,以生物制造为基础的病毒检测、疫苗研发、药物制造等展现出强大的成长潜力。生物制造产业的商业化运行体现出设施灵活、资本支出小、金融风险低等特点,允许更多数量和更多样化的技术参与,从而实现更快的创新、更快的新技术应用和对市场需求的更快响应,有助于创新型工业生产模式的形成。因此,扩大投资将有助于推动生物制造产业快速发展,为世界经济可持续发展注入新的动力。
为了抓住全球生物制造技术变革机遇,以创新驱动为核心,加快建设高能级创新平台,汇聚全球高层次人才和创新团队,优化产业空间布局,促进生物经济高速健康发展,我国出台《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》《“十四五”生物经济发展规划》《中国制造2025》《“健康中国2030”规划纲要》等一系列政策支持和促进生物制造产业的发展,提出加快发展生物医药、生物育种、生物材料、生物能源等产业,做大做强生物经济。
近年来,浙江省委、省政府高度重视生物制造产业发展,发布《浙江省生物经济发展行动计划(2019—2022年)》《浙江省山区26县生物科技产业发展行动计划(2021—2025年)》等政策文件,加快完成生物科技创新中心、生物制造中心和生物数字服务中心的建设,力争成为有竞争力的世界级生物经济产业集群、全国生物经济先导区和生物数字融合示范省。为此,在中国工程院和浙江省政府的大力支持下,我们深入杭州、宁波、温州、绍兴、金华、湖州、嘉兴、衢州、台州、丽水、舟山等市县的政府职能部门进行调研,同时对接了当地的重点生物制造企业,最终根据研究报告编著了本书,内容涵盖浙江省医药生物制造、农业生物制造、食品生物制造、化工生物制造和材料生物制造领域,涉及各领域的产业发展现状、相关政策,并探讨了未来生物制造产业的发展方向,提出了相关对策建议。我们希望以此为契机,为生物制造产业的发展建言献策,充分利用生物经济发展条件,大力推进生物制造赋能经济社会发展。
(一)提升核心技术和产品竞争力。聚焦影响人民群众生活质量程度深的重点领域和核心环节,集中力量开发一批关键技术和产品,确保生物产业发展安全可控,加快新兴技术融合,加快人工智能、大数据、工业互联网等新兴技术与生物制造技术的融合发展,加快生物制造赋能经济社会发展。
(二)统筹谋划生物制造产业发展战略。瞄准基础研究、技术开发与利用、资源配置、流通与消费等各个产业环节,系统谋划重大工程、重大任务、重大举措,推动生物医药、生物农业、生物能源、生物化工等协同发展;强化生物制造技术市场应用,充分利用巨大国内市场、发挥生物制造产业链优势,坚持以国内大循环为主体、国内国际双循环,支持国内生物制造领域企业在满足国内需求的基础上,开拓海外市场。
(三)健全完善共性技术平台体系。聚焦生物制造重点领域和关键环节,依托行业龙头企业和科研院所,组建若干国家级生物产业创新中心、工程研究中心,从根源提升产业创新能力,提升科研院所创新能力。支持大学、科研机构等实施知识创新工程,着力改善科研基础条件,加强基础研究和应用研究,培养高素质专业人才。

作者简介

郑裕国教授是生物工程学专家,在微生物发酵和生物催化领域取得系列原创性成果,获得国家技术发明奖和科技进步奖,工程应用效益和经济效益显著。郑裕国带领团队在2008年、2010年和2015年三度获得国家科技奖,其研发的糖尿病治疗重大药物——阿卡波糖片“卡博平”打破了之前国外医药巨头的垄断局面,且售价较德国进口药“拜唐苹”低30%以上,它的出现也迫使“拜唐苹”药价下调。据保守估计,自2005年上市以来,“卡博平”为国家节省了近30亿元医保支出,平摊到每位糖尿病患者身上,大约每人每年约少花近1000元。
  现任浙江工业大学生物工程学院院长,生物转化与生物净化教育部工程研究中心主任,浙江省生物有机合成技术研究重点实验室主任、浙江省“一liu学科建设计划(A类)”生物工程学科负责人、浙江省生物工程重中之重学科带头人、生物催化与微生物发酵浙江省首批重点科技创新团队负责人以及生物工程国家特色专业负责人、可再生资源利用与加工国家实验教学示范中心主任。
  2017年当选为中国工程院院士。

精彩书摘

本书根据浙江工业大学郑裕国院士主持完成的中国工程院院地合作项目“推进浙江生物制造前沿技术发展战略研究”研究成果编著而成。
全书分为四篇,共九章,针对生物制造产业发展要求,介绍了国内外生物制造产业的现状和发展趋势,分析了浙江省医药、农业、食品、化工、材料等领域生物制造技术的发展现状、存在问题及有关行业政策、产业政策,提出促进浙江省生物制造产业发展的战略方向与对策建议。希望本书能为生物制造领域相关的企事业单位提供参考,为科技、经济和产业部门科学决策提供依据。

目录

第一篇
前沿篇

第一章 国内外生物制造产业	002
第一节 国际生物制造产业的现状与发展	002
第二节 国内生物制造产业的现状与发展	007
一、生物制造产业概述	007
二、生物制造产业投资前景	008
第三节 浙江省生物制造产业概述	010
参考文献	016


