前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的生物技術(shù)發(fā)展主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞 海洋生物技術(shù)
發(fā)展展望
近10年來(lái),由于海洋在沿海國(guó)家可持續(xù)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益突出,以及人類(lèi)對(duì)海洋環(huán)境特殊性和海洋生物多樣性特征的認(rèn)識(shí)不斷深入,海洋生物資源多層面的開(kāi)發(fā)利用極大地促進(jìn)了海洋生物技術(shù)研究與應(yīng)用的迅速發(fā)展。1989年首屆國(guó)際海洋生物技術(shù)大會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)MPS大會(huì))在日本召開(kāi)時(shí)僅有幾十人參加,而1997年第四屆IMBC大會(huì)在意大利召開(kāi)時(shí)參加入數(shù)達(dá)1000多人?,F(xiàn)在IMBC會(huì)議已成為全球海洋生物技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志,出現(xiàn)了火紅的局面?!禝MBC 2000》在澳大利亞剛剛開(kāi)過(guò),《IMBC 2003》的籌備工作在日本已經(jīng)開(kāi)始,以色列為了舉辦們《IMBC 2006》早早作了宣傳,并爭(zhēng)到了舉辦權(quán)。每3年一屆的IMBC不僅吸引了眾多高水平的專(zhuān)家學(xué)者前往展示與交流研究成果,探討新的研究發(fā)展方向,同時(shí)也極大地推動(dòng)了區(qū)域海洋生物技術(shù)研究的發(fā)展進(jìn)程。在各大洲,先后成立了區(qū)域性學(xué)術(shù)交流組織,如亞太海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)、歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會(huì)等。各國(guó)還組建了一批研究中心,其中比較著名的為美國(guó)馬里蘭大學(xué)海洋生物技術(shù)中心、加州大學(xué)圣地亞哥分校海洋生物技術(shù)和環(huán)境中心,康州大學(xué)海洋生物技術(shù)中心,挪威貝爾根大學(xué)海洋分子生物學(xué)國(guó)際研究中心和日本海洋生物技術(shù)研究所等。這些學(xué)術(shù)組織或研究中心不斷舉辦各種專(zhuān)題研討會(huì)或工作組會(huì)議研究討論富有區(qū)域特色的海洋生物技術(shù)問(wèn)題。1998年在歐洲海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)、日本海洋生物技術(shù)學(xué)會(huì)和泛美海洋生物技術(shù)協(xié)會(huì)的支持下,原《海洋生物技術(shù)雜志》與《分子海洋生物學(xué)和生物技術(shù)》合刊為《海洋生物技術(shù)》學(xué)報(bào)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)MB T),現(xiàn)在它已成為一份具有權(quán)威性的國(guó)際刊物。海洋生物技術(shù)作為一個(gè)新的學(xué)科領(lǐng)域已明確被定義為“海洋生命的分子生物學(xué)如細(xì)胞生物學(xué)及其它的技術(shù)應(yīng)用”。
為了適應(yīng)這種快速發(fā)展的形勢(shì),美國(guó)、日本、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定了國(guó)家發(fā)展計(jì)劃,把海洋生物技術(shù)研究確定為21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。1996年,中國(guó)也不失時(shí)機(jī)地將海洋生物技術(shù)納入國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃),為今后的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。不言而喻,迄今海洋生物技術(shù)不僅成為海洋科學(xué)與生物技術(shù)交叉發(fā)展起來(lái)的全新研究領(lǐng)域,同時(shí),也是21世紀(jì)世界各國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容并將顯示出強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭和巨大應(yīng)用潛力。
1.發(fā)展特點(diǎn)
表1和表2列出的資料大體反映了當(dāng)前海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的主要特點(diǎn)。
1.1加強(qiáng)基礎(chǔ)生物學(xué)研究是促進(jìn)海洋生物技術(shù)研究發(fā)展的重要基石
海洋生物技術(shù)涉及到海洋生物的分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、生殖生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué),乃至生物多樣性和海洋生態(tài)學(xué)等廣泛內(nèi)容,為了使其發(fā)展有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),研究者非常重視相關(guān)的基礎(chǔ)研究。在《IMBC 2000》會(huì)議期間,當(dāng)本文作者詢(xún)問(wèn)一位資深的與會(huì)者:本次會(huì)議的主要進(jìn)步是什么?他毫不猶豫的回答:分子生物學(xué)水平的研究成果增多了。事實(shí)確實(shí)如此。近期的研究成果統(tǒng)計(jì)表明,海洋生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究更側(cè)重于分子水平的研究,如基因表達(dá)、分子克隆、基因組學(xué)、分子標(biāo)記、海洋生物分子、物質(zhì)活性及其化合物等。這些具有導(dǎo)向性的基礎(chǔ)研究,對(duì)今后的發(fā)展將有重要影。
1.2推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是海洋生物技術(shù)應(yīng)用的主要方面
目前,應(yīng)用海洋生物技術(shù)推動(dòng)海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要聚焦在水產(chǎn)養(yǎng)殖和海洋天然產(chǎn)物開(kāi)發(fā)兩個(gè)方面,這也是海洋生物技術(shù)研究發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。充滿(mǎn)活力的原因所在。在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面,提高重要養(yǎng)殖種類(lèi)的繁殖、發(fā)育、生長(zhǎng)和健康狀況,特別是在培育品種的優(yōu)良性狀、提高抗病能力方面已取得令人鼓舞的進(jìn)步,如轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因魚(yú)的培育、貝類(lèi)多倍體育苗、魚(yú)類(lèi)和甲殼類(lèi)性別控制、疾病檢測(cè)與防治、DNA疫苗和營(yíng)養(yǎng)增強(qiáng)等;在海洋天然產(chǎn)物開(kāi)發(fā)方面,利用生物技術(shù)的最新原理和方法開(kāi)發(fā)分離海洋生物的活性物質(zhì)、測(cè)定分子組成和結(jié)構(gòu)及生物合成方式、檢驗(yàn)生物活性等,已明顯地促進(jìn)了海洋新藥、酶、高分子材料、診斷試劑等新一代生物制品和化學(xué)品的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。轉(zhuǎn)貼于
表1 近期IMBC大會(huì)研討的主要內(nèi)容
表2 近期IMBC大會(huì)和《Marine Biotechnology》學(xué)報(bào)論文統(tǒng)計(jì)表
1.3保證海洋環(huán)境可持續(xù)利用是海洋生物技術(shù)研究應(yīng)用的另一個(gè)重要方面
利用生物技術(shù)保護(hù)海洋環(huán)境、治理污染,使海洋生態(tài)系統(tǒng)生物生產(chǎn)過(guò)程更加有效是一個(gè)相對(duì)比較新的應(yīng)用發(fā)展領(lǐng)域,因此,無(wú)論是從技術(shù)開(kāi)發(fā),還是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度看,它都有巨大的潛力有待挖掘出來(lái)。目前已涉及到的研究主要包括生物修復(fù)(如生物降解和富集、固定有毒物質(zhì)技術(shù)等)、防生物附著、生態(tài)毒理、環(huán)境適應(yīng)和共生等。有關(guān)國(guó)家把“生物修復(fù)”作為海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)及其產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要生物工程手段,美國(guó)和加拿大聯(lián)合制定了海洋環(huán)境生物修復(fù)計(jì)劃,推動(dòng)該技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。
1.4與海洋生物技術(shù)發(fā)展有關(guān)的海洋政策始終是公眾關(guān)注的問(wèn)題
其中海洋生物技術(shù)的發(fā)展策略、海洋生物技術(shù)的專(zhuān)利保護(hù)、海洋生物技術(shù)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖發(fā)展的重要性、轉(zhuǎn)基因種類(lèi)的安全性及控制問(wèn)題、海洋生物技術(shù)與生物多樣性關(guān)系以及海洋環(huán)境保護(hù)等方面的政策、法規(guī)的制定與實(shí)施倍受關(guān)注。
2. 重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域
當(dāng)前,國(guó)際海洋生物技術(shù)的重點(diǎn)研究發(fā)展領(lǐng)域主要包括如下幾個(gè)方面:
2.1發(fā)育與生殖生物學(xué)基礎(chǔ)
弄清海洋生物胚胎發(fā)育、變態(tài)、成熟及繁殖各個(gè)環(huán)節(jié)的生理過(guò)程及其分子調(diào)控機(jī)理,不僅對(duì)于闡明海洋生物生長(zhǎng)、發(fā)育與生殖的分子調(diào)控規(guī)律具有重要科學(xué)意義,而且對(duì)于應(yīng)用生物技術(shù)手段,促進(jìn)某種生物的生長(zhǎng)發(fā)育及調(diào)控其生殖活動(dòng),提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的質(zhì)量和產(chǎn)量具有重要應(yīng)用價(jià)值。因此,這方面的研究是近年來(lái)海洋生物技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。主要包括:生長(zhǎng)激素、生長(zhǎng)因子、甲狀腺激素受體、促性腺激素、促性腺激素釋放激素、生長(zhǎng)一催乳激素、滲透壓調(diào)節(jié)激素、生殖抑制因子、卵母細(xì)胞最后成熟誘導(dǎo)因子、性別決定因子和性別特異基因等激素和調(diào)節(jié)因子的基因鑒定、克隆及表達(dá)分析,以及魚(yú)類(lèi)胚胎于細(xì)胞培養(yǎng)及定向分化等。
2.2基因組學(xué)與基因轉(zhuǎn)移
隨著全球性基因組計(jì)劃尤其是人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施,各種生物的結(jié)構(gòu)基因組和功能基因組研究成為生命科學(xué)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容,海洋生物的基因組研究,特別是功能基因組學(xué)研究自然成為海洋生物學(xué)工作者研究的新熱點(diǎn)。目前的研究重點(diǎn)是對(duì)有代表性的海洋生物(包括魚(yú)、蝦、貝及病原微生物和病毒)基因組進(jìn)行全序列測(cè)定,同時(shí)進(jìn)行特定功能基因,如藥物基因、酶基因、激素多肽基因、抗病基因和耐鹽基因等的克隆和功能分析。在此基礎(chǔ)上,基因轉(zhuǎn)移作為海洋生物遺傳改良、培育快速生長(zhǎng)和抗逆優(yōu)良品種的有效技術(shù)手段,已成為該領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)研究發(fā)展的重點(diǎn)。近幾年研究重點(diǎn)集中在目標(biāo)基因篩選,如抗病基因、胰島素樣生長(zhǎng)因子基因及綠色熒光蛋白基因等作為目標(biāo)基因;大批量、高效轉(zhuǎn)基因方法也是基因轉(zhuǎn)移研究的重點(diǎn)方面,除傳統(tǒng)的顯微注射法、基因槍法和攜帶法外,目前已發(fā)展了逆轉(zhuǎn)錄病毒介導(dǎo)法,電穿孔法,轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)法及胚胎細(xì)胞介導(dǎo)法等。
2.3病原生物學(xué)與免疫
隨著海洋環(huán)境逐漸惡化和海水養(yǎng)殖的規(guī)?;l(fā)展,病害問(wèn)題已成為制約世界海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的瓶頸因子之一。開(kāi)展病原生物(如細(xì)菌、病毒等)致病機(jī)理、傳播途徑及其與宿主之間相互作用的研究,是研制有效防治技術(shù)的基礎(chǔ);同時(shí),開(kāi)展海水養(yǎng)殖生物分子免疫學(xué)和免疫遺傳學(xué)的研究,弄清海水魚(yú)、蝦、貝類(lèi)的免疫機(jī)制對(duì)于培育抗病養(yǎng)殖品種、有效防治養(yǎng)殖病害的發(fā)生具有重要意義。因此,病原生物學(xué)與免疫已成為當(dāng)前海洋生物技術(shù)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域之一,重點(diǎn)是病原微生物致病相關(guān)基因、海洋生物抗病相關(guān)基因的篩選、克隆,海洋無(wú)脊椎動(dòng)物細(xì)胞系的建立、海洋生物免疫機(jī)制的探討、DNA疫苗研制等。
2.4生物活性及其產(chǎn)物轉(zhuǎn)貼于
海洋生物活性物質(zhì)的分離與利用是當(dāng)今海洋生物技術(shù)的又一研究熱點(diǎn)。現(xiàn)人研究表明,各種海洋生物中都廣泛存在獨(dú)特的化合物,用來(lái)保護(hù)自己生存于海洋中。來(lái)自不同海洋生物的活性物質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)及疾病防治上顯示出巨大的應(yīng)用潛力,如海綿是分離天然藥物的重要資源。另外,有一些海洋微生物具有耐高溫或低溫、耐高壓、耐高鹽和財(cái)?shù)蜖I(yíng)養(yǎng)的功能,研究開(kāi)發(fā)利用這些具特殊功能的海洋極端生物可能獲得陸地上無(wú)法得到的新的天然產(chǎn)物,因而,對(duì)極端生物研究也成為近年來(lái)海洋生物技術(shù)研究的重點(diǎn)方面。這一領(lǐng)域的研究重點(diǎn)包括抗腫瘤藥物、工業(yè)酶及其它特殊用途酶類(lèi)、極端微生物定功能基因的篩選、抗微生物活性物質(zhì)、抗生殖藥物、免疫增強(qiáng)物質(zhì)、抗氧化劑及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等。
2.5海洋環(huán)境生物技術(shù)
該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是海洋生物修復(fù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。生物修復(fù)技術(shù)是比生物降解含義更為廣泛,又以生物降解為重點(diǎn)的海洋環(huán)境生物技術(shù)。其方法包括利用活有機(jī)體、或其制作產(chǎn)品降解污染物,減少毒性或轉(zhuǎn)化為無(wú)毒產(chǎn)品,富集和固定有毒物質(zhì)(包括重金屬等),大尺度的生物修復(fù)還包括生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)調(diào)控等。應(yīng)用領(lǐng)域包括水產(chǎn)規(guī)模化養(yǎng)殖和工廠(chǎng)化養(yǎng)殖、石油污染、重金屬污染、城市排污以及海洋其他廢物(水)處理等。目前,微生物對(duì)環(huán)境反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制、降解過(guò)程的生化機(jī)理、生物傳感器、海洋微生物之間以及與其它生物之間的共生關(guān)系和互利機(jī)制,抗附著物質(zhì)的分離純化等是該領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。
3.前沿領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展
3.1發(fā)育與生殖調(diào)控
應(yīng)用GIH(性腺抑制激素)和GSH(性腺刺激激素)等激素調(diào)控甲殼類(lèi)動(dòng)物成熟和繁殖的技術(shù)[1],研究了甲狀腺激素在金紹生長(zhǎng)和發(fā)育中的調(diào)控作用,發(fā)現(xiàn)甲狀腺激素受體mRNA水平在大腦中最高,在肌肉中最低,而在肝、腎和鰓中表達(dá)水平中等,表明甲狀腺素受體在成體金銀腦中起著重要作用[1],對(duì)海鞘的同源框(Homeobox)基因進(jìn)行了鑒定,分離到30個(gè)同源框基因[1],建立了青鳉的同源框(Homeobox)基因[1],建立了青鳉胚胎干細(xì)胞系并通過(guò)細(xì)胞移植獲得了嵌合體青鳉[1],建立了虹鱒原始生殖細(xì)胞培養(yǎng)物并分離出Vasa基因[2],進(jìn)行斑節(jié)對(duì)蝦生殖抑制激素的分離與鑒定[2],應(yīng)用受體介導(dǎo)法篩選GnRH類(lèi)似物,用于魚(yú)類(lèi)繁殖[2],建立了海綿細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),用于進(jìn)行藥物篩選[2],建立了將海膽胚胎作為研究基因表達(dá)的模式系統(tǒng)[2],通過(guò)基因轉(zhuǎn)移開(kāi)展了海膽胚胎工程的研究[2],研究了人葡糖轉(zhuǎn)移酶和大鼠已糖激酶cDNA在虹鱒胚胎中的表達(dá)[3],建立了通過(guò)細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)的激酶活性測(cè)定海水魚(yú)苗細(xì)胞增殖速率的方法[3],研究了幾丁質(zhì)酶基因在斑節(jié)對(duì)蝦蛻皮過(guò)程中的表達(dá)[4],從海參分離出同源框基因,并進(jìn)行了序列的測(cè)定[4]。
3.2功能基因克隆
建立了牙鲆肝臟和脾臟mRN A的表達(dá)序列標(biāo)志,從深海一種耐壓細(xì)菌中分離到壓力調(diào)節(jié)的操縱子,從大西洋鮭分離到雌激素受體和甲狀腺素受體基因,從挪威對(duì)蝦中分離到性腺抑制激素基因[1];將DNA微陣列技術(shù)在海綿細(xì)胞培養(yǎng)上進(jìn)行了應(yīng)用,構(gòu)建了班節(jié)對(duì)蝦遺傳連鎖圖譜,建立了海洋紅藻EST,從海星卵母細(xì)胞中分離出成熟蛋白酶體的催化亞基,初步表明硬骨頭魚(yú)類(lèi)IGF-I原E一肽具有抗腫瘤作用[2];構(gòu)建了海洋酵母De—baryomyces hansenii的質(zhì)粒載體,從鯉魚(yú)血清中分離純化出蛋白酶抑制劑,從蘭蟹血細(xì)胞中分離到一種抗菌肽樣物質(zhì),從紅鮑分離到一種肌動(dòng)蛋白啟動(dòng)子,發(fā)現(xiàn)依賴(lài)于細(xì)胞周期的激酶活性可用作海洋魚(yú)類(lèi)苗種細(xì)胞增殖的標(biāo)記,克隆和定序了鰻魚(yú)細(xì)胞色素P4501A cD-NA,通過(guò)基因轉(zhuǎn)移方法分析了鰻細(xì)胞色素P450IAI基因的啟動(dòng)子區(qū)域,分離和克隆了鰻細(xì)胞色素P450IAI基因,建立了適宜于溝紹遺傳作圖的多態(tài)性EST標(biāo)記,構(gòu)建了黃蓋鰈EST數(shù)據(jù)庫(kù)并鑒定出了一些新基因,建立了班節(jié)對(duì)蝦一些組織特異的EST標(biāo)志,從經(jīng)Hirame Rhabdovirus病毒感染的牙鲆淋巴細(xì)胞 EST中分離出596個(gè) cDNA克隆[3];用PCR方法克隆出一種自體受精雌雄同體魚(yú)類(lèi)的?一肌動(dòng)蛋白基因,從金鯛cDNA文庫(kù)中分離出多肽延伸因子EF-2CDNA克隆,在湖鱒基因組中發(fā)現(xiàn)了TC1樣轉(zhuǎn)座子元件[4];鑒定和克隆出的基因包括:南美白對(duì)蝦抗菌肽基因、牡蠣變應(yīng)原(allergen)基因、大西洋鰻和大西洋鮭抗體基因、虹鱒Vasa基因、青鳉P53基因組基因、雙鞭毛藻類(lèi)真核啟始因子5A基因、條紋鱸GtH(促性腺激素)受體cDNA、鮑肌動(dòng)蛋白基因、藍(lán)細(xì)菌丙酮酸激酶基因、鯉魚(yú)視紫紅質(zhì)基因調(diào)節(jié)系列以及牙鲆溶菌酶基因等[1—4]。
3.3基因轉(zhuǎn)移
分離克隆了大馬哈魚(yú)IGF基因及其啟動(dòng)子,并構(gòu)建了大馬哈魚(yú)IGF(胰島素樣生長(zhǎng)因子)基因表達(dá)載體[1]。通過(guò)核定位信號(hào)因子提高了外源基因轉(zhuǎn)移到斑馬魚(yú)卵的整合率[1],建立了快速生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因羅非魚(yú)品系并進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià);對(duì)轉(zhuǎn)基因羅非魚(yú)進(jìn)行了三倍體誘導(dǎo),發(fā)現(xiàn)三倍體轉(zhuǎn)基因羅非魚(yú)盡管生長(zhǎng)不如轉(zhuǎn)基因二倍體快,但優(yōu)于未轉(zhuǎn)基因的二倍體魚(yú),同時(shí),轉(zhuǎn)基因三倍體雌魚(yú)是完全不育的,因而具有推廣價(jià)值[2];研究了超聲處理促進(jìn)外源DNA與金鯛結(jié)合的技術(shù)方法,將GFP作為細(xì)胞和生物中轉(zhuǎn)基因表達(dá)的指示劑;表明轉(zhuǎn)基因溝鯰比對(duì)照組生長(zhǎng)快33%,且轉(zhuǎn)基因魚(yú)逃避敵害的能力較差,因而可以釋放到自然界中,而不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成大的危害[3];應(yīng)用GFP作為遺傳標(biāo)記研究了斑馬魚(yú)轉(zhuǎn)基因的條件優(yōu)化和表達(dá)效率[3];在抗病基因工程育種方面,構(gòu)建了海洋生物抗菌肽及溶菌酶基因表達(dá)載體并進(jìn)行了基因轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)[2];在轉(zhuǎn)基因研究的種類(lèi)上,目前已從經(jīng)濟(jì)養(yǎng)殖魚(yú)類(lèi)逐步擴(kuò)展到養(yǎng)殖蝦、貝類(lèi)及某些觀(guān)賞魚(yú)類(lèi)[2.3]。通過(guò)基因槍法將外源基因轉(zhuǎn)到虹鱒肌肉中獲得了穩(wěn)定表達(dá)[4]。
3.4分子標(biāo)記技術(shù)與遺傳多樣性
研究了將魚(yú)類(lèi)基因內(nèi)含子作為遺傳多樣性評(píng)價(jià)指標(biāo)的可行性,應(yīng)用SSCP和定序的方法研究了大西洋和地中海幾種海洋生物的遺傳多樣性[1]。研究了南美白對(duì)蝦消化酶基因的多態(tài)性[1];利用寄生性原生動(dòng)物和有毒甲藻基因組DNA的間隔區(qū)序列作標(biāo)記檢測(cè)環(huán)境水體中這些病原生物的污染程度,應(yīng)用18S和5.8 S核糖體RNA基因之間的第一個(gè)內(nèi)部間隔區(qū)(ITC—1)序列作標(biāo)記進(jìn)行甲殼類(lèi)生物種間和種內(nèi)遺傳多樣性研究[2];研究了斑節(jié)對(duì)蝦三個(gè)種群的線(xiàn)粒體DNA多態(tài)性,用PCR技術(shù)鑒定了夏威夷Gobioid苗的種類(lèi)特異性。通過(guò)測(cè)定內(nèi)含子序列揭示了南美白對(duì)蝦的種內(nèi)遺傳多樣性,采用同功酶、微衛(wèi)星DNA及RAPD標(biāo)記對(duì)褐鱒不同種群的遺傳變異進(jìn)行了評(píng)價(jià),在平魚(yú)鑒定并分離出12種微衛(wèi)星DNA,在美國(guó)加州魷魚(yú)上發(fā)現(xiàn)了高度可變的微衛(wèi)星DNA[3];弄清了一種深水魚(yú)類(lèi)(Gonostoma gracile)線(xiàn)粒體基因組的結(jié)構(gòu),并發(fā)現(xiàn)了硬骨魚(yú)類(lèi) tRNA基因重組的首個(gè)實(shí)例,測(cè)定了具有重要商業(yè)價(jià)值的海水輪蟲(chóng)的衛(wèi)星DNA序列,用RAPD技術(shù)在大鯪鲆和鰨魚(yú)篩選到微衛(wèi)星重復(fù)片段,從多毛環(huán)節(jié)動(dòng)物上分離出高度多態(tài)性的微衛(wèi)星DNA,用RAPD技術(shù)研究了泰國(guó)東部泥蟹的遺傳多樣性[3];用AFLP方法分析了母性遺傳物質(zhì)在雌核發(fā)育條紋鱸基因組中的貢獻(xiàn)[4]。
