随着生物技术的飞速发展,生物制造从传统的发酵工艺迈向了以基因编辑、合成生物学为核心的现代化生产方式,成为重塑全球产业结构、推动经济高质量增长的重要引擎。生物制造不仅能够降低传统化工生产等对化石能源的依赖,还能通过绿色、低碳的方式实现资源的高效利用,具有广阔的市场前景和社会价值。2025 年,国务院政府工作报告明确提出“建立未来产业投入增长机制,培育生物制造等未来产业”,进一步凸显了生物制造在国家发展战略中的重要性。为此,本报告在全面分析全球及我国生物制造产业发展现状的基础上,聚焦美国、欧盟等发达国家地区以及我国、重点省市,梳理分析生物制造产业发展关键政策动向,并对广东发展生物制造产业提出若干建议。
一、生物制造产业发展现状
生物制造(Biological Manufacturing)是指利用基因工程、合成生物学等前沿生物技术,以微生物、细胞、酶等生命体为“工厂”,通过规模化工业发酵或生物催化生产目标产物的先进制造方式。其核心技术包括基因编辑、代谢工程、生物信息学等,具有低碳循环、绿色环保、资源高效利用等显著特征。
生物制造的应用领域广泛,涵盖生物医药、生物材料、生物能源、现代农业等多个产业。例如,在药品生产中,通过合成生物学技术可以高效合成复杂药物;在材料领域,生物基塑料、纤维等新材料正逐步取代传统石油基产品;在能源领域,生物燃料的研发为减少碳排放提供了新路径。
据经济合作与发展组织(OECD)发布的《面向2030 生物经济施政纲领》,全球目前有超过4 万亿美元的产品通过化工方法生产,生物制造的替代率不到5%,预计到2030 年至少20%的石油化工产品可被生物基化学品替代,市场规模将达8000 亿美元。
我国生物制造市场规模在2023 年已达4200 亿元,但核心产业增加值占工业增加值比重仅2.4%,远低于美国(11%)和欧盟(6.2%)。然而,作为“制造业大国”,我国在生物制造领域具有可观的长期增长空间。此外,据麦肯锡预测,未来60%的物理实体产品可通过生物制造生产,这一产业趋势意味着我国有望在全球生物制造价值链重构中培育新竞争优势。
二、发达国家生物制造布局情况
目前全球已有超过60 个国家和地区发布了发展生物制造或生物经济的相关政策,包括美国、中国、欧盟、英国、日本、加拿大等主要经济体,都在加紧制定或更新生物经济发展战略,并制定生物制造发展路线图和行动计划,以便在全球生物经济格局中占据有利地位。
美国是全球生物制造的领导者,2021年就以近42%市场份额成为全球最大区域市场,其政策布局呈现出系统性、持续性和优先性。2012年,美国发布《国家生物经济蓝图》将以基因组学、合成生物学为代表的生物制造技术作为重点发展领域加以支持。2019年,《生物经济行动:实施框架》明确生物经济为制造业发展的重要方向;2023年,《美国生物技术和生物制造的明确目标》提出是在20年内用生物基塑料替代现有90%的塑料,推动关键技术突破与产业应用。2024年,美国政府发布《建立充满活力的国内生物制造生态系统》报告,旨在构建以美国为主导的生物制造产业链,提升美国本土生物制造能力。
欧盟早在2014年《工业生物技术工业路线图》提出生物制造技术的主要研究与发展方向,在《工业生物技术2025远景规划》提出在2030年将生物基产品或可再生原料替代份额增加到25%的发展目标,并在2024年会发布《与自然共筑未来:推动欧盟生物技术和生物制造的发展》报告探讨通过知识共享、产业合作等方式促进欧盟参与国际合作和国际对话的行动方案。此外,欧盟还通过“生命铸造厂”“微生物细胞工厂”等计划,支持高校和科研机构联合推动合成生物学技术研发。
其他国家与地区方面,英国2023年发布《国家工程生物学愿景》,投入20亿英镑推动工程生物学在医药、化工等领域的应用;韩国通过《第四期生命工程基本计划(2023—2032)》致力于将韩国发展成生物经济强国;日本《生物经济战略》将生物制造和生物基产品作为重要支柱之一,提出2030年实现100万亿日元市场规模。
