加强区域化建设提升生物经济影响力

2022-02-02UlrichSchurrChristianKlarHeikeSlusarczyk黄小容翻译

世界科技研究与发展 2022年6期

Ulrich Schurr Christian Klar Heike Slusarczyk 黄小容（翻译）

（1.尤利希研究中心IBG-2，德国尤利希 52425；2.中国科学院成都文献情报中心，成都 610299）

现代生物经济旨在帮助农业、工业和人类社会应对气候变化带来的各种挑战。包括：1）减弱人类活动对气候的影响。2）发展可持续的粮食农业。3）在城市和农村地区增加就业，并创造价值。4）保护和利用生物多样性。5）逐步取代化石燃料。6）开发新型材料、化学品（Chemicals）、能源和活性成分（Active Principles），包括药物。

不断发布或更新的生物经济战略反映出各国／地区发展生物经济的雄心壮志和对生物经济未来发展期望的多样性［1］。如，中国在2022年5月发布的《“十四五”生物经济发展规划》。生物经济战略的多样性常常使外界疑惑，并一定程度上模糊了生物经济的核心内涵。总体上，战略的多样性体现了生物经济的优势，即生物经济可以为不同国家／地区出现的不同问题提供针对性的解决方案，农业国家的方法自然与工业化地区的方法不同。未来生物经济概念的一个普遍特征是：采用系统性方法，联合各个部门构建循环经济，促进经济、生态和社会三个方面的可持续发展。存在的问题是：并非所有国家的生物经济战略都能实现这一总体目标。这种系统性方法依赖于技术创新或社会变革（如，改变消费者行为或增强对自然资源有限性的认知），并将这些技术或社会革新与可持续性发展总目标联系起来（通常是在联合国可持续发展目标的背景下）。

在与非专家／公众的交流中，生物经济概念的不清晰（模糊性）及方法的多样性常引起争议，导致公众很难理解生物经济是做什么以及它能为现代社会发展提供什么实质上的解决方案。同时，若生物经济只被看作一个元概念，不涉及实际应用，这将导致生物经济概念更加难以在实践中应用，以至于对应的生物经济方法无法达到预期效果。这种“模糊性”会导致这样一个事实，对于一些行动者而言，即使他对生物经济非常感兴趣且他对生物经济的实施或激活至关重要，但由于生物经济概念的“模糊性”，使得他们认为生物经济与自身实际经济活动、目标之间的联系过于学术化，甚至无法将之联系起来。尤其是在社会讨论中，生物经济常被简化为技术，这是非常不可取的。生物经济方法可以使用生物技术，但生物技术却并不是一个可持续生物经济的必要特征。例如，农业或生物精炼中将残留物转化为有价值材料或化学品的新方法不一定与生物技术甚至基因工程有关。就本文而言，生物经济是一个开放的概念，它建立在可再生生物质的基础上，利用生物系统的知识和原理来生产产品（包括食品／非食品）和提供服务，且这些产品将作为循环经济的一部分被多次再利用，而不是将残留物作为废弃物积累。对此，本文基于现代生物经济目标，提出发展生物经济需要区域化，并给出了区域化背景下生物经济的定义。随后，本文分析了欧盟发展可持续生物经济区域的相关举措，并重点阐述了发展生物经济所必需的要素。最后介绍与生物经济相关的区域产业集群，以期为生物经济未来发展道路提供参考。