3.5 DNA疫苗及疾病防治
構(gòu)建了抗魚(yú)類(lèi)壞死病毒的 DNA疫苗[1];開(kāi)展了虹鱒IHNV DNA疫苗構(gòu)建及防病的研究,表明用編碼IHNV糖蛋白基因的DNA疫苗免疫虹鱒,誘導(dǎo)了非特異性免疫保護(hù)反應(yīng),證明DNA免疫途徑在魚(yú)類(lèi)上的可行性,從虹鱒細(xì)胞系中鑒定出經(jīng)干擾素可誘導(dǎo)的蛋白激酶[2];建立了養(yǎng)殖對(duì)蝦病毒病原檢測(cè)的ELISA試劑盒,用PCR等分子生物學(xué)技術(shù)鑒定了蝦類(lèi)的病毒性病原,將魚(yú)類(lèi)的非特異性免疫指標(biāo)用于海洋環(huán)境監(jiān)控,研究了抗病基因轉(zhuǎn)移提高鯛科魚(yú)類(lèi)抗病力的可行性,研究了蛤類(lèi)唾液酸凝集素的抗菌防御反映[2];研究了一種海洋生物多糖及其衍生物的抗病毒活性[3];建立了測(cè)定牡蠣病原的PCR—ELISA方法[3];研究了Latrunculin B毒素在紅海綿體內(nèi)的免疫定位[4]。
3.6生物活性物質(zhì)
從海藻中分離出新的抗氧化劑[1],建立了大量生產(chǎn)生物活性化合物的海藻細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù),建立了通過(guò)海綿細(xì)胞體外培養(yǎng)制備抗腫瘤化合物的方法[1];從不同生物(如對(duì)蝦和細(xì)菌)中鑒定分離出抗微生物肽及其基因,從魚(yú)類(lèi)水解產(chǎn)物中分離出可用作微生物生長(zhǎng)底物的活性物質(zhì),海洋生物中存在的抗附著活性物質(zhì),用血管生成抑制劑作為抗受孕劑,從蟹和蝦體內(nèi)提取免疫激活劑,從海洋藻類(lèi)和藍(lán)細(xì)菌中純化光細(xì)菌致死化合物,海星抽提物在小鼠上表現(xiàn)出批精細(xì)胞形成的作用,從海洋植物Zostera marina分離出一種無(wú)毒的抗附著活性化合物,從海綿和海鞘抽提物分離出抗腫瘤化合物,開(kāi)發(fā)了珊瑚變態(tài)天然誘導(dǎo)劑,從海膽中分離出一種抗氧化的新藥,在海洋雙鞭毛藻類(lèi)植物中鑒定出長(zhǎng)碳鏈高度不飽和脂肪酸(C28),表明海洋真菌是分離抗微生物肽等生物活性化合物的理想來(lái)源[2];發(fā)現(xiàn)海洋假單胞桿菌的硫酸多糖及其衍生物具有抗病毒活性,從硬殼蛤分離出谷光甘肽一S一轉(zhuǎn)移酶,從鯉血清中分離出絲氨酸蛋白酶抑制劑,從海綿中分離出氨激脯氨酸二肽酶,從一種珊瑚分離出具DNA酶樣活性的物質(zhì),建立了開(kāi)放式海綿養(yǎng)殖系統(tǒng),為生物活性物質(zhì)的大量制備提供了充足的海綿原料[3];從蝦肌水解產(chǎn)物中分離到抗氧化肽物質(zhì)[4];從一種海洋細(xì)菌中分離純化出N一乙酸葡糖胺一6一磷酸脫乙酸酶[4]。
3.7生物修復(fù)、極端微生物及防附著
研究了轉(zhuǎn)重金屬硫蛋白基因藻類(lèi)對(duì)海水環(huán)境中重金屬的吸附能力,表明明顯大于野生藻類(lèi)[1],研究了石油降解微生物在修復(fù)被石油污染的海水環(huán)境上的可療性及應(yīng)用潛力[1];研究了海洋磁細(xì)菌在去除和回收海水環(huán)境中重金屬上的應(yīng)用潛力[1];用Bacillus清除養(yǎng)魚(yú)場(chǎng)污水中的氮,用分子技術(shù)篩選作為海水養(yǎng)殖餌料的微藻,開(kāi)發(fā)了六價(jià)鉻在生物修復(fù)上的應(yīng)用潛力,分離出耐冷的癸烷降解細(xì)菌,研究了海洋環(huán)境中多芳香化烴的微生物降解技術(shù)[2];從噬鹽細(xì)菌分離出滲透壓調(diào)節(jié)基因,并生產(chǎn)了重組Ectoine(滲透壓調(diào)節(jié)因子),從2650米的深海分離到一種耐高溫的細(xì)菌,這種細(xì)菌可用來(lái)分離耐高溫和熱穩(wěn)定的酶,在耐高溫的archaea發(fā)現(xiàn)了D型氨基酸和無(wú)氧氨酸消旋酶,測(cè)定了3種海洋火球菌的基因組DNA序列,借助于CROSS/BLAST分析進(jìn)行了特定功能基因的篩選,從海底沉積物、海水和北冰洋收集了1000多種噬冷細(xì)菌,并從這些細(xì)菌中分離到多種冷適應(yīng)的酶[2];建立了一種測(cè)定藤壺附著誘導(dǎo)物質(zhì)的簡(jiǎn)單方法,研究了Chlorophyta和共生細(xì)菌之間附著所必需的形態(tài)上相互作用,研究了珊瑚抗附著物質(zhì)(dterpene)類(lèi)似物的抗附著和麻醉作用[3];分析了海岸環(huán)境中污著的起始過(guò)程,并對(duì)沉積物和附著物的影響進(jìn)行了檢測(cè)[4]。
4.展望與建議
生物技術(shù)產(chǎn)品種類(lèi)有限,技術(shù)落后我國(guó)的生物技術(shù)產(chǎn)品研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需要的儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)試劑大部分還是依靠從國(guó)外進(jìn)口,我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)與裝備與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距,生物技術(shù)研發(fā)產(chǎn)品種類(lèi)少、水平低、有效市場(chǎng)占有率小,我國(guó)自主研發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品在國(guó)際上還不占主導(dǎo)地位。我國(guó)的生物科技大部分的研究成果還只是在實(shí)驗(yàn)室,沒(méi)有走進(jìn)市場(chǎng)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。
生物技術(shù)研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)重復(fù)現(xiàn)象嚴(yán)重,創(chuàng)新能力不足生物技術(shù)屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品的研發(fā)需要有極大的創(chuàng)新意識(shí)。我國(guó)生物技術(shù)的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)常跟蹤國(guó)外研究技術(shù)和產(chǎn)品,自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品較少。而產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也仿制國(guó)外已經(jīng)批準(zhǔn)上市或者正在臨床研究的產(chǎn)品,不能自主研發(fā),沒(méi)有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,總跟在別人身后,重復(fù)別人的工作。
投入不足,產(chǎn)業(yè)化規(guī)模較小生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)也是資金密集型產(chǎn)業(yè),需要大量的資金投入,是高投入、高風(fēng)險(xiǎn)和高回報(bào)的產(chǎn)業(yè),因此產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)需要大量資金的投入。而我國(guó)對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)立法不完善,增加了投資的風(fēng)險(xiǎn)。而投融資渠道也很單一,主來(lái)來(lái)源于國(guó)家科技基金投入和部分企業(yè)及個(gè)人的資金投入。目前我國(guó)生物技術(shù)公司不少,但大部分都是中小型企業(yè),規(guī)模較小,公司效益較差,缺乏產(chǎn)品的研發(fā)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力,不能在日益激烈的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)形成自己獨(dú)特的規(guī)模和品牌。
生物技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室水平和產(chǎn)業(yè)水平不對(duì)等,產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化慢目前,我國(guó)的生物技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室水平上落后國(guó)外技術(shù)二三年,但是在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化上卻落后發(fā)達(dá)國(guó)家十幾年。先進(jìn)的技術(shù)成果在轉(zhuǎn)化和進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)較慢,嚴(yán)重影響了生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
研發(fā)人才和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)管理人才缺乏由于技術(shù)研究開(kāi)發(fā)人員培養(yǎng)周期較長(zhǎng),大量?jī)?yōu)秀的科研人員滯留在國(guó)外,國(guó)內(nèi)缺乏優(yōu)秀人才,而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有生物技術(shù)人才偏重于理論研究,缺少人才,在我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中,常常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室里的科研成果難以產(chǎn)業(yè)化,或者產(chǎn)業(yè)化成本很高而無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的現(xiàn)象。同時(shí),由于生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)有較強(qiáng)的技術(shù)性,要求企業(yè)家不僅要有企業(yè)管理能力還要具備生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí),技術(shù)兼經(jīng)營(yíng)型人才的短缺,造成大多生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)者不懂專(zhuān)業(yè),導(dǎo)致大量決策失誤,影響生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的效果和進(jìn)程。
促進(jìn)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策
政府要加大投入和引導(dǎo),重視生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展加大對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的資金投入。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要大量的資金。除了政府加大對(duì)科研機(jī)構(gòu)、科研單位的資金投入外,可以考慮由政府出面,面向國(guó)內(nèi)外公開(kāi)招募基金合作者,同時(shí)吸引民間資金的流入。民間資金可以來(lái)源于銀行、民營(yíng)企業(yè)、外資企業(yè)等,也可以來(lái)自養(yǎng)老金、保險(xiǎn)公司的風(fēng)險(xiǎn)基金等。政策保護(hù)和傾斜。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要政府的政策支持和保護(hù)。政府要制定一系列法律法規(guī)來(lái)保護(hù)和鼓勵(lì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,通過(guò)法律規(guī)定來(lái)加強(qiáng)合作、鼓勵(lì)創(chuàng)新,促進(jìn)技術(shù)改革。
重視技術(shù)創(chuàng)新,避免重復(fù)研發(fā)隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化時(shí)代的到來(lái),生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化水平的提高在很大程度上依靠的是技術(shù)的創(chuàng)新,重視技術(shù)的創(chuàng)新,要敢于創(chuàng)新,勇于創(chuàng)新,力爭(zhēng)研發(fā)出擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品。生物技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)和投入市場(chǎng)需求的經(jīng)費(fèi)較大,因此在研發(fā)產(chǎn)品或開(kāi)發(fā)新的生物技術(shù)產(chǎn)品之前要先進(jìn)行專(zhuān)利搜索,避免重復(fù)研究開(kāi)發(fā),加強(qiáng)對(duì)我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù),建立起以自主發(fā)展為基礎(chǔ)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)體系。
加快生物技術(shù)轉(zhuǎn)移,選擇部分重點(diǎn)產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)我國(guó)的實(shí)驗(yàn)室生物技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)產(chǎn)品較慢又難,影響了生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下,要加強(qiáng)與研發(fā)機(jī)構(gòu)的聯(lián)系,引導(dǎo)企業(yè)的加入,密切關(guān)注生物技術(shù)研發(fā)成果,促進(jìn)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和輻射,有效地使單一技術(shù)向成熟的商品發(fā)展,演化成配套的設(shè)備和技術(shù)工藝,促進(jìn)生物技術(shù)的商品化和產(chǎn)業(yè)化。生物技術(shù)在轉(zhuǎn)基因植物、生物芯片、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有較大較快的發(fā)展。我國(guó)的某些基礎(chǔ)較好、接近或者達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品或和項(xiàng)目可以集中優(yōu)勢(shì)、整體設(shè)計(jì)、分段實(shí)施,將這批先進(jìn)的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品投入國(guó)際市場(chǎng),走出生物技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的成功之路,增強(qiáng)并確立我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力和地位。
關(guān)鍵詞:低碳生物技術(shù);法律激勵(lì)機(jī)制;運(yùn)行;完善
[中圖分類(lèi)號(hào)]Q81 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1671-7287(2011)03-0013-10
一、低碳生物技術(shù)的地位與法律支持
1、低碳生物技術(shù)與當(dāng)代能源、環(huán)境問(wèn)題
當(dāng)前,全球能源與環(huán)境問(wèn)題愈演愈烈,能源資源的短缺以及能源過(guò)度的開(kāi)發(fā)利用對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響成為世界共同關(guān)心的話(huà)題。以往,各國(guó)為解決本國(guó)的能源與環(huán)境問(wèn)題,大多以利用現(xiàn)有的能源資源為出發(fā)點(diǎn),試圖最大限度地控制世界能源資源,特別是傳統(tǒng)化石能源,以保證國(guó)家能源安全。如今,在低碳發(fā)展的束下,通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、發(fā)展新能源和可再生能源以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的能源需求以及環(huán)境保護(hù)的需要,成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)先考慮的方向。其中,大力發(fā)展生物技術(shù),不僅能有效地利用地球現(xiàn)有豐富的生物原料,還可以通過(guò)工業(yè)過(guò)程達(dá)到生產(chǎn)能源的目的。生物技術(shù)既可以充分利用資源、實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn),又滿(mǎn)足了低碳發(fā)展的需要,應(yīng)該得到廣泛的重視。
生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)和工程學(xué)的原理,依靠生物作用劑的作用將物料進(jìn)行加工以提品或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的大幕。現(xiàn)代生物科學(xué)發(fā)展迅速,以分子生物學(xué)理論為先導(dǎo)、以基因工程等技術(shù)為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)已經(jīng)開(kāi)啟了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的時(shí)代。人們開(kāi)始運(yùn)用生物學(xué)的方法以及現(xiàn)代工程科學(xué)所開(kāi)拓的新技術(shù)和新工藝,對(duì)生物體進(jìn)行不同層次的設(shè)計(jì)、控制、改造或模擬,對(duì)現(xiàn)代社會(huì)產(chǎn)生了巨大的影響。
在低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下,生物技術(shù)應(yīng)用于能源與環(huán)境等領(lǐng)域能緩解能源需求,改善環(huán)境,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。利用生物技術(shù),以可再生資源生物質(zhì)為原料,大規(guī)模生產(chǎn)人類(lèi)所需要的能源、材料和化學(xué)品等,是解決目前人類(lèi)面臨的能源及環(huán)境危機(jī)的有效手段之一。目前在生物技術(shù)中,低碳生物技術(shù)主要包括生物能源技術(shù)、生物材料技術(shù)、污染治理生物技術(shù)等,其中生物能源技術(shù)作為重要的能源清潔技術(shù),具有很大的潛力和良好的發(fā)展前景。
2、低碳生物技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r與法律支持
當(dāng)前生物技術(shù)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用,也發(fā)揮著越來(lái)越大的作用,特別是在推動(dòng)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化及生產(chǎn)方面,生物技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用,通過(guò)產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)清潔可再生能源的規(guī)模生產(chǎn),是生物能源技術(shù)的價(jià)值所在?,F(xiàn)代生物質(zhì)能的發(fā)展方向是高效清潔利用,將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)能源,包括電力、燃?xì)?、液體燃料(燃料酒精、丁醇、生物柴油等)和固體成型燃料等,其中生物質(zhì)發(fā)電包括農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、垃圾發(fā)電和沼氣發(fā)電等。生物質(zhì)能具有資源量大、相對(duì)集中、能量品位較高的特點(diǎn),在各國(guó)的可再生能源規(guī)劃中占據(jù)著十分重要的地位。據(jù)世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)預(yù)測(cè),到2030年生物經(jīng)濟(jì)將初具規(guī)模,屆時(shí)將有35%的化學(xué)品和其他工業(yè)產(chǎn)品來(lái)自生物產(chǎn)業(yè),二氧化碳的年排放量也將隨之減少10-25億噸。其中,工業(yè)生物技術(shù)的貢獻(xiàn)率將達(dá)到39%。隨著生物能源技術(shù)的進(jìn)步,生物質(zhì)能的優(yōu)勢(shì)和成本不斷下降,生物質(zhì)能必將在未來(lái)世界的能源結(jié)構(gòu)中占有一席之地。
20世紀(jì)90年代以來(lái),以燃料乙醇和生物柴油為代表的第一代生物質(zhì)能得以發(fā)展。目前,美國(guó)為世界第一大燃料乙醇生產(chǎn)國(guó),巴西位居第二,歐盟各國(guó)則是最主要的生物柴油生產(chǎn)地,其他國(guó)家也都在積極發(fā)展生物質(zhì)能。生物質(zhì)能的發(fā)展帶來(lái)糧食種植結(jié)構(gòu)偏重玉米、糧食供應(yīng)總量下降、糧食(油料)價(jià)格振蕩上升、糧食危機(jī)引發(fā)動(dòng)蕩等一系列問(wèn)題。因此,開(kāi)發(fā)第二代、第三代生物燃料(即非糧生物燃料)成為世界各國(guó)關(guān)注的重要議題。但由于麥稈、草和木材等農(nóng)林廢棄物為主要原料(第二代生物燃料)的技術(shù)成本較高,真正商業(yè)化的項(xiàng)目較少;而第三代生物燃料是以微藻為原料的生物燃料,其油脂很難提煉,從海藻中提煉生物燃料的研究正處于實(shí)驗(yàn)室階段,距離商業(yè)化還較遠(yuǎn)。因此,第一代生物質(zhì)能短期內(nèi)不會(huì)被第二、三代生物燃料所替代,第二、三代生物質(zhì)能將是人類(lèi)的理性選擇,也是生物燃料必然的發(fā)展方向。我國(guó)生物質(zhì)資源豐富,主要有農(nóng)作物秸稈、樹(shù)木枝丫、畜禽糞便、能源作物(植物)、工業(yè)有機(jī)廢水、城市生活污水和垃圾等。據(jù)估算,我國(guó)可用于發(fā)電的生物質(zhì)能,近期可達(dá)5億噸標(biāo)煤,遠(yuǎn)期可達(dá)到10億噸標(biāo)煤以上,如果充分利用農(nóng)林生物質(zhì),生物質(zhì)能裝機(jī)容量可達(dá)1.5億千瓦以上。
