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    科技部發布另一新增專項 “ 綠色生物制造 ” 重點專項申報指南征求意見
    2020-06-08  來源:中國聚合物網

      2020年國家重點研發計劃重點專項項目指南已陸續公布。據初步統計,截至6月6日,已發布指南(征求意見)的專項(含定向)43個,其中6月1日新征求意見的“引力波探測”重點專項 為2020年新增專項,6月5日,科技部發布另一新增專項“綠色生物制造”重點專項申報指南征求意見。隨著“十三五”期間重點專項部署完成,新一批“十四五”重點專項將陸續征求意見,并啟動實施。


    關于對國家重點研發計劃“綠色生物制造”重點專項2020年度項目申報指南征求意見的通知


      根據《國務院關于改進加強中央財政科研項目和資金管理的若干意見》(國發〔2014〕11號)、《國務院關于深化中央財政科技計劃(專項、基金等)管理改革方案的通知》(國發〔2016〕64號)、《科技部財政部關于進一步優化國家重點研發計劃項目和資金管理的通知》(國科發資〔2019〕45號)等文件要求,現將“國家重點研發計劃‘綠色生物制造’重點專項2020年度項目申報指南”(征求意見稿,見附件)向社會征求意見和建議。征求意見時間為2020年6月5日至2020年6月20日,修改意見請于6月20日24點之前發至電子郵箱。


      國家重點研發計劃相關重點專項的凝練布局和任務部署已經戰略咨詢與綜合評審特邀委員會咨詢評議,國家科技計劃管理部際聯席會議研究審議,并報國務院批準實施。本次征求意見重點針對各專項指南方向提出的目標指標和相關內容的合理性、科學性、先進性等方面聽取各方意見和建議。科技部將會同有關部門、專業機構和專家,認真研究收到的意見和建議,修改完善相關重點專項的項目申報指南。征集到的意見和建議,將不再反饋和回復。


    聯系方式:sfs_swyyc@most.cn


    附件:“綠色生物制造”重點專項2020年度項目申報指南(征求意見稿)


     

    科技部社會發展科技司

     2020年6月5日

    “綠色生物制造”重點專項2020 年度項目申報指南

    (征求意見稿)


      本專項的總體目標是:以“綠色發展”理念為指導,聚焦生物技術在產業提升中的重大需求,以產業化為導向,重點圍繞生物催化劑的創制,進行基礎研究-技術創新-產業示范的全鏈條設計;揭示生物制造“芯片”-核心工業酶和工業菌種的設計原理等基本科學問題,構建具有自主知識產權的核心生物催化劑,建立現代生物制造產業的支撐技術與裝備體系,打破國外專利壁壘,解決我國生物造產業的核心技術供給問題;實現大宗化工產品和化工聚合材料的萬噸級生物制造生產及精細化學品生物合成路線產業化,解決一批關鍵短板化工產品的供應瓶頸;建立生物制造技術在發酵、化工、制藥、紡織、飼料、食品等行業的應用,形成綠色產業園區示范,取得顯著的經濟和環境效益;建立引領未來的生物制造前沿技術系統,搶占新一代產業制高點,為創造以生物質為基礎原材料的新型生物制造產業鏈和綠色低碳生物經濟格局奠定技術基礎。

      2020 年本專項將在工業酶創制與應用、生物制造工業菌種構建、智能生物制造過程與裝備、生物制造原料利用、未來生物制造技術路線及創新產品研發以及綠色生物制造產業體系構建與示范 6 個任務部署 22 個研究方向(其中,擬支持青年科學家項目不超過 5 項)。項目執行期一般為 5 年。

    任務一 工業酶創制與應用

    1.1. 工業酶催化劑的智能設計*


      研究內容:針對化工、制藥等產業的重要化合物、具有重要應用前景的新化合物或者復雜化合物的高效和規模化生產需求,基于生物與物理、化學、信息、數學等學科交叉融合, 結合計算生物學、人工智能與大數據等技術手段,解析酶蛋白的結構與功能關系,開發酶分子設計的核心算法和工具箱;進行高活性、高穩定性和良好操作魯棒性的工業酶催化劑的設計和構建,提高工業酶催化劑的催化性能與工業屬性,重點圍繞碳氫鍵官能化,碳鏈延長等化學品合成重要反應進行驗證,為新產品和新工藝提供新的可實用工業酶催化劑。