1 生物经济区域化

生物经济概念具体化的关键是区域化，这是影响生物经济真正实施的关键。在区域生物经济的背景下：1）生物经济选择的多样性有助于为区域间差异性问题的解决提供多种针对性方案（从问题产生到解决）。2）区域化有助于更清楚地描述生物经济在特定区域的含义，进而更加具体地回应利益相关者的需求。3）通过与多方利益相关者／机构之间的有效沟通，生物经济条件下的解决方案也能在该区域得到更好地实施。4）在一个确定区域的具体设计中，生物经济与非生物经济方法在其可持续经济活动和社会生活中得以恰当应用。为避免误解，需要解释的是，将生物经济区域化是作为一种实施路径的诉求，这并不等同于转向呼吁超区域合作或全球化。相反，区域内相关决策制定需要基于区域内生态环境、经济和社会压力情况限制，从而为适应地球界限创造基础［2］。因此，是否使用资源取决于该决定符合区域框架条件要求，这也为实施超区域目标创造了更实用的方法。例如，关于密集型农业和生物多样性保护之间关系的讨论必须在“土地节约与土地共享”的背景下进行［3］，必须考虑的问题是，在合适区域强化农业生产，是否需要采取一些措施防止这种强化不向高生态价值和脆弱性地区蔓延。这是不同功能区域合作的特殊类型，也是对解决间接土地利用变化（Indirect Land Use Change，ILUC）的一种贡献。

在区域化的背景下，我们以一个非常开放的定义来理解生物经济，即“在可持续经济的框架内，生产和利用生物资源（包括知识）为所有部门提供产品、工艺和服务”［4］。德国生物经济战略追求的是一种跨部门合作的方法，这也是许多国家生物经济的重点。欧盟委员会也遵循这条道路，并在2018年更新的生物经济战略（Bioeconomy Update）中规定，生物经济涵盖所有依赖生物资源（动物、植物、微生物和衍生的生物质，包括有机废物）的部门和系统及其功能和原则。在区域生物经济的概念下，生物经济将促使来自农业、商业、科学、社会和政治的区域参与者们组成一个强大网络，并尝试通过所有参与者之间的互动，推进建立可持续境界总体目标，即使是不直接涉及生物系统的部门也将参与生物经济的系统性方法中。例如，对于某一生物经济地区，如果该地区有其他可持续的生产方式，比如风能、水能或光伏发电，那么将能源经济完全转化为生物经济是没有意义的。生物经济以其固有的系统性方法，在连接两个互不相干的部门方面发挥着特殊作用，因此生物经济对于一个地区可持续经济活动的贡献更容易在混合经济中产生。

2 欧盟基于《智能专业化战略》发展区域可持续生物经济

一直以来生物经济主要从技术的角度被定义（生物技术的重点或仅在化学工业中实施的重点），而区域化的概念有助于生物经济接近该区域的实际经济挑战。欧盟提出的《智能专业化战略》（Smart Specialization Strategies，S3）为区域多样化概念在过去20年区域发展过程中的应用提供了新道路，2021年欧洲区域委员会和欧盟委员会联合研究中心于4月15日组织了一次联合在线研讨会，强调区域智能化战略是欧盟一系列政策（从大流行后的复苏计划到实现欧洲绿色协议、数字转型和可持续发展目标）的基石［6，7］。S3基于各地区优势，从实际角度出发找寻该地区未来发展道路。虽然S3的基础是21世纪初美国研究人员从区域创新生态系统的分析中奠定的［8］，但这个概念是在欧洲特别是在金融危机后被应用的，经济振兴过程中各区域之间的差异会变得很明显。2012年欧盟发布了《智能专业的研究和创新战略指南》（Guide to Research and Innovation Strategies for Smart Specialization，RIS 3），这是官方发布的第一份智能专业化政策报告［9］。基于“Europe 2020”战略，欧盟委员会将重点放在研究、创新和创业上以克服经济危机。为实现上述目标，欧盟委员会发布了文件《区域政策在实施欧盟2020战略中的作用》（Regional Policy Contributing to Smart Growth in Europe 2020），其中的重点仍然是创新政策，但也强调了区域化发展的重要性：区域政策通过为创新、教育和研究创造有利条件，从而鼓励研发和知识密集型投资，并向高附加值活动迈进；通过提高企业的创新能力和研发，加强企业与大学和研究中心的联系，来帮助成员国和地区应对主要挑战。这使得区域成为“Europe 2020”战略不可或缺的一部分［10］。区域创新战略主要来源于较小国家或某个地区出于竞争原因，要在个别领域进行专业化的需求，此时该国家／地区发展遵循投资知识、人力和工业资本，以及周边区域的核心竞争技术的方式，区域创新战略的这种方法随着区域创新集群的发展而得到进一步发展［11］。

