生物经济对可持续发展的影响

 
摘 要：食品及营养、健康医疗、环境及气候变化、能源、生态等相关的全球性问题关系到人类经济社会与环境的可持续发展。在可持续发展问题导向与生物经济正在兴起的背景下，生物经济的可持续性受到国际产业界和学术界越来越广泛的关注。研究生物经济的可持续性，对于促进经济、社会与环境的可持续发展具有现实意义和前瞻性理论意义。生物质产业链的实证归纳及文献研究表明：生物经济可望发展成为可持续未来的综合平台，赋予可持续发展以新的含义；生物经济是当代可持续发展的拓展和深化；是循环经济的绿色核心，且从内涵上超越循环经济范畴。为充分发挥生物经济可持续性的潜力，需要政策引导及其国际、国家和地区各个层面的协同。
关键词：生物经济；可持续性；生物质；生物基产品
   
Abstract  The sustainable development of economy, society and environment is involved in the global issues that are related to food & nutrition, health care, environment & climate change, energy and ecology. Under the background of problem-oriented for sustainable development and emerging bioeconomy, the sustainability of bioeconomy has been paid more and more attentions by international industry and academia. In this regard, research on the sustainability of bioeconomy has practical and prospective theoretical significances for promoting the sustainable development of economy, society and environment. Empirical induction of biomass industry chains and literature review indicate that the bioeconomy is expecting to become a comprehensive platform to sustainable future, and endow new meanings to the sustainable development. They also show that the bioeconomy is expansion and deepening to contemporary sustainable development, and is green core of the circular economy which has been surpassed by the bioeconomy from concept connotation. In order to have full potential of the sustainability in bioeconomy, the policy guidance and coordination at international, national and regional levels are recommended.
Key words: bioeconomy; sustainability; biomass; biobased product
 
 
1 生物经济可持续性的缘起
 
        生物经济（bioeconomy, BE）是可再生生物资源（通常简称“生物质”）的可持续与创新利用^[1]，以生产食品、饲料、纤维、能源、医药与健康以及其他工业产品和服务的经济活动^[2-5]；是与化石基经济模式（fossil-based economic model）相对应的新的经济模式（new economic model based on biomass）^[6]；是与农业经济、工业经济、信息经济相对应的综合经济形态^[7]。生物经济（BE）包括生物基经济（biobased economy, BBE）以及食品、饲料的开发利用和生产（production and use of food and feed）^[8-9]。可持续性（sustainability）是指“保证当代人需要而又不对下一代保证其自身需要的能力构成损害”的状态^[6]，亦即经济社会发展可以健康地长久维持的过程或状态，包括经济可持续性、社会可持续性以及生态与环境的可持续性。
        人口的增加、经济社会发展规模的扩大、生产与消费增长方式的演变，特别是化石资源（fossil resources）的过度开发与消耗，导致环境可持续性问题日益突出；经济社会面临着食品安全、自然资源安全、化石资源依赖、气候变化（climate change）等相关的全球性问题^[6][13-14]。可持续发展面临食品安全、碳排放、气候变化、农村再生（rural regeneration）、再工业化（re-industrialization）、绿色增长等重大挑战^[5]。就中国而言，可持续性同样面临经济、社会、环境三方面新的挑战：⑴经济步入新常态，迫切需要从“高投入、高消耗”的粗放型模式（主要是化石基经济模式）向高质量发展的绿色模式转型；⑵社会发展越来越注重民生与国民健康；⑶环境可持续及其关联的不可再生资源短缺、碳排放超标及水土气污染状况严重。
        生物经济与上述全球性问题高度契合。生命科学与生物技术的突破与群体化进展及其与信息、纳米、工程等技术的会聚（converging technologies）发展，为生物质的创新开发和高效、智慧利用提供了创新手段和内生动力，包括农林废弃物、藻类等各类生物质的“全生物质”开发模式可望得到规模化普遍应用，从而大幅度降低对化石资源的依赖以及由其造成的环境污染，促使工业社会向可持续发展的生态社会过渡、现代工业由化石基经济（fossil-based economy）向生物经济转型，进而从根本上缓解全球性问题及由其导致的“危机”。
        当重大问题出现、危机存在时，才具有用生物基经济去替代化石基经济的迫切需求。在可持续发展重大需求与生物经济正在兴起的时代背景下，如何赋予可持续性以新的含义；生物经济对当代可持续发展带来什么影响；生物经济能否作为可持续未来的综合平台？这些问题是可持续发展如何把握生物经济机遇，颇具现实意义并需要深入探讨的理论性问题。
   
