生化產(chǎn)業(yè)鏈的德式打造法

依托公立研究所、由技術(shù)專家與行業(yè)專家共同決策、政府和行業(yè)共同出資的產(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟機(jī)制，迥異于美國(guó)“軍工推動(dòng)、資本拉動(dòng)”的研發(fā)轉(zhuǎn)化模式，成為德國(guó)特色的科技創(chuàng)新模式

石油不僅可以被用作燃油和汽油，也是化肥、藥品等眾多化工品的原料。因此，產(chǎn)業(yè)界一直有著煉化一體的說法。然而，曾于2008年飆升至147美元/桶的石油價(jià)格，以及歐盟越發(fā)嚴(yán)苛的溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，讓越來越多的投資人和化工企業(yè)開始把注意力投向生物化工產(chǎn)業(yè)。

他們?cè)噲D用生物原料，制造出能夠替代石油化工的產(chǎn)品，甚至是新的化工品，但過程并不順利。

以玉米等糧食作物為代表的第一代生物原料，被廣為詬病，認(rèn)為它引發(fā)“油箱與飯碗”之間的戰(zhàn)爭(zhēng)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，從2014年開始，以麥稈、草、木材等農(nóng)林廢料為原料的第二代生物技術(shù)，才開始大規(guī)模進(jìn)入生產(chǎn)階段。

這些原料可以通過酶的預(yù)加工，轉(zhuǎn)化成平臺(tái)型化學(xué)品。再通過生物催化劑，加工成現(xiàn)代化工體系所需的化學(xué)品，以及輕型材料，直接被用于航空、汽車等終端產(chǎn)業(yè)。

不同于傳統(tǒng)石化產(chǎn)業(yè)，生化產(chǎn)業(yè)受制于生物的化學(xué)與物理基本屬性，其實(shí)驗(yàn)室研究（克到千克級(jí)）與工業(yè)級(jí)（千噸到百萬噸級(jí)）設(shè)備之間的工藝差距巨大。

因此，這條新興的產(chǎn)業(yè)鏈，無法由一家企業(yè)貫穿始終，而是需要產(chǎn)業(yè)鏈上的眾多企業(yè)相繼開花。但往往也進(jìn)入“雞生蛋，蛋生雞”的死循環(huán)。德國(guó)以創(chuàng)新聚集區(qū)的方式，正加速研發(fā)的成果轉(zhuǎn)化。

艱難的“創(chuàng)業(yè)”

2007年，希爾特教授（Prof. Dr. Thomas Hirth）剛剛當(dāng)上弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)（Fraunhofer-Gesellschaft，下稱“弗勞恩霍夫研究所”）下屬的界面工程與生物研究所（IGB）所長(zhǎng)時(shí)，就決定建一個(gè)專門研發(fā)轉(zhuǎn)化的研究所。因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)，生物技術(shù)與化工技術(shù)之間有一個(gè)很強(qiáng)的聯(lián)系，但把新技術(shù)搬到市場(chǎng)上有一個(gè)鴻溝，風(fēng)險(xiǎn)很高。到底怎么樣把實(shí)驗(yàn)室里的好技術(shù)轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)，他心里也沒有底。

他的目標(biāo)很明確，從中期來說，就是要做木質(zhì)纖維素等生物原料的替代技術(shù)，從長(zhǎng)期來說，就是要改變現(xiàn)在已有的產(chǎn)業(yè)流程，達(dá)到更高的效率，并且提供全新的產(chǎn)品。希爾特教授清楚地知道，從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化的設(shè)備之間，需要漫長(zhǎng)的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)積累，他就需要一步步建造更大的設(shè)備，從而掌握工程技術(shù)。

然而，即便是小于工業(yè)級(jí)的試驗(yàn)性項(xiàng)目（噸級(jí)），也比他當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模（克到千克級(jí)）大1000倍。因此，他需要一個(gè)成熟的化工園區(qū)，可以給他提供必不可少的工業(yè)蒸汽，以及提供廢水處理等基礎(chǔ)設(shè)施。

這時(shí)，他看中了德國(guó)中部薩克森-安哈爾特州的洛伊納（Leuna）。在第一次世界大戰(zhàn)期間，由于這里遠(yuǎn)離德國(guó)的各條邊境，因此出于戰(zhàn)略考慮，這里和比特菲爾德（Bitterfeld）等地，共同構(gòu)筑了德國(guó)中部著名的化工三角區(qū)。后來，在東德計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期，投資不足、技術(shù)落后，不僅產(chǎn)業(yè)蕭條，污染更是嚴(yán)重；用當(dāng)?shù)厝说脑拋碚f，這里被蘇聯(lián)搞砸了。等兩德統(tǒng)一后，這里獲得大量聯(lián)邦政府的產(chǎn)業(yè)與科技補(bǔ)貼款項(xiàng)，一直延續(xù)至今。