      考核指標:建立 2 套以上具有自主知識產權的半理性、理性設計方法和軟件環境,設計構建的準確率和有效性達到國際領先水平,形成酶蛋白設計構建的理論體系;闡明 10 種以上新的酶蛋白催化機制,實現 5-10 種新反應,2-3 種新酶完成工業催化的技術驗證,具有工業應用前景。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:基礎研究。


    1.2工業酶通用高效表達系統構建*


      研究內容:選擇知識產權清晰的真核、原核宿主系統,基于大數據的高表達分析、相關基因挖掘及設計技術,研究工業酶蛋白高效表達、細胞分泌的分子機制,開發重要工業酶蛋白的高效表達分子工具箱,實現蛋白表達分泌的精準調控;基于宿主菌系統工程,開展宿主菌的全局層面設計優化研究,包括宿主菌高表達應激消除、輔因子供應與再生、生長和生理性能提升、多組分復雜酶蛋白合成途徑優化、特殊分泌通道優化以及外源蛋白質修飾調控等,建立高效工業酶合成系統平臺,實現多種急需大宗工業酶蛋白的具有自主知識產權的高效分泌 表達系統,并針對大宗酶制劑進行發酵工藝技術驗證。


      考核指標:建立 3-5 種具有普適性好、生物量高、抗逆性強、輔基供給足、分泌能力強、具有自主知識產權的酶蛋白高效表達系統,酶蛋白表達量不低于 20 g/L;開發 20-30 個工業酶高效表達分子工具,建立高效表達分子工具箱;獲得 10-20 個具有重要工業應用的重點酶種高效生產的菌株;建立新表達系統發酵工藝 3-5 套。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。


    1.3醫藥與食品工業酶創制與催化*


      研究內容:構建高效醫藥與食品工業酶生產菌種與酶庫;建立以醫藥、食品高效生產和綠色工藝為導向的新酶的發現、改良與應用核心技術體系,提高酶的底物/產物耐受性、穩定性和催化效率,解決酶催化性能提高、低成本表達生產的技術問題,開發性能優良的重要醫藥中間體、食品配料生產與加工工業用酶和生產菌株;開發連續化生物催化工藝和耦合體系, 實現醫藥關鍵中間體與食品的酶法生產應用。


      考核指標:構建包含 GB2760 所有大類的重組酶生產菌種與重組酶庫;基于工業酶的高效表達技術,實現一個月從基因到公斤級粗酶樣品的快速開發能力;開發 5 種以上具有自主知識產權的重要的醫藥中間體生產相關酶及食品工業用酶如脂 肪酶、普魯蘭酶、葡萄糖氧化酶、核酸酶、青霉素酰化酶、頭孢菌素 C 酰化酶、海因酶、氨甲酰水解酶與天冬氨酸裂解酶等,并實現噸級以上產業化生產;開發不低于 5 種具有自主知識產權的可工業化應用的固定化酶工藝,實現 10 種以上醫藥與食品的酶法生產應用;實現 2-3 條酶法生產醫藥關鍵中間體的百噸級規模示范生產線。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。


    1.4輕工業核心酶創制*


      研究內容:開發淀粉制糖、洗滌、皮革、造紙、紡織等行業應用的新酶制劑,建立有重要應用價值的輕工業酶分子設計與智能改造、高效生產、加工及應用工藝等關鍵核心技術體系; 揭示輕工業酶蛋白適應特殊應用環境的結構基礎及其高效表達相關的新機制;基于酶分子高效設計技術,實現酶的環境適應性改造,提高酶的抗堿性、抗表面活性劑、抗氧化劑、熱穩定性或低溫活性等應用環境特性;構建具有自主知識產權的穩定高產的輕工業核心酶生產菌株;建立新一代輕工業核心酶高產菌株和發酵工藝集成技術。


      考核指標:創制具有自主知識產權的高活性、高效率、工業適應性強的輕工業核心酶不少于 10 種,其中糖化酶、高溫淀粉酶、堿性蛋白酶、皮革用酶、β-葡聚糖酶、葡萄糖異構酶等重要輕工業核心酶實現源頭技術的國產化;基于工業酶高效表達技術平臺,實現輕工業核心酶的高效表達,表達量不低于20g/L;開發規模化新型輕工業核心酶生產工藝, 3-5 種核心酶實現千噸級產業化生產;建立新型輕工業核心酶綠色應用工藝,在淀粉制糖、洗滌、皮革、造紙、紡織等行業推廣應用。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。


