全球金融、经济危机虽尚未见底，但经济复苏的睹光已初视，而推动经济复苏的最强劲力量来自创新科技。以下一组创新科技文章介绍了正在悄然形成中的一批科技创新成果，包括有可能引发第三波生物技术浪潮的更环保和效率更高的工业生物技术；比现有的光伏电池板技术效率更高的太阳能热电技术；挖掘手机的潜能，使其成为疾病和环境监控的工具；正在实验室开发的以空气为燃料的空气混合动力样车等等。编者希望这组文章能给读者带来信息的同时，也能对中国本土的科技创新有所启迪。
――编者
生物技术的第三波浪潮――工业生物技术――正悄然来到我们的身边，尽管它是以绿色环保的生产工艺取代矿物燃料以及相关的化学反应工艺，然而这一基于生物技术的生产工艺是否能真正得到公众的认可和接受
长久以来，公众一直将生物技术看作是对农作物进行“基因干涉”的危险行为。实际上，生物技术显然并不仅仅是指转基因作物和转基因食品，还包括诸如利用微生物制药，等等。但令人感到遣憾的是，第一波生物技术浪潮给医学事业所带来的诸多益处，却因第二波生物技术浪潮在农业上的应用可能存在的风险而被蒙上了一层阴影。那么，这第三波生物技术浪潮――工业生物技术（亦称之为“白色生物技术”或“绿色化学”）能扭转生物技术在人们心目中的“形象”吗？
工业生物技术
正如其他形式的生物技术一样，工业生物技术同样也涉及到对生物分子和微生物进行的基因改造工程，以期获得某种所需的新的特性。但有所不同的是，工业生物技术是用生物学方法代替化学方法。无论是生产用于其他反应过程的化学物质，还是制造拥有新特性的生物聚合物，与以前的规模巨大且污染严重的化工生产相比，生物学方法更有利于环境保护。
全球最大的战略咨询公司――麦肯锡咨询公司的詹斯·里斯（Jens Riese）称，2007年工业生物技术产品的销售额约为1400亿美元，其中6%的化学制品的生产采用了工业生物技术。丹麦诺维信公司是世界上于处于领先地位的酶制剂和微生物制品的公司，据该公司总裁斯蒂恩·里斯盖德（Steen Riisgaard）预测，未来利用农产品废弃物生产燃料或其他化学品的生物技术工厂将遍布全球。
荷兰海尔伦的帝斯曼公司从事工业生物技术研发多年，在1990年代，便开始生产用于奶酪中的各种酶和婴儿配方奶粉中的欧米加6脂肪酸，随后又研发出生产抗生素头孢菌素的生物工艺（该工艺对环境的污染远低于以前的化学制药法）。帝斯曼公司最近正在致力于研究一种叫做丁二酸（C4H6O4）化学物质的生物生产工艺，丁二酸可广泛应用于许多产品中，包括Spandex弹性纤维、生物聚合物、除冰盐、酯类、合成树脂以及食品酸度调节剂等。
在化学工艺生产中，通常是从原油或天然气中制取丁二酸，帝斯曼公司的生物工艺则是基于酶和基因工程微生物的发酵。在成功通过试生产阶段后，下一步计划在法国的Lestrem建造一座示范性工厂，工厂将于今年年底投产；如果运行情况良好，更大规模的商业运作将紧随其后。帝斯曼公司同时还表示，他们将用生物衍生的淀粉替代矿物燃料来生产丁二酸，这种生产工艺节省能耗达40%，并可减少二氧化碳的排放量。
诺维信公司正如其名字所代表的那样（Novozymes的字面意思为“新酶”），一直在致力于改良优化酶的研发和生产。酶是一种能促使反应加快，或促使在较低温度下产生反应的生物分子，虽然它起到的也许是微不足道的辅助作用，但对于整个反应过程能否进行大规模的商业生产往往起到决定性的作用。据诺维信公司称，该公司拥有工业用酶47%的市场份额，其产品主要应用于清洁剂、啤酒、面包及动物饲料等行业。
如果是相对简单的化学转化过程，酶便是白色生物技术的首选。但如果涉及一系列较为复杂的反应，或者在转化过程中酶被逐渐消耗并需要补充的话，此时就需要微生物的介入了。微生物能同时完成上百次的反应，并在这一过程中不断产生自身所需要的酶。目前，诺维信公司正在研究用淀粉等生物质代替矿物燃料生产丙烯酸（C3H4O2）的生物反应工艺，其中一个阶段的反应需要使用改良优化的酶，另一个阶段则由经过基因改造的微生物来完成。
绿色环保工艺
为了改造出一种合适的微生物，首先需要找到能部分完成某项工作的微生物，然后通过基因改造工程，让这种微生物的“特长”得到专化和强化。譬如，帝斯曼公司在大象的粪便中发现了一种能分解淀粉中的纤维素的酵母，这正是他们需要的微生物。接着，下一步的工作则是从公司庞大的微生物库中选择一种细菌，让其与任务无关的基因失去活性，使微生物不再进行与任务无关的反应。随后对经过基因改造的微生物进行大量繁殖，并从中选出在任务中“表现”出色的，筛选适合完成某项特殊任务的微生物。
一旦诺维信公司研发的丙烯酸生产工艺完成，大约40%的丙烯酸产品将被用于制造高吸水性的材料，譬如生产婴儿尿布用的材料和用于制造颜料和涂料等。诺维信公司称，只要石油价格保持在每桶60美元左右，这一基于生物技术的生产工艺将比化学工艺更具竞争性。考虑到丙烯酸拥有广阔的市场，并以每年4%的幅度增长，诺维信公司坚信，公司的产品将在市场上占据相当可观的份额。
工业生物技术的支持者乐观地认为，他们能避免因生物技术在农作物上的应用而出现的难以被人们接受的尴尬。譬如，反对者将非天然的转基因作物称为“弗兰肯食品”；然而，与转基因西红柿之类农产品不同的是，工业生物技术产品并不直接出售给消费者，也并不像在农作物中用经过生物改造的产品去代替天然产品，通常是以更绿色环保的生物工艺取代矿物燃料及其相关的化学反应工艺。凡此种种，也许能够说服人们接受工业生物技术显现出的优势，但能否因此普遍改变人们对生物技术的偏见，还有待进一步地观察。
一个不容回避的问题是，尽管工业生物技术使用的原材料并非来自矿物燃料，但仍有可能会引起一些棘手的问题。特别是，用粮食作物生产生物燃料对粮价产生的影响已经引起了极大的争议。即使种植非粮食作物用于工业生产，同样也会因占用耕地而产生诸多问题。
使用农业废弃物为原料的生物技术则较少争议。里斯盖德认为，利用工业生物技术把农业废弃物转化成其他化学物质（包括燃料），能替代全球20%——25%的石油消耗量，而农业废弃物到处存在。也许对于第三波生物技术潮的倡导者来说，前景最为看好的途径是重视在农村边远地区创建绿色环保化工业的潜力，同时还可以在那些地区创造大量就业机会。
资料来源 The Economist
责任编辑 则 鸣