目前,我國(guó)已經(jīng)具備了低碳生物技術(shù)發(fā)展所需的基礎(chǔ)條件。譬如,擁有全球最大規(guī)模的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、形成了現(xiàn)代生物工業(yè)產(chǎn)業(yè)群體與產(chǎn)業(yè)化條件、擁有一支技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)隊(duì)伍與相應(yīng)的平臺(tái)條件。此外,在酶工程、發(fā)酵工程與過(guò)程工程等領(lǐng)域我國(guó)具有一定的技術(shù)基礎(chǔ),大宗發(fā)酵產(chǎn)品具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),生物塑料、生物能源、生物基化工材料等快速發(fā)展,多種產(chǎn)品的規(guī)模為全球最大。雖然如此,我國(guó)的生物能源技術(shù)與美國(guó)、巴西等國(guó)相比還有一定差距,在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化方面還有待加強(qiáng)。我國(guó)目前生物質(zhì)能與生物能源技術(shù)發(fā)展面臨的困難主要有:①生物質(zhì)資源不足、品質(zhì)不佳、收集困難、難于轉(zhuǎn)化。生物質(zhì)燃料需要大量的能源植物做支撐,但對(duì)于中國(guó)這種糧食需求很大的國(guó)家,不可能大規(guī)模利用糧食作物作為主要原料,加上第二、三代生物質(zhì)能還難以商業(yè)推廣,造成了生物質(zhì)原料供給的不穩(wěn)定。②生物質(zhì)能分散的特點(diǎn)適合發(fā)展中小企業(yè)規(guī)模的項(xiàng)目,但中小企業(yè)在資金和技術(shù)上沒(méi)有優(yōu)勢(shì),在技術(shù)革新方面的能力和動(dòng)力都不足。③生物轉(zhuǎn)化工藝成本高,生物能源終端產(chǎn)品品質(zhì)不佳、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)欠缺。④自主技術(shù)開(kāi)發(fā)亟待突破。生物質(zhì)能利用技術(shù)仍處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展初期,特別是缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),使得生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)在基礎(chǔ)技術(shù)研究、新產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新等方面存在技術(shù)含量低、產(chǎn)品單一等問(wèn)題。
低碳生物技術(shù)需要通過(guò)商業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)推廣才能實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效用,而低碳生物技術(shù)的進(jìn)步也因其經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)得到進(jìn)一步提升,這是一個(gè)相互促進(jìn)的過(guò)程。然而,在低碳生物技術(shù)的發(fā)展前期,市場(chǎng)機(jī)制不完善以及前景不明朗使得技術(shù)研發(fā)及其推廣動(dòng)力不足。因此,低碳生物技術(shù)以及生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)需要各種激勵(lì)舉措提供助力,盡快實(shí)現(xiàn)從技術(shù)到市場(chǎng)的過(guò)渡。國(guó)家通過(guò)各種激勵(lì)機(jī)制促進(jìn)生物技術(shù)革新,引入投資以及完善技術(shù)研發(fā)平臺(tái),再配合以市場(chǎng)機(jī)制的共同作用,帶動(dòng)生物技術(shù)在生物質(zhì)能等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)業(yè)化發(fā)展。與此同時(shí),生物技術(shù)及生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)作為新興的產(chǎn)業(yè),
不可避免會(huì)產(chǎn)生盲目發(fā)展的現(xiàn)象,因此,需要政策與法律引導(dǎo)??傊?,政策與法律的扶持與引導(dǎo)是低碳生物技術(shù)得以快速發(fā)展的重要保障和推動(dòng)力:通過(guò)合理的制度設(shè)計(jì),對(duì)低碳生物技術(shù)發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃,明確其戰(zhàn)略地位,有助于消除市場(chǎng)對(duì)其發(fā)展前景的疑慮,為其發(fā)展指明方向;通過(guò)有效的激勵(lì)機(jī)制,促進(jìn)低碳生物技術(shù)的研發(fā)與推廣,推動(dòng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)同時(shí)駛?cè)氚l(fā)展的快車(chē)道。法律激勵(lì)機(jī)制對(duì)低碳生物技術(shù)發(fā)展的重要作用決定了我們必須重視激勵(lì)制度的設(shè)計(jì),保證其高效性,同時(shí)也要關(guān)注其現(xiàn)實(shí)運(yùn)行的狀況,保證其有效性,如此,各種激勵(lì)機(jī)制才能真正形成積極效應(yīng)。
二、低碳生物技術(shù)法律激勵(lì)機(jī)制的確立
我國(guó)十分重視低碳生物技術(shù)的發(fā)展,特別在生物質(zhì)能領(lǐng)域,國(guó)家出臺(tái)了許多法律與政策以推動(dòng)和保障生物質(zhì)能技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,在注重規(guī)劃的同時(shí)也在各類(lèi)鼓勵(lì)技術(shù)研發(fā)的目錄中將其收入,以使低碳生物技術(shù)具有良好的發(fā)展環(huán)境。隨著我國(guó)將生物質(zhì)能作為國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排的一項(xiàng)重要戰(zhàn)略規(guī)劃,低碳生物技術(shù)必將擁有廣闊的發(fā)展前景。
1、現(xiàn)有的激勵(lì)框架
在政策與規(guī)劃方面,《可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃》根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展需要和生物質(zhì)能利用技術(shù)狀況,提出了重點(diǎn)發(fā)展生物質(zhì)發(fā)電、沼氣、生物質(zhì)固體成型燃料和生物液體燃料。到2020年,生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦,生物質(zhì)固體成型燃料年利用量達(dá)到5000萬(wàn)噸,沼氣年利用量達(dá)到440億立方米,生物燃料乙醇年利用量達(dá)到1000萬(wàn)噸,生物柴油年利用量達(dá)到200萬(wàn)噸。國(guó)家“十二五”規(guī)劃在第二十九章“造就宏大的高素質(zhì)人才隊(duì)伍”中提到了對(duì)生物技術(shù)以及能源資源領(lǐng)域人才隊(duì)伍的協(xié)調(diào)發(fā)展。此外,“十二五”規(guī)劃還在其他3處提出了生物質(zhì)能:一是在第七章“改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件”中提到了“實(shí)施新一輪農(nóng)村電網(wǎng)升級(jí)改造工程,大力發(fā)展沼氣、作物秸稈及林業(yè)廢棄物利用等生物質(zhì)能和風(fēng)能、太陽(yáng)能,加強(qiáng)省柴節(jié)煤爐灶炕改造”的內(nèi)容。二是在第十章“培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”中提出“新能源產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展新一代核能、太陽(yáng)能熱利用和光伏光熱發(fā)電、風(fēng)電技術(shù)裝備、智能電網(wǎng)、生物質(zhì)能”。三是在第十一章“推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式變革”中提出“積極發(fā)展太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿绕渌履茉础钡脑瓌t。《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(國(guó)發(fā)[2010]32號(hào))也將節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)和因地制宜開(kāi)展生物質(zhì)能作為重點(diǎn)的發(fā)展方向。
在鼓勵(lì)技術(shù)研發(fā)方面,國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)規(guī)劃、“973”和“863”計(jì)劃等都將工業(yè)生物技術(shù)列為攻關(guān)重點(diǎn)之一?!秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020)》中也有關(guān)于重點(diǎn)和優(yōu)先提高生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)的內(nèi)容?!秶?guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》認(rèn)為:“生物產(chǎn)業(yè)將成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。要充分發(fā)揮我國(guó)特有的資源優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),著力發(fā)展生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物能源和生物制造,保護(hù)和開(kāi)發(fā)特有生物資源,保障生物安全”。國(guó)家發(fā)改委、科技部、工信部、商務(wù)部、知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2011年6月了《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南(2011年度)》,確定了當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的包括生物、新材料、先進(jìn)能源、節(jié)能環(huán)保、資源綜合利用以及高技術(shù)服務(wù)等10大產(chǎn)業(yè)中的137項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域,生物技術(shù)、先進(jìn)節(jié)能技術(shù)等包含在其中?!犊稍偕茉串a(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》、《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》也將生物質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備納入產(chǎn)業(yè)調(diào)整的范圍。近幾年的《國(guó)家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)名錄》和《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄》也將生物質(zhì)資源綜合利用、生物污染治理等技術(shù)列入其中。
在立法方面,20世紀(jì)90年代以來(lái),中央和各地方政府出臺(tái)了一系列的法律法規(guī),在不同層面上支持可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?!吨腥A人民共和國(guó)電力法》、《中華人民共和國(guó)節(jié)能源法》、《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》、《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》等法律,都作出了關(guān)于鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)利用清潔能源的規(guī)定,《中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步法》、《中華人民共和國(guó)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化法》則為科學(xué)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)與科學(xué)技術(shù)應(yīng)用及成果轉(zhuǎn)化提供了法律制度框架。特別是《中華人民共和國(guó)可再生能源法》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《可再生能源法》)的頒布和實(shí)施,正式確立了可再生能源在國(guó)家能源戰(zhàn)略中的地位,包括生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)展進(jìn)人了新的發(fā)展時(shí)期,為低碳生物技術(shù)的應(yīng)用提供了更為堅(jiān)實(shí)的法律制度保障。
2、具體激勵(lì)機(jī)制的建立
有了國(guó)家政策與法律的制度保障,低碳生物技術(shù)就有了明確的發(fā)展方向和良好的發(fā)展環(huán)境。同時(shí),低碳生物技術(shù)從研發(fā)、項(xiàng)目建設(shè)到推廣都需要實(shí)實(shí)在在的激勵(lì)措施,因此,還需要更為具體的制度設(shè)計(jì)和及時(shí)有效的執(zhí)行。當(dāng)然,生物能源與生物技術(shù)的發(fā)展最終要靠市場(chǎng),要立足于提高產(chǎn)業(yè)自身競(jìng)爭(zhēng)力,符合社會(huì)發(fā)展的需要,這樣才能保持產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。在發(fā)展初期,實(shí)施國(guó)家的各種激勵(lì)機(jī)制將有助于突破制因素,加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程。此外,激勵(lì)不能只限于某些措施或某些方面,而應(yīng)將其作為一個(gè)綜合系統(tǒng)工程來(lái)看待,使各種激勵(lì)措施形成一個(gè)有機(jī)聯(lián)系的整體,這樣激勵(lì)機(jī)制才能發(fā)揮積極而有效的作用。具體而言,以下一些激勵(lì)措施與行動(dòng)應(yīng)是當(dāng)前低碳生物技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵著力點(diǎn):
①統(tǒng)籌規(guī)劃與束性目標(biāo)。低碳生物技術(shù)的發(fā)展離不開(kāi)社會(huì)對(duì)生物質(zhì)能源的需求,生物質(zhì)能的發(fā)展也需要低碳生物技術(shù)的支持和推動(dòng)。制定長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略或發(fā)展路線(xiàn)圖是世界上大多數(shù)國(guó)家發(fā)展生物質(zhì)能的成功經(jīng)驗(yàn)之一。統(tǒng)籌規(guī)劃是準(zhǔn)確定位生物質(zhì)能和低碳生物技術(shù)的重要途徑,一個(gè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的能源及其技術(shù)發(fā)展規(guī)劃就確定了一國(guó)未來(lái)各種能源及其技術(shù)發(fā)展的走向。許多發(fā)達(dá)國(guó)家先制定一定階段內(nèi)生物質(zhì)能在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)中的束性目標(biāo)和計(jì)劃,在此框架之下,出臺(tái)一系列的優(yōu)惠政策,并通過(guò)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的手段鼓勵(lì)各界投資和利用。
為了確??稍偕茉窗l(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),許多國(guó)家制定了支持可再生能源發(fā)展的法規(guī)和政策。德國(guó)、丹麥、法國(guó)、西班牙等國(guó)采取優(yōu)惠的固定電價(jià)收購(gòu)可再生能源發(fā)電量;英國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)實(shí)行可再生能源強(qiáng)制性市場(chǎng)配額政策;美國(guó)、巴西、印度等國(guó)對(duì)可再生能源實(shí)行投資補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠等政策。
美國(guó)、巴西、瑞典是世界上生物質(zhì)開(kāi)發(fā)利用最多的國(guó)家之一,這些國(guó)家都強(qiáng)制推行了生物質(zhì)能在能源結(jié)構(gòu)中的束性目標(biāo)。1999年8月,美國(guó)頒布了《開(kāi)發(fā)和推進(jìn)生物基產(chǎn)品和生物能源》的第13134號(hào)總統(tǒng)令,提出到2010年生物基產(chǎn)品和生物能源增加3倍,到2020年增加10倍,每年為農(nóng)民和鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)新增200億美元的收入和減少1億噸碳排放量;同年國(guó)會(huì)通過(guò)了“生物質(zhì)研發(fā)法案”。2002年美國(guó)制訂了《生物質(zhì)技術(shù)路線(xiàn)圖》并成立了“生物質(zhì)項(xiàng)目辦公室”及“生物質(zhì)技術(shù)咨詢(xún)委員會(huì)”。2005年8月布什簽署的《國(guó)家能源政策法
案》中制訂了可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)(RFS),RFS明確指出必須在汽油中加入特定數(shù)目可再生燃料且每年將遞增。2007年12月的《能源獨(dú)立和安全法案》又制訂了更為嚴(yán)格的可更新燃料標(biāo)準(zhǔn):到2022年用于運(yùn)輸?shù)目稍偕剂现辽僖_(dá)到360億加侖/年。巴西作為世界上唯一在全國(guó)范圍內(nèi)不供應(yīng)純汽油的國(guó)家,其乙醇的生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó),而出口量位居世界第一。燃料乙醇在巴西能源總量中的比重從1975年的5%增至2008年的16%,并且占到巴西可替代能源總量的35%。早在20世紀(jì)70年代,瑞典就頒布了一系列強(qiáng)制性的有關(guān)能源合理化使用和節(jié)能的法律、法規(guī),并隨著技術(shù)的發(fā)展不斷進(jìn)行修訂完善,以此來(lái)指導(dǎo)、規(guī)范企業(yè)的行為。在1998-2002年間,瑞典就投入了25億瑞典克朗用作長(zhǎng)期的氣候研究,在2003年又提供3億瑞典克朗基金給交通和能源部門(mén)用作改善氣候環(huán)境。在政府及巨額投資支持下,瑞典生物質(zhì)能利用技術(shù)得到迅猛發(fā)展。
我國(guó)在《可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃》中提出了可再生能源的發(fā)展目標(biāo):2010年可再生能源消費(fèi)量達(dá)到能源消費(fèi)總量的10%,到2020年達(dá)到15%。在生物質(zhì)能領(lǐng)域,根據(jù)國(guó)家能源局最新的規(guī)劃,我國(guó)2015年生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)要達(dá)到1300萬(wàn)千瓦(較2010年增長(zhǎng)160%)、集中供氣達(dá)到300萬(wàn)戶(hù)、成型燃料年利用量達(dá)到2 000萬(wàn)噸、生物燃料乙醇年利用量達(dá)到300萬(wàn)噸,生物柴油年利用量達(dá)到150萬(wàn)噸。數(shù)據(jù)顯示,2010年我國(guó)農(nóng)村以秸稈為燃料的生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)突破500萬(wàn)千瓦。從這些數(shù)據(jù)來(lái)看,生物質(zhì)能已經(jīng)基本達(dá)成《可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃》中2010年的目標(biāo)。這些目標(biāo)的達(dá)成基本上是通過(guò)地方基層加強(qiáng)本地域的生物質(zhì)利用(特別是沼氣)的成果,是自上而下的推動(dòng)方式,其依據(jù)如國(guó)家能源局的《國(guó)家能源局關(guān)于推薦綠色能源縣的通知》(國(guó)能新能[2009]343號(hào))等,并沒(méi)有給對(duì)企業(yè)設(shè)定相應(yīng)的生物質(zhì)能甚至可再生能源在能源生產(chǎn)中的束性目標(biāo),而是通過(guò)鼓勵(lì)農(nóng)民消費(fèi)綠色能源來(lái)引導(dǎo)資源整合,是一種鼓勵(lì)性而非強(qiáng)制性的方法。
隨著各地對(duì)生物質(zhì)的利用率逐漸升高,特別是農(nóng)村地區(qū)資源綜合利用水平的提高,進(jìn)一步發(fā)展生物質(zhì)能將會(huì)重新遭遇瓶頸,鼓勵(lì)性的推廣只能利用現(xiàn)有的成熟生物轉(zhuǎn)化技術(shù),對(duì)低碳生物技術(shù)的革新要求并不高,難以對(duì)低碳生物技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生足夠的推動(dòng)力。因此,未來(lái)我國(guó)不僅應(yīng)當(dāng)繼續(xù)推廣農(nóng)村生物質(zhì)能的應(yīng)用,還應(yīng)在發(fā)電、生物燃料、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域設(shè)定強(qiáng)制性的生物質(zhì)使用比例目標(biāo),并根據(jù)其技術(shù)革新的程度設(shè)定彈性的財(cái)稅優(yōu)惠措施,如此,才能更快地推動(dòng)生物能源技術(shù)的發(fā)展。
事實(shí)上,在實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)展目標(biāo)的大背景下,我國(guó)在發(fā)電領(lǐng)域已經(jīng)有了一些束性目標(biāo)的嘗試,如“十一五”規(guī)劃中明確提出:“實(shí)行優(yōu)惠的財(cái)稅、投資政策和強(qiáng)制性市場(chǎng)份額政策,鼓勵(lì)生產(chǎn)與消費(fèi)可再生能源,提高在一次能源消費(fèi)中的比重”。《可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃》提出了對(duì)非水電可再生能源發(fā)電規(guī)定強(qiáng)制性市場(chǎng)份額目標(biāo):到2010年和2020年,大電網(wǎng)覆蓋地區(qū)非水電可再生能源發(fā)電在電網(wǎng)總發(fā)電量中的比例分別達(dá)到1%和3%以上;權(quán)益發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘砍^(guò)500萬(wàn)千瓦的投資者,所擁有的非水電可再生能源發(fā)電權(quán)益裝機(jī)總?cè)萘繎?yīng)分別達(dá)到其權(quán)益發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?%和8%以上。但這些規(guī)定在現(xiàn)實(shí)中缺乏配套的實(shí)施細(xì)則,導(dǎo)致很多發(fā)電企業(yè),特別是小企業(yè)難以執(zhí)行。而作為《可再生能源法》修改后被寄予厚望的“可再生能源并網(wǎng)配額管理辦法”遲遲不能出臺(tái),其原因除了對(duì)配額的比例仍有爭(zhēng)議之外,來(lái)自電網(wǎng)及大發(fā)電企業(yè)的阻力也是重要的阻礙因素。除了發(fā)電外,生物液體燃料方面也應(yīng)借鑒美國(guó)和巴西等國(guó)家的經(jīng)驗(yàn),設(shè)定一定的混合燃料比例,以促進(jìn)生物燃料技術(shù)的進(jìn)步。
②研發(fā)投入支持。技術(shù)進(jìn)步是提高產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素,也是解決能源與環(huán)境問(wèn)題的有效方案。要實(shí)現(xiàn)生物能源技術(shù)的突破,研發(fā)與示范階段的資金投入是必要的保障條件。在一般的情形下,技術(shù)研發(fā)與示范應(yīng)采取國(guó)家投資和社會(huì)多元化投資相結(jié)合的方式以保證充足的資金和實(shí)現(xiàn)良性的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。