根据最新观点，区域S3战略符合区域生物经济的理念。除了知识、人力资本、工业资本和技术等要素外，自然资源及其价值化（最广义的）也是相关的，至少对基于生物质利用的生物经济区域是这样的。

2.1 自然资源是发展生物经济的基础

自然资源反映了一个区域可持续利用、保护及恢复的能力。生物经济需要有足够数量和质量的生物／有机原料或剩余材料，使其在可持续发展的所有方面都得到利用。如果原材料来自农业或者园艺产品，其中一个重要因素是通过收割获得的原材料会受时间影响，其可用性具有暂时性以及（临时）存储的可能性。如果原材料的可用性随季节变化波动，现代市场会要求连续生产或副产品缓冲，经济竞争能力的显著提升源于现在明显延长且能持续数月的生产活动，在此期间，作物被收割和加工。如糖厂等生物炼制厂，由于物流效率的原因，其生产活动必须在区域内进行，或使用可运输的中间产品。在食品方面，食品的新鲜程度是另一个要求区域生产的原因。然而，生产、运输和食品损失对破坏气候的气体排放和能源消耗的影响在不同情况下有很大不同，这部分内容未来在经济发展背景下肯定也会变得越来越重要。

基于可持续生物经济的内涵，自然资源（包括生态系统服务）的使用和保护，必须成为区域生物经济发展不可或缺的重要组成部分。无论是处于经济、生态还是社会原因，破坏区域生物经济的基础资源都是没有意义的。对工业化和处于工业化进程中的国家而言，其区域化转型必须高度重视对自然基础的保护，如果明显超过了区域能承受的压力线，则必须减低或调整经济活动的强度或类型。从几代人的资源长期可用性看，区域循环（循环经济）应当是一个闭环，如果受限于技术问题，自身的循环不能处于封闭状态，当物质（如二氧化碳）被释放到环境中时，就会要求自然环境转化这些物质的能力非常高，如此才不会损坏生态系统服务。区域有助于行动者之间保持紧密联系，也更容易组织／发展“残留物利用网络”（Residue Use Networks），对区域内污染限度的超标也更容易识别。对于许多区域行动者而言，“地球边界”过于抽象，也难以采取相应的措施，区域化通过链接合作伙伴创造了新的实施机会。

2.2 现有的农业和工业生产结构要求发展生物经济

大多数生物经济地区都是从现有的农业和工业结构上开始的，基于新开发的生物原料建立全新的方法是一个例外，至少在工业化国家是如此，从历史上看，也出现过基于新原料的生物经济地区。比较明确的是，木材作为原材料的可用性，一直是拥有大量森林储藏的地区经济发展的基础。结合当前世界上许多地区实行的过度开发，更加强调了对区域发展与区域生态条件相协调的需求，并为达成保护全球物质和能源平衡的目的作出贡献。

