欧洲是工业经济和循环经济的策源地,具有完善的科技开发与工业体系以及对生活品质的高标准追求,对食品安全、营养健康、能源、环境可持续发展等很看重。回顾欧洲生物经济概念的形成过程,考察其通过生物科学技术研发来应对能源与环境挑战、转变经济稳步的增长方式、进而促进经济转型(Biotechnology to transform our economy)的政策和行动和技术平台,对于促进中国生物经济发展、生态建设与环境保护等都具有相互启发与借鉴意义。
人类利用生物技术有着久远历史,因而与生物经济相关的研究开发及其产业高质量发展由来已久,但是作为与农业经济、工业经济、信息经济相对应的经济形态,“生物经济”在欧洲仍是一个比较新的概念。从全世界来讲,对“生物经济”的理解因角度不同而略有差异。美国率先提出“以生物为基础的经济”(Bio-based economy),如1999年8月,克林顿发布总统令,敦促建立一套以生物基产品和生物燃料为目的的激发鼓励措施。另据AgBiotech Reporter1999年第2期报道,美国国家农业生物技术委员会(NABC)主席Ralph Hardie在德州农工大学召开的农业项目年会上对美国“以生物为基础”的经济发展作了预测,并指出:以生物为基础的经济将成为一个竞技场。
欧盟、日本的生命科学与生物技术探讨研究开发及其产业高质量发展紧随美国之后。发展中国家的中国、巴西、印度等对生物经济特别是其中的生物能源也给予了充分的关注。中国已召开三届“国际生物经济论坛”。正是基于中国对生物经济的较早关注,中欧于2005年9月联手共同推进生物经济发展,欧盟科学研究委员会委员Janez Potocnik和中国科技部部长徐冠华为同时召开的生物经济会议发表联合致辞,指出:“虽然中国和欧盟25个成员国间存在着诸多的不同之处,我们面临许多相同的挑战。寻求具有可持续性的答案,能够在一定程度上帮助我们在经济需求和环境之间达成平衡发展。在向生物经济的未来进军的路上,我们大家可以相互学习、互相帮助。”欧盟生物经济大会主要议题为“基于知识的生物经济:将科学知识转化为全新的,可持续性的,有经济效益且具竞争力的产品”。
根据欧盟生物经济会议文件和欧洲生物经济网站(),欧洲将生物经济概括为“以知识为基础的生物经济”(The knowledge-based bio-economy,KBBE),简称“生物经济”(Bioeconomy)。其具体理解为:
生物经济是一个浓缩性的术语,它能够描述在能源和工业原料方面不再完全依赖于化石能源的未来社会。这是基于:当前驱动经济发展的能量大多数来自于燃烧煤、石油或天然气;虽然不能确定煤、石油或天然气何时会耗竭,但供给量的下降、价格的上升都提醒着我们,化石能源应被替代,为此必须寻找并且利用新的资源。生物乙醇和生物柴油等生物燃料来源于农作物,较之化石燃料,将越来越具竞争力。直到氢能成为可靠的替代能源之前,生物燃料会提供给人类以可持续的燃料供应。
目前很多化石燃料实际上被用作工业原料,用以生产化工产品、塑料等。逐渐地,这些化石基产品将会被生物基产品所替代,利用相关的酶技术或微生物技术,可以将生物基原材料发酵并转化为多种材料。
转基因食品将成为生物经济时代的主流食品。欧盟对转基因产品的管理采取过程管理模式(process-based),认为生物技术本身就具有潜在危险性,只要与生物技术相关的活动都要进行安全性评价并接受严格管理。2003年欧洲议会出台有关转基因食品和动物饲料的新法规,体现了欧盟对转基因产品安全监管立场,措施包括加贴标签、确立新的登记制度、实行过程管理、进入市场前由食品安全机构负责进行安全性评价。面对转基因产品的优势,欧盟政策已由较为严厉转向有限支持,如2003年欧盟农业部长理事会通过新的转基因产品条例,简化了转基因产品上市审批程序,表明欧盟对待转基因产品政策的松动。已有部分欧盟国家种植了转基因作物。
欧洲很看重常规农业与生物能源、健康、资源保育及生态环境的关系,农业的多功能性正随着生物技术的发展而增强。例如法国,《农业指导法》明确法国农业进入多功能时代,其确定的农业发展目标包括:提高农产品、食品及非食品的质量和多样性;鼓励用于能源和非食品目的的原料生产;解决农产品出路问题;保护自然资源和生物多样性;维护农村自然景观。