    任務二 生物制造工業菌種構建

    2.1高效工業菌種的設計原理與構建方法*


      研究內容:通過多組學、人工智能、合成生物學等多學科的理論與技術手段,研究結構緊湊的基因組序列設計與切分原則,為設計可導入或替換大片段 DNA 的功能基因組提供理論基礎;開發大片段 DNA 導入和野生型基因組替換方法,解決遺傳轉化效率和重組頻率低的技術難題;通過系統探究基因組的可塑性,安裝新遺傳特征,通過基因組重構合成具有自主知識產權的工業菌種,提升目標產物的發酵濃度、轉化率與生產強度,為新型和高效生物制造奠定基礎。


      考核指標:揭示微生物基因組大片段 DNA 導入或替換的原理,開發 1~2 套具有自主知識產權的工業菌種基因組設計與切分方法和軟件,建立 2~3 種具備原理上普適性的大片段DNA 導入和基因組替換方法,效率提升 1~2 個數量級;人工設計與再造 2~3 種重要工業菌種基因組,有機酸、化工醇、生物表面活性劑等目標產物合成速率達到 2.0 g/l/h 以上;2-3 個工業菌種完成中試,1-2 個實現規模化測試應用。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:基礎研究。

      有關說明:鼓勵依托生物技術領域國家技術創新中心和國家重點實驗室組織項目。


    2.2工業底盤與生物合成途徑的適配與優化*


      研究內容:針對重要工業底盤,解析基因組特征,研究芳香族化合物等生物合成途徑在工業底盤基因組中插入位置對 表達水平及基因組穩定性的影響與規律;發展多組學組合技術,系統解析細胞代謝網絡與人工途徑的互作關系;發展新的堿基突變基因編輯技術,從物質代謝、能量平衡、細胞生理功能等方面提升工業底盤與生物合成途徑的適配性,優化細胞性能,創建具有自主知識產權的工業菌種,進行規模化應用測試。


      考核指標:突破工業底盤與代謝途徑互作提升合成效率的關鍵科學問題,建立 3-5 種不受底盤限制的生物合成途徑表達優化策略;發展 4-6 種代謝動態調控技術,實現 5 種以上的新途徑適配優化,獲得不少于 5 個最優化的工業菌種,1-2 種芳香族化合物高效工業菌種實現規模化測試應用。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:基礎研究。

      有關說明:鼓勵依托生物技術領域國家技術創新中心和國家重點實驗室組織項目。


    2.3重要工業化學品生物制造菌種的新一代網絡模型構 建與應用*


      研究內容:針對重要大宗工業化學品如己二酸等生物制造菌種,建立整合多維信息的高質量新一代網絡模型;開發多種計算優化方法,實現工業化學品生物合成代謝網絡的最優設 計。基于模型預測單/多菌株體系新的代謝途徑,顯著提高原料轉化率;發展工業菌株基因表達精準調控技術,獲得具有較強生物制造能力的工業新菌株,提升產品合成效率;實現重要工業化學品的高效生物制造及應用示范。


      考核指標:構建 3-5 個重要大宗化學品工業菌種的新一代網絡模型,模擬仿真效率和精度比現有方法提高 20%以上;基于新模型預測 3-5 種單菌和多菌體系新的代謝途徑,原料利用率提高 30%以上;針對有機酸、有機醇等重要大宗工業化學品,基于新模型構建 3-5 個高性能新菌株,實現 2 個以上產品的示范應用,原料利用率提高 20%以上。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。

      有關說明:鼓勵依托生物技術領域國家技術創新中心和國家重點實驗室組織項目。


    2.4工業菌種基因組人工重排技術*


      研究內容:針對重要工業微生物,開發長合成途徑的多基因交互作用研究方法,創建高效合成途徑的快速重構優化技 術;重點開發工業微生物的基因組結構重排技術,篩選目標途徑調控的新關聯基因,研究代謝途徑的新調控點發現的新策 略;在模式生物到工業菌種、不同工業菌種之間,發展重大產品合成途徑的跨菌種調控靶點發現和應用技術體系,創制高性能工業菌種,進行規模化應用測試。


      考核指標:建立工業微生物菌種基因組重排構建的技術體系,實現20個代謝基因以上長途徑的復雜化學品菌種的高效構建;發現目標產品定向合成和環境耐受性相關新調控靶標10  個以上,獲得5個以上具有自主知識產權的重要化學品工業菌種,目標產品定向合成和環境耐受性等能力提升30%以上,1-2   個實現規模化測試應用。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。