由此可见,生物制造在未来科技革新和产业引领方面具有重要地位,已经成为全球共识。
三、我国生物制造政策布局情况
近年来,生物制造作为战略性新兴产业的重要组成部分,已成为推动我国经济转型升级和绿色低碳发展的重要引擎。在国家政策的持续支持下,生物制造产业从“十三五”时期的起步布局,逐步走向“十四五”时期的深化发展和战略提升阶段。
一是起步阶段开展战略部署与基础技术积累。从“十三五”时期开始布局生物产业,2016 年发布的《“十三五”生物产业发展规划》将生物产业纳入战略性新兴产业主攻方向,并将推动生物制造规模化应用作为重点任务。2021 年,发改委与工信部联合发布《推动原料药产业高质量发展实施方案》推动了生物制造技术在原料药领域的应用,为后续发展奠定了基础。
二是深化发展阶段明确方向与重点突破。2022 年,《“十四五”生物经济发展规划》将生物制造明确为生物经济的重点发展方向,提出推动生物技术与化工、医药、材料等工业产品的深度融合,实现绿色低碳转型。2022 年,《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030 年)》进一步将生物制造纳入低碳技术体系,为产业发展提供了新的动力。2023 年,《轻工业稳增长工作方案(2023—2024 年)》明确加快生物制造产业顶层设计及各类创新资源投入力度,加强特色植物原料开发创新和活性原料生物制造规模化生产等,旨在加快生物制造应用。
三是战略提升阶段确立战略性新兴产业地位。2023 年中央经济工作会议首次将生物制造明确为“战略性新兴产业”,标志着其在国家经济布局中的地位进一步提升。2024 年《政府工作报告》提出积极打造生物制造等新增长引擎。2025 年《政府工作报告》再次点名培育生物制造等未来产业,进一步凸显了其重要性。
在具体布局方面,一是支持技术创新,强调在核心菌种、酶制剂、合成生物技术等底层技术方面实现突破,如《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》;二是引导产业绿色升级,引导发挥生物制造高效、低废等环境友好优势,推动传统制造业向绿色低碳转型,例如《加快非粮生物基材料创新发展的三年行动方案》助力非粮生物基材料产业的快速发展;三是深化产业战略定位,从2023 年首次将生物制造明确为“战略性新兴产业”,到2024 年“新增长引擎”,再到2025 年“建立未来产业增长机制”的表述,中央对于生物制造产业发展的战略谋划和部署呈现递进式变化。这些布局为我国生物制造产业的发展提供了全面支持。
表1 我国生物制造产业部分重点政策
时间 | 发布部门及文件名称 | 重点内容 |
2025.03 | 第十四届全国人民代表大会第三次会议《政府工作报告》 | 提出建立建立未来产业投入增长机制,培育生物制造、量子科技、具身智能、6G 等未来产业。 |
2024.03 | 第十四届全国人民代表大会第二次会议《政府工作报告》 | 提出积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。 |
2024.02 | 工信部等七部门《关于加快推动制造业绿色发展的指导意见》 | 发挥生物制造选择性强、生产效率高、废弃物少等环境友好优势,聚焦轻工发酵、医药、化工、农业与食品等领域,建立生物制造核心菌种与关键酶创制技术体系。 |
2024.01 | 工信部等七部门《关于推动未来产业创新发展的实施意见》 | 提出加快细胞和基因技术、合成生物、生物育种等前沿技术产业化的目标。 |
2023.12 | 中央经济工作会议 | 首次将生物制造明确为“战略性新兴产业”。 |