2 生物经济领域的共性特征及生物基产品的可持续性
 
2.1 生物经济的领域演变
 
2.2 生物经济领域的共性特征
        从研发与生产的环节上来衡量，生物经济八大领域具有以下共性特征：
        ⑴可持续利用生物资源。通过逐步替代不可再生的化石资源，减少GHG排放与环境污染，因而具有显著的环境可持续性。
        ⑵研发创新。以提高生物基产品相对化石基产品的竞争力水平，同时增强产品的外部经济性，因而促使生物经济产品具有较强的经济可持续性。
        ⑶绿色生物基产品。包括生物能源、生物材料、生物化学品、医疗健康产品等，具有易降解、可循环利用、污染少等特点，因而具有环境、经济、社会等三方面的综合可持续性。
 
2.3 生物基产品的可持续性
        生物基产品由生物质的可持续生产和转换（sustainable production and conversion of biomass）制造而成^[3]，包括中间体材料、半成品及终端产品。其典型特点是富含可再生的生物碳——即绿碳（green carbon）而非黑碳（black carbon）^[9]，因而具有多方面的可持续性：一是经济可持续方面，“全生物质”的创新开发与智慧、循环利用，保证了原料来源的广泛性、资源的丰富性以及城乡有机废弃物（biowaste）的循环利用，从而减少现代工农业对化石资源的依赖，并促进城市可持续发展；二是环境可持续方面，减少各类废弃物特别是GHG排放，有效应对全球气候变化；三是社会可持续性方面，创造了更丰富的医疗健康产品，促进农业和农村经济的绿色复兴，并创造出众多的“绿领”就业岗位。
        生物质产业链的企业实践^[18]表明：生物基产品（简称BIO产品），不仅由于它们“从自然中来又回到自然中去”而益于环境，而且由于使用可再生资源替代化石资源而减少GHG排放，从而有利于环境与生态，特别是为应对全球变暖提供了系列可持续的解决方案。例如可降解生物塑料，能够整体性减少化石资源的过度利用及由此造成的化学污染，从而间接地保护环境。BIO产品的生产模式与消费理念，为全社会践行节能减排提供了绿色发展观与健康的“乐活”生活方式。
 
3 生物经济对可持续发展的影响领域
 
3.1农业及食品
        生物质涉农企业经营领域演变的实践证明：作为高效的生物质生产系统，农业是生物质的基础，而生物质是生物经济的基础，因而生物经济赋予农业“双基础”地位^[18]。农业生物技术能够从育种等环节多方面改进农产品特别是食品的质量和产量，提高水土资源特别是耕地的产出率以及各类生物质的创新开发能力与循环利用水平，并利用多种生物产品与措施防控病虫害，从而直接或间接地保护资源与环境，增强农业可持续性（sustainability in agriculture）——满足人类对食品、饲料、纤维及燃料需求，同时为下一代满足其需求加强或维持环境质量并保护自然资源^[6]。
 
3.2生物医药与健康
        生物医药与健康产业关涉生命安全、民生健康和生活质量，因而有着特别强的社会可持续性及“人本化”的经济可持续性。总体而言，医药产业具有高投入、高收益、高风险、长周期等特征；相比于传统化药，生物药物具有生理活性高、毒副作用小、营养价值高等特点，而化药因技术瓶颈导致研发成本越来越高。生物医药的原料以天然的生物材料为主，具有可再生性。植物是可持续的天然化合物来源，目前超过一半的药物是天然产品或直接由天然产品提取的化合物，其中很多是植物代谢产物^[20]。
 
