面对全球气候变化、能源安全和产业转型等共同课题,零碳科技与生物制造正在成为连接能源、化工、生物、材料、食品等多个领域的重要纽带。9月29至30日,第二届中德零碳科技与生物制造国际会议在西湖大学云谷校区举行。来自中德两国的10名院士、33名顶尖科学家与产业界代表齐聚一堂,围绕工业零碳转型、绿电驱动生物制造、碳资源循环利用等前沿议题展开交流,共同探讨绿色科技如何从实验室走向产业、从技术突破走向规模化应用,为中德双方进一步深化绿色科技合作搭建了交流平台。
大会主席,德国工程院院士、西湖大学合成生物学和生物工程讲席教授、合成生物学与生物智造中心主任曾安平在开幕式上表示,零碳科技与生物制造不仅关系到气候变化、能源安全与粮食保障,也将深刻影响未来产业的发展方式。中德两国在绿色创新和高端制造领域各有优势,希望通过会议聚焦零碳产业转型中的关键问题,在技术研发、工程应用和产业协同中寻找更多切实可行的合作方向。

曾安平
西湖大学副校长、工学院院长、国强光学工程讲席教授仇旻表示,面对零碳科技这一全球性课题,开放合作尤为重要,西湖大学愿与中德及国际同行一道,持续探索面向未来的科技解决方案。

仇旻
德中科技联盟主席吴雅姈女士参与会议,并表示将致力于推动和发展德中两国科技交流。

吴雅姈
01 减碳,先从生产过程本身找答案
如何让高耗能产业真正“减下来”,是会议讨论的焦点之一。中国工程院院士、中国石化首席科学家孙丽丽从石化行业实际出发,指出真正有效的减碳不能只依赖末端治理,更需要从工艺源头和生产过程入手。围绕连续重整、催化剂再生、芳烃分离智能强化、低温余热利用和过程集成等关键环节,一系列技术创新正在不断降低石化生产中的能源消耗。其背后指向的,是石化行业从粗放利用走向精细利用、从单点节能走向全过程优化的转变。

孙丽丽
中国工程院院士、北京化工大学校长谭天伟指出,发展电催化-生物耦合合成技术体系,利用可再生电力驱动CO₂高效定向还原制备一碳中间体,再经合成生物学改造实现其向高端化学品、生物基材料与清洁燃料的规模化增值转化,可将自然固碳周期从年尺度压缩至数小时,是破解化工行业高碳排放痛点、支撑我国“双碳”战略与构建绿色工业闭环的核心技术路径。

谭天伟
德国工程院院士、汉堡工业大学教授 Andreas Liese 则从可持续化学与生物过程出发,介绍了电催化酶促合成、实时过程分析以及智能酶载体等技术进展。通过将生物催化与过程控制、新型材料等技术结合,传统生物制造正在向更加精准、高效和可持续的方向发展。

Andreas Liese
02 当绿电进入生物制造,新的生产方式正在打开
绿电如何与生物制造结合,是会议另一项备受关注的议题。中国科学院院士、西湖大学讲席教授孙立成围绕“绿色电子与绿色质子”这一主题,介绍了阴离子交换膜水电解技术的最新进展,以及相关技术在生物质转化、辅酶再生和C1—C4化合物合成中的应用。过去,人们更多把绿色电力看作清洁能源;如今,它还可以进一步参与化学与生物反应,成为驱动制造过程的重要力量。从绿电制氢,到电化学与酶催化耦合,再到生物制造过程中的能量与还原力供给,一条由绿色电力驱动的新型制造链条正逐渐清晰。

孙立成
中国工程院院士陈坚则将视角延伸到了与每个人生活都密切相关的食品领域。他指出,随着合成生物学快速发展,生物设计与合成正加速走向工程化、智能化和自动化。通过构建食品级人工生物合成系统,未来部分蛋白质的生产有望从传统种植、养殖方式转向工厂化制造;淀粉、纤维素等可再生原料,也可以进一步转化为食品组分和营养化学品。这意味着,未来“生产食物”的方式可能发生新的变化:更加高效地利用资源,减少对土地和传统养殖体系的依赖,同时提供更加多元、安全和可持续的食品来源。

陈坚
03 二氧化碳不只是排放物,也可以是新的资源
围绕碳资源循环利用和负碳技术,与会专家同样带来了许多新的思考。中国科学院青岛生物能源与过程研究所所长吕雪峰系统介绍了“绿碳资源利用”的理念。他指出,传统工业更多依赖化石资源形成线性的“灰碳”模式,而未来需要逐步转向循环利用的“绿碳”模式——将二氧化碳、生物质以及可循环材料重新视作资源,在绿电和绿氢的驱动下,转化为燃料、材料和化学品。换句话说,过去被视为“排放物”的碳,有望重新进入生产体系,成为下一轮制造过程的原料。

吕雪峰(刘亚君代讲)
中国工程院院士、中国科学院重庆绿色智能技术研究院院长汪华林围绕“资源碳中和”进行了分享。他从资源高效利用、能源结构优化、生产过程减排、循环经济以及碳汇协同等多个方面展开分析,提出实现碳中和不能只盯着“排多少碳”,还需要重新思考资源从获取、利用到循环的全过程。

汪华林(付鹏波代讲)
德国克劳斯塔尔工业大学教授侯正猛介绍的“4CUS”方案则提供了另一种思路:将烟气和富氢工业气体注入枯竭油气藏,通过地下微生物作用原位转化为甲烷。这样一来,枯竭油气藏不再只是用于封存二氧化碳,还可能同时承担地下生物反应、可再生天然气储存和碳汇等多重功能。

侯正猛
04 零碳转型,离不开环境与社会的共同参与
会议的讨论并没有停留在能源和工业领域。中国工程院院士、同济大学教授徐祖信从城市水环境治理的长期实践出发,强调污水处理厂、污水管网、河道生态流量等环节缺一不可,只有真正做到全面截污、完善管网、保障生态流量,并将技术方案与重大工程建设结合起来,才能实现水环境质量的持续改善。

徐祖信
德国工程院院士 Andrea Büttner 从更广的视角提醒,与可持续生物经济和循环经济有关的技术,最终都要走进真实社会。除了技术上“能不能做”,还必须回答经济上“值不值得做”、法律上“能不能推广”、消费者“愿不愿意接受”等问题。

Andrea Büttner
技术创新只有进入真实的生产、消费和社会体系,才能真正产生长期价值。广东恒碳科技有限公司总经理张炽坚介绍了公司的零碳转型成果:将废弃的甘油收集过来,用巴氏梭菌发酵,在非洁净的环境下做成了99.9%纯度的生物基 1,3-丙二醇——这是让衣服变得有弹性的东西—— PTT 聚酯的关键单体。有趣的是,用1,3-丙二醇加工成的面料比氨纶更省心:能直接染色,洗后不缩水,抗皱性还强。

张炽坚
经过2天的交流,共识渐趋明晰:零碳转型没有一条可以直接复制的捷径,也难以依靠单一技术独立实现。它既需要实验室里一次次对新技术边界的探索,也需要生产线上长期的工程验证;既需要不同学科之间打破边界,也需要不同国家、科研机构和企业开放交流、协同合作。中德两国也在零碳转型中展现出不同的优势:中国拥有丰富的产业场景和大规模工程实践基础,德国在工程体系、过程设计和绿色制造等领域积累深厚。未来双方的合作,也可以从单纯的技术交流进一步走向联合研发、工程验证与产业协同,在真实应用中共同探索下一代零碳技术。

嘉宾合影
撰 稿 | 钱辉
审 核 | 曾安平