希爾特教授立刻找到了洛伊納化工產(chǎn)業(yè)園，提出了自己要建設(shè)一個(gè)化學(xué)生物技術(shù)加工中心（CBP）的想法。

“在我們來之前，洛伊納雖然沒有什么研發(fā)基礎(chǔ)，但是它這里是一個(gè)成熟的化工區(qū)，可以給我們提供技術(shù)設(shè)施服務(wù)?！盋BP的主管安可巴赫（Gerd Unkelbach）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說，“而且，這里有70多個(gè)現(xiàn)成的企業(yè)，有些成為我們的客戶，不會(huì)像勒沃庫森那樣完全是拜耳一家獨(dú)大，也不會(huì)像路德維希港那樣完全是巴斯夫說了算。”

洛伊納工業(yè)園的總裁根特博士（Dr. Christof Guenther）也很明白CBP對(duì)于自己長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的價(jià)值，兩邊一拍即合。

但是，有了一家化工產(chǎn)業(yè)園的支持，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。希爾特教授的團(tuán)隊(duì)就去跟聯(lián)邦教育與科技部、農(nóng)業(yè)部、環(huán)境保護(hù)部、薩克森-安哈爾特州政府，以及弗勞恩霍夫研究所的慕尼黑總部商談合作事宜。最終2010年這幾方答應(yīng)投5800萬歐元，用于試驗(yàn)性項(xiàng)目的建設(shè)。

為了建試驗(yàn)性項(xiàng)目的設(shè)備，CBP開始了一次公開招標(biāo)，最終從16家到17家企業(yè)中，選擇了洛伊納以東150公里的德累斯頓林德工程公司（Linde Engineering Dresden，下稱林德）合作。在合作中，CBP把所有的工程數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)給林德，而林德再根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)把這些數(shù)據(jù)做成儀器和設(shè)備，并且設(shè)計(jì)整體的工業(yè)蒸汽、通風(fēng)與廢水收集系統(tǒng)。

作為一家公立研究所，CBP是一家非營(yíng)利性組織，但是，它可以申請(qǐng)專利，從而通過授權(quán)專利許可，以維持自己的運(yùn)營(yíng)。正如弗勞恩霍夫研究所經(jīng)典的MP3案例（世界上第一臺(tái)MP3就產(chǎn)生于弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)位于埃爾蘭根的集成電路研究所），CBP也為自己的生化設(shè)備設(shè)計(jì)申請(qǐng)了專利。雖然林德在與CBP的合作中，獲得了這些設(shè)備設(shè)計(jì)知識(shí)，但是倘若林德未來要建設(shè)這樣的設(shè)備，則需要給CBP付專利使用費(fèi)。

有了試驗(yàn)性設(shè)備后，CBP就可以與工業(yè)界的合作伙伴進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)。這些合作者就可以像跟所有弗勞恩霍夫研究所的下屬研究所合作一樣，只需給合作人員、材料、設(shè)備維護(hù)等支付研發(fā)開銷，而不需要再去為建試驗(yàn)性設(shè)備去發(fā)愁，從而大大減少企業(yè)的研發(fā)成本。他們可以迅速地得到準(zhǔn)工業(yè)級(jí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的商業(yè)化（千噸到百萬噸）做準(zhǔn)備。

目前，CBP一共有23個(gè)科研項(xiàng)目在運(yùn)作。整個(gè)試驗(yàn)性工程的經(jīng)費(fèi)中，有三分之二來自于聯(lián)邦政府和歐盟的資助，其他三分之一則來自于合作伙伴。這些合作者中，大部分是中小型企業(yè)?！皫椭行∑髽I(yè)開發(fā)面向市場(chǎng)的新產(chǎn)品或新工藝流程，也是1949年弗勞恩霍夫研究所創(chuàng)立之初的目標(biāo)?！卑部砂秃崭嬖V《財(cái)經(jīng)》記者。這些中小企業(yè)不僅成為德國(guó)制造業(yè)的肋骨，更成為業(yè)內(nèi)的“隱藏的冠軍”。

從點(diǎn)到鏈

薩克森-安哈爾特州有一片霍爾茨森林，那里富產(chǎn)山毛櫸材，有一條從伐木到伐木設(shè)備完備的產(chǎn)業(yè)鏈。因此CBP設(shè)計(jì)之初就鎖定了木質(zhì)纖維素，希望把伐木業(yè)的廢料變廢為寶。但是，它只是完成了這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的第一步，即：把山毛櫸的廢料做成單分子，例如氫、乙醇等平臺(tái)型化學(xué)品。

之后，弗勞恩霍夫研究所旗下的應(yīng)用高分子聚合物研究所（IAP），則是把單分子做成高分子聚合物，例如，聚丙烯。最后，則是弗勞恩霍夫研究所的材料力學(xué)研究所（IWM），最終將其做成新型材料。在這一過程中，各家研究所一方面研究物質(zhì)本身的化學(xué)或物理學(xué)性質(zhì)，一方面研發(fā)工程工藝，從而為企業(yè)研發(fā)的商業(yè)化減輕負(fù)擔(dān)。

雖然已經(jīng)確定了把山毛櫸作為生化產(chǎn)業(yè)的原材料，但是，對(duì)于這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)上，處于下游的研究所和企業(yè)來說，研發(fā)方向的選擇依然困難重重。