3.3工业制造业
        工业生物技术能够将传统工业污染的末端治理转变为源头控制，其本质是以生物体活细胞或酶为工具进行物质的合成生产，具有原料可再生、过程清洁等特征，因而具有“洗白”传统工业污染功效即环境可持续性。作为生产燃料、材料、化学品等产品的先进物质转化模式，工业生物技术利用生物制造替代化石制造，将变革传统制造业发展模式，从根本上实现生物质替代的相关工业的绿色转型。
 
3.4环境保护与气候变化
        环境生物技术是利用生物体或其机能，特别是通过微生物介质，寻求环境相关问题解决方案的综合性技术，为生产与生活中的废弃物处理、资源化再利用，污染治理与消除，受损水体、土壤的生物修复等提供清洁可行的工程方案。例如其中的生物降解（biodegradation）技术，可以避免微塑料进入环境及造成其他环境影响。利用生物技术，能够减少农药、化肥等化学物质投入，免耕或少耕，提高单位面积产量，从而直接或间接地减少水土污染，保护农业环境和生物多样性。
        生物质产业链的归纳表明：生物经济以生物质即可再生碳的高效利用为目标，其创造的“全生物质”智慧开发与级联利用（cascading use of biomass）模式^[9]，以及各种创新的价值链和产业链模式，不仅减少乃至消除各类有机废弃物的排放，而且变废为宝，生产从高端的生物医药与化学品，到中端的生物材料等功能性产品，再到低端的供热和发电^[7][18]，为应对资源、环境及气候变化等环境相关的全球性问题，提供了系列可持续解决方案。
 
4 生物经济作为可持续综合平台的主要因素
 
4.1生命本质的高度一致性
        生命本质的高度一致性，是分子生物学的物质基础，也是基因工程的理论基础，为精确改变生物性状提供了理论依据，推动了生物相关产业的融合发展，如能源作物、生物材料、生物制造、疫苗香蕉。生命本质的高度一致性的被揭示及其应用，从根本上打破了物种间的界限，从内生动力上增强了生物经济“双基础”——农业的可拓展性。与之对应，生物技术具有跨领域性，涵盖农业、食品饮料、药品、化学品和材料、能源、甚至包括国家安全等领域^[5]。
 
4.2生物经济技术的通用性
        生物经济的前沿技术，如遗传工程、DNA测序、生物分子自动化高通量操作、合成生物学、蛋白质组学、生物信息学、计算生物学等，都是生物质相关产业的共性技术，具有通用性特点。作为新兴的综合经济形态，生物经济需要大量技术的创新及其系统集成，从而促进整个生物质产业链体系的绿色、高效，进而促进经济社会从化石基经济向可持续的生物经济转变。
 
4.3生物经济跨领域的生物质共性
生物经济“八大领域”主要共性特征之一，就是以生物质为基础。也就是说，生物经济的各个领域都具有可再生、可持续、绿色、环境友好等跨领域的生物质共性。这一特性同时决定了生物质的系统化开发利用方式，即依据生物基产品价值链，创新开发，高效、智慧、层级利用生物质。
 
4.4生物经济特质与可持续发展全球性问题高度契合
        生物经济所蕴含的特质（typical features）：自然、绿色、健康、可再生、易降解、可循环等，与应对经济社会发展所面临的五大全球性问题直接相关，高度契合，为生物经济成为可持续未来的综合平台提供了外在现实需求与内在发展动力的契合点。
 
