杰伊D基斯林◈◈✿ღ,博士◈◈✿ღ,美国国家工程院院士◈◈✿ღ,全球合成生物学产业化先驱◈◈✿ღ,现任加州大学伯克利分校生物工程蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ、化学与生物分子工程教授◈◈✿ღ。
生物制造与能源行业如何融合发展◈◈✿ღ,需要注意哪些关键问题?哪些产业方向最有可能取得突破性进展◈◈✿ღ,哪些领域最值得期待?针对这些问题◈◈✿ღ,全球合成生物学产业化先驱◈◈✿ღ,美国国家工程院院士杰伊D基斯林壹定发app客户端◈◈✿ღ,在美国接受了本报记者的独家专访◈◈✿ღ,就上述问题为我们一一解答◈◈✿ღ。
记者◈◈✿ღ:生物制造能否成为国际能源企业全新的转型方向?全球能源企业在这场转型中又扮演着怎样的角色?
基斯林◈◈✿ღ:在我看来◈◈✿ღ,生物制造可以成为国际能源企业重要的转型方向◈◈✿ღ,但前提是企业必须予以重视◈◈✿ღ,并进行战略布局◈◈✿ღ。生物制造不会一蹴而就◈◈✿ღ,颠覆能源与石化行业◈◈✿ღ,但会影响其发展走向◈◈✿ღ。只有真正认识到生物技术正逐步发展为主流制造技术的企业◈◈✿ღ,才能在这一领域取得成功◈◈✿ღ。全球能源企业在这场转型中可以发挥重要作用◈◈✿ღ。
助力生物制造规模化落地◈◈✿ღ。高校实验室与初创企业虽能在小规模下验证生物合成路径的潜力◈◈✿ღ,但能源与石化行业更擅长安全◈◈✿ღ、经济地运营大型复杂且高度集成的工艺项目◈◈✿ღ,同时在大型工程建设与资本运作方面具有丰富经验◈◈✿ღ。
能够发挥市场整合的作用◈◈✿ღ。一种新的生物基化合物◈◈✿ღ,唯有成功进入市场才能体现价值◈◈✿ღ。能源企业深谙燃料标准◈◈✿ღ、聚合物供应链◈◈✿ღ、监管要求壹定发app客户端◈◈✿ღ、客户需求等规则◈◈✿ღ,能够明确哪些场景适合生产与现有系统兼容的“即用”型产品◈◈✿ღ,哪些场景又适合研发性能更优异的全新分子◈◈✿ღ。
可以保障原料供应◈◈✿ღ。生物制造依赖稳定◈◈✿ღ、可持续且经济的碳源◈◈✿ღ,能源企业能够搭建配套供应链与预处理体系◈◈✿ღ,保障这类原料实现工业化稳定供应◈◈✿ღ。
对投资的理性把控作用◈◈✿ღ。生物技术前景广阔◈◈✿ღ,但并非所有的生物制造构想都具备市场竞争力◈◈✿ღ。能源企业拥有技术经济分析◈◈✿ღ、生命周期评估◈◈✿ღ、风险管理以及规范的规模化落地手段◈◈✿ღ,这至关重要◈◈✿ღ。
我想国际能源企业不应单纯纠结于“生物技术能否取代石油”◈◈✿ღ,而应思考◈◈✿ღ:如何借助生物技术蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ,以更低的排放◈◈✿ღ、更可持续的碳源以及韧性更强的供应链◈◈✿ღ,供给社会所需的燃料◈◈✿ღ、化学品与各类材料◈◈✿ღ。这正是机遇所在◈◈✿ღ。
记者◈◈✿ღ:人工智能◈◈✿ღ、合成生物学等前沿技术对推动生物制造产业化发挥着怎样的作用?未来3至5年◈◈✿ღ,哪些技术突破最具发展前景?