因?yàn)槊恳粋€(gè)環(huán)節(jié)并非只有一條下游產(chǎn)業(yè)鏈，相反，它可以支持多個(gè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方向。例如CBP協(xié)助研發(fā)出來的單分子平臺(tái)型產(chǎn)品，可以直接加工成塑料、粘連劑、潤(rùn)滑劑和燃料，亦能成為能量?jī)?chǔ)存產(chǎn)品，成為石油化工的替代產(chǎn)品。因此，產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)品的最終形態(tài)，亦在很大程度上受商業(yè)價(jià)值影響，而非由下游產(chǎn)業(yè)一廂情愿。

“我需要知道上游供應(yīng)鏈到底都在做什么，比如說，他們研究酶的，研究到哪一步了？做高分子凈化的，做到哪一步了？催化反應(yīng)調(diào)整成什么樣了？畢竟生化反應(yīng)的具體過程千差萬別，我們需要知道他們的研發(fā)方向?！盜WM研究所聚合物應(yīng)用課題組的拉普特爾博士（Dr. André Rapthel）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者解釋，“研究被最終投產(chǎn)，基本要等上十年，我們不需要他們那一級(jí)完全產(chǎn)業(yè)化，只需要獲得樣品供我們研發(fā)?！?/p>

IWM的研發(fā)直接面向航空、汽車產(chǎn)業(yè)的客戶，因此，上下游研發(fā)之間的信息交互，對(duì)一條新興產(chǎn)業(yè)鏈來說，就顯得至關(guān)重要。以希爾特教授為代表的這些弗勞恩霍夫研究所系統(tǒng)的科學(xué)家們，提議建立一個(gè)專門圍繞山毛櫸為原料的生物產(chǎn)業(yè)研發(fā)聚集區(qū)。

他們以薩克森-安哈爾特州、薩克森州為核心區(qū)，召集了23家高校、研究所、化工企業(yè)以及木材企業(yè)，在2012年正式成立了生物經(jīng)濟(jì)聚集區(qū)（BioEconomy Cluster）。這個(gè)聚集區(qū)很快在德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部和聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)與能源部的高科技聚集區(qū)競(jìng)賽中獲勝，進(jìn)而從聯(lián)邦政府獲得4000萬歐元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，再配上成員企業(yè)的4000萬歐元研發(fā)經(jīng)費(fèi)，共同支持該區(qū)的聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目。目前，這個(gè)聚集區(qū)已經(jīng)擴(kuò)大到68家企業(yè)和23家教育與研究機(jī)構(gòu)。

所有的成員機(jī)構(gòu)每年召開兩次大會(huì)，共同制定研發(fā)聚集區(qū)的研究與市場(chǎng)戰(zhàn)略。專家委員會(huì)對(duì)原材料、化工品、聚合物、能源、管理與教育六大領(lǐng)域的項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)審，并把通過審核的項(xiàng)目上報(bào)給聯(lián)邦教育與研究部進(jìn)行評(píng)審，從而得以使用聯(lián)邦的科技扶持經(jīng)費(fèi)。“一個(gè)研發(fā)聚集區(qū)的發(fā)展，由它的核心靈魂人物的戰(zhàn)略眼光決定?！盉ioEconomy Cluster的發(fā)言人莫爾滕斯（Henning Mertens）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說。

不同的科技聚集區(qū)，則有著完全不同的運(yùn)作模式。不同于BioEconomy研究驅(qū)動(dòng)的聚集區(qū)管理模式，位于杜塞爾多夫的CLIB2021生化創(chuàng)新聚集區(qū)則是以商業(yè)驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)?！拔覀兏⒅貙?shí)際的商業(yè)需求，去孵化生物化工的創(chuàng)新型企業(yè)。”CLIB2021主管施瓦茨博士（Dr. Thomas Schwarz）告訴《財(cái)經(jīng)》記者。

由于杜塞爾多夫所在的北萊茵威斯特法倫州是德國(guó)的化工重鎮(zhèn)，與荷蘭、比利時(shí)共同構(gòu)成龐大的煉化、生物醫(yī)藥研發(fā)與制造網(wǎng)絡(luò)。因此，在這個(gè)創(chuàng)新聚集區(qū)里，并沒有像薩克森-安哈爾特州一樣，專門圍繞木質(zhì)纖維素打造產(chǎn)業(yè)鏈，而是通過已有產(chǎn)業(yè)鏈的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，推動(dòng)研發(fā)的商業(yè)化。

這種依托公立研究所、由技術(shù)專家與行業(yè)專家共同作決策、政府和行業(yè)共同出資的產(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟機(jī)制，迥異于美國(guó)“軍工推動(dòng)、資本拉動(dòng)”的研發(fā)轉(zhuǎn)化模式，成為德國(guó)特色的科技創(chuàng)新模式，當(dāng)為中國(guó)在設(shè)計(jì)新興產(chǎn)業(yè)研發(fā)機(jī)制所借鑒。