生物技术的影响已超越救命疗法的研发,还带来了应对关键地球挑战的创新成果。
替代形式的生物技术对我们的日常生活作出了贡献,这些贡献往往不易察觉,却具有变革性。
医学之外的生物技术正以不显眼却强大的方式,积极帮助我们实现可持续发展目标,而此时取得切实进展至关重要。
医学生物技术(红色生物技术)对我们的整体健康和预期寿命产生了变革性影响,但将生物学作为技术加以运用,并不仅限于医学突破。生物技术正以多种方式得到应用,对推进联合国可持续发展目标(SDGs)产生了实质性影响。
无论是专业人士还是非专业人士,通常都熟悉生物技术在攻克危及生命的疾病方面取得的关键突破;而替代形式的生物技术正悄然掀起波澜,并针对当前气候危机带来的一些最重大挑战,提供创新的高科技解决方案。支撑开创性医疗方案和注重环保的工业替代方案的使能技术是相同的,但后者往往被其医学同类技术所掩盖。
我们在此重点介绍那些较少受关注的生物技术形式,旨在展示这些创新如何为应对社会面临的一些最紧迫的、由气候变化引发的挑战,提供可持续且可规模化的替代方案。
向循环经济转型
循环经济的倡导者认为,与通过再利用和再制造使产品或材料持续循环使用相比,采集和加工原材料通常更耗能,对环境的破坏也更大。与此同时,由于气候变化和地缘政治冲突,全球供应链正日益动荡。循环经济为应对资源挑战、可持续性挑战和供应链动荡提供了机遇。然而,由于许多常见废物流的质量较低且成分不均一,要实现经济可行性可能颇具挑战。
生物技术的另一分支——白色生物技术(又称“工业生物技术)——专注于为工业过程提供可持续的替代方案。这一方法为处理和升级利用废物流提供了环保的途径。例如,“生物浸出”是利用微生物从矿石和电子废弃物中提取金属的过程,从而将这些有害物质从环境中清除。
为应对经济可行性的挑战,人们运用精密工程和高通量筛选工具,确保基于微生物的工艺在各种环境中保持一致、可靠且稳健。目前有多家公司处于不同阶段,致力于将微生物处理技术用于电子废弃物的商业化,但其核心技术已实现规模化,可从低品位矿石中生产铜和其他金属。与此处的例子类似,白色生物技术的创新有望在推进可持续发展目标12(负责任消费和生产)方面发挥关键作用。
逐步淘汰化石投入品
化石燃料在为我们的日常生活提供动力方面发挥着核心作用,从供暖、交通到我们使用的商品,并且是化妆品、家用电器及其他常见商业产品生产的投入品。然而,化石投入品的燃烧也被认为是全球气候变化的单一最大成因,约占温室气体(GHG)排放量的近80%。要防止灾难性的、不可逆转的全球变暖,至少须保留60%至90%的剩余化石燃料,才能避免其发生。鉴于其对气候危机的无可否认的影响,各行各业都必须减少对化石投入品的依赖,并采用替代性商业流程,使世界能够向可再生能源和燃料转型。
将生物技术作为全球首选的商业化技术加以采纳,是一种有利于环境的替代方案,可使各行业摆脱对化石投入品的依赖,并推动可持续发展目标取得进展。交通领域是生物技术已在悄然提供可持续商业替代方案的一个领域。作为白色生物技术的另一例子,生物乙醇通过精密发酵生产,主要利用农业副产品。此外,在无需改装发动机的情况下,它可以以最高10%的比例与常规燃料混合。预计仅2023年其市场规模就将超过800亿美元,生物乙醇作为一种非医用生物技术的替代形式,正处于领先地位,同时推动实现可持续发展目标7(经济适用的清洁能源)和可持续发展目标13(气候行动)。
在气候变化中保障粮食安全
日益恶化的气候危机也在影响着养活不断增长的全球人口的能力,2022年,非洲之角经历了有记录以来最严重的干旱。由此导致作物减产和极端饥饿,有130万人离开该地区,弃置了自己的农场。除气候引发的灾害外,传统农业做法也对全球排放量造成了重大影响,化肥的生产和过度使用向环境中释放有害化学物质和温室气体。
虽然鲜为人知,农业生物技术(绿色生物技术)正为我们提供应对这些挑战的工具。具体而言,在肯尼亚将抗虫性状导入作物后,该地区的种植者得以在极端干旱期间避免灾难性的作物歉收,同时仅使用四分之一的常规杀虫剂用量。与此同时,绿色生物技术还提供了替代方案,以取代传统上依赖化石投入品、工业化生产的常规化肥。
在上述每个例子中,精密基因组工程工具被用于增强自然编码的活动,从而提高产量。对于后者,这些工具被用于增强微生物从空气中固定氮的天然能力,并将其重新配置为与工业化生产的同类产品在分子层面上无法区分的肥料(后者约占全球年温室气体排放量的1%)。得益于这些及其他快速发展的农业创新,绿色生物技术对于推进可持续发展目标2(零饥饿)至关重要。
利用生物技术的力量
上述例子仅代表生物技术推进可持续发展目标的诸多未被充分认识的方式中的一小部分。随着众多潜在解决方案的出现,克服关键的技术和系统性障碍对于充分发挥真正可持续和商业化生物经济的全部潜力至关重要。世界经济论坛的生物经济倡议旨在正是实现这一目标:推动生物经济进入商业主流,提供可扩展的可持续替代方案,并通过促进跨地域、跨部门和跨社会界限的合作,改善世界现状。