在人类和动物健康领域,现代生物产品慢慢的变成了主流,其上涨的速度比非生物制品领域的上涨的速度快得多。欧洲的生物技术,除以农业生物技术为主的绿色生物技术(Green biotechnology)相对较弱外,以医药卫生保健为主的红色生物技术(Red biotechnology)和以化学、能源、材料等工业制造及环保技术为主的白色生物技术(White biotechnology)均较强,其中的医药卫生保健技术在欧洲得到格外的重视,发展迅速。以制药业为例,目前欧盟生物制药的市场年均增长率为23%,而整个制药业市场年均增长率只有11%。从欧盟各国的R&D指标来看,卫生保健也是最重要的领域。
生物炼制(Biorefinery)是一种新的工业制造概念。与石油炼制相对应,生物炼制是用先进的预处理和酶水解等生物技术将生物质转化为各种糖类,再通过糖平台技术转化为大宗生物乙醇产品和各种高的附加价值中间体化学品,生产出生物能源、生物材料、生物基化学品等。可见,生物炼制与以下生物能源、生物化学品、生物塑料等领域存在广泛交叉。
随着能源、资源、环境问题的日趋严峻,生物炼制已成为全世界战略性研发方向。欧洲不甘落后,积极开发生物炼制技术,奥地利、丹麦、德国、冰岛和瑞士等国都在进行基础生物炼制技术的研发。欧盟委员会于2003年投资BREW计划,研究用可再生原料生产大宗化学品和化学中间体的应用生物技术。2005年,在比利时召开了第一届国际生物炼制大会。
欧洲很看重生物能源(Biofuels)的研究开发与利用,已实现燃料乙醇、醚类、生物柴油、生物质发电等替代能源的产业化。德国、法国、意大利、西班牙、捷克、瑞典、波兰、丹麦等已具备相当规模。近年来,为缓解石油紧张压力,适应环保减排需要,欧盟几乎所有国家都加大对生物能源的投入,极力扩大生产规模或研发新的技术与工艺。
欧洲是全世界生物柴油发展最快、顶级规模的地区。2005年欧盟有20个成员国生产生物柴油,产量为290万吨,规划2010年生物柴油产量达到800-1000万吨,占柴油市场占有率的5.75%,2020年这一比例将达到20%。生物质发电在欧洲也较为普遍。以木质纤维素为主要的组成原材料的第二代生物燃料开发已在丹麦、西班牙、德国、瑞典等获得比较大进展,建造了示范设施。
酶是存在于生物活体中的一种蛋白质,生物酶(Bioenzymes)可作为生物催化剂应用于工业中。虽然酶可以从自然中获取,但工业用量明显昂贵和不足。通过优化微生物生活条件,生物技术能够为大规模生产工业用生物酶提供可能。生物酶负责调节动植物、微生物以及人类等所有生物的一系列生物反应活动,对于加速物质形态转化过程至关重要,加之具有可降解、环境友好等特性,因而具有多种工业用途。
生物质将成为重要的优质化工原材料,以替代过去需要依靠化石燃料来生产的原料。为顺应时代发展的新趋势和对经济与环境可持续发展要求,欧洲积极研制生物化学品(Biochemicals)。据预测,生物技术将拓展到染料、聚合物、表面活性剂、精细化学品、食品添加剂等产品的生产中;世界化学工业将进入以生物技术为核心的第三轮创新高潮。2007年6月,欧洲开始实施《关于化学品注册、评估、许可和限制制度》(REACH)法规,以法律形式明确化学品注册、生产、贸易、使用安全、评估、许可及限制等,并要求化工企业承担CO
传统塑料依靠石油作为原料通过化学过程制成,难以降解,且资源不可持续。生物塑料(Bioplastics)由于利用可再生资源、通过生物过程来制造,不仅仅可以减少对化石原料的依赖,而且对于减少全球温室气体(GHG)排放等具备极其重大作用。
欧盟是推广生物塑料的先行军,据欧洲生物塑料行业协会估计,2007年生物塑料约占欧洲塑料市场4000万吨的10%。欧盟给生物塑料制品贴上符合欧洲环境标准的绿色标志,并给予政策优惠。一些国家如法国、意大利、西班牙,为全面不再使用石油基塑料袋设置了最后期限2010年。
欧盟认识到它有能力建设以知识为基础的生物经济,使其社会可持续发展能力和竞争力得以提高,为此需要制定新的计划与政策,建设相关技术平台,以支持相关领域的创新。