依赖于化石资源的经济结构导致各个部门相互隔离，可直接从表面上“廉价”的化石资源库中提取。然而无限廉价的化石资源时代即将结束，且由于使用化石原料损害成本的社会化，扭曲了化石和生物经济产品之间的竞争局面，因此未来使用化石资源对生态系统的影响和社会后果必须越来越多地被考虑在价格中（如排放交易），必须通过在产品价格中考虑相应的成本或通过加强监管来建一个公平的竞争环境。在化石资源主导我们的经济体系之前，相互联系的区域是经济成功的基础。例如农业、食品、造纸、纺织和化学部门曾经是高度一体化的，并在区域内相互影响；农业生产的纤维成为纺织业的原料，并在使用结束后成为造纸和化学工业的纤维基础。由于化石原料表面上更便宜，因此作为高效经济活动基础的区域一体化被放弃了，许多企业现已经完全脱离了以前的环境，专注于化石原料和能源。目前，农业和食品工业以及食品零售业形成了一个组织严密的价值链（附加值的分配并不总是公平的），而以前不可分割的纺织业和造纸业等部门，只是慢慢地找到了彼此之间的联系（纤维原料作为这些部门的共同基础发挥着重要作用）。在纺织和化学工业中，廉价的、源源不断的碳和廉价能源的供应已经产生了特别剧烈的影响，迫切需要碳源去化石化（De-fossilize the Carbon Source），以摆脱环境污染和无法回收的线性残留物。与正在追求去碳化的能源工业相比，在化学工业中已经规划出了通往可再生碳源的道路［12］。尽管道路还很漫长，但近年来化工行业从生物源、二氧化碳利用或回收等方面获取可再生碳的能力已经大大增加。

2.3 重视职业技能和学术能力对生物经济的作用

开发创新解决方案是区域生物经济的一个重要组成部分。对此，学术机构对自身在区域创新体系中作用的理解是非常重要的。重点在于，一方面可以在该区域有效应用科学方法；另一方面，这些方法也被积极纳入创新领域。对于区域的应用和影响，重点是研究机构的适应性和思维方式，而不是基于产出的卓越性。一方面，基础研究的成果在空间上是流动的，因此几乎可以在全世界范围内招募。另一方面，解决实际问题方案的实施得益于区域内更容易实现的、务实的合作以及科学同实践之间的相互对话。与同质化的部门相比，跨部门的合作要求合作伙伴间有更深的信任。

一些必要的技能重要程度远远超过学术知识。例如，在今天的欧洲，具备专业技能的劳动力和企业家精神（连同生物原料）往往是决定一个地区实施可持续经济能力最重要的资产。因此，在区域生物经济的发展中，职业技能和学术能力培训不能被忽视。一方面，对动态框架条件的适应性必须建立在创新体系中——这也是为什么终身学习的话题在区域间竞争变得越来越重要的原因之一。另一方面，在一个地区形成能有效提供对某些市场部门至关重要能力的体系也很重要。从关于新型食品或责任问题法律知识的实践案例可以看出，这些法律知识往往只是公司／行动者暂时需要的；但在创新过程的一些相关阶段，它们的作用也是不可或缺的。高效的创新体系确保这些能力（在通常情况下）运作时不会脱离创新过程，例如许多公共机构的专利部门并不关心专利的利用。但这些能力必须被纳入创新体系，并在区域范围内提供给所有相关行为者（如初创企业）。

2.4 发展生物经济需要获得区域内社会各界的参与支持

除了经济和生态框架条件外，社会观点在区域生物经济的发展中也非常重要。转型会导致现状的改变，而这种变化必须得到所有相关参与者的支持，对变革需求的洞察不能总是靠假设。在此背景下，向区域生物经济转型往往是由于区域内正经历危机的情况下启动，这并非巧合（危机即机遇）。与全球危机（如，气候危机）只是在元层面上的分析理解而地区并没有直观感受相比，该地区的实际经历是一个更直接的触发因素。

在危机情况下，机构及其治理体系也会随之遭受质疑，以及需要在必要时进行调整。后文案例也表明，在向综合生物经济区域转变的过程中，可以创造出积极的区域特性。如果整个地区基于这个内涵理解生物经济，那么可以预见，长期的稳定发展也可以得到落实。利益相关者的参与是实现这一目的的适当手段，甚至是必要手段。在体系建立过程中，区域战略作为共同目标被确定，也将得出实现这些目标的方法（行动计划）。在这个过程中，冲突也必须在社会对话中争论出来，并决定妥协或解决路径。在这个层面上，还必须制定与其他地区的合作，以及保障生态系统服务实施与自然资源使用之间的平衡。持续监测是必不可少的，以确保能对中期目标的实现／未实现做出灵活反应［13］。生物经济地区也必须定期检查框架的变化情况。