目前我國(guó)部分生物質(zhì)利用轉(zhuǎn)化技術(shù)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,但總體技術(shù)水平仍比較滯后,主要體現(xiàn)為:在氣體燃料方面,雖然我國(guó)沼氣產(chǎn)業(yè)起步較早,但沼氣技術(shù)仍停留在小規(guī)模的戶(hù)用沼氣層面,大規(guī)模、產(chǎn)業(yè)化地利用沼氣的技術(shù)與裝備都有待開(kāi)發(fā)。在液態(tài)生物質(zhì)燃料方面,燃料乙醇的生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大的差距,目前國(guó)內(nèi)生物柴油生產(chǎn)僅有幾家民營(yíng)企業(yè)采用原始的且會(huì)造成環(huán)境污染的液堿酯交換技術(shù),而在國(guó)際上高壓醇解法已經(jīng)進(jìn)入中間試驗(yàn)階段。在生物質(zhì)固體成型燃料方面,生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)陋,難以為生物質(zhì)成型燃料的大規(guī)模生產(chǎn)提供保障。聯(lián)產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品和生物可降解精細(xì)化工產(chǎn)品在國(guó)外已經(jīng)形成新興行業(yè),而我國(guó)大部分產(chǎn)品尚未研制,而生產(chǎn)這些化工產(chǎn)品是增加生產(chǎn)企業(yè)利潤(rùn)的重要途徑。因此,我國(guó)生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)要進(jìn)一步發(fā)展就要力爭(zhēng)突破技術(shù)瓶頸,加大對(duì)生物能源技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)的資助,確保跟上世界生物能源技術(shù)發(fā)展的步伐。
據(jù)《可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃》的投資估算,2006~2020年,我國(guó)將新增2800萬(wàn)千瓦生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī),按平均每千瓦7000元測(cè)算,需要總投資2000億元;新增6200萬(wàn)戶(hù)農(nóng)村戶(hù)用沼氣,按戶(hù)均投資3000元測(cè)算,需要總投資1900億元;加上大中型沼氣工程、太陽(yáng)能熱水器、地?zé)?、生物液體燃料生產(chǎn)和生物質(zhì)固體成型燃料等,預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的2020年可再生能源目標(biāo)任務(wù)的總投資將需2萬(wàn)億元。如此大規(guī)模的投資不僅應(yīng)應(yīng)用到現(xiàn)有技術(shù)的推廣方面,也應(yīng)保證足夠的資金投入技術(shù)研發(fā)與示范領(lǐng)域。
《國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目管理暫行辦法》(國(guó)家發(fā)改委[2006]第43號(hào))規(guī)定,對(duì)經(jīng)批準(zhǔn)列入國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的項(xiàng)目計(jì)劃,給予中央預(yù)算內(nèi)投資補(bǔ)助或貸款貼息。生物能源技術(shù)作為國(guó)家高技術(shù)的內(nèi)容之一,符合國(guó)家重點(diǎn)扶持和優(yōu)先發(fā)展的方向,因此,應(yīng)該享受一定的研發(fā)與示范資金支持。在財(cái)政部的《可再生能源發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金管理暫行辦法》(財(cái)建[2007]371號(hào))中也明確規(guī)定了可再生能源開(kāi)發(fā)利用的科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目,需要申請(qǐng)國(guó)家資金扶持的,通過(guò)“863”、“973”等國(guó)家科技計(jì)劃(基金)渠道申請(qǐng),不適用可再生能源發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金。因此,在目前階段,技術(shù)研發(fā)一般不享受生物能源領(lǐng)域的資金支持,而只適用技術(shù)項(xiàng)目的支持。根據(jù)上述有關(guān)規(guī)定,國(guó)家高技術(shù)項(xiàng)目的資金來(lái)源包括項(xiàng)目單位的自有資金、國(guó)家補(bǔ)貼資金、國(guó)務(wù)院有關(guān)部門(mén)或地方政府配套資金、銀行貸款以及項(xiàng)目單位籌集的其他資金。項(xiàng)目資金原則上以項(xiàng)目單位自籌為主,國(guó)家采用資金補(bǔ)貼的方式予以支持。
雖然國(guó)家對(duì)生物能源技術(shù)給予了高度重視,安排了相應(yīng)的資金支持項(xiàng)目,地方也配套有相應(yīng)的研發(fā)資金支持規(guī)定(如《重慶市高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項(xiàng)目管理暫行辦法》),但總體而言,國(guó)家在生物能源技
術(shù)研發(fā)方面的支持力度還不夠,且這些項(xiàng)目要求的條件和成果較高,一般的中小企業(yè)項(xiàng)目很難申請(qǐng)到相匹配的資助。與此同時(shí),企業(yè)研發(fā)投入的資金規(guī)模還較小,尚未真正成為技術(shù)創(chuàng)新的主體,目前,我國(guó)工業(yè)企業(yè)研發(fā)支出僅占銷(xiāo)售收入的0.8%,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家4%的水平。產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合的機(jī)制沒(méi)有形成,科技與經(jīng)濟(jì)脫節(jié)的問(wèn)題仍然突出。目前,我國(guó)科技成果轉(zhuǎn)化率僅為25%左右,而發(fā)達(dá)國(guó)家高達(dá)60%。為此,國(guó)家稅務(wù)總局于2008年《企業(yè)研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用稅前扣除管理辦法(試行)》(國(guó)稅發(fā)[2008]116號(hào)),規(guī)定企業(yè)從事《國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域》和國(guó)家發(fā)改委等部門(mén)公布的《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南》規(guī)定項(xiàng)目的研究開(kāi)發(fā)活動(dòng),其在一個(gè)納稅年度中實(shí)際發(fā)生的直接研發(fā)活動(dòng)產(chǎn)生的費(fèi)用支出,允許在計(jì)算應(yīng)納稅所得額時(shí)按照規(guī)定實(shí)行加計(jì)扣除。
技術(shù)研發(fā)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的第一步。目前我國(guó)在這方面的資金支持還不夠,范圍不廣,管理不規(guī)范,未來(lái)不僅需要加大對(duì)生物能源技術(shù)研發(fā)的投入,還要完善“產(chǎn)-研-政”之間有效的溝通和成果轉(zhuǎn)化機(jī)制,形成完整的從研發(fā)到政策支持到產(chǎn)業(yè)化的體系,如此,才能在起跑線(xiàn)上贏得先機(jī)。
③財(cái)政與稅收優(yōu)惠。財(cái)政稅收優(yōu)惠是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要杠桿、產(chǎn)業(yè)調(diào)整的風(fēng)向標(biāo),也是最基礎(chǔ)、應(yīng)用最廣泛的激勵(lì)措施。我國(guó)目前對(duì)低碳生物技術(shù)的財(cái)稅激勵(lì)措施主要體現(xiàn)在生物能源方面,這是不夠的,還應(yīng)基于此而擴(kuò)充到全部低碳生物技術(shù)領(lǐng)域。目前,相關(guān)財(cái)稅激勵(lì)和補(bǔ)助措施主要表現(xiàn)在:
一是建立風(fēng)險(xiǎn)基金,實(shí)施彈性虧損補(bǔ)貼。財(cái)政部、國(guó)家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、國(guó)家稅務(wù)總局、國(guó)家林業(yè)局2006年頒布《關(guān)于發(fā)展生物能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見(jiàn)》(財(cái)建[2006]702號(hào))提出了堅(jiān)持產(chǎn)業(yè)發(fā)展與財(cái)政支持相結(jié)合,鼓勵(lì)企業(yè)提高效率的原則。此外,為化解石油價(jià)格變動(dòng)對(duì)發(fā)展生物能源與生物化工所造成的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn),為市場(chǎng)主體創(chuàng)造穩(wěn)定的市場(chǎng)預(yù)期,將建立風(fēng)險(xiǎn)基金制度與彈性虧損補(bǔ)貼機(jī)制。當(dāng)石油價(jià)格高于企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)保底價(jià)時(shí),國(guó)家不予虧損補(bǔ)貼,企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立風(fēng)險(xiǎn)基金;當(dāng)石油價(jià)格低于保底價(jià)時(shí),先由企業(yè)用風(fēng)險(xiǎn)基金以盈補(bǔ)虧,如果油價(jià)長(zhǎng)期低位運(yùn)行,將啟動(dòng)彈性虧損補(bǔ)貼機(jī)制。
二是原料基地與秸稈能源化利用補(bǔ)助。為保障生物能源和生物化工原料供應(yīng),切實(shí)做到發(fā)展生物能源和生物化工不與糧爭(zhēng)地,財(cái)政部《生物能源和生物化工原料基地補(bǔ)助資金管理暫行辦法》(財(cái)建[2007]435號(hào))對(duì)生物能源和生物化工定點(diǎn)和示范企業(yè)提供原料的基地發(fā)放補(bǔ)助(林業(yè)原料基地補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)為200元/畝,農(nóng)業(yè)原料基地補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)原則上核定為180元/畝)。為加快推進(jìn)秸稈能源化利用,培育秸稈能源產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng),《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》(財(cái)建[2008]735號(hào))規(guī)定對(duì)符合支持條件的(從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產(chǎn)的)企業(yè),根據(jù)企業(yè)每年實(shí)際銷(xiāo)售秸稈能源產(chǎn)品的種類(lèi)、數(shù)量折算消耗的秸稈種類(lèi)和數(shù)量,中央財(cái)政按一定標(biāo)準(zhǔn)給予綜合性補(bǔ)助。
三是上網(wǎng)電價(jià)及費(fèi)用分?jǐn)偧?lì)。目前我國(guó)采取財(cái)政補(bǔ)貼和電網(wǎng)分?jǐn)傁嘟Y(jié)合的方式促進(jìn)可再生能源發(fā)電。《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》(發(fā)改價(jià)格[2006]7號(hào))中明確了可再生能源發(fā)電價(jià)格實(shí)行政府定價(jià)和政府指導(dǎo)價(jià)(通過(guò)招標(biāo)確定的中標(biāo)價(jià)格)兩種形式??稍偕茉窗l(fā)電價(jià)格高于當(dāng)?shù)孛摿蛉济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)的差額部分,在全國(guó)省級(jí)及以上電網(wǎng)銷(xiāo)售電量中分?jǐn)?。生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行政府定價(jià)的,由國(guó)務(wù)院價(jià)格主管部門(mén)分地區(qū)制定標(biāo)桿電價(jià),電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由各省(自治區(qū)、直轄市)2005年脫硫燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)加補(bǔ)貼電價(jià)組成。補(bǔ)貼電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時(shí)0.25元。發(fā)電項(xiàng)目自投產(chǎn)之日起,15年內(nèi)享受補(bǔ)貼電價(jià);運(yùn)行滿(mǎn)15年后,取消補(bǔ)貼電價(jià)。自2010年起,每年新批準(zhǔn)和核準(zhǔn)建設(shè)的發(fā)電項(xiàng)目的補(bǔ)貼電價(jià)比上一年新批準(zhǔn)和核準(zhǔn)建設(shè)項(xiàng)目的補(bǔ)貼電價(jià)遞減2%。發(fā)電消耗熱量中常規(guī)能源超過(guò)20%的混燃發(fā)電項(xiàng)目,視同常規(guī)能源發(fā)電項(xiàng)目,執(zhí)行當(dāng)?shù)厝济弘姀S(chǎng)的標(biāo)桿電價(jià),不享受補(bǔ)貼電價(jià)。2010年7月,國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于完善農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電價(jià)格政策的通知》(發(fā)改價(jià)格[2010]1579號(hào)),規(guī)定對(duì)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目實(shí)行標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)政策,未采用招標(biāo)確定投資人的新建農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目,統(tǒng)一執(zhí)行標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)每千瓦時(shí)0.75元(含稅)。通過(guò)招標(biāo)確定投資人的,上網(wǎng)電價(jià)按中標(biāo)確定的價(jià)格執(zhí)行,但不得高于全國(guó)農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)。已核準(zhǔn)的農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目(招標(biāo)項(xiàng)目除外),上網(wǎng)電價(jià)低于上述標(biāo)準(zhǔn)的,上調(diào)至每千瓦時(shí)0.75元;高于上述標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家核準(zhǔn)的生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目仍執(zhí)行原電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于我國(guó)各個(gè)地區(qū)的煤電標(biāo)桿電價(jià)水平差異大,使得各地生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)際上網(wǎng)電價(jià)差別很大,如何協(xié)調(diào)和平衡各地的生物質(zhì)發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)也是價(jià)格政策研究的重點(diǎn)之一。國(guó)務(wù)院價(jià)格主管部門(mén)應(yīng)根據(jù)各類(lèi)生物質(zhì)能技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)和不同地區(qū)的情況,按照有利于生物質(zhì)能發(fā)展和經(jīng)濟(jì)合理的原則,研究和完善生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的分類(lèi)價(jià)格政策,促進(jìn)生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目的進(jìn)一步發(fā)展。
四是可再生能源專(zhuān)項(xiàng)基金資助。根據(jù)原《可再生能源法》規(guī)定要求,財(cái)政部設(shè)立了可再生能源發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金,后來(lái)配套了《可再生能源發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金暫行管理辦法》,但對(duì)如何申報(bào)資金、優(yōu)惠政策幅度多少等沒(méi)有明確提出。修訂后的《可再生能源法》將原來(lái)“國(guó)家財(cái)政設(shè)立的可再生能源專(zhuān)項(xiàng)資金”修改為“國(guó)家財(cái)政設(shè)立可再生能源專(zhuān)項(xiàng)基金”,主要資金來(lái)源是可再生能源電價(jià)附加收入和國(guó)家財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)資金。根據(jù)相關(guān)人員的解釋?zhuān)瑢ⅰ百Y金”改為“基金”將使這筆補(bǔ)貼更具有“基金縱向管理”的優(yōu)勢(shì)。除了行政成本大大降低之外,也可以做到“收取,統(tǒng)一發(fā)放”,以保證可再生能源投資企業(yè)按時(shí)獲得收益,以鼓勵(lì)其積極性。不過(guò),早就起草完成的“可再生能源專(zhuān)項(xiàng)基金管理辦法”迄今為止仍未能頒布,這對(duì)生物質(zhì)能發(fā)展產(chǎn)生了消極的影響。
五是稅收優(yōu)惠。根據(jù)《高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定管理辦法》(國(guó)科發(fā)火[2008]172號(hào))以及《國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域》的規(guī)定,生物能源技術(shù)屬于高新技術(shù),符合規(guī)定的企業(yè)可以申請(qǐng)認(rèn)定,經(jīng)認(rèn)定后的企業(yè)可依照《中華人民共和國(guó)企業(yè)所得稅法》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《企業(yè)所得稅法》)及其《實(shí)施條例》、《中華人民共和國(guó)稅收征收管理法》及其《實(shí)施細(xì)則》等有關(guān)規(guī)定,申請(qǐng)享受稅收優(yōu)惠政策。根據(jù)《企業(yè)所得稅法》,國(guó)家對(duì)重點(diǎn)扶持和鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)和項(xiàng)目,給予企業(yè)所得稅優(yōu)惠。國(guó)家需要重點(diǎn)扶持的高新技術(shù)企業(yè),減按15%的稅率征收企業(yè)所得稅①。在生物質(zhì)能產(chǎn)品方面,《財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局關(guān)于對(duì)利用廢棄的動(dòng)植物油生產(chǎn)純生物柴油免征消費(fèi)稅的通知》規(guī)定從2009年1月1日起,對(duì)符合條件的利用廢棄的動(dòng)物油和植物油為原料生產(chǎn)的純生物柴油免征消費(fèi)稅。
由于我國(guó)生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用還處于起步階段,
高新生物能源技術(shù)也還未取得重大突破,相關(guān)的財(cái)稅激勵(lì)政策亦未能周全地考慮生物能源技術(shù)及生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn),因此,這些激勵(lì)措施存在規(guī)定不科學(xué)、不完備、落實(shí)不到位等問(wèn)題。例如,有些政策補(bǔ)貼起點(diǎn)過(guò)高,如財(cái)政部《秸稈能源化利用補(bǔ)助資金管理暫行辦法》(財(cái)建[2008]735號(hào))僅支持注冊(cè)資本金1000萬(wàn)元以上、年消耗秸稈量1萬(wàn)噸以上的大中型企業(yè),導(dǎo)致多數(shù)企業(yè)都無(wú)法得到補(bǔ)貼;有些政策設(shè)計(jì)不完整,補(bǔ)貼僅針對(duì)直接生產(chǎn)環(huán)節(jié),對(duì)消費(fèi)能源產(chǎn)品的終端用戶(hù)則沒(méi)有補(bǔ)貼。國(guó)家對(duì)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的優(yōu)惠、補(bǔ)貼、獎(jiǎng)勵(lì)很難落到中小企業(yè)身上。除國(guó)家全力支持的農(nóng)村沼氣項(xiàng)目外,生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大部分政策傾向于規(guī)?;拇笮晚?xiàng)目,如燃料乙醇和液體燃料項(xiàng)目,國(guó)家每年向4家陳化糧燃料乙醇定點(diǎn)企業(yè)(黑龍江華潤(rùn)酒精、吉林燃料乙醇公司、安徽豐原生化以及河南天冠)發(fā)放補(bǔ)貼,走非糧路線(xiàn)的中小企業(yè)卻很難拿到同等的補(bǔ)助。沒(méi)有得到補(bǔ)貼的中小型生物質(zhì)能源企業(yè),生產(chǎn)成本相對(duì)較高,在競(jìng)爭(zhēng)中明顯處于劣勢(shì),想得到大的發(fā)展十分困難。而在液體燃料市場(chǎng)上,目前中石油、中石化只收購(gòu)拿到正式批文的黑龍江華潤(rùn)酒精等4家定點(diǎn)供應(yīng)企業(yè)的燃料乙醇,中小企業(yè)生產(chǎn)的乙醇銷(xiāo)路不暢,導(dǎo)致部分生物燃料企業(yè)無(wú)法將產(chǎn)品變現(xiàn),整個(gè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)無(wú)法正常循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。
未來(lái)我國(guó)財(cái)稅激勵(lì)機(jī)制應(yīng)當(dāng)根據(jù)生物技術(shù)和生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的技術(shù)及行業(yè)發(fā)展水平,因勢(shì)制宜、因時(shí)制宜地設(shè)計(jì)有效、彈性的激勵(lì)措施,既要保證“對(duì)癥下藥”,又要注重規(guī)劃引導(dǎo),保證財(cái)政稅收政策的合理性以及相互協(xié)調(diào)。
④收購(gòu)激勵(lì)與政府采購(gòu)。低碳生物技術(shù)應(yīng)用的前提是所生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠在市場(chǎng)上銷(xiāo)售出去,保證資源不被浪費(fèi),同時(shí)也能抵消一定成本。在當(dāng)前化石能源開(kāi)采利用費(fèi)用較低的情況下,無(wú)論是生物質(zhì)發(fā)電,還是生物質(zhì)液體燃料,其成本都相對(duì)高昂,如果沒(méi)有特殊的優(yōu)惠政策和刺激措施,很難在市場(chǎng)上有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。因此,對(duì)生物能源的收購(gòu)激勵(lì),包括政府采購(gòu),能夠給相關(guān)企業(yè)解決產(chǎn)品生產(chǎn)的后顧之憂(yōu),同時(shí),政府通過(guò)實(shí)際行動(dòng)支持生物能源發(fā)展,將起到很好的示范和宣傳作用。