      有關說明:鼓勵依托生物技術領域國家技術創新中心和國家重點實驗室組織項目。


    2.5重要氨基酸工業菌種系統改造與產業示范


      研究內容:針對食品、飼料領域的主要氨基酸等工業菌種進行組學技術解析,研究高產機理和抗逆機制,建立高效大規模基因組編輯改造技術體系,發展自主專利設計與細胞生產性能提升改造策略,構建新型高產工業菌種,建立菌種專利池, 并進行規模化產業示范及應用。


      考核指標:建立我國重要氨基酸工業菌種組學解析、基因組編輯改造、高通量篩選的技術體系,形成自主菌種性能迭代提升能力,構建出4-6種世界先進水平的大宗氨基酸、支鏈氨基酸工業菌種,新菌種工藝生產效率比現有國內最高水平提高10%以上,綜合成本降低10%以上,三廢排放降低20%以上;其中谷氨酸、賴氨酸等1-2種實現10萬噸/年及以上生產示范線驗證,蘇氨酸、色氨酸等2-3種實現1萬噸/年及以上生產示范線驗證,并達到相應的工程化指標,谷氨酸產酸率>220g/L、糖酸轉化率>75%,產酸強度>7g/L/h;賴氨酸產酸率>240g/L、 糖酸轉化率>73%;蘇氨酸產酸率>160g/L、糖酸轉化率>65%;色氨酸產酸率>70g/L、糖酸轉化率>18%。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:鼓勵依托生物技術領域國家技術創新中心和國家重點實驗室組織項目;其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    2.6原料藥工業菌種系統改造與產業示范


      研究內容:構建新的抗生素、甾體激素、維生素等合成菌種,開發高效、多位點、精確基因編輯工具,結合工業菌種代謝網絡模型,研究其內在代謝調控機制,對重要抗生素、甾體激素、維生素合成過程進行物質、能量代謝的優化和高通量篩選,實現目標產品產量的顯著提升。針對部分產量特別低下, 無法進行有效基因操作的菌種,開發異源生物合成技術,利用合成生物學手段在模式生物中組裝生物合成途徑,建立新的代謝網絡模型,調整代謝通量,優化調控網絡和發酵條件,實現目標產品的異源生物合成和產量提升。


      考核指標:闡明 10 種以上抗生素、甾體激素和維生素的高效微生物合成機制,構建出新一代抗生素、甾體激素以及維生素等工業菌種,產量提高 30%以上;突破抗生素廢菌渣的無害化處理、資源化利用關鍵技術;實現埃博霉素、多殺菌素、甾體激素和維生素 B6 等 3~5 種重要產品的異源生物合成;完成 3~5 個重要工業菌種的多層次發酵放大優化及產業示范,生產成本下降 10%,綜合成本下降 10%,三廢排放降低30-40%;實現 1-2 種具有重要用途但國內尚為空白的醫藥新品種產業化示范。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:鼓勵依托生物技術領域國家技術創新中心和國家重點實驗室組織項目;其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    任務三 智能生物制造過程與裝備

    3.1生物反應器及智能生物制造


      研究內容:研制生物過程智能傳感裝備,為生物過程的智能感知數據獲取提供技術和裝備支撐;研究生物過程中的數據科學技術,建立典型工業微生物過程大數據庫,解決復雜生物過程代謝機制解析、過程建模與優化控制的智能決策等關鍵問題;針對典型工業生物過程,在過程大數據的基礎上,整合細胞代謝機理,建立基于大數據-機理混合驅動的智能管控系統, 實現生物過程實時在線智能分析、診斷與精確控制;以工業互聯網和物聯網為基礎,將智能生物過程與企業 MES 和 ERP 相結合,在重大生物產品上實現生產企業智能化全局優化與監 管,從而實現智慧工廠的建設。


      考核指標:在智能傳感裝備上,3-5 種生物產品工業化生產中開發和應用 15-20 種先進傳感檢測設備和合成生物傳感器,實現生物過程關鍵物質流、能量流和信息流的在線檢測;在生物過程數據研究方面,開發 3-4 種可用于過程數據智能化處理的數據科學算法及軟件包;在智能工藝上,開發和應用8-10 種基于多組學數據整合細胞微、宏觀生理代謝特性分析的生物過程精準優化策略及裝備(生物反應器),建立 5-8 種典型工業生物過程大數據庫,并針對 3-5 種具有重大影響的生物產品開發基于大數據-機理混合驅動的生物過程智能控制軟件,工業水平實現整體提高發酵效率 15%以上;在智能工廠上,1-2 家重大生物產品制造企業實現工業互聯網下資源、能源、環境、資金等的最優化分配和監管,從而提升產能 15% 以上,降低生產成本 10%以上。