2023.12 | 工信部等八部门《关于加快传统制造业转型升级的指导意见》 | 大力发展生物制造,增强核心菌种、高性能酶制剂等底层技术创新能力,提升分离纯化等先进工艺技术装备水平,推动生物技术在食品、医药、化工等领域加快融合应用。 |
2023.07 | 工业和信息化部等三部门《轻工业稳增长工作方案(2023—2024 年)》 | 加快生物制造产业发展的整体规划和布局,以提升生物制造产业在我国轻工业乃至国民经济中的地位和影响力。 |
2023.01 | 工信部等六部门《加快非粮生物基材料创新发展的三年行动方案》 | 通过技术创新、应用拓展、政策扶持和产业培育等多方面的努力,推动非粮生物基材料产业的快速发展和产业升级。 |
2022.08 | 科技部等九部门《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030 年)》 | 构建适应碳达峰碳中和目标的科技创新体系,包括生物制造在内,为低碳技术的研发、示范和产业化提供有力支持。 |
2022.05 | 发改委《“十四五”生物经济发展规划》 | 生物制造产业被明确为生物经济的重点发展方向之一,依托生物制造技术,实现化工原料和过程的生物技术替代,推动化工、医药、材料、轻工等重要工业产品制造与生物技术深度融合。 |
2021.01 | 发改委、工信部《推动原料药产业高质量发展实施方案》 | 加快合成生物技术在原料药生产中的应用,利用合成生物学手段改造传统生产过程,提升生产效率和产品质量。 |
2016.12 | 《“十三五”生物产业发展规划》 | 将生物产业确定为我国战略性新兴产业的主攻方向,规划“十三五”期间生物产业的发展目标和重点领域,将推动生物制造规模化应用作为重点任务。 |
截至3月,我国31个省市区中,已有28个地区在相关政策中明确提出支持合成生物/生物制造产业发展,京、泸、津等重要省市在生物制造产业政策上更聚焦于区域特色和差异化发展。北京市依托强大的科研实力,以昌平区和北京经济技术开发区为重心,重点围绕高效菌株构建等产业发展薄弱环节组织技术攻关。此外,北京致力推动科研成果快速转化,集聚80余家合成生物制造领域创新企业,投融资活跃,2024年融资事件数量位居全国前列。上海市将生物医药列为三大先导产业之一,2023年产业规模突破9000亿元,生物制造在其中占据重要地位,并出台政策将合成生物技术视为高端制造业发展的关键引擎。此外,金山区、宝山区、徐汇区相继出台扶持政策,形成了多点发力的发展格局。天津市将生物制造列为重点培育的未来产业之一,聚焦合成生物技术的产业化应用,推动区域经济高质量发展。通过组建生物制造产业(人才)联盟,推动科研与产业深度融合,布局了一批经济效益显著的生物制造项目,并通过民营企业座谈会等强化政企联动,持续优化产业生态。
广东省在生物制造产业布局上展现出了前瞻性和系统性,尤其是在广州和深圳两市,政策力度和创新成效尤为突出。根据《2022中国生物经济发展研究报告》,广东省生物经济总体规模约为1.3万亿元,位居全国第三,并出台《广东省加快建设生物制造产业创新高地行动方案》明确推动生物制造产业迈上万亿元台阶。深圳市早在2022年将合成生物列为“20+8”未来产业之一,形成了先发优势,从战略科技力量、核心技术攻关、产业链建设等方面全面支持生物制造产业。此外,深圳通过建设全国首个合成生物重大科技基础设施和国家生物制造产业创新中心,初步形成了“研发-转化-产业化”的全过程创新链。广州市则明确提出重点发展生物医药、生物材料等领域,同时,组建生物制造(合成生物学)创新中心,整合高校、科研院所、新型研发机构、龙头企业等优势资源,实现高端智库、项目孵化、技术输出等核心功能。此外,广州市南沙区和从化区分别出台了细化政策,从技术创新、产业链建设、人才引进等多维度给予扶持,重点推动生物制造与生物医药产业的深度融合。
