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德国的工业生物技术

德国的工业生物技术
一、工业生物技术在德国的发展
        在德国,工业生物技术具有很长的历史并得到了持续的发展。德国对工业生物技术定义如下:工业生物技术指在工业生产中采用生物技术的方式。相关产品包括:精细和特殊化工、材料和高分子、食品、饮料、饲料、药品原料、工业用酶、生物能源、工业用可再生原料等。
        过去,工业生物技术在德国仅仅应用在食品和医药领域,现在越来越多地应用在各种化工生产中,例如:精细化工品、合成纤维。德国的许多跨国集团,例如:BASFBayerDegussaHenkel以及数量众多的中小企业都在从事工业生物技术生产。德国国立研究机构:大企业的科研机构和新创立的生物技术公司在德国形成了工业生物技术的雄厚的研发基础。可以说,在工业生物技术领域,德国具有强大的技术和工业化生产的基础。
        欧洲制定的工业生物技术规划,使得德国开展了一系列加速工业生物技术商业化的行动。2004年底,德国化工和生物技术协会DECHEMA发表了一份详细的发展工业(白色)生物技术的意见书。2005年德国通过举办以“德国工业(白色)生物技术——可持续化的成功战略”为名的全国性讨论会,把相关机构联系在一起,人们乐观地预计:在未来的几年内,德国的白色(工业)生物技术的销售额将会超过红色生物技术(生物制药业)。
        二、工业生物技术对德国的重要意义
        (一)提高竞争能力
        (二)增加就业机会
        (三)适应可持续发展的要求


三、德国发展工业生物技术的环境
        (一)工业基础
        在德国,与工业生物技术相关的行业都有很强的工业基础,如化工、制药和食品等行业。这些行业对工业生物技术的创新和研究都有巨大的需求,所以,在德国国内其工业生物技术的市场潜力很大。这些行业的出口能力很强,有利于德国占领工业生物技术的国际市场。目前,绝大多数德国生物技术企业都在自主从事技术研发工作,并且有自己的技术平台。德国许多企业在工业生物技术生产中已不再限于应用传统发酵工艺,而开始利用分子生物学对酶进行优化,以生产特定的材料。此外,一些企业专门进行微生物的科研和提供相关服务。德国最著名的从事工业生物技术的大公司有:BASF(用生物催化和发酵生产维生素及药品原料)Degussa公司(氨基酸、原料药)和Henkel (洗衣粉酶)。
        与其他的技术领域相比较,德国从事工业生物技术的企业和科技界的合作比较密切。在化工行业,德国企业和科研机构已形成了技术合作网。但是,在食品、纺织、造纸业,目前,这种技术网络还相对较弱。
        (二)技术优势
        技术基础是工业生物技术国际竞争的核心,德国在工业生物技术方面的研发是世界领先的,有很强的技术(包括专利)优势。从19952004年德国申请的专利约占世界的10%15%,仅排在美国、日本之后,位居世界第三。近年来,德国有关专利申请的增长速度远高于世界平均水平,尤其在19952000年专利申请,翻了3倍。
        德国的相关基础研究水平接近美国、日本。大学和研究所的研究水平较高。在分子生物、发酵工程、化工、植物基因学等学科占据世界领先地位;在生物技术工艺向工业转化方面具有丰富的经验;德国生物技术研发的基础设施很好。
        工业生物技术的研发和生产对从业人员有很高的要求,德国在这个领域其高素质的人才是德国的优势。德国已经认识到,为发展工业生物技术需要培养更多的跨学科的和应用型人才,尤其在一些应用领域(如生物反应过程技术)。
        (三)市场需求
        工业生物技术是一种研究强度很高的技术,它的技术能力建设及工艺和产品的研发、审批、生产,需要大量的启动资金,所以,企业要投资于工业生物技术,必须要有吸引人的市场。
       目前,德国的工业生物技术主要应用在化工、食品、药品生产,未来还将在农业领域得到应用。
        (四)存在问题及风险
        德国的有关报告指出,在工业生物技术方面,德国不但面临美国、日本的激烈创新竞争,而且面临来自亚洲(主要是中国和印度)的迅速增长的竞争。目前,中国和印度总共申请专利只占全世界的3%,但是,增长速度较快。下列一些因素可能影响德国工业生物技术国际竞争力的进一步提高。

1.
工业生物技术的使用企业尚不愿在技术开发的早期阶段投入风险资金。由于缺乏风险资本,创立新企业的动力不足,企业和企业、企业和科研院所的合作还存在着问题。


2.
许多应用技术问题,例如:原料选用、发酵过程、新产品开发等下游技术,尚未得到国家有力地资助。国家对采用新技术所需的至关重要的工业试验装置资助也不够。

3.
和美国相比,德国在高校和科研机构从事工业生物技术研究的科技人员还不足,同时,面临未来的人才缺乏问题。 据称由于19962001年相关专业毕业生减少,以及目前工程技术人员年龄老化,可能未来不能满足对生物技术人才的需求。

4.
缺乏国家层次上的总体战略,与工业生物技术相关的联邦教研部、农业部、环保部的有关政策尚不够配套,德国有些州对工业生物技术生产审批比较繁琐。而且欧盟对生物技术的决策过程比美国缓慢很多。
        四、 德国工业生物技术发展对策
        德国政府委托的一份研究报告提出了几条快速发展工业生物技术的对策:
        (一)尽快制定国家战略
        这个战略要解答以下问题:

1.
工业生物技术的原料是基于木质纤维,还是依存现有的原料;