基斯林◈◈✿ღ:合成生物学让我们能够更系统地设计◈◈✿ღ、构建生物体系◈◈✿ღ。人工智能几乎可以加速这一流程的各个环节◈◈✿ღ。我想◈◈✿ღ,最具突破性的进展是人工智能与自动化实验室的结合◈◈✿ღ,也就是闭环式“设计构建测试学习”的循环模式◈◈✿ღ。
以往我们每次仅能验证一两个设想◈◈✿ღ,如今可以批量生成多种生物设计方案◈◈✿ღ,快速完成构建◈◈✿ღ,开展高通量测试◈◈✿ღ,并利用所得数据迭代优化下一代设计◈◈✿ღ。
目前◈◈✿ღ,许多高价值生物制造产品◈◈✿ღ,都需要自然界中原本不存在◈◈✿ღ,或是性能亟待大幅优化的酶◈◈✿ღ。而借助人工智能工具◈◈✿ღ,酶工程的研发效率与成功率正不断提升◈◈✿ღ。对于传统化学方法难以合成的物质而言◈◈✿ღ,这项技术尤为关键◈◈✿ღ。
此外◈◈✿ღ,是复杂生物合成通路的优化改造◈◈✿ღ,重点涵盖聚酮合酶与非核糖体肽合成酶◈◈✿ღ。这类物质是自然界合成复杂分子的“天然生产线”◈◈✿ღ。如果能对其实现稳定的人工调控◈◈✿ღ,可以合成种类极为丰富的化学物质◈◈✿ღ,包括新型材料蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ、药物◈◈✿ღ、精细化学品以及先进单体◈◈✿ღ。我们的实验室对这一领域非常感兴趣◈◈✿ღ,借助这类生物体系◈◈✿ღ,能够制备出传统石化路线难以合成的分子◈◈✿ღ。
第三是自动化与高通量检测技术◈◈✿ღ。工业化生物制造需要对众多变量进行优化◈◈✿ღ,自动化平台能够大幅提升试验方案的测试数量◈◈✿ღ,缩短从构思到工业化候选方案的周期◈◈✿ღ。
第四壹定发app客户端◈◈✿ღ,我认为未来不会是纯粹的生物工艺◈◈✿ღ,也不会是单一的化学工艺◈◈✿ღ。生物催化与化学催化的融合也颇具前景◈◈✿ღ。最优的生产模式或将是利用生物学技术制备高度功能化的中间体◈◈✿ღ,再通过化学工艺将其转化为终端产品◈◈✿ღ。这种协同路线◈◈✿ღ,在燃料◈◈✿ღ、聚合物◈◈✿ღ、润滑剂及高性能材料领域会发挥尤为重要的作用◈◈✿ღ。
最后是培育稳定性更强的微生物宿主◈◈✿ღ。许多实验菌株在小型摇瓶中表现优异◈◈✿ღ,但应用于工业发酵罐后效果却不尽如人意◈◈✿ღ。提升菌株环境耐受能力◈◈✿ღ,与提高产物产量同等重要蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ。
生物制造的下一发展阶段◈◈✿ღ,将以可预测性◈◈✿ღ、规模化与集成化为核心特征◈◈✿ღ。而人工智能与合成生物学◈◈✿ღ,正是实现这一目标的关键工具蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ。
基斯林◈◈✿ღ:生物制造与石化行业的融合◈◈✿ღ,是能源转型进程中最重要的发展机遇之一◈◈✿ღ。石化行业拥有完备的基础设施◈◈✿ღ、深厚的技术积累以及成熟的全球市场体系◈◈✿ღ;而生物制造则带来可再生碳源◈◈✿ღ、分子精准合成能力◈◈✿ღ,以及在温和条件下制备复杂分子的技术优势◈◈✿ღ。两大领域具有高度互补性壹定发app客户端◈◈✿ღ。
我认为有可持续燃料◈◈✿ღ、生物基化学品与单体◈◈✿ღ、高性能材料◈◈✿ღ、废弃碳资源利用◈◈✿ღ、复合生物精炼这几个关键的融合领域◈◈✿ღ。
例如在可持续燃料领域◈◈✿ღ,石油化工企业精通燃料调和◈◈✿ღ、提质◈◈✿ღ、精炼与认证流程◈◈✿ღ,可以依托生物技术制取可再生中间体◈◈✿ღ,再利用现有精炼与催化工艺◈◈✿ღ,生产符合标准的燃料◈◈✿ღ。
在生物基化学品与单体领域◈◈✿ღ,很多大宗石化产品都存在对应的生物基类似物或前体物质◈◈✿ღ,其中一部分可直接替代传统石化产品◈◈✿ღ,另一部分则能打造出性能更优的新型材料◈◈✿ღ。
我尤为看好高性能材料方向的融合◈◈✿ღ。借助生物制造◈◈✿ღ,可以合成一些很难通过石化路线制备的分子◈◈✿ღ。在此基础上◈◈✿ღ,有望研发出新型胶黏剂◈◈✿ღ、涂料◈◈✿ღ、纤维◈◈✿ღ、复合材料◈◈✿ღ、电子材料以及高性能聚合物◈◈✿ღ。生物制造不应只局限于低成本复刻石油化工现有产品◈◈✿ღ,更要思考◈◈✿ღ:以生物制造为平台◈◈✿ღ,我们还能打造出哪些全新材料?