欧盟第七框架计划(FP7)将健康,食品、农业和生物技术等列为优先支持领域,并对以知识为基础的生物经济、“从餐桌到农场”食品链完善给予着重关注。在健康领域,FP7强调采取整体性的研究路径,来跨越学科之间惯有的藩篱,如实现生物技术、信息技术和纳米技术在新疗法中融合。在食品、农业和生物技术领域,FP7最大特色在于强调生物技术对农业多功能性的重要影响。
为发展生物质替代能源,欧盟颁布了一个行动计划、两个指导计划。欧盟认为,从近期和中期来看,生物燃料最具有发展的潜在能力;有三种燃料有潜力占总交通燃料份额的5%以上,近期是生物燃料,中期是天然气,长期是氢电池。
2004年欧盟发布致力于激励可持续发展技术的“欧盟环境技术行动计划”,以帮助克服环境技术发展遇到的缺少资金等障碍。这份行动计划中包含建立环境技术平台、设立环境产品和服务的发展目标等。
生物质行动计划就是为确保欧盟生物质能源政策目标的实现而制定的。欧盟已采取多项立法行动来推动该目标的实现。欧盟能源政策中的一项主要目标就是:可再次生产的能源占能源消费份额的比重增长一倍,即从1997年的5.4%增长到2010年的12.0%。为实现这一目标,生物质使用量还应再增加74百万吨油当量。只有制定目标明晰的措施和行动计划,才能使欧盟在生物质政策上取得协调一致,保证电力、供热和交通燃料等三个部门完成新增生物质用量的目标。
2008年,欧洲委员会提出先导市场活动(LMI)行动计划,旨在破解能源、资源和环境困局,重点培育对欧盟经济发展将产生重大作用的六个先导市场:生物基商品市场、循环再利用市场、可再次生产的能源市场、可持续发展建筑市场、防护用纺织品市场、与个性化健康系统紧密关联的互联网健康市场。
此外,与生物经济发展相关的政策平台还有欧洲共同农业政策(CAP)、OECD生物经济政策议程(The Bioeconomy to 2030)等。
为推进欧洲生物经济的发展,欧盟推出了一系列技术平台(Technology Platform, TP),并要求每一TP都应致力于:①设立共性的远大目标,以决定政策制定的内在一致性。②克服各层面的障碍,加速新技术进入市场进程。③激励创新,提高生产力和竞争力,并使得投资环境更具吸引力。④鼓励公众对技术风险和收益展开争论,以促进技术接受程度。
2004年6月,在欧盟委员会的支持下,欧洲化学工业委员会(CEFIC)和欧盟生物产业协会(EuropaBio)实施了欧洲可持续化学技术平台。该平台为未来欧盟化学和生物技术在工业生物、材料、反应和过程设计等三个技术领域开展研究设立了战略研究议程;还为环境、健康与安全、教育与技能培训、研究基础设施、风险基金等一系列问题提供了横向的解决途径。该平台目标是:①致力于与更多的利益相关者开展开放自由的对话。②欧盟化学工业更加可持续未来的一个综合、可分享的远景。③生物化学技术优先领域创新的欧盟战略研究议程。④实施战略研究议程下的行动计划,包括:鼓励合作R&D的各项资源的流动性,维持欧洲强大的化学科学基础,维持相关欧洲政策和项目的一致性,对欧洲创新框架提出改进建议。
根据2003年3月布鲁塞尔欧洲理事会的要求,欧盟建立了未来植物技术平台,植物基因组为其主要内容,这项联合研究平台致力于欧盟农业、原材料、饲料和食品等方面,由欧洲植物科学组织(EPSO)和EuropaBio负责协调。欧盟认为,以知识为基础的生物经济的许多方面坚实地植根于植物科学。为应对全球气候平均状态随时间的变化、更好地承担环境责任,植物科学在迈向生物经济过程中是一个关键技术,因为能源、原材料和可再生制品将会慢慢的多地来自于农业部门。
(3)生物燃料技术平台(The Biofuels Technology Platform)
生物燃料应用的主要障碍在于其价格偏高。欧盟试图通过原料利用和转化技术的研发来降低价格。该平台主要致力于三个战略领域:①利用在欧洲多种天气特征情况下能够种植的木质纤维素生产能源。这是推广生物燃料产业的关键,因为仅靠蔗糖、谷物、油料作物是不够的。②发展先进转化技术,包括:木质纤维素转化为乙醇的技术;生物柴油技术及更高效的转化途径;基于生物法或热化学法的有效工艺,用以制造“下一代生物燃料”,如甲醇、二甲醚、费托合成(Fischer-Tropsch)生物柴油、基于生物质高温分解的生物燃料。③发展生物炼制技术。