综上,京沪津等聚焦于区域特色和差异化发展,重点推动科研成果转化、产业融合和产学研融合。广东省则布局前瞻,推动形成“研发-转化-产业化”创新链。各地因地制宜,推动生物制造产业高质量发展。
表2 部分重点省市生物制造相关政策
省市 | 政策 | 年份 | 主要内容 |
北京 | (北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划(2024-2026 年)》 | 2024 | 提出到2026 年在重点应用领域落地一批创新产品,新增3 家合成生物制造上市企业等目标 |
上海 | 《上海市加快合成生物创新策源—打造高端生物制造产业集群行动方案(2023―2025 年)》 | 2023 | 计划到2025 年培育10 个以上创新引领型企业,到2030 年基本建成具有全球影响力的高端生物制造产业集群 |
天津 | 《天津市加快合成生物创新策源推动生物制造产业高质量发展实施方案》 | 2024 | 提出到2026 年布局一批具有明显经济效益的生物制造产业化项目 |
广东 | 《广东省加快建设生物制造产业创新高地行动方案》 | 2025 | 提出到2027 年初步形成具有国际竞争力的生物制造产业集群、到2035 年生物制造产值迈上万亿元台阶的目标 |
深圳 | 《深圳市光明区关于支持合成生物创新链产业链融合发展的若干措施》 | 2023 | 从战略科技力量、创新成果转化、核心技术攻关、产业链建设等多个方面支持光明区生物制造产业发展 |
广州 | 《广州市关于加快生物制造产业高质量发展的工作方案》 | 2024 | 提出到2027 年生物制造产业发展初具规模,产业生态基本形成,初步形成具有全国竞争力的生物制造产业集群 |
四、启示建议
广东省生物制造产业在国家政策引导和地方政府推动下,一方面,产业规模持续扩大,技术研发水平不断提升;另一方面,产业集群化趋势日益明显,区域协同效应逐渐显现。然而,我省生物制造产业化尚处于早期阶段,底层技术需进一步突破验证和转化扩容,在政策协同性、核心技术自主化、产业链韧性、国际合作深度等方面仍存在进步空间。
一是强化政策协同性,构建多主体联动机制。针对合成生物等前沿领域,整合现有生物制造专项资源,设立省级生物制造产业引导基金,统筹财政、科技、工信等部门资源,形成“一链一策”精准支持体系。鼓励深圳、广州等有条件的地市围绕生物制造重点领域和薄弱环节,制定出台务实管用政策措施,加强新领域新赛道制度供给。借鉴天津市通过民营企业座谈会强化政企联动的经验,建立“政产学研用”协同创新平台,定期评估政策实施效果,动态调整支持方向,重点解决科技成果转化难、高风险领域资金短缺等共性问题。
二是促进核心技术自主化,构建国产化替代体系。集中攻关“卡脖子”技术,聚焦菌种自主化(当前目标2027年仅40%)、基因编辑工具等核心领域,依托国家生物制造产业创新中心、广州实验室等平台,实施“揭榜挂帅”机制,支持企业与科研院所联合攻关。同时,可借鉴《美国生物技术和生物制造的明确目标》经验,利用采购计划和激励措施推动国产化酶制剂、基因元件在医药、化工等领域的规模化应用,形成“研发-应用-迭代”闭环。
三是增强上游原料供给,构建全链条协同生态。探索建立省内跨市合作(粤东粤西资源互补)及省际协作(如与江浙共建原料基地)机制,布局非粮原料规模化供应基地,推动秸秆、海洋生物资源等非粮原料的高值化利用,建设生物质原料预处理设施,破解用地与资源约束,形成以广东为主导的生物制造产业链,提升区域生物制造原料供给保障能力。
四是深化国际合作,拓展全球化布局。依托粤港澳大湾区的区位优势,联合港澳发起人工合成细胞、基因编辑等国际大科学计划,提升国际技术话语权。借鉴欧盟通过知识共享和产业合作的国际合作经验,探索市场准入和监管等方面的国际战略合作。探索设立“出海”专项基金等,鼓励企业拓展海外市场,推动产业链、供应链国际合作。
执笔人:信息与知识产权研究中心郑泽锋博士/产业分析师