在废弃碳资源利用方面◈◈✿ღ,生物技术可以将石油化工生产过程中所产生的部分废弃物直接转化(或经化学预处理后转化)为有用产品◈◈✿ღ,让生物制造与循环经济发展模式相结合◈◈✿ღ。
最后是复合生物精炼方面◈◈✿ღ。未来的精炼厂将整合生物转化◈◈✿ღ、化学催化◈◈✿ღ、分离提纯与可再生能源技术◈◈✿ღ。这类工厂不仅加工原油壹定发app客户端◈◈✿ღ,还可处理生物质◈◈✿ღ、废弃碳资源◈◈✿ღ、回收塑料◈◈✿ღ、捕集的二氧化碳以及生物基中间体◈◈✿ღ。
生物制造和石油化工这套成熟高效的现有体系同台竞争◈◈✿ღ,应该聚焦自身具备显著优势的品类◈◈✿ღ:低碳排放◈◈✿ღ、可使用可再生原料◈◈✿ღ、能合成复杂分子◈◈✿ღ,或是产品性能更优异的领域◈◈✿ღ。保障规模化发展所需的可持续◈◈✿ღ、稳定且低成本的碳源的同时◈◈✿ღ,必须避免与人争粮◈◈✿ღ,也要避免因土地利用变化削弱环境效益◈◈✿ღ。可以考虑利用农林废弃物蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ、城市垃圾◈◈✿ღ、非粮能源作物◈◈✿ღ、工业废气等◈◈✿ღ,并采用低碳高效的生产工艺◈◈✿ღ。
此外◈◈✿ღ,我之前也提到◈◈✿ღ,实验室中表现良好的菌株◈◈✿ღ,在十万升级发酵罐里往往难以正常运作◈◈✿ღ。产能扩大离不开技术支撑◈◈✿ღ,而这正是能源行业的价值所在◈◈✿ღ。
另外◈◈✿ღ,低碳产品常与化石基产品同台竞争壹定发app客户端◈◈✿ღ,而后者并未充分核算碳排放及环境外部成本◈◈✿ღ。应当出台相关政策◈◈✿ღ,助力新兴市场稳步发展蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ。最后◈◈✿ღ,生物制造需要赢得大众信任◈◈✿ღ,必须做到安全合规◈◈✿ღ、信息透明◈◈✿ღ、环境友好且具备实际经济价值◈◈✿ღ。不能夸大宣传◈◈✿ღ,要实实在在地展现技术成效◈◈✿ღ、减排成果与产业价值◈◈✿ღ。
我想◈◈✿ღ,未来不是生物制造与石油化工相互对立◈◈✿ღ,而是融合发展壹定发app客户端◈◈✿ღ,共同构建全新的碳经济体系◈◈✿ღ。那些能够整合合成生物学◈◈✿ღ、人工智能◈◈✿ღ、化学工程◈◈✿ღ、催化技术◈◈✿ღ、分离工艺与可再生原料的企业和国家蜜芽2021最新地址◈◈✿ღ,将引领下一代制造业的发展◈◈✿ღ。壹定发手机在线游戏网址◈◈✿ღ!壹定发app客户端◈◈✿ღ。EPF壹定发◈◈✿ღ!壹定发官网EPF壹定发◈◈✿ღ,