在生物質(zhì)發(fā)電方面,《可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃》提出了國(guó)家電網(wǎng)企業(yè)和石油銷(xiāo)售企業(yè)要按照《可再生能源法》的要求,承擔(dān)收購(gòu)可再生能源電力和生物液體燃料的義務(wù)。2007年7月25日,國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)第25號(hào)令,即《電網(wǎng)企業(yè)全額收購(gòu)可再生能源電量監(jiān)管辦法》,規(guī)定了電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)該制度的實(shí)施情況進(jìn)行監(jiān)管。2009年修改的《可再生能源法》第十四條重申了國(guó)家實(shí)行可再生能源發(fā)電全額保障性收購(gòu)制度:電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)與按照可再生能源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃建設(shè),依法取得行政許可或者報(bào)送備案的可再生能源發(fā)電企業(yè)簽訂并網(wǎng)協(xié)議,全額收購(gòu)其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)符合并網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電量。同時(shí),該法第十六條對(duì)生物質(zhì)能源作了專(zhuān)門(mén)的規(guī)定:國(guó)家鼓勵(lì)清潔、高效地開(kāi)發(fā)利用生物質(zhì)燃料,鼓勵(lì)發(fā)展能源作物。利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)的燃?xì)夂蜔崃?,符合城市燃?xì)夤芫W(wǎng)、熱力管網(wǎng)的入網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的,經(jīng)營(yíng)燃?xì)夤芫W(wǎng)、熱力管網(wǎng)的企業(yè)應(yīng)當(dāng)接收其入網(wǎng)。國(guó)家鼓勵(lì)生產(chǎn)和利用生物液體燃料。石油銷(xiāo)售企業(yè)應(yīng)當(dāng)按照國(guó)務(wù)院能源主管部門(mén)或者省級(jí)人民政府的規(guī)定,將符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生物液體燃料納入其燃料銷(xiāo)售體系。
然而,修訂后的《可再生能源法》除了規(guī)定全額保障性收購(gòu)的原則性提法外,配套的實(shí)施細(xì)則未能及時(shí)跟進(jìn),收購(gòu)電量中可再生能源電量所占的比重、可再生能源發(fā)電并網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定等問(wèn)題上均有不同程度的空白。在生物液體燃料方面,燃料乙醇和生物柴油市場(chǎng)還不完善,配套的規(guī)定也處于缺失狀態(tài),現(xiàn)實(shí)中的生物液體燃料收購(gòu)基本還需要依靠石油企業(yè)的自覺(jué)。
一個(gè)穩(wěn)定的生物質(zhì)能源需求方是生產(chǎn)企業(yè)保持持續(xù)盈利能力的關(guān)鍵。在生物質(zhì)能源發(fā)展的早期,由于成本以及價(jià)格較高,完全通過(guò)財(cái)政補(bǔ)貼的方式并不能發(fā)揮生物能源“物盡其用”的功能。而政府采購(gòu)則能較好地實(shí)現(xiàn)兩者的兼顧:既能滿(mǎn)足政府自身的需求,又間接為生物能源創(chuàng)造了市場(chǎng)。事實(shí)上,政府采購(gòu)已經(jīng)成為一些生物能源發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的激勵(lì)措施之一,美國(guó)聯(lián)邦政府有關(guān)法律要求政府必須購(gòu)買(mǎi)國(guó)產(chǎn)高能效產(chǎn)品和“綠色產(chǎn)品”,要求聯(lián)邦政府在2005年購(gòu)買(mǎi)10萬(wàn)輛潔凈汽車(chē),其中包括生物質(zhì)燃料汽車(chē)。巴西相關(guān)法律也明確規(guī)定,聯(lián)邦一級(jí)的單位購(gòu)、換輕型公用車(chē)時(shí),必須使用包括燃料乙醇在內(nèi)的可再生燃料汽車(chē)。政府采購(gòu)不僅能夠起到很好的示范和宣傳作用,通過(guò)直接對(duì)話(huà)與交易,還能夠節(jié)省通過(guò)其他方式可能產(chǎn)生的中間費(fèi)用,因而是一種高效率的“合作”方式。我國(guó)政府也可借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)購(gòu)買(mǎi)生物質(zhì)能來(lái)源的電力等其他有效方式來(lái)以實(shí)際行動(dòng)支持生物能源的發(fā)展。
⑤培育和完善市場(chǎng)。任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都需要以市場(chǎng)存在為基礎(chǔ),產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益的實(shí)現(xiàn)與上下游市場(chǎng)的依托密不可分。市場(chǎng)不發(fā)展,產(chǎn)業(yè)就會(huì)失去活力,甚至?xí)虿环仙鐣?huì)的需要遭到淘汰。當(dāng)前世界能源發(fā)展的趨勢(shì)之一就是市場(chǎng)化與自由化改革,我國(guó)經(jīng)濟(jì)、能源領(lǐng)域也在進(jìn)行著大規(guī)模的市場(chǎng)體制改革。因此,發(fā)展生物能源和生物技術(shù)市場(chǎng),將為低碳生物技術(shù)的發(fā)展注入嶄新的活力。
由于低碳生物技術(shù)是新興的技術(shù),其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有可能會(huì)因技術(shù)的不成熟造成不可預(yù)料的損失,因此,對(duì)生物技術(shù)及其產(chǎn)品市場(chǎng)的監(jiān)管就顯得尤為重要。如不能正確加以引導(dǎo),將可能破壞生物能源資源開(kāi)發(fā)與利用;燃料乙醇、生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量如不合格,將可能影響到交通運(yùn)輸安全;在生物能源和生物化工生產(chǎn)環(huán)節(jié),如不嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),會(huì)造成環(huán)境污染,增加能源消耗。因此,發(fā)展生物能源與生物化工必須充分考慮資源、技術(shù)、環(huán)保、能耗等多方面因素,嚴(yán)格市場(chǎng)準(zhǔn)入,加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管?!蛾P(guān)于發(fā)展生物能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見(jiàn)》規(guī)定了生物能源與生物化工企業(yè)實(shí)行嚴(yán)格的行業(yè)準(zhǔn)入制度。地方發(fā)改委、財(cái)政部門(mén)根據(jù)國(guó)家統(tǒng)一的推廣規(guī)劃,聯(lián)合推薦申報(bào)定點(diǎn)企業(yè),申請(qǐng)企業(yè)必須符合行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部按有關(guān)規(guī)定選擇并確定定點(diǎn)企業(yè)。
然而,上述規(guī)定在一定程度上造成了生物液體燃料的市場(chǎng)準(zhǔn)入和產(chǎn)品流通體系不通暢。毫無(wú)疑問(wèn),嚴(yán)格的產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入和產(chǎn)品流通政策措施是生物液體燃料產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展的基本保障。但是,由于局限于數(shù)家生產(chǎn)企業(yè)和兩大石油公司的封閉體系,在一批從事甜高粱乙醇和生物柴油生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品無(wú)法進(jìn)入車(chē)用成品油經(jīng)銷(xiāo)體系和終端消費(fèi)市場(chǎng),特別是生物柴油還根本沒(méi)有正常的車(chē)用燃料銷(xiāo)售渠道,從而阻礙了非糧生物液體燃料產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,打擊了相關(guān)企業(yè)進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、擴(kuò)大示范項(xiàng)目建設(shè)的積極性。在生物質(zhì)發(fā)電方面,由于對(duì)“全額保障性收購(gòu)”的細(xì)化規(guī)則還未出臺(tái),導(dǎo)致目前生物質(zhì)發(fā)電市場(chǎng)處于比較混亂的狀態(tài),特別是中小型生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目,并網(wǎng)十分困難。此外,電網(wǎng)公司的智能電網(wǎng)系統(tǒng)還未能跟進(jìn)建設(shè),接受生物質(zhì)能并網(wǎng)還沒(méi)有具體的標(biāo)準(zhǔn),且目前的接網(wǎng)政策更多的是對(duì)電網(wǎng)提出束性要求,沒(méi)有對(duì)可再生能源發(fā)
電廠(chǎng)提出束要求,更多的標(biāo)準(zhǔn)亟須配套。因此,整個(gè)生物質(zhì)能市場(chǎng)基本還處在“萌芽期”,市場(chǎng)規(guī)模還不大,相關(guān)制度建設(shè)還不健全,生物質(zhì)能市場(chǎng)還需進(jìn)一步培育和發(fā)展。
三、完善低碳生物技術(shù)的激勵(lì)機(jī)制及其運(yùn)行
我國(guó)目前對(duì)低碳生物技術(shù)的激勵(lì)除了少部分符合條件的高新技術(shù)企業(yè)以及研發(fā)項(xiàng)目之外,產(chǎn)業(yè)端以及配套制度建設(shè)等領(lǐng)域還處于起步階段,真正商業(yè)化的市場(chǎng)還未建立;以生物能源為核心的產(chǎn)品激勵(lì)措施也不夠規(guī)范;各種激勵(lì)措施并不完全符合現(xiàn)實(shí)的狀況,很多規(guī)定由于缺乏實(shí)施細(xì)則未能得到有效實(shí)施。低碳生物技術(shù)發(fā)展不僅需要一整套規(guī)范的、系統(tǒng)的激勵(lì)機(jī)制設(shè)計(jì),而且還應(yīng)落實(shí)到現(xiàn)實(shí)運(yùn)作中,實(shí)現(xiàn)其高效性和有效性的統(tǒng)一。由此,需要政府在戰(zhàn)略規(guī)劃與計(jì)劃、法律法規(guī)及其配套規(guī)定、行政管理與監(jiān)管、經(jīng)濟(jì)與財(cái)稅優(yōu)惠等方面完善體制,也需要企業(yè)和市場(chǎng)理性發(fā)展,形成從制度設(shè)計(jì)到產(chǎn)業(yè)運(yùn)行的良好互動(dòng)狀況。
戰(zhàn)略規(guī)劃與計(jì)劃是產(chǎn)業(yè)及技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力和落腳點(diǎn),明確的戰(zhàn)略與計(jì)劃為產(chǎn)業(yè)及技術(shù)的發(fā)展指明了方向。因此,需要盡快開(kāi)展科學(xué)、系統(tǒng)的生物質(zhì)資源調(diào)查與評(píng)價(jià)工作,綜合考慮低碳生物技術(shù)的發(fā)展與技術(shù)路線(xiàn),在國(guó)家能源統(tǒng)籌的框架下客觀(guān)、準(zhǔn)確定位生物質(zhì)能的地位和作用,不能盲目和無(wú)序發(fā)展。生物質(zhì)能源化利用的技術(shù)選擇必須遵循“因地制宜,資源優(yōu)先”的原則,在資源確定的前提下,需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民收入、氣候、交通、環(huán)境等實(shí)際情況而定。當(dāng)資源和當(dāng)?shù)貤l件可以適用于多種技術(shù)時(shí),可以根據(jù)技術(shù)的綜合效益進(jìn)行選擇。立法是實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略與規(guī)劃的重要途徑,也是制度設(shè)計(jì)和運(yùn)行的最終保障。目前我國(guó)除了《可再生能源法》之外,直接涉及生物質(zhì)能和生物能源技術(shù)的法律寥寥可數(shù),且基本都是在可再生能源的背景下進(jìn)行原則性闡述。此外,相關(guān)的行政法規(guī)處于空白狀態(tài),專(zhuān)門(mén)的部門(mén)規(guī)章也還未頒布?,F(xiàn)行關(guān)于生物質(zhì)能的規(guī)定主要是國(guó)務(wù)院的通知、意見(jiàn)以及各部門(mén)的工作規(guī)劃與方案,這些非規(guī)范性文件不僅數(shù)量不多,且極不規(guī)范,變動(dòng)調(diào)整快,具有較短的時(shí)效性??梢哉f(shuō),相關(guān)立法的缺乏是生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的最大困難之一。生物質(zhì)資源由于其特殊性,其發(fā)展需要協(xié)調(diào)能源部門(mén)、農(nóng)業(yè)部門(mén)、科學(xué)技術(shù)部門(mén)、工業(yè)部門(mén)、財(cái)政部門(mén)、稅收部門(mén)等多個(gè)部門(mén)的關(guān)系,這種復(fù)雜性也是目前難有一部專(zhuān)門(mén)性的部門(mén)規(guī)章的原因。因此,我國(guó)未來(lái)在該領(lǐng)域的立法的關(guān)鍵是提高立法位階,至少也應(yīng)該有專(zhuān)門(mén)的行政法規(guī)規(guī)定生物能源發(fā)展的各種宏觀(guān)問(wèn)題,再由各部門(mén)制定實(shí)施細(xì)則去執(zhí)行,這樣生物能源的發(fā)展才能有堅(jiān)實(shí)的制度保障。
產(chǎn)業(yè)管理與市場(chǎng)監(jiān)管是任何產(chǎn)業(yè)發(fā)展所必需的行政管制手段。在中國(guó),產(chǎn)業(yè)管理更是一種常見(jiàn)的管理方法。如前文所述,我國(guó)目前大量的部門(mén)政策文件(非規(guī)范性文件)都涉及產(chǎn)業(yè)管理的內(nèi)容。生物技術(shù)的發(fā)展也不例外,特別是在其發(fā)展的早期,政府的直接介入十分必要。產(chǎn)業(yè)管理與市場(chǎng)監(jiān)管在行業(yè)行政規(guī)劃、項(xiàng)目與市場(chǎng)準(zhǔn)入、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)監(jiān)控、檢查監(jiān)督等方面發(fā)揮著重要的作用。特別是在目前我國(guó)生物能源領(lǐng)域相關(guān)立法和制度還不完善的狀況下,產(chǎn)業(yè)管理與行業(yè)監(jiān)管已經(jīng)成為了生物能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力量。隨著生物能源技術(shù)的進(jìn)步和生物質(zhì)能市場(chǎng)的發(fā)展,未來(lái)我國(guó)應(yīng)逐步減少政府直接管理的范圍,更多的資源配置應(yīng)讓市場(chǎng)去解決;與此同時(shí),還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)發(fā)展的監(jiān)管,保證技術(shù)發(fā)展符合社會(huì)的需要,減少技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生的負(fù)面影響,最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)管理、市場(chǎng)監(jiān)管與技術(shù)監(jiān)管的和諧統(tǒng)一。
關(guān)鍵詞:環(huán)境生物技術(shù),微生物,生物凈化,生物修復(fù),生物降解,反應(yīng)器
環(huán)境生物技術(shù)(environmental biotechnology)是利用生物的生理活動(dòng),高效凈化污染環(huán)境以及將污染物轉(zhuǎn)化為資源的人工技術(shù)系統(tǒng)。作為一門(mén)新型的邊緣學(xué)科,主要涉及生物技術(shù)、工程學(xué)、環(huán)境學(xué)和生態(tài)學(xué)等學(xué)科,不僅包含了生物技術(shù)所有的特點(diǎn),還融合了環(huán)境污染防治以及其他工程技術(shù), 其核心是微生物學(xué)過(guò)程[1]。它是近20年來(lái)產(chǎn)生的一門(mén)多學(xué)科相互滲透的新興邊緣學(xué)科,環(huán)境生物技術(shù)可以按技術(shù)難易劃分為三類(lèi)[2] 第一類(lèi)是指以分子生物學(xué)技術(shù)為主體,以基因工程為主導(dǎo)的污染控制與監(jiān)測(cè)技術(shù),包括構(gòu)建降解殺蟲(chóng)劑、除草劑、多環(huán)芳烴類(lèi)化合物等污染物的高效基因工程菌,創(chuàng)造抗污染型轉(zhuǎn)基因植物等。第二類(lèi)是以目前大量應(yīng)用的經(jīng)過(guò)改革與創(chuàng)新的生物處理技術(shù),如生物流化床法、上流式厭氧甲烷發(fā)酵法和變形活性污泥法等等。 第三類(lèi)包括:生物穩(wěn)定塘、人工濕地和污染控制資源化生態(tài)工程等自然凈化系統(tǒng)。 本文僅討論后兩種環(huán)境生物技術(shù)。
1.環(huán)境生物技術(shù)的特點(diǎn)
作為高新技術(shù)之一的生物技術(shù)用于污染治理已有悠久的歷史。但是,由現(xiàn)代生物技術(shù)和環(huán)境工程技術(shù)相結(jié)合的環(huán)境生物技術(shù),是20世紀(jì) 80年代才誕生于歐美地區(qū)[3]。 環(huán)境生物技術(shù)是21世紀(jì)國(guó)際生物技術(shù)的一大熱點(diǎn)領(lǐng)域,它將在環(huán)境治理上發(fā)揮著重要的作用。環(huán)境生物技術(shù)產(chǎn)生、發(fā)展及演變與一系列的環(huán)境污染問(wèn)題有著密切的聯(lián)系。 近年來(lái),隨著細(xì)胞融合技術(shù)、基因工程技術(shù)、分子生物技術(shù)等的發(fā)展,環(huán)境生物技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。生物與環(huán)境之間既有對(duì)立的一面,又有統(tǒng)一的一面,生物體靠體內(nèi)調(diào)節(jié)和變異來(lái)適應(yīng)環(huán)境變化,同時(shí)通過(guò)自身來(lái)影響和改變環(huán)境。 環(huán)境生物技術(shù)擁有許多其他方法不可比擬的優(yōu)勢(shì),如微生物對(duì)各類(lèi)污染物均有較強(qiáng)、較快的適應(yīng)性,并可將其作為代謝底物降解和轉(zhuǎn)化,具有效果好、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染等優(yōu)勢(shì)。用生物方法處理污染物的最終產(chǎn)物大都是無(wú)毒無(wú)害、穩(wěn)定的物質(zhì),如二氧化碳、水、氮?dú)夂图淄榈?通??梢徊降轿?避免了污染物的多次轉(zhuǎn)移,因此它又是一種消除污染安全而徹底的手段。另外,生物處理技術(shù)的產(chǎn)物或副產(chǎn)品,大多可以較快生物降解的,并可作為資源加以利用,有助于把人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染減到最小程度。生物技術(shù)還易于進(jìn)行大規(guī)模操作,一些生物曝氣池、生物濾池的容積之大,也是其他工藝望塵莫及的。 生物方法還可以就地利用天然水塘或土壤層作為污染物處理場(chǎng)所,這可大大降低處理費(fèi)用。因此生物技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用將是勢(shì)不可擋的。 環(huán)境生物技術(shù)具有深遠(yuǎn)的發(fā)展前景,特別是對(duì)于尋求用低成本解決環(huán)境問(wèn)題的發(fā)展中國(guó)家具有極大潛力。
目前,環(huán)境生物技術(shù)在廢水處理、廢氣處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染檢測(cè)和補(bǔ)救、毒性鑒別等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行[4] ,有些也已取得了初步成果,但是環(huán)境生物技術(shù)的潛在優(yōu)勢(shì)還遠(yuǎn)沒(méi)有引起人們的重視。
2 環(huán)境生物技術(shù)的應(yīng)用
生物技術(shù)在環(huán)境方面的應(yīng)用主要有:用植物和微生物清除環(huán)境污染物、毒物;用生物傳感器監(jiān)測(cè)污染;用微生物殺蟲(chóng)劑代替化學(xué)殺蟲(chóng)劑等。運(yùn)用環(huán)境生物技術(shù)進(jìn)行水污染治理,是目前采用的主要技術(shù)措施,它具有以下優(yōu)點(diǎn): ①生物既具有很強(qiáng)的吸附力,又具有良好的沉降性,處理效果好; ②生物具有很強(qiáng)的降解能力,處理效率高; ③可處理水量大,方法成熟; ④成本低,無(wú)二次污染。 生物法在處理污水時(shí)所起的重要作用已受到關(guān)注,它在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用還有待于進(jìn)一步研究和拓展,以下幾點(diǎn)是環(huán)境生物技術(shù)在環(huán)境污染治理方面的具體應(yīng)用。
2.1生物修復(fù)
有毒化學(xué)品尤其是石油、有機(jī)氯化物、化學(xué)聚合物等造成的污染已成為世界性問(wèn)題,在各種清除污染物的技術(shù)中,生物修復(fù)是最有前途的技術(shù)之一。 生物修復(fù)即生物除污,是指生物特別是微生物催化降解有機(jī)污染物,從而修復(fù)被污染的環(huán)境、消除環(huán)境中的污染物或修復(fù)由于對(duì)生態(tài)系統(tǒng)管理不善造成的損害的一個(gè)受控或自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。不同類(lèi)型的生物都有不同的生物除污作用。例如:利用植物吸收污染物(植物除污) 是一個(gè)正在興起的研究領(lǐng)域。 植物修復(fù)技術(shù)是以植物忍耐和超量積累某種和某些化學(xué)元素的理論為基礎(chǔ),利用植物及其共存微生物體系清除環(huán)境中的污染物的一門(mén)環(huán)境污染治理技術(shù)[5] 。
2.2 生物監(jiān)測(cè)
傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)以化學(xué)分析用成熟的儀器為主,當(dāng)代生物技術(shù)發(fā)展了生物監(jiān)測(cè)為主的新手段,如通過(guò)測(cè)定微生物的酶和細(xì)胞基因等監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化。 目前研究較多的有生物發(fā)光菌、鹵素呼吸菌、苯乙烯降解菌等,主要監(jiān)測(cè)水體中的有害物質(zhì)和海水中藻類(lèi)的爆發(fā)。
2.3 微生物降解技術(shù)
微生物對(duì)污染物質(zhì)的代謝、轉(zhuǎn)化及降解作用,是當(dāng)今環(huán)境污染控制研究中最活躍的領(lǐng)域之一。 許多微生物和原生動(dòng)物可以?xún)艋瘡U水,傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)大多是對(duì)自然生長(zhǎng)的微生物群體加以馴化、繁殖利用,對(duì)污染物的降解水平較低。 20世紀(jì)70年代以來(lái),針對(duì)一些特定的有毒廢水或成分單一的高濃度有機(jī)廢水,已選育出具有較高降解活性的菌種,并進(jìn)行純培養(yǎng)后用于廢水處理,已初步顯示出一定的優(yōu)越性,成為近年來(lái)利用生物處理廢水的一種常用方法。微生物在廢水處理中的特殊作用將不斷得到挖潛,而且用微生物來(lái)處理環(huán)境污染物是一種安全、經(jīng)濟(jì)的方法。
2.4 生物發(fā)酵技術(shù)
生物發(fā)酵工程涉及最早的領(lǐng)域是廢水生物處理。目前關(guān)注的生物發(fā)酵技術(shù)主要有: ①水解- 好氧生物處理法( H/ O 法) ,其特點(diǎn)是將厭氧過(guò)程控制在水解和酸化階段。用H/ O 法處理表面活性劑廢水、焦化廢水和印染廢水等難降解工業(yè)廢水,其效果十分顯著,COD 去除率較常規(guī)法提高20 %~30 %;處理城市污水時(shí),其出水COD 濃度
2.5 生物強(qiáng)化處理技術(shù)
