工業生物技術：細胞工廠創造綠色世界

　　當化石能源走到盡頭，人類何以為繼?科學家們有一個宏偉的構想：讓生物來提供今天人類所必需的一切——我們可以用秸稈、雜草來生產藥品、溶劑、汽車、塑料；我們可以提取廢水、廢氣，甚至空氣中的有機質、碳元素來轉化為柴油、汽油、燃氣、電力；我們可以通過大型發酵罐來獲得食品、飲料、衣物、鞋帽……這，就是工業生物技術。

　　簡單地說，工業生物技術是利用“細胞工廠”或酶來從事工業化生產，制造人類所需的食品、醫藥、織物、材料、能源等各種產品的技術，通常以秸稈等可再生生物質資料為原料。

　　所謂“細胞工廠”，就是指科學家將微生物細胞作為一個“加工廠”，以細胞自身的代謝機能作為“生產流水線”，以酶作為催化劑，通過計算機輔助設計高效、定向的生產路線，通過基因技術來強化有用的代謝途徑，從而將微生物細胞改造成一個合格的產品“制造工廠”。

　　在科學家的設計下，秸稈、木薯、海藻等生物質原料，通過這些吃苦耐勞、兢兢業業的微生物細胞工廠的作用，可轉變成丁二酸、甲烷、乙醇等化學產品，為現代化學工業體系提供原料。

　　細胞工廠能夠以可再生的生物質資源替代不可再生的化石資源，以清潔生物加工方式替代化學加工方式，改變高消耗、高污染、低效益的生產模式，提升傳統產業水平，具有節能、環保、高效、可持續的特點。

　　這并不是科幻。今天，工業生物技術已初露端倪。

　　生物能源——英國諾維奇研究院的科學家通過廢紙生產出了高濃度的生物乙醇。他們特別設計了一個示范性生物反應器，通過混合和批量添加廢紙，用酶將復雜的糖類(糖化)分解成單糖，在酵母作用下發酵成乙醇。這種乙醇可以調入汽油，作為車用燃料，適用于裝配點燃式發動機的各類車輛。

　　美國能源部聯合生物能源研究所的研究人員構建了可合成先進生物燃料的大腸桿菌菌株，所合成的生物燃料可以替代汽油、柴油和航空燃油，這一研究成果被稱為“里程碑事件”。

　　生物材料——日本產業技術綜合研究所、NEC公司以及宮崎大學的一個研究團隊利用源自藻類的材料開發了生物塑料，這種塑料更具韌性，比傳統塑料擁有更好的耐熱性。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所的研究人員以秸稈為原料成功構建出了高效生產丁二酸的大腸桿菌細胞工廠，生產出的丁二酸可用于制造PBS生物降解塑料。該塑料是目前綜合性能佳、發展前景被廣泛看好的全生物降解塑料。這種方法讓生產丁二酸的成本較現有的石油路線大幅度降低，使得未來PBS生物塑料的大規模推廣應用成為了可能。

　　生物基化學品——美國北達科他州立大學的研究人員開發出以甘蔗、甜菜等農作物為原料的生物基樹脂和涂料，避免了甲醛和雙酚—A等有毒成分的生成。

　　中國科學院天津工業生物技術研究所的科學家設計構建了生產指標國際領先的賴氨酸新型工業菌株，生產成本可降低約15%，節能減排30%以上。生產出的賴氨酸可用作食品強化劑和飼料添加劑，補充人類與動物所必需的氨基酸營養物質。

　　加拿大渥太華大學和巴西米納斯吉拉斯州聯邦大學研究人員以生物質作為可持續原料，將植物“精油”(具有植物香氣的物質)轉化成高價值的防曬霜、香水等化妝品的組成成分，未來可能實現個人護理用品的全生物制造。

　　可以說，繼醫藥生物技術(紅色生物技術)、農業生物技術(綠色生物技術)之后，工業生物技術(白色生物技術)已成為國際生物技術發展的“第三次浪潮”，在全球范圍內掀起了一場新的工業技術革命。據世界經濟合作與發展組織預測，至2030年，35%的化學品和其他工業品將出自于工業生物技術，生物技術產生的經濟與環境效益中，39%將來自于工業生物技術貢獻。

　　美國政府于2012年發布《國家生物經濟藍圖》，提出在政府范圍內采取切實行動促進生物技術研究創新。2011年底和2012年初，歐盟先后發布“地平線2020”計劃提案和《歐洲生物經濟的可持續創新發展戰略》，大力發展歐洲生物經濟。日本較早制定了“生物技術產業立國”的國家戰略，高度重視生物技術發展。俄羅斯作為全球可再生原料的主要生產國，于2012年發布國家《生物技術綜合計劃2012—2020》，明確提出將工業生物技術和生物能源發展作為國家生物技術發展的優先領域。

　　作為傳統制造業大國，中國也逐漸開始重視工業生物技術的發展。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》將工業生物技術作為未來著力發展的戰略高技術。《“十二五”生物技術發展規劃》《“十二五”現代生物制造科技發展專項規劃》和《生物產業發展規劃》的相繼出臺，加強了我國新時期對工業生物技術的重視和布局。2012年11月29日，中國科學院與天津市共同建設的“中國科學院天津工業生物技術研究所”通過驗收，標志著中國國內工業生物技術領域整建制科研機構正式成立。

　　在工業生物技術的世界里，幾乎我們生活所需要的一切產品都可以通過秸稈、有機廢棄物甚至二氧化碳來制造，農民將不再需要在田地上辛苦耕種糧食，工廠將不再成為人類生存環境的污染源。我們生活的這個世界，將不再有霧霾、污染、生態破壞，到處都是藍天、凈水、鳥語花香!