摘要：知耕研选旨在以研究分析的模式追踪生物科技领域国内外趋势见解，为大家呈现不同行业背景、现状、挑战及未来发展趋势，以期给生物科技生态圈伙伴打开创新视角。

知耕研选旨在以研究分析的模式追踪生物科技领域国内外趋势见解，为大家呈现不同行业背景、现状、挑战及未来发展趋势，以期给生物科技生态圈伙伴打开创新视角。

精准发酵等生物制造技术已逐步走出实验室，开始重塑制造业的底层结构。在满足净零排放与可持续目标的双重压力下，制造企业对以微生物为基础的新型工艺技术手段表现出空前的兴趣与投入。

Synonym和波士顿咨询集团发布一份新报告描绘了生物制造“时刻”的路线图，并预测未来十年特种生物制品市场规模将激增至 2000 亿美元。 路线图表示，全球已有超过4100家大型企业设立了减排目标，其中约2600多家承诺实现净零排放，近200个国家达成逐步淘汰石化产品的协议。

降低成本可释放2000亿美元需求

美国提出，到2040年，用生物制造方式满足30%的化学品需求，这种趋势正快速推高市场发展，预计到2040年特种化学品、食品成分与化学前体三大领域的生物制造市场将合计突破2000亿美元，较当前增长近7倍！当全球逐步远离化石燃料，生物制造将成为连接绿色发展与制造业复兴的重要枢纽。

01 精准发酵为何迟迟未“引爆”？

路线图指出，尽管生物制造技术本身已成熟，并已在制药、食品添加剂、香精等利基领域实现产业化，但精准发酵要撬动更广泛的大宗市场，关键瓶颈仍在于单位成本偏高。

根本原因在于：

■ 发酵过程需在高标准、无污染环境中进行，对设备、人员和能耗要求极高；

■ 当前大多数生物制造设施为制药级别，产能不足且成本结构固化；

■ 传统合同制造商（CMO）往往产能小、周期长、灵活性差。

02 解锁生物制造经济性的五大路径

成本是生物制造大规模商业化的最大障碍，而生物制造真正具备大宗生产的经济性，关键在于通过标准化设计、设备效率、菌株优化、原料革新和资产策略的系统协同，全面降低单位成本并提高产能利用率。

路线图表示可以在以下五个方面实现系统性优化：

■ 建设标准化、高产能生物制造厂（Biofoundries）

构建大规模、可复制、适应多类产品的发酵设施。每个设施应具备至少200万升的发酵产能，相当于传统设施20倍的规模。通过标准化设计，设施的建设时间可从5年压缩至2~3年，资本投入降低达30%，运营弹性大幅增强。这一规模被认为是精准发酵达到成本临界点的最低门槛。

■ 优化能源效率与工艺流程

设施能源成本高度集中，搅拌器、冷却器和空气压缩机占据电力需求的70%。通过工艺设计改进（如气体传质优化、冷却系统再设计）可降低整体能耗。同时，模块化系统缩短周转周期，提升设施利用率。

■ 加速菌株迭代与设计

利用合成生物学、人工智能、“组学”数据分析、蛋白质设计等手段，开发更高产、更稳健、对工艺更友好的生产型菌株，并针对产率、滴度、纯化难度等进行定向优化。部分公司已实现快速从天然菌株到重组生产，大幅缩短研发周期。使得菌株工程不再只服务于实验室，而是变成真正“为工业而生”的能力体系。

生物制造在过去一个世纪里仅取得渐进式进步

■ 探索第二、第三代低碳原料多元化路径

精准发酵原料结构正从以糖类为主的高成本“第一代碳源”向木质纤维素废弃物（第二代）与二氧化碳/甲烷等气体发酵物（第三代）扩展。同时，如甘油等副产物也成为高潜力碳源，助力降低原料依赖与整体成本。降低成本、提高碳利用效率，是下一代原料设计的核心方向。