為了提高廢水處理的效果,而向廢水中投加從自然界中篩選的優(yōu)勢(shì)菌種或通過(guò)基因組合技術(shù)產(chǎn)生的高效菌種,以去除某一種或某一類(lèi)有害物質(zhì)的方法. 主要強(qiáng)化方法有:
①高濃度活性污泥法,以高污泥濃度和長(zhǎng)泥齡來(lái)促進(jìn)對(duì)難分解物質(zhì)的處理,加快反應(yīng)速度。 日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果[6] 。 ②生物- 鐵法,是在普通活性污泥中加入無(wú)機(jī)鹽如鐵、鈣、鎂等,多用鐵鹽(氫氧化鐵或氧化鐵粉) ,形成生物鐵絮凝體活性污泥,具有高濃度活性污泥法的特點(diǎn),主要用來(lái)提高去除污水磷的效果。 ③生物- 活性炭法,綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力,使二者產(chǎn)生協(xié)同增效作用。在該系統(tǒng)中,每克活性炭去除1~3gCOD ,分解廢水毒性能力增強(qiáng),同時(shí)還顯著提高了脫氮水平 。
2.6 生物反應(yīng)器技術(shù)
生物反應(yīng)器技術(shù),是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。該法主要應(yīng)用于制藥、食品、精細(xì)化工等行業(yè)。其特點(diǎn)是:容量大,連續(xù)運(yùn)行,自動(dòng)化控制,操作簡(jiǎn)便。 美、英、德、日本等現(xiàn)大量生產(chǎn)現(xiàn)代化的新型生物膜反應(yīng)器,其共同特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)裝有比表面大的載體,有利于微生物附著生長(zhǎng)形成生物膜;供氣或供給的其他反應(yīng)條件優(yōu)越,污染物具有充分的時(shí)間與微生物接觸,有利于增強(qiáng)微生物的分解代謝能力。我國(guó)的北京、上海等地也在積極開(kāi)發(fā)研制。目前,2000m3的反應(yīng)容器已經(jīng)問(wèn)世。 雖然其處理能力較低,造價(jià)較高,但其管理方便,運(yùn)行費(fèi)用低,所以歐美地區(qū)約有70 %的污水處理廠(chǎng)采用該技術(shù)⑸ 。
2.7 微生物絮凝劑的應(yīng)用
微生物絮凝劑是利用生物技術(shù),通過(guò)微生物發(fā)酵,抽提精制而得到的一種具有生物分解性和安全性的新型、高效、無(wú)毒的廉價(jià)的水處理劑,這些都是目前使用的無(wú)機(jī)或有機(jī)合成高分子絮凝劑等所不具備的。 通過(guò)細(xì)菌、真菌等微生物生產(chǎn)出的生物絮凝劑由于具有降解性能好,使用成本低,不會(huì)導(dǎo)致二次污染等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中。目前,已篩選出19 種具有絮凝能力的微生物,其中,霉菌8種,細(xì)菌5種,放線(xiàn)菌5種,酵母菌1種[3]。 隨著生物技術(shù)的發(fā)展,生物絮凝劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有良好的發(fā)展前景。
2.8 生物凈化技術(shù)
生物凈化處理包括穩(wěn)定塘和土地處理系統(tǒng)。 穩(wěn)定塘是污水處理技術(shù)中最簡(jiǎn)單的一種,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,不需要什么特殊技術(shù)就可連續(xù)處理污水。 一般停留時(shí)間較長(zhǎng),需占用較大的土地面積。 可用于污水的一級(jí)、二級(jí)處理。 土地處理系統(tǒng)是利用土壤及其微生物、植物根系的凈化能力處理污水,同時(shí)利用污水中的營(yíng)養(yǎng)元素和水分促進(jìn)農(nóng)作物、牧草或樹(shù)木生長(zhǎng),具有一定的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 其特點(diǎn)是投資少,能耗低,易管理和凈化效果好。 若這兩個(gè)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)污水的二級(jí)、三級(jí)處理。 由于穩(wěn)定塘系統(tǒng)比正規(guī)污水處理廠(chǎng)更能有效的去除有機(jī)化合物及N、P 等,由厭氧塘、兼性塘、好氧塘串連而成的穩(wěn)定塘系統(tǒng)已成為二級(jí)處理的有效替代方法[7]。
2.9固定化微生物技術(shù)
它是生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新技術(shù)。 進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代以后,國(guó)內(nèi)外開(kāi)始應(yīng)用這種具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)來(lái)處理工業(yè)廢水和分解難生物降解的有機(jī)物質(zhì),并取得了令人矚目的成果。 隨著現(xiàn)代生物工程技術(shù)的不斷發(fā)展,一些具有特異性的優(yōu)勢(shì)菌種不斷得到改造或創(chuàng)造,將這些高效專(zhuān)性菌脫色菌、脫氮、脫磷菌等進(jìn)行固定化后,菌體密度提高,大大提高了處理效率,尤其是對(duì)難降解有毒物質(zhì)的治理有明顯的優(yōu)勢(shì)。
3 環(huán)境生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
環(huán)境生物技術(shù)是我國(guó)的一個(gè)重要發(fā)展領(lǐng)域,也是解決環(huán)境問(wèn)題的根本措施。應(yīng)結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行急需的環(huán)境生物技術(shù)研究, 從國(guó)內(nèi)外的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀可知,目前環(huán)境生物技術(shù)最有應(yīng)用前景的領(lǐng)域是高效的廢物生物處理技術(shù)、污染事故的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)救、污染場(chǎng)地的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù)以及可降解材料的生物合成技術(shù)。
3.1 生物反應(yīng)器的研究與發(fā)展
厭氧與好氧工藝相結(jié)合,生物膜與活性污泥相結(jié)合的反應(yīng)器將成為廢水處理反應(yīng)器的主要發(fā)展方向。 其技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是在活性污泥中加入載體,發(fā)展既有固定載體又有流動(dòng)載體,既有好氧又有厭氧固定膜的反應(yīng)器,最大限度的增加反應(yīng)體系中的生物量和生物類(lèi)群,最高水平地發(fā)揮微生物降解污染物的生物活性,同時(shí)兼顧便于管理和降低運(yùn)行費(fèi)用。 高質(zhì)量傳感器,信息傳輸與數(shù)據(jù)處理等構(gòu)成的自動(dòng)化控制系統(tǒng),將在多種反應(yīng)器中發(fā)揮作用,提高生物處理的效率,節(jié)約大量的人力,簡(jiǎn)化操作程序。
3.2 利用生物技術(shù)實(shí)施資源化戰(zhàn)略
采用生物技術(shù)方法建立無(wú)害化生產(chǎn)工藝過(guò)程,實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用,同時(shí)將部分無(wú)毒有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)利用廢物生產(chǎn)甲烷,氫氣和燃料乙醇的多層次生物技術(shù),增加由生物發(fā)酵處理有機(jī)廢物的資源化工程的種類(lèi)和產(chǎn)品,充分實(shí)現(xiàn)廢物資源化。
3.3 建立各種生物監(jiān)測(cè)手段
在環(huán)境中低濃度污染和沉積物中的污染物的研究方面,除繼續(xù)應(yīng)用指示種、耐污種、敏感種以外,還應(yīng)利用各種形態(tài)、生理、生化、遺傳的異常改變和群落多樣性指數(shù),建立各種生物監(jiān)測(cè)手段,其中生物傳感器技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。
3.4 利用微生物進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)
一些生態(tài)工程,如污水穩(wěn)定處理、土地處理、固體廢棄物處理技術(shù)和方法在環(huán)境污染處理方面起到很重要的作用。 近年來(lái)人們更加重視土地、濕地、湖泊、河流的生態(tài)修復(fù)與重建工作,并發(fā)展用于環(huán)境修復(fù)的多種微生物制劑。 這方面的研究方向主要是對(duì)環(huán)境污染具有抗性的生物種類(lèi)的篩選和培養(yǎng)。
另外,一些新的應(yīng)用領(lǐng)域也引起了注意[8],如超級(jí)工程菌的構(gòu)建,從環(huán)境中分離篩選出的菌種,其降解污染物的酶活性水平有限,需要對(duì)這些菌株進(jìn)行遺傳學(xué)改造。因此使近期的研究熱點(diǎn)從一般的篩選工作轉(zhuǎn)入到降解代謝途徑、降解酶系組成以及其遺傳控制機(jī)制上來(lái)。在此基礎(chǔ)上就可能實(shí)現(xiàn)用質(zhì)粒
轉(zhuǎn)移、分子育種和基因重組技術(shù)構(gòu)建有特殊功能的超級(jí)工程菌。人工構(gòu)建的能夠生物降解污染物的基因工程菌,具有生長(zhǎng)繁殖迅速,絮凝性能好和對(duì)難生物降解污染物的較高降解活性。
關(guān)鍵詞:生物技術(shù);動(dòng)植物;發(fā)展;問(wèn)題;對(duì)策
追溯我國(guó)生物技術(shù)的發(fā)展使要從1953年開(kāi)始,這一年發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),也是因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn),我國(guó)的生物技術(shù)才能迎來(lái)發(fā)展的時(shí)代。而在20年后,DNA重組我國(guó)在生物技術(shù)上的研究提高了一個(gè)層次。現(xiàn)階段,生物技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸成熟,成為我國(guó)各行各業(yè)中不能缺少的一種技術(shù),而且影響的深度更深,影響范圍更廣。毋容置疑,當(dāng)今的時(shí)代屬于生物技術(shù),盡管生物技術(shù)的發(fā)展為我國(guó)帶來(lái)很多的利益,但是在無(wú)形中也帶來(lái)的一些問(wèn)題。
一、生物技術(shù)應(yīng)用發(fā)展情況
1.1生物技術(shù)在動(dòng)物上的應(yīng)用與發(fā)展
人們?cè)趧?dòng)物上運(yùn)用生物技術(shù)的主要目的是:促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、提高畜產(chǎn)品質(zhì)量、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)藥用蛋白;動(dòng)物抗病育種;建立診斷和治療人類(lèi)疾病的動(dòng)物模型,生產(chǎn)可用于人體器官移植的動(dòng)物器官等,并取得了巨大的成就。研究人員利用鼠類(lèi)基因能獲得經(jīng)遺傳改良的綿羊,這種綿羊產(chǎn)毛量能比普通綿羊提高6%??茖W(xué)家們利用生物技術(shù)得到的轉(zhuǎn)基因豬中有20%的血紅蛋白與人體內(nèi)的血紅蛋白相同,這種血紅蛋白從轉(zhuǎn)基因豬中分離后能在室溫下儲(chǔ)薦6-12個(gè)月,比儲(chǔ)存人體全血的時(shí)間要長(zhǎng),在不遠(yuǎn)的將來(lái)有可能成為人血的代用品。與此同時(shí),從轉(zhuǎn)基因羊、轉(zhuǎn)基因牛生產(chǎn)人血代用品的研究也取得了明顯進(jìn)展。
1.2生物技術(shù)在植物上應(yīng)用與發(fā)展
植物生物技術(shù)研究起源于50年代,80年代中后期發(fā)展迅猛,至今已有35個(gè)科的120種植物成功地進(jìn)行了轉(zhuǎn)基因,有40多種的植物種類(lèi)獲準(zhǔn)進(jìn)行田間試驗(yàn)。與轉(zhuǎn)基因動(dòng)物相比,轉(zhuǎn)基因植物取得的成就更為可觀(guān),2014年全世界有20個(gè)國(guó)家種植了轉(zhuǎn)基因植物,美國(guó)是轉(zhuǎn)基因植物種植大戶(hù),利用生物技術(shù)可以將有價(jià)值的目的基因(來(lái)源于病毒、細(xì)茵、動(dòng)物、植物、微生物、水生生物)導(dǎo)入植物內(nèi),使其性狀(產(chǎn)量、質(zhì)量、花期、花色等)抗逆性(抗病毒、抗病蟲(chóng)、抗除草劑等)發(fā)生變化,從而培養(yǎng)出理想中的轉(zhuǎn)基因植物。全球種植的商品化轉(zhuǎn)基因植物主要是大豆、玉米、棉花、油菜、馬鈴薯、南瓜、小麥、番茄、煙草等。美國(guó)1999年種植的大豆中55%是轉(zhuǎn)基因大豆、玉米中約有40%是轉(zhuǎn)基因玉米。我國(guó)將生物技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)尚處于起始階段,但研究的總體水平并不低。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)正在研究的轉(zhuǎn)基因植物種類(lèi)達(dá)47種,涉及各類(lèi)基因103個(gè),正在中試的項(xiàng)目有48項(xiàng),批準(zhǔn)環(huán)境釋放的有49項(xiàng)。已有6種轉(zhuǎn)基因植物被批準(zhǔn)進(jìn)行商品化生產(chǎn)。目前進(jìn)入商品化生產(chǎn)的主要是轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉,種植面積達(dá)10多萬(wàn)畝。
在植物上利用生物技術(shù)已取得了驕人的成果。利用生物技術(shù)可獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的水稻。我國(guó)已獲得單產(chǎn)12t/hm2,超級(jí)稻、日本培育出高賴(lài)氨酸含量以及富含鐵元素的水稻、美國(guó)科學(xué)家從馬鈴薯中獲得了一種抗蟲(chóng)基因、經(jīng)轉(zhuǎn)基因后的水稻能抗害蟲(chóng)進(jìn)食、英國(guó)研究人員利用生物技術(shù)培育出耐鹽水稻、國(guó)際水稻所科技人員研究出耐淹水稻,轉(zhuǎn)基因抗旱水稻的研究工作也在進(jìn)行中,利用生物技術(shù)培育抗稻瘟病、水稻白葉枯病的研究工作也取得了重要突破。
二、生物技術(shù)帶來(lái)的問(wèn)題
1、食品安全問(wèn)題
食品問(wèn)題一直都是人們關(guān)心的問(wèn)題,而且食品專(zhuān)家也一直都在探討,在食品上使用生物技術(shù)而引起的過(guò)敏反應(yīng)也存在,很多的人認(rèn)為轉(zhuǎn)基因食品里加入了生物技術(shù),食用轉(zhuǎn)基因食品對(duì)人的身體是有助的,因此開(kāi)始大量的使用轉(zhuǎn)基因食品,但是這種觀(guān)點(diǎn)是錯(cuò)誤的,盡管轉(zhuǎn)基因食品中加入了生物技術(shù),但是還是存在安全問(wèn)題,而且還是不容易被發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,具有一定的潛伏期,如果被人們食用,對(duì)人的健康非常不利。
2、生態(tài)環(huán)境安全問(wèn)題
生物技術(shù)在食品上,容易引起食品安全問(wèn)題,而生物技術(shù)帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題,比食品安全更嚴(yán)重,而且更加復(fù)雜。因?yàn)榛驅(qū)儆谝苿?dòng)的,而且基因可以在動(dòng)物后者是植物身上,相互影響,這樣就會(huì)造成一些問(wèn)題例如:部分物種會(huì)出現(xiàn)滅絕,動(dòng)植物之間是處在一個(gè)生物鏈之中,一個(gè)動(dòng)物滅絕,那么這個(gè)食物鏈就出現(xiàn)斷裂,隨之生態(tài)環(huán)境失衡。國(guó)際的一些組織就認(rèn)為生物技術(shù)會(huì)帶來(lái)基因污染,因此強(qiáng)烈抵抗在環(huán)境中使用生物技術(shù)。
3、地區(qū)政治經(jīng)濟(jì)平衡問(wèn)題
世界上要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家,也有經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的發(fā)展中國(guó)家,而生物技術(shù)的出現(xiàn),就使發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中的國(guó)家之間的差距拉大。很多發(fā)達(dá)使用生物技術(shù)并且把該技術(shù)作為一個(gè)壟斷的技術(shù),從而使原本就存息的貧富差距加大。如果一個(gè)地區(qū)長(zhǎng)期屬于經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡狀態(tài),那么這個(gè)地區(qū)的社會(huì)將出現(xiàn)動(dòng)蕩。
三、解決問(wèn)題的對(duì)策
1、加大對(duì)生物技術(shù)的研究,不僅僅是國(guó)家,規(guī)模較大的企業(yè)也可以開(kāi)展生物技術(shù)相關(guān)的研究,而且研究的機(jī)構(gòu)最好可以與國(guó)家以及企業(yè)相結(jié)合,如果科研機(jī)構(gòu)單獨(dú)的開(kāi)展研究,會(huì)面對(duì)一些例如資金之類(lèi)的壓力,如果可以與政府或者是企業(yè)合作,一方面保證了研究的資金以及技術(shù),另一方面,能夠?qū)⒀芯康某晒蚕?。在?dāng)今的時(shí)代,只有掌握了高超的生物技術(shù)才能能夠在時(shí)代中生存,而且還可以利用生物技術(shù)去解決一些人類(lèi)無(wú)法解決的問(wèn)題。
2、法律支持,國(guó)家自從支持發(fā)展生物技術(shù)以后,就不斷的頒布法律,支持技術(shù)的研究以及應(yīng)用。以科委為首就相繼頒布了《基因工程安全觀(guān)管理法》以及《農(nóng)業(yè)生物基因工程安全管理實(shí)施辦法》可以只有這兩個(gè)法律是不夠。而且也不能只用這一個(gè)部門(mén)支持生物技術(shù),衛(wèi)生部、免疫部以及環(huán)保部門(mén)等等,都要一起聯(lián)合制定支持生物技術(shù)發(fā)展的法律法規(guī),將生物技術(shù)的研究規(guī)范化,而且也能保證有具體的管理制度。
3、生物技術(shù)研究有幾個(gè)環(huán)節(jié),首先要開(kāi)展實(shí)驗(yàn),然后通過(guò)試驗(yàn)、再次進(jìn)行環(huán)境釋放、最后在開(kāi)始生產(chǎn),在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中,要嚴(yán)格的監(jiān)控,特別是在投入到市場(chǎng)之后,更要根據(jù)市場(chǎng)的風(fēng)險(xiǎn)研究成果。市場(chǎng)上的每一種生物產(chǎn)品都要有具體的標(biāo)識(shí),從而讓消費(fèi)者通過(guò)對(duì)標(biāo)識(shí)的認(rèn)識(shí)選擇合適的產(chǎn)品。
4、提高生物技術(shù)產(chǎn)品的檢測(cè)水平,擺脫依賴(lài)別國(guó)代為檢測(cè)的困境。普及和提高消費(fèi)者對(duì)生物技術(shù)的認(rèn)識(shí)水平,樹(shù)立保護(hù)國(guó)家安全、國(guó)家利益和公眾利益的觀(guān)念。
四、結(jié)束語(yǔ)
生物技術(shù)企業(yè)不斷發(fā)展壯大。由于生物技術(shù)前景廣闊,發(fā)展?jié)摿薮?。我?guó)從事生物技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的企業(yè),如雨后春筍,不斷涌現(xiàn)。另外,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)格局從治病為主向治病、保健、提高生活質(zhì)量的健康產(chǎn)業(yè)過(guò)渡。兼并重組愈演愈烈,大企業(yè)愈來(lái)愈大,協(xié)作型競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)成為當(dāng)今生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的主流;因此要加大生物技術(shù)的研究。
參考文獻(xiàn):
[1] Clive James. 2011年全球生物技術(shù)/轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化發(fā)展態(tài)勢(shì)[J]. 中國(guó)生物工程雜志. 2012(01)
關(guān)鍵詞 美國(guó) 生物技術(shù)產(chǎn)業(yè) 空間分布
美國(guó)的生物技術(shù)起步最早,經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,已具備了全球最先進(jìn)的技術(shù)水平、最多數(shù)量的技術(shù)成果儲(chǔ)備,也具備了比較完整的產(chǎn)業(yè)鏈,技術(shù)進(jìn)步領(lǐng)先,人力資源充足,專(zhuān)利保護(hù)得力,資本市場(chǎng)結(jié)構(gòu)合理,關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)和支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展完備,并制定了產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和實(shí)施了有力的產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)措施,已經(jīng)形成多個(gè)發(fā)展勢(shì)頭良好的產(chǎn)業(yè)集群和優(yōu)秀的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境。目前,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已成為美國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力之一。美國(guó)在生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化方面占據(jù)著世界領(lǐng)先地位,尤其在健康和生命科學(xué)領(lǐng)域有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)擁有世界上約一半的生物技術(shù)公司和一半的生物技術(shù)專(zhuān)利,技術(shù)革新的速度遠(yuǎn)比其它國(guó)家的公司要快。美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)品銷(xiāo)售額占全球生物技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)的90%以上。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是美國(guó)新型的典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),它正對(duì)美國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生較大的影響。2002年,全球上市生物技術(shù)公司中有52%是美國(guó)公司,全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)總收入的74%是由美國(guó)公司創(chuàng)造的。30年來(lái),生物技術(shù)企業(yè)開(kāi)發(fā)的新藥超過(guò)150種獲得FDA批準(zhǔn),目前美國(guó)有針對(duì)200多種疾病的370多種生物技術(shù)醫(yī)藥產(chǎn)品已進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)后期。研究美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,有利于制定我國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)科技政策。
數(shù)據(jù)來(lái)源:Ernst & Young LLP, annual biotechnology industry reports, 1993~2004.