上述关于生物经济维度的示范性讨论可以发现，区域生物经济的概念远远超出了生物经济的常规化分范围，即绿色、白色、蓝色、红色生物经济。这种“颜色理论”更多的是基于技术和产品，即使这种划分有时能反应一个区域优势，但在实际操作中，这种分类的作用十分有限。

区域生物经济的多维性自动导致了空间划界问题（图1）。个别“维度”的同质区域在某些地方是重叠的，但在相邻区域的过渡处，一般不能再划出明确的界限。例如，农业有利地区并不总是与科学创新地区一致，市场既是区域性的也是超区域性的。

图1 区域生物经济多维概念图Fig．1 Multidimensional Map of Bioeconomy Region

虽然实体经济一般不存在上述问题，但对于需要精准定义的政策制定而言，这是一个重大问题，尤其是大部分政治上界定的区域。对于政策决策者来说，比较挑战的是允许区域改革以必要的多样性进行，并将责任下放给区域层面（例如，如何根据不同尺度制定政策）。束缚太紧的法律框架和支撑措施并不允许各地区发展典型的、适合该地区的生物经济体系。

3 从产业集群过渡到区域生物经济

近年来，德国已经发展了几个与生物经济相关的区域产业集群。他们中的大多数是从现有的产业集群发展而来的。例如，Leuna产业集群是在Leuna化学园区的基础上建立的（该园区在西德和东德统一后的转型过程中发展起来，其前身是前东德最突出的化学工业基地之一，统一后园区以前的业务受到严重侵蚀，亟需确定备选的业务）。对此，“Spitzencluster Bioökonomie”项目（由该地区在一个呼吁区域转型和创新的竞争性联邦中赢得的项目）拉开了变革的帷幕，近年来也吸引了不少重大投资。目前投资最多的是UPM公司，对新生物精炼厂的投资超过了7.5亿欧元。完整区域生物经济的发展会超越这种产业集群，将整个区域涵括在内，通过在产业集群主导部门以外的更多部门之间产生协同效应，以多方利益相关者的方式整合整个区域。通常这些生物经济区域也建立在社会的“区域特征”之上，并以其为目标。例如，在几个地中海国家的沿海地区以及北欧的波罗的海都有蓝色生物经济区域。

3.1 莱茵生物经济示范区

为实现巴黎协定中商定的气候行动目标而停止采煤和停止使用煤电站的政治决定对各个地区都产生了严重的影响。欧盟有超过五十多个地区现在正面临或即将面临这一挑战，这些地区的就业和收入遭受了重大损失，亟需替代经济方案。同时，一个地区经济实力和发展防线的大规模变化会带来巨大的社会挑战，除了经济影响外，许多人的个人观点也将收到影响，尤其是煤矿开采往往决定了一个地区的特性。2018年，德国联邦政府决定在2035年之前结束煤炭生产，新当选的联邦政府甚至将这个截止日期提前至2030年，这将要求德国最主要的三个褐煤生产区在短时间内调整其经济结构中的一个重要组成部分。对此，联邦政府通过一项400亿欧元的计划给与这些地区经济结构改革支持。德国三个煤炭地区在工业多样性、强度和就业、人口密度和市场位置、生态条件和自然资源，以及社会状况等方面各不相同。褐煤开采经常发生在传统的农业地区，而且这些区域都选择了将生物经济作为重点发展目标；资金问题解决后，在未来发展中这三个地方将作为发展生物经济的示范区域，展现生物经济区域的生物多样性，并为其他向生物经济转型区域（煤炭淘汰区域）提供借鉴（有用的经验教训，包括最佳或不良做法的案例）。