第二篇
技术篇

第二章 生物制造技术	020
第一节 细胞工厂构建技术	021
一、生物信息学和计算生物学	021
二、代谢工程和合成生物学	022
三、应用	026
第二节 生物催化与转化技术	027
一、底物工程技术	028
二、介质工程技术	028
三、生物催化剂工程技术	029
四、应用	030
第三节 微生物发酵与细胞培养	032
一、现代微生物发酵技术	032
二、细胞培养技术	035
三、应用	039
第四节 微反应器连续反应技术	040
一、反应过程分析及表征	042
二、反应过程工艺技术的开发	043
三、应用	045
第五节 生物过程控制与放大	047
一、PAT技术与装置	047
二、生物反应过程的精准调控	050
三、连续生产技术	054
第六节 生物分离纯化技术	059
一、膜分离技术	060
二、层析技术	062
三、应用	063
第七节 总结	065
参考文献	065


第三篇
产业与政策篇

第三章 医药生物制造	072
第一节 浙江省医药生物制造产业发展现状	072
一、医药产业是浙江省经济发展的支柱产业	072
二、医药产业的绿色化发展方向	083
三、生物制造是医药产业发展的重要途径	093
四、浙江省生物大分子药物产业现状	095
五、浙江省小分子药物产业现状	109
第二节 浙江省医药生物制造产业政策	129
一、杭州市生物医药产业政策	130
二、宁波市生物医药产业政策	132
三、台州市生物医药产业政策	132
四、绍兴市生物医药产业政策	133
五、金华市生物医药产业政策	133
六、丽水市生物医药产业政策	134
七、湖州市生物医药产业政策	134
八、嘉兴市生物医药产业政策	135
第三节 浙江省医药生物制造产业发展方向	135
参考文献	137

第四章 农业生物制造	140
第一节 浙江省农业生物制造产业发展现状	140
一、农业产业是浙江省社会经济发展的重要基础行业	140
二、产业特色与现状	141
三、生物制造是推动绿色农业的重要手段	146
第二节 浙江省农业生物制造产业政策	153
第三节 浙江省农业生物制造产业发展方向	156
一、农药生物制造的发展方向	156
二、肥料生物制造的发展方向	157
三、饲料生物制造的发展方向	159
四、动物疫苗及新型兽药生物制造的发展方向	160
五、未来发展建议	162
参考文献	163

第五章 食品生物制造	164
第一节 浙江省食品生物制造产业发展现状	164
一、食品产业是浙江省社会经济发展的重要基础行业	164
二、生物制造是食品产业发展的重要途径	168
三、浙江省食品生物制造重点发展方向	170
第二节 浙江省食品生物制造产业政策	183
一、引领行业可持续发展,满足国民营养健康需求	184
二、致力科技创新,推动食品产业转型升级	188
三、加强食品安全监管,保障居民食品安全	189
第三节 浙江省食品生物制造产业发展方向	191
一、我国食品产业发展形势与需求	191
二、浙江省食品产业发展面临的挑战	194
三、浙江省食品生物制造重点领域发展规律	197
四、食品行业生物制造技术的突破	200
参考文献	201

第六章 化工生物制造	203
第一节 浙江省化工生物制造产业发展现状	203
一、产业特色	203
二、产业基础	206
三、问题和短板	210
四、生物制造是化工行业变革的重大方向	211
第二节 浙江省化工生物制造产业政策	212
一、杭州市化工产业政策	214
二、宁波市化工产业政策	214
三、温州市化工产业政策	215
四、嘉兴市化工产业政策	215
五、金华市化工产业政策	216
六、衢州市化工产业政策	216
七、舟山市化工产业政策	217
第三节 浙江省化工生物制造产业发展方向	217
一、基础和大宗化学品的生物制造	217
二、 精细和专用化学品的生物制造	232
三、未来发展方向及建议	235
参考文献	239

第七章 材料生物制造	240
第一节 浙江省材料生物制造产业发展现状	240
一、材料产业已成为浙江省重要的战略性新兴产业	240
二、浙江省材料生物制造产业发展领域	248
第二节 浙江省材料生物制造产业政策	258
一、我国材料生物制造产业政策	258
二、浙江省材料生物制造产业政策	262
第三节 浙江省材料生物制造产业发展方向	264
一、推动产业集群发展 构建材料生物制造科创高地	264
二、以绿色资源化利用及高端应用为发展特色	265
三、利用生物制造技术实现材料绿色制造经济新模式	265
参考文献	266


第四篇
展望篇

第八章 人才培养/教育	270
一、生物制造产业人才培养现状	270
二、生物制造产业人才培养主要路径	273
三、浙江省生物制造企业人才需求分析	275
四、推进浙江省生物制造前沿技术发展的人才培养路径	277

第九章 对策与建议	280
一、推进生物制造产业顶层设计	280
二、推动生物医药产业区域协同发展	281
三、规划与设计园区全产业链	282
四、整合生物医药产业创新资源	283
五、建立先进生物制造技术体系	284
六、加强生物工程专业与学科建设	285

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