一、規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,收入增長(zhǎng)迅速
2003年,美國(guó)生物技術(shù)公司達(dá)1473個(gè),而這一數(shù)字不包括為數(shù)更多的相關(guān)技術(shù)公司和傳統(tǒng)制藥公司,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的雇員人數(shù)達(dá)19.8萬(wàn)人,超過(guò)了玩具和體育用品產(chǎn)業(yè)的就業(yè)人數(shù)之和。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)還為服務(wù)于它的行業(yè)創(chuàng)造了近30萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。近10年來(lái),美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)一直保持年均13~14%的增長(zhǎng)速度,自1992年以來(lái)規(guī)模擴(kuò)大了一倍以上,收入從當(dāng)年的81億美元增加到2000年的267億美元,2003年,生物行業(yè)的總收入達(dá)392億美元,實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入284億美元(表1),分別比2001年增長(zhǎng)32.4%和16.8%。
二、投入增長(zhǎng)很快,創(chuàng)新成果顯著
美國(guó)產(chǎn)業(yè)界和政府部門(mén)十分重視對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)R&D及基礎(chǔ)研究的投入,1992~2002年,美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)R&D投入年均增長(zhǎng)速度達(dá)31.8%,由1992年的49億美元增長(zhǎng)到2001年的157億美元,2002年盡管股市融資低迷,虧損不斷增加,但R&D投入還是增加了30.6%,達(dá)205億美元,2003年為179億美元(表2),占美國(guó)全部產(chǎn)業(yè)R&D投資的10%左右。盡管20世紀(jì)
資料來(lái)源:根據(jù)NSF Science & Engineering Indicators 2004 Appendix table 4-34數(shù)據(jù)繪制
90年代以來(lái),聯(lián)邦政府國(guó)防R&D投入增幅降低,但對(duì)于生命科學(xué)的研究經(jīng)費(fèi)卻不斷增加,年均增長(zhǎng)達(dá)7.1%,增幅是最高的,到2003年達(dá)256.67億美元(1996年不變價(jià)),為1990年的2.5倍。高強(qiáng)度的投入,產(chǎn)生了大量的創(chuàng)新成果,目前,全球一半以上的生物技術(shù)專(zhuān)利為美國(guó)所有,生物技術(shù)專(zhuān)利數(shù)不斷增加,自1998年以來(lái),美國(guó)每年生物技術(shù)專(zhuān)利數(shù)都超過(guò)7000件(表2),2002年達(dá)到7763件,生物技術(shù)專(zhuān)利占美國(guó)全部專(zhuān)利的比重由1992年的4.3%,上升到2002年的8.0%,十年間專(zhuān)利數(shù)增加了兩倍,而占全部專(zhuān)利的比重也增加近一倍。
資料來(lái)源:根據(jù) U.S. Patent and Trademark Office. Ernst & Young LLP, annual biotechnology industry reports,1993~2004.有關(guān)數(shù)據(jù)整理
由于生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)本身技術(shù)密集的特點(diǎn),加之其還處在技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵時(shí)期,使得該產(chǎn)業(yè)成為研發(fā)投入強(qiáng)度最高的產(chǎn)業(yè)。近10年來(lái),美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入強(qiáng)度(R&D投入/銷(xiāo)售收入)一直居高位,這是其它行業(yè)所沒(méi)有的,最低年份的1999年為66.5%,最高年份的1994年達(dá)90.9%,2002年也達(dá)84.4%(表2)。2002年人均R&D支出10.5萬(wàn)美元,大大高于1993年的7.2萬(wàn)美元。
三、公司遍及全國(guó),高度集中12州
生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)在美國(guó)是一個(gè)非?;钴S的行業(yè),據(jù)統(tǒng)計(jì)2003年,美國(guó)共有1473個(gè)生物技術(shù)公司(不包括相關(guān)行業(yè)公司),每個(gè)州至少有一個(gè),但分布極為不均,數(shù)量居前12位的州共有生物技術(shù)公司1201個(gè),占81.5%。其余各州僅占18.5%。這12個(gè)州為:加里福尼亞州436個(gè)(29.6%),馬薩諸塞州200個(gè)(13.6%),馬里蘭州94個(gè)(6.4%),北卡羅來(lái)納州84個(gè)(5.7%),新澤西州69個(gè)(4.7%),紐約州65個(gè)(4.4%),賓夕法尼亞州61個(gè)(4.1%),得克薩斯州48個(gè)(3.3%),佐治亞州43個(gè)(2.9%)、華盛頓州40個(gè)(2.7%),佛羅里達(dá)州32個(gè)(2.2%),康涅狄格州29個(gè)(2.0%)。
四、空間分布不均,形成九大產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)
研發(fā)是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),高強(qiáng)度的研發(fā)投入成為美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本保證。但由于各州的原有基礎(chǔ)不同,發(fā)展生物技術(shù)的條件各異,以及各州政府差異性的生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略,使得美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)在空間分布上表現(xiàn)出不同的特征。
研發(fā)機(jī)構(gòu)主要分布在太平洋和大西洋沿岸地區(qū)。2002年生物技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)(表3)居第一位的是太平洋區(qū),共有1357個(gè)機(jī)構(gòu),占全國(guó)的26.35%,居第二位的是南大西洋區(qū),有890個(gè)機(jī)構(gòu),占17.28%,中大西洋區(qū)有635個(gè),占12.33%,居第三位,機(jī)構(gòu)數(shù)最少的是中央東南區(qū),只有217個(gè),占全國(guó)的4.21%。居全國(guó)前三位的地區(qū)合計(jì)占全國(guó)機(jī)構(gòu)數(shù)的56%,其它6個(gè)地區(qū)僅占全國(guó)的44%。
資料來(lái)源:根據(jù) U.S. Patent and Trademark Office. Ernst & Young LLP, annual biotechnology industry reports, 1993~2004.有關(guān)數(shù)據(jù)整理
從業(yè)人員與機(jī)構(gòu)分布不盡一致。2002年,全美生物技術(shù)研發(fā)的從業(yè)人員有11.67萬(wàn)人,太平洋區(qū)最多,有3.3萬(wàn)人,占28.4%;中央東北區(qū)次之,有1.85萬(wàn)人,占15.8%;中大西洋區(qū)居第三位,有1.8萬(wàn)人,占15.4%;南大西洋區(qū)居第四位,有1.6萬(wàn)人,占14.2%;從業(yè)人員最少的是中央東南區(qū),只有2916人,占2.5%。
生命科學(xué)家分布各地不均,南大西洋區(qū)擁有生命科學(xué)家85887人,占全國(guó)18.6%,中大西洋區(qū)有74850人,占16.2%,居第二位,太平洋區(qū)73970,占16.0%,居第三位,居第四位的是中央東北區(qū),有63748人,占13.8%。九大區(qū)中,人數(shù)最少的是山地區(qū),只有24220人,占全國(guó)的5.2%。
生物技術(shù)教育發(fā)展不平衡,2002年美國(guó)授予的生命科學(xué)高等教育學(xué)位人數(shù)達(dá)107803人,其中,南大西洋區(qū)最多,達(dá)21761人,其次為中央東北區(qū)和中大西洋區(qū),分別為16920人和14355人,居第四位的是太平洋區(qū),14004人。這四個(gè)地區(qū)占全國(guó)的比重達(dá)62.2%。
轉(zhuǎn)引自Joseph Cortright Signs of Life:The Growth of Biotechnology Centers in the U.S.The brookings Institution Center on Urban and Metropolitan Policy2002
從都市層面看,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)主要集中在九大都市區(qū),波士頓(Boston)、洛杉磯(Los Angeles)、紐約(New York)、費(fèi)城(Philadelphia)、北卡金三角(Raleigh-Durham)、圣迭戈(San Diego)、舊金山(San Francisco)、西雅圖(Seattle)及華盛頓-巴爾地摩(Washington-Baltimore),形成了九大生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū),這9大集聚區(qū)匯集了全國(guó)最生物技術(shù)公司的3/4,且過(guò)去10年新成立的公司的3/4也集中在這里。同時(shí),九大生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)也是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)聚集區(qū),擁有頂級(jí)的生物技術(shù)科研機(jī)構(gòu),具有強(qiáng)有力的研究開(kāi)發(fā)能力,至少擁有一所全國(guó)前20名的大學(xué),其中,波士頓有哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院;舊金山灣區(qū)有加利福尼亞大學(xué)舊金山分校、加利福尼亞大學(xué)伯克利分校和斯坦福大學(xué);圣迭戈有加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校;華盛頓地區(qū)有美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院(NHRI)、霍華德.休斯醫(yī)學(xué)院研究實(shí)驗(yàn)室、馬里蘭大學(xué)研究中心和約翰斯.霍普金斯大學(xué);北卡羅萊納有杜克大學(xué)、北卡羅萊納州立大學(xué)羅利分校、北卡羅來(lái)納大學(xué)查珀?duì)栂柗中5戎髮W(xué),它們是形成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)集聚區(qū)的基礎(chǔ)。據(jù)研究①,在美國(guó)51個(gè)100萬(wàn)人口的都市區(qū)中,這9大都市區(qū)平均所獲得的NIH經(jīng)費(fèi)是其它42個(gè)都市區(qū)平均數(shù)的近8倍,生物技術(shù)專(zhuān)利數(shù)則為其它42個(gè)都市區(qū)的10倍;生物技術(shù)的商業(yè)化程度高,新成立的生物技術(shù)公司數(shù)、100人以上的生物技術(shù)公司等遠(yuǎn)多于其它42個(gè)都市區(qū)(表4)。
五、對(duì)我國(guó)的啟示
美國(guó)是世界上生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)最發(fā)達(dá)的國(guó)家,生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是美國(guó)僅次于信息產(chǎn)業(yè)的第二大高技術(shù)產(chǎn)業(yè),也是本世紀(jì)最有前途的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)水平居世界領(lǐng)先地位,研發(fā)機(jī)構(gòu)遍布全國(guó),產(chǎn)業(yè)研發(fā)空間結(jié)構(gòu)已具雛形。美國(guó)生物技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國(guó)有如下啟示:
制定“生物經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略,大力發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為影響中國(guó)乃至世界科技發(fā)展全局的重大科學(xué)前沿問(wèn)題和戰(zhàn)略高技術(shù)問(wèn)題,生命科學(xué)與生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將極大地推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步,正展現(xiàn)出未可限量的前景,要樹(shù)立把握重大發(fā)展機(jī)遇的戰(zhàn)略意識(shí),堅(jiān)定地把發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為贏得未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略選擇;同時(shí)各省要根據(jù)不同的省情,制定差別性的“生物經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省”戰(zhàn)略,發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
充分發(fā)揮政府的組織協(xié)調(diào)功能,發(fā)展生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。切實(shí)制定符合國(guó)情科技政策,促進(jìn)生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展,積極推進(jìn)生物科技創(chuàng)新體系建設(shè),構(gòu)建具有國(guó)際一流水平的科研機(jī)構(gòu),切實(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,提高原始性創(chuàng)新能力;整合、培養(yǎng)和造就一支高水平的研發(fā)和管理隊(duì)伍,使我國(guó)生物科技總體研發(fā)水平達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平,在若干重要領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。建立適應(yīng)生物經(jīng)濟(jì)要求和符合生物科技創(chuàng)新規(guī)律的體制和運(yùn)行機(jī)制,從政策上主導(dǎo)中國(guó)生物技術(shù)研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化的綜合實(shí)施,促使在全國(guó)形成幾個(gè)重點(diǎn)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)集群。
大力提高生物產(chǎn)業(yè)規(guī)模經(jīng)濟(jì)水平。通過(guò)財(cái)稅、信貸等政策引導(dǎo)生物企業(yè)兼并、重組和聯(lián)合,打破生物市場(chǎng)條塊分割的局面,實(shí)現(xiàn)資源合理流動(dòng)與優(yōu)化配置,以形成合理的生物產(chǎn)業(yè)地區(qū)結(jié)構(gòu)、部門(mén)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu),獲得生物產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)模效益。建立和完善生物產(chǎn)業(yè)社會(huì)化公共服務(wù)體系,大力發(fā)展從事生物技術(shù)信息咨詢(xún)、技術(shù)評(píng)估,包括生物安全性評(píng)估、專(zhuān)利、投融資等方面的中介服務(wù)機(jī)構(gòu),以增強(qiáng)我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
注釋
①Joseph Cortright Signs of Life:The Growth of Biotechnology Centers in the U.S.The brookings Institution Center on Urban and Metropolitan Policy,2002
生物質(zhì)(Biomass)是指通過(guò)生物體的光合作用形成的有機(jī)物質(zhì)或由其轉(zhuǎn)化的物質(zhì),例如動(dòng)物體及排泄物??衫玫纳镔|(zhì)包括森林、農(nóng)作物及農(nóng)作物廢棄物、農(nóng)林加工廢棄物和動(dòng)物糞便。生物質(zhì)的主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、淀粉、灰分和芳香族物質(zhì)。其中,纖維素、半纖維素和木質(zhì)素是不易被人和動(dòng)物利用的物質(zhì),脂肪和芳香族化合物是重要的動(dòng)植物提取物。由于生物質(zhì)是通過(guò)光合作用固定CO2形成的有機(jī)物,因此生物質(zhì)燃燒后釋放的CO2與光合作用時(shí)固定的CO2相當(dāng),是一種CO2零排放的能源物質(zhì),對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境減少溫室氣體排放具有重要意義。
生物燃料是可再生能源的重要組成部分,對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)(陸運(yùn)、空運(yùn)和海運(yùn))的可持續(xù)發(fā)展有舉足輕重的作用。例如液體的和氣體的生物燃料:生物柴油、生物醇類(lèi)(生物酒精、生物甲醇和異丙醇),生物二甲醚(bio-DME),生物油、生物氣(沼氣),生物氫氣,以及填埋場(chǎng)氣(主要是CH4)等等。不同于石油,生物燃料被視為是CO2中性的,因?yàn)樵倨洚a(chǎn)生過(guò)程中吸收了同樣數(shù)量的CO2,燃燒釋放量不可能增加。此外,許多生物燃料是含氧的(如生物醇),有助于降低燃燒過(guò)程中含氮化合物顆粒的排出量。
我國(guó)生物質(zhì)能源的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)非常重視生物質(zhì)能的發(fā)展。“十二五”期間,國(guó)家下發(fā)多個(gè)文件指導(dǎo)生物質(zhì)能源的發(fā)展。國(guó)務(wù)院的《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》、《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃(2011-2015)》、國(guó)家發(fā)改委2012年7月下發(fā)《可再生能源“十二五”規(guī)劃》都明確了發(fā)展生物質(zhì)能源的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。國(guó)家能源局特別《生物質(zhì)能發(fā)展“十二五”規(guī)劃》,明確了生物質(zhì)能的發(fā)展目標(biāo)。到2015年我國(guó)生物質(zhì)液體燃料將到達(dá)500萬(wàn)噸。低成本纖維乙醇、生物柴油等先進(jìn)非糧生物液體燃料的技術(shù)進(jìn)步,為生物燃料更大規(guī)模發(fā)展創(chuàng)造了條件,以替代石油為目標(biāo)的生物質(zhì)能梯級(jí)綜合利用將是將來(lái)主要發(fā)展方向。
生物質(zhì)能,是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用,可轉(zhuǎn)化為固體、液體和氣體燃料,是取之不盡、用之不竭的一種可再生能源,因此生物質(zhì)能是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式。