莱茵生物经济示范区（BioökonomieREVIER，BÖR）［14］中的Rhinish煤矿地区（Rhinish Revier，RR，Revier是德语中对采矿区的称呼）一直是建立转型生物经济区概念的先行者。RR是上述德国三大煤矿区中最大的一个，位于西部地区，毗邻比利时与荷兰。矿区总体规模为24000公顷，其中大约有9000公顷处于正在开采状态；相关电厂的装机功率超过10000兆瓦，为该地区的3000多家公司创造了700亿欧元的收入以及超过800亿的订单。随着采矿业的淘汰，即便如此通过法律强制性执行重新形成3个大的湖泊（包括生态区）也需要几代人的努力，这一价值将丧失。2018年，首次宣布的停止煤基电力生产计划标志着BÖR的开始，但在此前的十年中，生物经济的区域科学已得到了深入发展。

3.2 生物经济科学中心

生物经济科学中心（The Bioeconomy Science Center，BioSC）为综合生物经济建立了一个强大的能力中心，BioSC是欧洲最大的专注于系统生物经济的组织，由亚琛工业大学、波恩大学和杜塞尔多夫大学（RWTH Aachen，University of Bonn和University of Düsseldorf）三所大学整合其在生物经济不同方面的能力。旗下60多个研究所是运行可持续生物经济项目的基础。在这些项目中，涉及BioSC如下四个研究领域（可持续植物生产和资源管理、微生物和分子转化、可再生资源的化学工程、经济和社会影响）的机构必须进行互动。只有在涵盖所有四个领域并使四个主题真正融合和受益的情况下，BioSC才会资助该项目。由BioSc及其合作伙伴计划和组织准备的创新景观（Innovation Landscape）为BÖR作为一个示范区的发展提供了良好的基础。

3.3 特点分析

BioSC侧重于科学产出和知识生成（已经有了应用前景），而BÖR则从该地区的优势和挑战出发。BÖR以强大的协调和网络活动为基础，为该地区不同部门和利益相关者之间的互动创造了机会，多方利益相关者包括工业、农业社区、区域当局和倡议、广泛的科学能力组合以及非政府组织和民间社会。工业网络建立在该地区强大的工业基础上，如食品／饲料工业、纺织和造纸工业以及该地区和邻近的莱茵河谷，以及比利时和荷兰的化学工业。早期与农业社区进行接触，以将他们纳入到新机会的开发中，并使他们在设计现在和未来蓝图中发挥重要作用。在BioSC伙伴关系之外的科学研究也被激活，包括所有非大学的研究组织以及其他大学和应用科学大学。非政府组织也被邀请参加，他们的关注点主要包括可持续性、区域食品和自然保护。此外，还对于未加入非政府组织的公众也给予了重点关注，他们是受影响最大的人群，但是却很少有机会能表达他们对未来发展的看法。不同的利益相关者群体都有专门的信息格式来处理，BÖR也为利益相关者的互动提供了论坛，近年来已经建立许多新的价值链，并促进了利益相关者群体之间的互动，包括关于使用其他行业的残留物的新互动，以及建筑部门、化工部门或与能源部门相结合的生物基产品，如光伏或氢气经济。

BÖR包含15个“创新实验室”，旨在以不同的方式为莱茵煤田从化石到商业和农业生物基管理的转变做出贡献。创新实验室之间相互联系，主要分为三个集群：创新农业、生物技术和生物塑料工业，以及综合生物精炼厂［15］。创新农业集群主要关注农业机器人和生物经济应用所需的数字技术，包括研发数字地理／远古景观数据系统、开发备选作物的新型工业价值链、藻类的新型应用以及建立农业-食品-能源园区（可再生能源和作物生产被整合（例如农业／角质光伏）等。综合生物精炼厂为未来的模块化生物炼油厂（关注经济和生态价值，以及农村发展选择）开发解决方案。生物技术和生物塑料集群涉及对该地区重要生物技术过程的自动化创新，以及生物塑料的可持续处理，并解决食品和环境中的微塑料挑战。

BÖR在食品工业、造纸业、纺织业以及化学工业的相关举措中也发挥了作用，目前已建立了几个产业驱动的创新中心以解决区域性的重要问题，其中开发的技术有可能在其他地区转让。