5 结论与讨论
 
5.1生物经济赋予可持续发展新的含义
         生物质产业链的实践揭示出生物经济的功能价值：从生态环境角度，生物经济通过可再生资源的创新及可持续的开发利用，促进循环经济发展；减少GHG排放，提供水土污染的生物治理方案；提供生态系统服务^[22]。从社会角度，生物经济可以促进就业，特别是高技术就业及农村“绿领”新岗位；促进农村发展，并改善城市生活条件；增进民生健康福祉。从经济角度，促进农业、工业、健康、环保等产业的绿色转型。
        生物经济通过生物质产业链转换，将传统的“化学过程”转变为可持续的“生物过程”，传统工业制造转变为生物制造，对相关传统产业及其融合发展正在产生变革性影响，为产业绿色转型提供包括技术、政策、基础设施、融资、生物服务等在内的综合平台。生物经济不仅变革传统产业的制造模式——使之更加绿色、健康、可持续，也将深刻地改变人们思维、决策以及生活方式，因而涉及可持续发展范式转变。通过“农业–生物质–生物过程–生物经济”思想与技术路径，农业及食品、饲料、纤维、生物医药、生物化工、生物能源、生物材料、生物环保与生物炭利用以及生态服务等利用可再生资源的众多产业互联融合^[18]。
 
5.2 生物经济是可持续发展的拓展与深化
        随着国际生物经济战略与行动计划的推进，生物经济超出了生物基产品与生物技术范畴，已拓展到经济社会发展的三个层面：一是与可持续资源利用相关的新兴商业领域；二是应对气候变化、资源紧缺、健康医疗等诸多问题的社会战略；三是改变人们思维和可持续生活方式的新的经济社会系统，其核心是生物基可持续经济系统。
        生物经济对可持续发展具有多领域的战略影响，能够发展成为全球可持续发展战略的核心。在联合国2030年可持续发展目标（SDGs）的17项目标中，至少有目标3、6、7、9、11、12、13、14、15（分别关于健康、清洁水、清洁能源、产业创新、可持续社区、负责任消费和生产、气候行动、水下生物、陆地生物）等9项目标与生物经济直接相关。生物经济对可持续性影响，不仅涉及生产领域及其生产模式的变革，而且涉及消费领域及其消费观念和消费行为模式的变化，即涉及技术、经济、社会等多领域系统性绿色转型。
 
5.3生物经济是循环经济的绿色核心
        生物质产业链的实践表明：相对于循环经济的单一目标，生物经济从诸多方面，如创新、功能、产品属性（properties of products）等，超越了循环经济范畴^[9]。生物质的创新研发与智慧利用，以及有机废弃物资源化，能够使物质循环向更加“自然、健康、可持续”方向转变。从资源及原材料上区分，生物经济是可再生的“增量循环”——正能量循环；不是如金属等不可再生但可循环的“减量循环”；更非不可再生化石能源的“负能量”循环或称不可循环。生物质的“可再生性、低污染性、碳中性、来源广”等特点，使得生物经济能够成为循环经济的绿色核心——生物基循环经济，亦即循环经济的可再生部分（renewable segment of the circular economy），并由于合成生物学等新兴技术的应用而使循环经济发生革命性变化，因而生物经济在内涵上超越基于“减量化、再使用、资源化”三原则的循环经济。
 
5.4生物经济需要政策协同与引导
        相对于拥有15~25年竞争优势的石化产业，生物经济的“绿色”产业如何获得“公平竞争环境”，需要国家和国际层面的政策协同^[5]。生物经济对可持续发展等目标的成功实现，需要重视创新技术、协调经济增长与可持续性之间关系、后续的国家政策议程和计划，以及有效的国际合作^[19]。
        目前生物经济对联合国可持续发展目标，包括食品安全、能源升级、人类健康等领域的贡献还不够，需要与联合国相关议程、《巴黎气候协定》等国际行动相结合，将发展生物经济的倡议纳入多边政策制定过程并在政府间讨论^[23]，以形成基于生物经济的可持续发展新共识。
 
 
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摘转自：邓心安,李嵘,郭源.生物经济对可持续发展的影响.科技促进发展,2019年第9期. 图片选自“欧洲地平线”计划，为生物经济发展研究中心编辑配发。谨致谢忱！