我國(guó)現(xiàn)階段生物質(zhì)能源發(fā)展的原料主要是油料植物、秸稈及動(dòng)物糞便等傳統(tǒng)生物質(zhì)資源。據(jù)估算,2012年我國(guó)廢棄的農(nóng)作物秸稈資源7.4億噸,折合3.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤;農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物1.4億噸,折合標(biāo)準(zhǔn)煤0.17億噸;禽畜糞便7.8億噸,折合標(biāo)準(zhǔn)煤5.3億噸;林木生物質(zhì)資源10億噸,折合標(biāo)準(zhǔn)煤5.8億噸;生活垃圾3.1億噸,折合0.45億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,但生物質(zhì)資源的實(shí)際利用量在1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右,約占可利用總量的15%~20%,因此具有較大的發(fā)展?jié)摿?。我?guó)生物質(zhì)能源發(fā)展的一個(gè)基本原則是“不與人爭(zhēng)糧,不與糧爭(zhēng)地”,因此,生物質(zhì)能源主要來(lái)自于農(nóng)林廢棄物。
到2015年,生物質(zhì)能年利用量超過(guò)5 000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。其中,生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量1 300萬(wàn)千瓦、年發(fā)電量約780億千瓦時(shí),生物質(zhì)年供氣220億立方米,生物質(zhì)成型燃料1 000萬(wàn)噸,生物液體燃料500萬(wàn)噸。建成一批生物質(zhì)能綜合利用新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目。
全球生物能源技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
理想的生物燃料應(yīng)該是能夠用非食品原料廉價(jià)生產(chǎn),常年供應(yīng)且能方便地使用現(xiàn)有供應(yīng)設(shè)施,其能量密度與汽油或柴油相當(dāng)??梢允褂?0%~25%(E10-E25)混合生物乙醇汽油的汽車(chē)數(shù)量正在增加。新型彈性燃料車(chē)輛能夠燃燒任意混合比例的生物乙醇,包括百分之百的水合乙醇(E100)。類(lèi)似的,生物柴油也可以任意比例混合,混合的比例已經(jīng)從現(xiàn)在的2%~5%(B2-B5)設(shè)定到未來(lái)的10%~20%(B10-B20)。與生物乙醇比較,生物柴油含有更高的碳含量,能夠產(chǎn)生類(lèi)似于傳統(tǒng)柴油相當(dāng)?shù)臒嶂?。生產(chǎn)成本尤其是原材料的價(jià)格是目前更高比例混合生物燃料的限制因素。
第一代生物燃料是目前商業(yè)化較成功的生物燃料,包括生物乙醇和生物柴油,其原料是甘蔗、玉米、小麥、谷物、菜籽油,蔬菜油和提取的動(dòng)物脂肪。第一代生物醇(生物乙醇)是通過(guò)啤酒酵母發(fā)酵來(lái)源于作物的植物糖和淀粉產(chǎn)生的,這些作物包括甘蔗、甜菜和玉米。巴西生物乙醇生產(chǎn)以甘蔗為原料,而美國(guó)主要是以玉米為原料生產(chǎn)生物乙醇。第一代生物柴油的生產(chǎn)是對(duì)植物油的化學(xué)修飾完成的,如油菜、棕櫚樹(shù)和大豆等,植物油脂和提煉的動(dòng)物脂肪通過(guò)脂肪酸甲酯化作用生產(chǎn)生物柴油。然而,第一代生物燃料的原材料直接與食品或飼料產(chǎn)品形成競(jìng)爭(zhēng),其發(fā)展是不可持續(xù)的,會(huì)導(dǎo)致食物商品價(jià)格的飆升,使其進(jìn)一步推廣受限制。因此生物燃料的發(fā)展與推廣需要第二代、第三代甚至第四代生物燃料的發(fā)展。
第二代生物燃料已經(jīng)有了初步發(fā)展,其原料包括木質(zhì)纖維素,生物廢棄物,固體廢棄物。木質(zhì)纖維素難以降解,從木質(zhì)素纖維形成可發(fā)酵糖要經(jīng)過(guò)多步驟處理,例如原材料前期處理、采用物理的、化學(xué)的或生物的進(jìn)行預(yù)處理、可溶性半纖維素糖從固體纖維物中分離出來(lái)的固、液分離、酶水解纖維素產(chǎn)生可發(fā)酵的葡萄糖等木質(zhì)纖維素利用中,相當(dāng)大的精力集中到真菌纖維素降解酶酶解途徑的研究。酶解過(guò)程涉及一個(gè)聯(lián)合過(guò)程,是末端葡萄糖水解酶和纖維素外切酶共同作用,兩種酶都隸屬于典型的糖苷水解,是通過(guò)攻擊寡糖-多聚糖底物的異構(gòu)中心中的水分子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。木質(zhì)纖維素酶的酶活性低、酶解成本高是木質(zhì)纖維素利用的一個(gè)瓶頸。
生物柴油是指由動(dòng)植物油脂(脂肪酸甘油三酯)與醇(甲醇或乙醇)經(jīng)酯交換反應(yīng)得到的脂肪酸單烷基酯,最典型的是脂肪酸甲酯。與傳統(tǒng)的石化能源相比,其硫及芳烴含量低、閃點(diǎn)高、十六烷值高、具有良好的性,可部分添加到石化柴油中。但是使用動(dòng)植物油脂生產(chǎn)生物柴油造成與人和動(dòng)物爭(zhēng)資源的現(xiàn)象。一種新型的油脂生產(chǎn)正在形成――微生物油脂,微生物油脂可以利用農(nóng)作物秸稈通過(guò)發(fā)酵方式工廠(chǎng)化生產(chǎn),不僅可以廢物利用,而且節(jié)省土地,用其生產(chǎn)的生物柴油接近石化柴油的性能,有較好的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
第三代生物燃料是基于藻類(lèi)物質(zhì)的新一代燃料,利用它們產(chǎn)生的碳水化合物、蛋白質(zhì)、蔬菜油生產(chǎn)生物柴油和氫氣。據(jù)估計(jì),藻類(lèi)產(chǎn)量可達(dá)61 000升/公頃,相比之下,作物如大豆、菜子的產(chǎn)量分別是200升/公頃、45升/公頃。微藻類(lèi)特別是小球藻細(xì)胞內(nèi)脂類(lèi)的積累能夠達(dá)到其生物質(zhì)50%。產(chǎn)生的生物油通常酸值較低,有利于生物柴油的合成。微藻類(lèi)具有第一代、第二代生物燃料原材料不能比擬的優(yōu)勢(shì)。微藻類(lèi)能夠使用海水和污水養(yǎng)殖,不會(huì)與食品生產(chǎn)形成競(jìng)爭(zhēng)。
第四代生物燃料主要利用代謝工程技術(shù)改造藻類(lèi)的代謝途徑,使其直接利用光合作用吸收CO2合成乙醇、柴油或其他高碳醇等,這是當(dāng)前最新技術(shù)。雖然該技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,但在環(huán)保、成本等方面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)可以預(yù)期。
生物能源產(chǎn)業(yè)展望
據(jù)統(tǒng)計(jì)2010年大約1 200億升生物燃料產(chǎn)量用于運(yùn)輸業(yè),幾乎是2005年的2倍。全球現(xiàn)有生物燃料市場(chǎng)生物乙醇占近80%,其余的主要是生物柴油。市場(chǎng)主要是第一代生物燃料,美國(guó)是最大的生物乙醇生產(chǎn)國(guó),產(chǎn)量為490億升,第二位是巴西,產(chǎn)量為280億升,分別占全球輸出的57%和33%。歐盟領(lǐng)導(dǎo)著生物柴油生產(chǎn),占2010年世界生物柴油市場(chǎng)的53%。預(yù)期到2020年,全球生物燃料的總產(chǎn)量為2 000億升,其中生物乙醇1 550億升,生物柴油450億升。
將來(lái)生物燃料將在能源技術(shù)的應(yīng)變上占有重要的地位,白色生物技術(shù)在生產(chǎn)生物燃料和化學(xué)原料領(lǐng)域具有較大的潛力。第一代生物燃料技術(shù)已經(jīng)成熟,但與食品生產(chǎn)原料競(jìng)爭(zhēng)。未來(lái)生物燃料的發(fā)展與推廣需要第二代(木質(zhì)素纖維、生物廢棄物、固體廢物)和第三代(藻類(lèi)和藍(lán)細(xì)菌)技術(shù)應(yīng)用到新興生物燃料的生產(chǎn)。
新一代生物燃料短期內(nèi)取得商業(yè)化成功具有較大的挑戰(zhàn)性。新一代生物燃料的試點(diǎn)和規(guī)模化示范仍需繼續(xù)進(jìn)行,因?yàn)榕c取得商業(yè)化成功的第一代生物燃料相比其生產(chǎn)成本過(guò)高。無(wú)論是熱化學(xué)的還是生物化學(xué)的技術(shù)手段,目前還沒(méi)有清晰最佳技術(shù)途徑。
食品檢測(cè)中鑒定微生物的常規(guī)方法
微生物鑒定是食品微生物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)基本工作,也是實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證考核的一項(xiàng)基本內(nèi)容。目前市場(chǎng)上微生物鑒定平臺(tái)主要采用經(jīng)典的生化反應(yīng)方法。主要產(chǎn)品涉及法國(guó)生物梅里埃的手工API系統(tǒng),自動(dòng)化的ATB系統(tǒng)及全自動(dòng)的Vitek2Compact系統(tǒng)。美國(guó)BD公司的Phoenix100系統(tǒng)及美國(guó)Biolog公司的微生物鑒定系統(tǒng)。
法國(guó)生物梅里埃的手工鑒定系統(tǒng)API
API是公認(rèn)的微生物鑒定金標(biāo)準(zhǔn)方法,API無(wú)需專(zhuān)用儀器,采用標(biāo)準(zhǔn)化手工方法完成細(xì)菌的生化鑒定,為低成本替代傳統(tǒng)手工細(xì)菌生化鑒定的最佳產(chǎn)品。
API系統(tǒng)特點(diǎn):
完整的鑒定譜:15種試條,可鑒定550余種細(xì)菌;
簡(jiǎn)單方便:標(biāo)準(zhǔn)化方法,成本低廉,判讀結(jié)果簡(jiǎn)單
快速高效:4~24小時(shí)可獲得鑒定的結(jié)果。
該系統(tǒng)主要用于剛剛開(kāi)始組建的食品微生物檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,只需要API鑒定試劑盒,菌庫(kù)軟件及孵箱就可以具備標(biāo)準(zhǔn)的微生物鑒定能力了。
法國(guó)生物梅里埃New ATB系統(tǒng)
New ATB系統(tǒng)是半自動(dòng)化的微生物鑒定系統(tǒng),該系統(tǒng)可鑒定由環(huán)境、原料及制成品分離導(dǎo)致的細(xì)菌,同時(shí)也可以進(jìn)行藥物敏感性試驗(yàn)(包括腸桿菌、非發(fā)酵G(-)桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、酵母菌、厭氧菌)??设b定770種細(xì)菌,進(jìn)行近80種抗生素藥敏實(shí)驗(yàn)分析。
ATB還具備快速鑒定模式,可以在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行大多數(shù)細(xì)菌的快速鑒定。
New ATB系統(tǒng)原理:鑒定試條包含風(fēng)干底物的反應(yīng)孔,經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)濁度的菌液活化,于指定溫度培養(yǎng)4小時(shí)/24小時(shí)后即可進(jìn)行讀數(shù)鑒定。計(jì)算機(jī)根據(jù)閱讀器檢測(cè)到的結(jié)果自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)試劑條數(shù)據(jù)庫(kù),得出生化/同化結(jié)果和藥敏試驗(yàn)結(jié)果。系統(tǒng)將所得編碼跟數(shù)據(jù)庫(kù)的典型菌株生化譜比較,以客觀(guān)的2個(gè)參數(shù)(鑒定百分率及T-值)計(jì)算鑒定結(jié)果。
New ATB系統(tǒng)特點(diǎn):
速度快捷;
提供自動(dòng)化接種,閱讀及分析試條結(jié)果;
準(zhǔn)確可靠的結(jié)果ID 32及快速I(mǎi)D 32試條由金牌標(biāo)準(zhǔn)API試條改良而成,配合自動(dòng)化概念,結(jié)合成完整的細(xì)菌鑒定系統(tǒng)。
法國(guó)生物梅里埃全自動(dòng)微生物鑒定系統(tǒng)Vitek2Compact
美國(guó)BD公司的Phoenix100系統(tǒng)
Phoenix100系統(tǒng)自上市以來(lái)已經(jīng)超過(guò)10年時(shí)間,采用的基本原理為生化反應(yīng)原理,在醫(yī)院市場(chǎng)得到一定程度的應(yīng)用??陀^(guān)的講該系統(tǒng)使用維護(hù)成本過(guò)高,耗材主要是鑒定藥敏復(fù)合板,需要另配肉湯及指示劑,導(dǎo)致耗材成本過(guò)高。另外采用熒光加比色指示生化反應(yīng),對(duì)于細(xì)菌鑒定而言靈敏度過(guò)高,經(jīng)常出現(xiàn)不能鑒定的情況,導(dǎo)致耗材的浪費(fèi)。
美國(guó)Biolog公司的Microstation和Omnilog自動(dòng)微生物鑒定系統(tǒng)
Microstation和Omnilog自動(dòng)微生物鑒定系統(tǒng)基于95種碳源或化學(xué)敏感物質(zhì)的利用進(jìn)行微生物鑒定。該系統(tǒng)并非基于經(jīng)典的伯杰手冊(cè)的鑒定方法,在業(yè)界有學(xué)術(shù)方面的爭(zhēng)議,主要是對(duì)碳源同化鑒定方法存在異議,認(rèn)為該方法可以用于科研,但是實(shí)際鑒定報(bào)告的運(yùn)用上,沒(méi)有方法可以對(duì)比。該方法要求操作人員比較專(zhuān)業(yè),一般定位是科研用途。
食品微生物鑒定技術(shù)的發(fā)展
以上列出的是目前經(jīng)典的微生物鑒定技術(shù),隨著國(guó)際上微生物鑒定技術(shù)的發(fā)展,新的技術(shù)不斷出現(xiàn),希望能夠更快,更準(zhǔn)確,更全面的進(jìn)行微生物鑒定,相關(guān)的技術(shù)平臺(tái)主要有飛行質(zhì)譜快速微生物鑒定法及分子水平上的快速微生物鑒定方法。
細(xì)菌快速鑒定飛行質(zhì)譜方法
Maldi-TOF(基質(zhì)輔助激光解析飛行時(shí)間質(zhì)譜儀)用于理化方面蛋白質(zhì)的分析,是一種成熟的分析方法。近年來(lái),隨著技術(shù)地進(jìn)步,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)分析細(xì)菌核質(zhì)體不同大分子蛋白的組成來(lái)進(jìn)行細(xì)菌的鑒定,于是該方法很快在細(xì)菌快速鑒定方面得到了廣泛使用,該技術(shù)也數(shù)次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
質(zhì)譜法進(jìn)行快速微生物鑒定具有以下特點(diǎn):
(1)鑒定速度快:常常在數(shù)分鐘內(nèi)就得到鑒定結(jié)果;
(2)鑒定準(zhǔn)確:同常規(guī)微生物生化鑒定方法比較符合率高;
(3)操作簡(jiǎn)便:只需要簡(jiǎn)單的操作就可進(jìn)行復(fù)雜的微生物鑒定;
(4)菌庫(kù)大:相比生化鑒定方法,質(zhì)譜法建立菌庫(kù)更快,可鑒定的微生物種類(lèi)更多,對(duì)于一些用常規(guī)方法難鑒定的微生物鑒定效果較好。
該技術(shù)一經(jīng)微生物鑒定運(yùn)用,就得到了多方面的關(guān)注,甚至很多專(zhuān)業(yè)人士認(rèn)為該技術(shù)在未來(lái)5年內(nèi)將大規(guī)模裝備于中國(guó)的微生物實(shí)驗(yàn)室。
目前市場(chǎng)上可進(jìn)行快速細(xì)菌鑒定的質(zhì)譜產(chǎn)品只有法國(guó)生物梅里埃和德國(guó)布魯克可提供。兩種產(chǎn)品均有其優(yōu)勢(shì),梅里埃的質(zhì)譜鑒定產(chǎn)品VITEK MS強(qiáng)項(xiàng)在于其菌庫(kù)及建庫(kù)方法,具有菌庫(kù)標(biāo)準(zhǔn),建庫(kù)方法被認(rèn)可,菌庫(kù)容量大,鑒定結(jié)果準(zhǔn)確。德國(guó)布魯克產(chǎn)品具有硬件方面的優(yōu)勢(shì),是專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)譜的廠(chǎng)家。
微生物16S測(cè)序方法及全基因組測(cè)序方法
生物細(xì)胞DNA分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)中既具有保守的片段,又具有變化的堿基序列,保守的片段反映了生物物種間的親緣關(guān)系,而高變片段則能表明物種間的差異。這些保守的或高變的特征性核苷酸序列是不同分類(lèi)級(jí)別生物(如科、屬、種)鑒定的分子基礎(chǔ),因此可根據(jù)rDNA(核糖體DNA)序列設(shè)計(jì)用于某一種、屬、科甚至更大類(lèi)群范圍的微生物檢測(cè)或鑒定的探針。細(xì)菌中rRNA(即rDNA)高度保守,以16S rRNA為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增靶分子的細(xì)菌快速分類(lèi)鑒定標(biāo)準(zhǔn)方法已經(jīng)成功建立,該方法可以應(yīng)用于細(xì)菌種、屬和科的鑒定及系統(tǒng)進(jìn)化分析等。與其它細(xì)菌鑒定方法比較,16S rRNA測(cè)序技術(shù)鑒定細(xì)菌具有高效、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、特異性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn).隨著基因組學(xué)的迅猛發(fā)展, 細(xì)菌16S rRNA間隔區(qū)序列數(shù)據(jù)庫(kù)不斷擴(kuò)大,運(yùn)用16S rRNA序列分析技術(shù)對(duì)微生物進(jìn)行分類(lèi)鑒定,確定微生物在進(jìn)化中的位置,已成為微生物鑒定中至關(guān)重要的方法。
1、固體生物質(zhì)燃料
生物質(zhì)成型燃料燃燒是把生物質(zhì)固化成型后采用略加改進(jìn)后的傳統(tǒng)燃煤設(shè)備燃用,該技術(shù)將低品味的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品味的易儲(chǔ)存、易運(yùn)輸、能量密度高的生物質(zhì)顆粒(pellets)狀或狀(briquettes)燃料,熱利用效率顯著提高,能效可達(dá)45%(如瑞典的Kcraft熱電工廠(chǎng)),超過(guò)一般煤的能效。歐洲在生物質(zhì)成型燃料方面起步較早,900萬(wàn)人口的瑞典年顆粒燃料使用量為120萬(wàn)噸,瑞典20%集中供熱是生物質(zhì)顆粒燃料完成的;600萬(wàn)人口的丹麥年消費(fèi)成型燃料70萬(wàn)噸。瑞典還開(kāi)發(fā)了生物質(zhì)與固體垃圾共成型燃燒技術(shù),解決了垃圾燃燒有害氣體二惡英(dioxin)超標(biāo)問(wèn)題。
直接燃燒作為能源轉(zhuǎn)化形式是一項(xiàng)傳統(tǒng)的技術(shù),具有低成本、低風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)越性,但效率相對(duì)較低,還會(huì)因燃燒不充分而污染環(huán)境。鍋爐燃燒采用現(xiàn)代化的鍋爐技術(shù),適用于大規(guī)模利用生物質(zhì);垃圾焚燒也采用鍋爐燃燒技術(shù),但由于垃圾的品味低及腐蝕性強(qiáng)等原因,對(duì)技術(shù)水平和投資的要求高于鍋爐燃燒。通過(guò)技術(shù)改進(jìn),生物質(zhì)直接燃燒的能效已顯著提高,直接燃燒的能效已達(dá)30%(如丹麥的Energy 2秸桿發(fā)電廠(chǎng),瑞典的Umea Energy垃圾熱電廠(chǎng))。美國(guó)生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電約占可再生能源發(fā)電量的70%,2011年美國(guó)生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量為9799MW,發(fā)電370億Kwh。
1)生物質(zhì)固體燃料生產(chǎn)技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的生物質(zhì)成型工藝流程如圖1-1所示。壓縮技術(shù)主要包括螺旋擠壓式成型技術(shù)、活塞沖壓成型技術(shù)和壓輥式成型技術(shù),其中前兩種技術(shù)發(fā)展較快,技術(shù)比較成熟,應(yīng)用較廣。但一般的成型技術(shù)需要將生物質(zhì)加熱到80°C以上才能使其成型,所以能耗較高,增加了生物制成型燃料的成本。
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:CSCD期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