      擬支持項目數:1~2  項。任務屬性:關鍵核心技術。


    3.2面向生物能源制造的高效膜分離技術與成套裝備

      研究內容:針對生物能源生產過程降本增效減污的應用需求,研發高效節能的膜分離技術與成套設備,提高發酵產物的分離效率與收率,降低污染物排放,實現資源化利用。重點突破發酵液凈化的小孔徑陶瓷膜、溶劑分離及發酵氣源調變的分子篩膜、發酵尾氣治理的復合膜技術與成套設備,解決膜運行成本問題;研發用于發酵液成分在線檢測的膜傳感器;研發生物發酵與膜分離耦合一體化的關鍵技術與裝備,實現高效生物轉化;突破低成本生物燃料等清潔生產關鍵技術,建成生物燃料高效分離的工業應用示范。


      考核指標:研發 4 種以上適合發酵產物分離的高效節能膜技術;發酵液凈化用膜的分離效率與傳統技術相比提高 20%, 收率提高 5%以上;生物燃料分離用透水膜通量>20 kg/m2?h, 透醇膜通量>2kg/m2?h;發酵氣源調變用膜、發酵尾氣治理用膜完成 1000 小時的側線考核;開發出生物發酵與膜分離耦合裝置 2 套以上;膜法生物燃料分離應用示范規模達萬噸級,與現有生產技術相比分離成本節約 20%以上。

      擬支持項目數:1~2  項。任務屬性:關鍵核心技術。


    任務四  生物制造原料利用

    4.1 木質纖維素類生物質制備可發酵糖技術

      研究內容:針對木質纖維素材料結構復雜、難以降解的特性,開發自主知識產權的糖平臺技術。重點研究:開發水耗能耗低、毒性副產物生成少且易于工程放大的高效預處理技術;選育高效木質纖維素降解復合酶系生產菌種,開發低成本液體深層發酵生產工藝,就地生產底物特異性強的木質纖維素轉化酶液;開發高固糖化、低用酶量新型木質纖維素糖化工藝,建立適于生物基產品發酵的低成本纖維素糖生產技術,及開發與水解糖制備匹配的生物基產品成套生產技術;集成優化木質纖維素煉制體系中的原料預處理和產酶、酶解技術,結合木質素及其高值化衍生物的聯產方案,建立適宜規模的裝置,完成全過程技術經濟分析與生命周期評價。


      考核指標:開發出適用于 1~2 種具有工業應用價值的木質纖維素原料的高效預處理技術,預處理過程不產生廢水,糖損失率低于 5%;就地液體深層發酵生產底物特異性強的低成本木質纖維素糖化酶液;酶解后獲得的可發酵糖濃度高于 150g/L;以秸稈為例,可發酵單糖得率不低于 500 kg/噸秸稈,噸秸稈糖用酶成本不超過 500 元,聯產木質素產品后的噸纖維糖綜合生產成本不超過 1400 元;形成木質纖維素來源的糖及木質素基高值化學品產品 2-3 種,成套工藝技術具備經濟可行性。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。


    任務五 未來生物制造技術路線及創新產品研發

    5.1人造肉高效生物制造技術*


      研究內容:以植物蛋白肉和細胞培養肉為代表的新型人造肉具有綠色、安全、可持續等優勢,有利于緩解傳統養殖業帶來的社會與環境壓力。針對我國人造肉制品產業現狀,研究開發適用于新型植物蛋白肉加工的耐高溫谷氨酰胺轉氨酶、食品安全級漆酶等,用于改善植物蛋白肉質構口感,提升植物蛋白肉營養安全品質;研究用于細胞培養肉的動物干細胞高效增殖分化、低成本無血清培養基發酵法制備等技術,優化動物細胞肉生物反應器規模化制備工藝,降低動物細胞大規模安全培養成本;研究開發血紅蛋白等人造肉食品化關鍵組分的生物制造技術,支撐人造肉高效生物制造與產業示范。


