循环生物经济如何实质性地落地？解读《德国循环生物经济路线图》
面对全球气候变暖和石油化工供应不稳定等严峻挑战，德国试图通过短期、中期、长期的政策措施，构建可持续的生物经济体系，降低对化石能源的依赖。2023年9月，德国弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer-Gesellschaft）发布了《德国循环生物经济路线图（Circular bioeconomy for Germany）》，探讨了利用生物质及其它碳源促进食品和材料可持续发展的解决方案。该报告由五个方面构成，即：发展背景、指导方针、发展方向、应用场景和机遇以及行动计划。
该报告提出了构建生物循环经济的方针，通过对生物经济发展的最新技术、机遇和挑战的分析，提出实现经济、环境和社会的协调可持续发展的解决方案。

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指导原则
Fraunhofer-Gesellschaft利用生物经济专业知识并以循环生物经济的原则为指导，强调生物经济与循环经济概念的协同作用，开发创新过程、产品和商业模式，实现资源的循环利用。
循环生物经济的核心思想在于减少对化石资源的依赖，转向可替代的可持续原材料，侧重于利用农业和林业部门的生物原材料，以及再利用废水、残留物和二氧化碳等资源，通过多层级联循环实现回收和再利用。
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循环生物经济的方向
在生物经济中应用循环经济的原则，循环生物经济的发展可以通过减少化石原料的使用来缓解气候变化，形成新的价值链来促进经济增长，并创造就业机会，特别是在农村地区，从而促进可持续发展。
可持续的循环生物经济本质上是一个具有开创性和恢复性的系统，在促进产业和经济发展的同时，为子孙后代保护我们的星球。这包括摒弃塑料和化石燃料，采用生物基替代品，停止使用有毒化学品，通过创新的材料、产品、系统和商业模式减少浪费。这也意味着利用生物科学和生物技术的力量应对我们面临的挑战，例如在保护自然资源的同时，为日益增长的人口提供粮食、饲料、纤维、木制品和包括塑料替代品在内的生物基化学品。
可持续的循环生物经济不仅具有环境效益，也具有社会和经济效益。我们必须抓住可持续发展的机遇，保护我们的星球，创造更美好的未来。

图：循环生物经济流程示意图
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应用场景与机遇
（1）食品领域应用
全球食品供应链的脆弱性导致主要食品价格飙升，全球范围内饥饿问题加剧。尽管农业生产水平逐年提高，但营养不足和蛋白质短缺问题仍然非常严重，肥胖问题也日益突出。要解决以上问题，就必须采取全面的沟通战略，并与各方进行协作。
在食品供应链保障方面，可以通过排除外界的冲击来减少系统风险；通过创新种植策略增强能源供应的弹性；通过因地制宜的产品加工，提高区域的价值创造能力，提升区域的技术弹性。
在替代种植和替代蛋白质方面，利用室内封闭式栽培、昆虫养殖、真菌生物反应器等技术，实现四季不受天气影响，有效提高生产效率，但需要解决能源成本问题。昆虫、真菌和微藻等生物体可以作为替代蛋白质来源，但需要应对疾病传播和市场接受度等挑战。
在可持续营养健康方面，食用过多的盐、糖、饱和脂肪和肉类制品，植物类食物摄入不足以及纯植物性饮食都不是全面的营养建议。通过优化育种、种植技术和栽培环境可以改善农产品的风味和营养品质。健康饮食需要不断开发新产品，并开展有循证的营养建议和个性化食品推荐。
在厨余垃圾处理与利用方面，可以通过级联模型进行有效利用，如植物残渣含有功能性成分，可循环用于基础化学品、化妆品和食品成分。此外，在保证可循环利用的前提下，利用生物基涂层提高食品包装的防水性和抗菌效果。
（2）生物质和二氧化碳利用
循环生物经济其实是对碳基产品的生产、使用和生命周期的管理，旨在最大程度减少资源浪费和环境影响，核心思想是通过重复使用、回收和生物降解等方法来降低物质损耗，创造价值。然而，要真正实现循环生物经济还面临一些挑战，需要进一步的技术发展和创新。
生物基塑料的生产、使用和回收系统体现了生物经济的循环性。生物基聚乙烯（PE）、聚乳酸（PLA）等已经被广泛应用于水过滤器、咖啡胶囊、存储容器等。但是生物基塑料仍然只占塑料产量的很小一部分。将生物基塑料纳入循环经济需要政策支持和创新回收方法，还需要解决生物基原材料、材料性能、加工程序、回收技术等多项技术挑战。
在建筑材料方面，真菌材料是一种有潜力的可持续建筑材料，制备过程包括准备、生长、去活化和后处理等步骤。真菌材料面临着产品质量波动大、公众接受度低及产品监管不规范等挑战，技术上需要继续改进真菌的生长过程、增加能源效率、以及开发适用于建筑和纺织行业的生产工艺。
在二氧化碳利用方面，实现二氧化碳的捕获、净化和利用是生物经济的重点，重要议题包括改进二氧化碳转化为生物质的过程，培养微藻利用二氧化碳生产高附加值的产品，虽然这些技术已经取得一些进展，但仍需解决催化剂、反应条件、稳定性和成本等方面的挑战。
在热化学转化方面，将生物质废弃物通过热化学生成化学原料和可持续燃料是生物经济重要组成部分。但是，目前仍然需要寻找一种成本效益高的方式，将废物转化为有用的产品。

行动计划
为实现生物经济的愿景，需要联合学术界、工业界和社会营造稳定可靠和可预测的研究、开发、创新、生产和服务环境。生物经济的过渡需要社会各阶层的参与，其中包括为推进这种转型而开展的各种专门倡议，例如宣传信息和进行社会对话。Fraunhofer-Gesellschaft提供了一个短期、中期和长期的计划，涵盖了政策框架、科技发展以及创新转化三个主题，以实现和建立循环生物经济。
（1）政策框架
从短期来看，必须立即采取行动，解决资源短缺和无法持续的问题，创造政策框架条件，促进现有生物经济技术实现工业化应用，推动技术发展，消除管理壁垒，引进早期产业，保障方案安全性，以及采用激励措施促进技术应用。该方法应与欧盟的生物经济战略相互协调。
中期实施要注重可持续性评估标准的建立，推进可持续性在市场上的可见度，建立优化废弃物和生物质利用的系统，对废弃物进行重新评估和定义，制定监管框架来支持生物产品的市场进入，并强调可持续性在基金申请中的重要性。同样，评估标准和监管框架需要不断完善。
长期实施需要提高生物经济系统的弹性，考虑资源可用性，确保全球供应链稳定，建立全球经济政策伙伴关系以确保长期生物基原材料供应，提升价值链的弹性。
（2）科技发展
科技的发展与革新是促进工业和社会可持续发展的重要力量。发展环境友好、经济合理的生产过程，对原料及废物进行有效利用，替代不可再生的化工原料，是实现生物循环经济的重要途径。短期目标是面向生物经济开发高附加值的生物产品和技术，尤其是在食物、替代蛋白质等领域，推动生物技术的进步，同时回收废弃物资源。中期目标是建立具有高质量、分散性的生物经济过程，通过研究、开发和创新项目将生物质生产、供应和转化联系起来。长期目标是实现生物经济产品的循环利用，减少物料损耗，降低生产成本，提升经济和生态弹性。这就要求大量的财政支持和技术革新来构建适应力强的生物基生产体系。
                            （CRC编辑）