2.
对下游的生物化工和反应过程技术应重视到什么程度;

3.
如何将德国在工程上的优势通过基础研究加以拓展;

4.
如何开展有关的跨学科专业培训(包括:生化、生化过程技术、生物信息学、生物物理)。

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  • 金栋 (2008-6-20 09:06:33)

    在这个战略的基础上,在各个应用领域确定研发重点,以制定国家科研计划,国家的资助要在各部门(教研部、农业部、环保部)间进行协调。国家应该加强资助目前科研机构不够重视的下游工业技术的开发。国家资助的经费要支持有投资风险的开发关键实验装置的项目,例如:新型反应器开发、工程能力中心的建设、木质素生产乙等。要重视有关跨学科研究,例如:生物化学的交叉、生物和工程技术的交叉、数学过程分析、机电一体化等。
            (二)加强政策协调
            政策工具和措施不应该按联邦部门分工来制定,而应该按工业生物技术的生产链从整体考虑,包括研究—开发—生产—市场—废物的处理。原料的成本对工业生物技术生产影响很大,联邦政府应考虑研究相关的生物燃料免税政策,某些生物技术产品市场准入的放宽,以及相关的农业生产政策,以保障原料供应,还要考虑相关的能源和气候政策。
            (三)加强技术储备
            为改善微生物和酶的催化性能,德国应加强下列研究:
            1. 开发新的用于非水解反应的酶催化剂,尤其是针对普通合成化学难以解决的反应,如:化还原、-碳合成反应,以及能对原子起催化作用的酶。
            2. 开发新的“标准化的生产用微生物”,并用分子生物的方法优化其性能。
            3. 改善生物反应器,以适用于各种使用条件(如酶催化的温度、PH值),提高在使用条件下酶的稳定性;
            4. 简化和改善反应产物的分离技术;
            5. 减少工业酶的生产成本;
            6. 改善在工艺研究早期阶段使用的开发工具、方法等,以加快判断工艺的技术和经济可行性。
            (四)加强技术转移
            技术转移对工业生物技术尤其重要。建议成立专门的技术咨询机构,技术转移机构,加强有关科研机构和企业之间的人员流动,提高创立新企业的积极性,吸引私人风险投资。
            (五)加强市场开发
            工业生物技术的顾客群是使用该技术的各企业。为了减少风险,企业要求科研机构提供针对企业需求的信息,并需要一定的培训,所以,实验装置的演示和检验对工业生物技术的市场化会起很大作用。德国的全国工业生物技术发展战略中一定要考虑试验装置的问题。应该加快工业生物新技术和产品的市场准入。德国应建立统一的市场准入审批机构。任何一种新技术最后都要走向市场竞争,因此,国家对工业生物技术的补贴也应限制在起始阶段。德国应该在工业生物技术的某些应用领域成立先导性市场。
            (六)建立技术协作网络
            1. 技术协作网络的建设应该依托对技术创新有影响的德国生物技术跨国公司。
            2. 地区协作网的战略方向应考虑本地区存在的技术优势。
            3. 政府对基础研究、应用研究和工业生产的资助应该进行集成。
            五、德国工业生物技术的科研状况
            德国政府对工业生物技术的研发资助很多,尤其是在开发寻找新的酶、微生物、微生物基因、生物信息学、代谢工程、酶的优化等方面。联邦教研部为了促进工业生物技术研究,推出两个专项计划:一是“生物技术2021” 专项,通过企业的参与将大学、科研机构的研究成果迅速转化为产品;二是“微生物基因”专项,通过基因研究方式对工业微生物进行研究,使其转化为工业生产技术。德国教研部在工业生物技术专项计划上已资助了1800万欧元,还将资助2000万欧元。德国联邦环保基金会在“可持续生物催化”计划中资助了120个项目,共9000万欧元。有关企业认为,政府的资助作用很大,应该继续加强。在德国,2006年公布的高技术战略中,联邦政府在未来5年将提供1亿欧元用于工业生物技术研究,加上企业的投入,可达2.5亿欧元。德国现在正在进行的有关研究主要集中在微生物基因研究,以后要扩展到原料的制备和工艺的选择等下游工艺技术,使得工业生物技术尽快转化为生产力。政府在以前研发强度不够的食品、纺织行业将加强科技投入,重点放在科研成果的转化阶段。
            此外,德国微生物和细胞株标本馆已收集有14 000种微生物。
            下面介绍几个联邦教研部资助的工业生物技术项目:
            1. 工业生物技术的一个经典运用是把酶作为生物催化剂添加到洗涤剂中。
            2. “工业生产中微生物功能基因研究”。
            3. 在传统的皮革鞣制工艺中,鞣制法占85%,其他的鞣制方法只用于特殊的皮革产品。
            4. 试验证明:微生物具有结合元素的性能,并能用于除锈。
            5.“对映异构和醇工业生产的生物催化工艺”是教研部支持,由Degussa公司牵头的项目。
  • 金栋 (2008-6-20 10:37:49)

    六、结论

            1.德国工业生物技术在各个行业的应用正在迅速增长。
            2.工业生物技术的应用将提高德国工业的竞争力和创立几十万个就业机会。
            3. 德国在工业生物技术方面有很高的技术水平,很强的工业基础,将会在国际竞争中占重要地位。
            4. 德国正在研究一系列促进工业生物技术发展的政策。
  • 蓝田原人 (2008-6-20 23:48:20)

    拜读了。LZ辛苦了~~