      考核指標:實現耐高溫谷氨酰胺轉氨酶、食品安全級漆酶等 4-6 種人造肉生物制造用食品酶的高效制備技術,耐溫性能提高 10-20oC、酶活提升 30%以上;建立不同來源植物蛋白品質與結構改良的方法,膠聯性能提升 30%以上;實現 3-5 種不同動物來源的多能干細胞或肌肉干細胞高效增殖分化方法和低成本培養方法,降低肌肉細胞生產成本 80%以上;發酵法生產血紅蛋白產量達到 2.0 g/L 以上;制備 6-8 種適合中國飲食烹飪特性的人造肉產品;圍繞植物蛋白肉品質與結構改良所涉及的關鍵酶制劑,細胞培養肉所涉及的大規模、低成本培養等申請發明專利 30 項以上,形成系列專利群;實現 2-3 條人造肉高效生物制造的產業化示范,提升新型人造肉食品品質, 產生顯著經濟和社會效益。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。


    5.2天然活性產物生物制造技術*


      研究內容:針對自然界來源受限、難以獲取的臨床急需的重大慢病用高值高活性天然產物,通過功能酶的定點修飾技術和微生物改造,發掘高活性天然產物及其衍生物轉化關鍵酶系及生物合成模塊構建高效細胞工廠,系統研究轉化過程中的酶催化機制及其微生物合成路徑,高效生物合成或酶法轉化生成具有抗腫瘤、降血糖、降血脂等高值高活性天然產物及其衍生物,形成稀有高活性天然產物生物合成生產的新模式,取得對傳統植物提取方法的明顯經濟競爭力。


      預期目標:建立合成基因及酶法修飾、生物合成及加工、功能評價等核心技術體系,建立新型高活性天然產物轉化酶系10~20 種,獲得特稀有抗腫瘤和降糖、降脂等高活性高附加值天然產物及其衍生物的自主知識產權工程菌 5~8 種;實現人參皂苷、三七素、高純度四環三萜類、欖香烯、燈盞乙素類等 3 個以上品種年產 100-500 公斤級產業化示范;取得高活性天然產物及其衍生物相關功能產品批文 2~5 件。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:關鍵核心技術。


    任務六 綠色生物制造產業體系構建與示范

    6.1生物基化學品的綠色生物制造與產業示范

    6.1.1纖維素乙醇生物煉制與產業示范


      研究內容:為解決木質纖維素原料經濟性差的難題,開展農業秸稈制備纖維素、半纖維素和木質素產品多聯產乙醇和化學品的生物煉制技術研究與示范。重點研究適應多種農業秸稈生物質的綠色高效低成本的預處理技術;大型工業化秸稈預處理裝備;低成本復合纖維素降解酶系就地生產技術;抗毒的全糖共利用的發酵菌株和適應高濃反應條件的新型酶解發酵技術;開發新型纖維素糖衍生物產品、木質素基材料產品及其生產技術;研究木質纖維素轉化生產重要化學品對二甲苯(PX) 的新工藝;形成秸稈綜合利用、增值聯產理論體系和成套技術;建立萬噸級農業秸稈制備纖維素乙醇和化學品多聯產生物煉制示范生產線。


      考核指標:形成農業秸稈類木質纖維素原料生產燃料乙 醇、生物基對二甲苯、木質素基材料的成套技術,建成生物基對二甲苯中試試驗裝置和年產能不低于 2 萬噸的秸稈纖維素乙醇工業示范項目。工業示范項目可聯產木質素原料,木質素基材料成套技術在規模化生產線中實現應用。纖維素乙醇綜合生產成本不高于 6300 元/噸。生物煉制工業示范項目整體經濟效益俱備市場競爭力。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    6.1.2全生物合成生物聚合物的綠色制造與產業示范


      研究內容:圍繞生物可降解材料產業的創新發展,開展非糧原料等含碳原料全生物合成制備新性能生物高分子聚合物的研究。重點研究高效利用非糧原料微生物細胞的設計原理、生物聚合過程的調控規律與途徑優化、生物聚合物結構與功能的關系,建立面向應用的功能化修飾與改性的技術體系,突破生物聚合物全生物合成關鍵技術,實施重要生物聚合物的規模化產業示范。


      考核指標:建立高效利用非糧原料微生物細胞的設計原則,獲得 3-5 株生物聚合物的高效合成菌株,實現連續發酵生產,建立 2-3 條萬噸級 PHA、聚氨基酸工業生產線,生產成本比現有技術下降 30%以上,開發 5 種以上應用制品,取得 5 項以上應用登記證,實現在聚合纖維、包裝材料、農用肥料、醫用材料等領域的應用示范。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    6.1.3生物基耐高溫聚酰胺材料的綠色制造與產業示范 