■ 基础设施标准化支持规模融资

生物制造设施未来将拥有统一规格、统一流程、统一商业模型，约80%-90%的基础设施资本支出可通过标准化、通用化设计摊销至多类分子，具备显著的投资，支持“设施即服务”（FaaS）模式形成新的融资模型。。这一资产结构使其具备金融机构所需的可预测性与复用性，具备作为新型基础设施资产融资和交易的条件。未来的生物制造设施将像数据中心、光伏电站一样被“标准化收编”。

将规模化菌株与 Biofoundry 相结合，制造成本可降低 90%

03 三大突破赛道已经成型

2040 年生物制造发展潜力

■ 特种化学品

包括酶、非食用动物蛋白（胶原蛋白、蚕丝）、天然色素、香精香料以及部分医药中间体等产品普遍具有高附加值+小批量+高纯度要求的特点，生物制造方式可实现更高选择性、环境友好与功能多样性。预计2040年该市场可达500亿美元。

■ 食品与替代蛋白

涵盖乳清蛋白、替代蛋白、脂肪、香料、增味剂、色素、发酵蛋白等食品原料。农牧业存在较多温室气体排放，通过生物制造如精准发酵生产的食品原料能满足环境及更多消费者健康需求，为食品产业带来新一轮结构性重构机会，市场空间预计将达1000亿美元。

■ 化学前体与工业材料

尽管润滑剂、聚酯、染料、农化中间体等石化类分子单位价值低，但其年市场总额高达6000亿美元。未来，聚合物、涂料、润滑剂等广泛依赖石化的衍生物，可以通过生物制造替代路径生产，并将在环保法规驱动下形成巨大替代空间。预计市场替代空间为500亿美元，主要取决于成本优化与法规导向。

04 生物制造将成为新型基础设施资产类别

标准化生物制造设施拥有与太阳能电站、数据中心类似的基础设施属性，如建设周期可控、成本结构可预测、产能通用性强、可通过承购协议保障现金流。

随着成熟度提升，这些设施将具备项目融资可行性，逐渐被资产管理机构、PE基金、REITs等纳入投资组合。美国玉米乙醇的发展路径已经验证了这一模式可在短短6年内建成可支撑1000亿美元市场的基础设施体系。

此外，Biofoundry的标准化还允许早期客户在不增加资本支出的情况下享受未来迭代成果，实现“设施价值跟随产业演进”的持续增值。

05 生物制造迈向广泛商业化的三阶段路径

路线图认为，生物制造市场正在沿以下三阶段逐步发展：

■ 新兴市场阶段（当前）

政府补贴、试点企业承购、少量先行投资者构成推动力，设施规模有限，目标为验证可行性与初步商业模式建立。

■ 成长期市场阶段（近2-5年）

法规支持与绿色金融政策推动大企业签订更多承购合同，具备产品销售保障+标准化资产模型的项目获得机构资本大规模进入。

■ 成熟市场阶段（5年后）

生物制造设施商品化，收益率进入下降通道，风险转低。银行主导项目融资，资本市场接力发展。

06 未来展望：不仅是“绿色”，更是“经济”

生物制造正在迈入真正的产业化拐点。凭借成本优化、标准化设施建设、菌株工程突破以及原料路径革新，这一技术不再只是环保叙事中的“象征”，而是具备商业逻辑与规模复制力的新型制造方式。从特种化学品到食品配料，从替代蛋白到化学前体，2000亿美元市场正加速成型。而核心推动力，不仅源于“绿色”愿景，更来自“经济”可行性。

目前，企业重塑供应链、资本定义新资产、政策导向基础设施转型，三者已在生物制造赛道形成合力。这不仅是一次技术革命，更是一场制造范式的切换。抢占先机者，将掌握下一个十年的主动权。

来源：参考BCG《Breaking the Cost Barrier in Biomanufacturing》

来源：知耕TechCube