      研究內容:圍繞先進生物基工程塑料產業創新發展,針對生物基耐高溫聚酰胺的研發和應用,重點開展面向電子電氣和汽車等領域國家戰略性新興產業領域的生物基耐高溫聚酰胺的研發和制備技術。開發戊二胺、癸二胺、呋喃二甲酸等生物基材料單體的高效制備技術,開展生物基半芳香耐高溫聚酰胺的聚合和改性應用,建立生物基半芳香聚酰胺聚合關鍵技術, 解決強度與韌性平衡技術難題,實施材料的規模化產業示范。


      考核指標:制備滿足聚合要求的戊二胺、癸二胺、呋喃二甲酸等生物基材料單體,產品純度>99.5%,戊二胺一步發酵收率大于 40%;開發高性能生物基聚酰胺基礎樹脂 2-3 種;開發滿足電子電氣領域應用的改性耐高溫聚酰胺 2-3 種;建立千噸級耐高溫生物基聚酰胺聚合示范線 1 條。擬支持項目數:1~2 項。

      任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    6.1.4生物基聚氨酯多元醇的開發與產業化示范


      研究內容:以各類非食用性植物油為原料,開發系列新型生物基聚氨酯多元醇;考察生物基聚氨酯多元醇與聚氨酯材料性能之間的構效關系;研究高效綠色生化反應技術,包括酶催化等生物催化轉化技術、微流場等過程強化技術在生物基聚氨酯多元醇生化合成中的應用,篩選并優化各類生物催化轉化體系及過程強化技術;開發生物基多元醇制備工程化技術,進行產品的產業轉化。


      考核指標:研制 2-3 種應用于不同聚氨酯材料領域的生物基聚氨酯多元醇,構建各類生物基聚氨酯多元醇的制備工藝, 使相關產品及工藝達到以下要求:1)生物基聚氨酯膠黏劑用多元醇產物收率>90%,實現 2 萬噸/年的產業化;2)生物基聚氨酯涂料用多元醇產品收率>90%,實現 3 萬噸/年的產業化。擬支持項目數:1~2 項。

      任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    6.2精細化學品的綠色生物制造與產業示范

    6.2.1手性化學品綠色生物制造與產業示范


      研究內容:針對手性化學品制造過程手性中心構筑復雜、光學純度低、原子經濟性差等瓶頸問題,開發光學純醫藥、農藥、食品添加劑和材料及其手性中間體的綠色生物制造新工藝和新技術。以手性醇、非天然氨基酸、環氧化合物、鹵代芳香酸(酯)等高效生物合成為研究對象,探究生物不對稱合成、動力學拆分、動態動力學拆分反應體系中手性形成與傳遞機制規律;研究手性生物催化反應的熱動力學、生物催化反應介質體系、物質-能量傳遞耦合規律,建立無溶劑生物催化、多酶級聯和化學-酶法組合合成等高效綠色合成工藝,顯著提升手性化學品制造過程的效率和原子經濟性。


      考核指標:闡明 5 種以上重要生物催化劑活性、立體選擇性等催化性能分子調控機制,創制 20 個以上具有工業屬性的氧化還原酶、水解酶、脫(轉)氨酶、脫鹵酶等手性化學品合成關鍵酶;發展 3 種以上多酶和化學-酶法組合合成新策略,創建 10 種以上手性醫藥、農藥、食品添加劑和材料及其手性中間體綠色生物制造新技術;實現手性非蛋白氨基酸、手性胺、手性環氧化物等高值化學品高效合成,3 種以上實現百噸至千噸級的應用示范,與現有工藝相比,生產成本降低 50%以上, 污染物排放減少 50%以上。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    6.3醫藥化學品綠色生物制造與產業示范

    6.3.1重大疾病防治原料藥生物制造產業化示范


      研究內容:針對我國重大疾病防治原料藥綠色生產和產能提升的迫切需求,以防治心腦血管疾病、糖尿病、神經退行性疾病和耐藥性病原菌感染等嚴重危害我國人民健康的疾病的重大原料藥綠色生物合成為目標,設計酶法合成路線,重構生產工藝,開發關鍵酶的快速篩選新方法;發展生物催化劑高效改造技術,對關鍵酶進行工業適應性改造,提高其底物/產物耐受性、選擇性、穩定性等工業屬性;開發生物催化過程強化技術體系,創新多酶催化、調控及固定化酶技術;逐級放大、優化生物催化合成體系,進行原料藥生物制造技術評價,實現重大疾病防治原料藥的高強度綠色生產示范。


      考核指標:篩選并改造獲得 10 種以上具有自主知識產權可用于防治重大疾病原料藥生物制造的還原酶、裂解酶、腈轉化酶、轉氨酶、脫酰基酶、糖基轉移酶等工業生物催化劑;建立 8~10 種糖尿病治療藥物、心腦血管疾病治療藥物、神經退行性疾病治療藥物等綠色生物制造新工藝,實現其中的 3-5 個骨干品種原料藥如普瑞巴林、加巴噴丁等生物制造百噸級、千噸級規模產業化生產線示范,生產成本降低 50%以上,污染物排放減少 50%以上,有效提升我國重大疾病防治原料藥制造水平。

      擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    6.4典型污染行業及區域綠色化改造與產業化示范

    6.4.1高鹽有機廢水高效處理及資源化技術示范


      研究內容:針對化學中間體行業高鹽廢水成分復雜、毒性大、可生化性低、處理成本高等主要問題,篩選并挖掘特殊耐鹽、嗜鹽微生物新功能菌種,突破高鹽脅迫下多元素協同轉化新生態菌群構建、功能微生物快速成膜與效能調控、高濃度有機物定向能源轉化與復雜鹽分低成本資源化等技術瓶頸;研發污染物同步高效去除生物強化反應器,以及可實現資源回收和無害化處理的定向分離與催化轉化材料與裝備;開發抗沖擊能力強、高效低耗的高鹽有機廢水處理及資源化成套技術工藝, 形成面向分質回用和毒性削減的廢水雜質選擇性脫除/短程回用/過程強化的生化-物化技術體系;研究制定相應產品標準、技術規范和技術指南。


      考核指標:篩選馴化耐鹽度達 10%(以 NaCl 計)的功能菌 10 株以上,開發用于高鹽有機廢水生物治理的新生態菌劑 3 種,生物強化處理反應器的污染負荷能力較傳統生化工藝提高 30%以上,特征污染物去除效率提高 20%以上;建立規模 500 噸/天以上的高鹽有機廢水處理與資源化工程示范,處理出水符合國家和地方排放標準或工藝回用標準,廢水處理直接成本較常規工藝降低 10%,回收廢物滿足行業再利用的品質要求;申請國家發明專利 30 項以上,其中授權 5 項以上,編制國家或行業技術規范 5 項以上。擬支持項目數:1~2 項。任務屬性:產業示范。

      有關說明:其他經費(包括地方財政經費、單位出資及社會渠道資金等)與中央財政經費比例不低于 3:1。


    申報要求

      1.本專項除有特殊要求外,所有項目均應整體申報,須覆蓋全部考核指標。原則上,如無特殊說明,基礎研究類項目,每個項目下設課題數不超過 4 個,參與單位總數不超過6 家;其他類項目下設課題數不超過 5 個,參與單位總數不超過 10 家。


      2.對于擬支持項目數為 1~2 個的指南方向,原則上該方向只立 1 個項目,僅在申報項目評審結果相近、技術路線明顯不同的情況下,可同時支持 2 個項目,并建立動態調整機制,根據中期評估結果再擇優繼續支持。


      3.青年科學家項目可參考重要支持方向(標*的方向)組織申報,支持 35 周歲以下青年科學家申報,但不受研究內容和考核指標限制。


      4.申報單位和個人必須簽署具有法律約束力的協議,承諾各領域項目產生的所有科學數據無條件、按期遞交到科技部指定的平臺,在本專項約定的條件下對專項各個承擔單位,乃至今后面向所有的科技工作者和公眾開放共享。如不簽署數據遞交協議,則不具備承擔本專項項目的資格,簽署數據遞交協議后而不在商定的期限內履行數據遞交責任的,則由專項管理部門責令整改,拒絕整改者,則由專項管理部門追回項目資金,并予以通報。


      5.本專項研究涉及人體研究需按照規定通過倫理審查并簽署知情同意書。


      6.本專項研究涉及人類遺傳資源采集、保藏、利用、對外提供等,須遵照《中華人民共和國人類遺傳資源管理條例》相關規定執行。


      7.本專項研究涉及實驗動物和動物實驗,要遵守國家實驗動物管理的法律、法規、技術標準及有關規定,使用合格實驗動物,在合格設施內進行動物實驗,保證實驗過程合法,實驗結果真實、有效,并通過實驗動物福利和倫理審查。

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