Биотехнологии

6
разделов
13
технологических направлений

Глобальные мегатренды технологического развития

 

 Среди вызовов, которые сегодня стоят перед человечеством, значимое место занимают угроза глобального потепления, продовольственный и энергетический кризис и загрязнение окружающей среды.

 Население Земли постоянно растет, что приводит к расширению массовых производств и увеличению масштабов неэффективной эксплуатации природных ресурсов.

 В сложившихся условиях создание устойчивой экономики требует пересмотра традиционных методов ведения хозяйства с целью экологизации всех производственных процессов.

 

Тренды

  • Развитие технологий синтетической биологии, метаболической инженерии и биоинженерии
  • Прогресс в области геномных и постгеномных технологий
  • Развитие клеточных технологий
  • Развитие нейротехнологий и методов управления когнитивными функциями
  • Развитие методов биоинформатики для обработки данных анализатранскриптома, протеома, метобалома
  • Развитие методов компьютерного моделирования структуры биомолекул и процессов в живых системах
  • Замещение части химических способов производства биотехнологическими
  • Использование микроорганизмов для переработки отвальных пород при добыче полезных ископаемых, загрязнении окружающей среды углеводородами, тяжёлыми металлами, отходов жизнедеятельности, в том числе в продукты с высокой добавленной стоимостью
  • Использование рекомбинантных пептидов в товарах массового спроса (косметика, пищевые добавки, корма, ткани и т. д.)
  • Использование синтетических рекомбинантных ферментов (способных работать в широком диапазоне кислотности и температуры среды в отличие от их природных аналогов) в синтетических и каталитических системах пищевой промышленности
  • Глубокая переработка (вплоть до получения чистых аминокислот) сельскохозяйственного сырья
  • Развитие технологий для создания биосовместимых и экологически безопасных, биоразлагаемых материалов

Эффекты

  • Создание с помощью методов синтетической биологии биологических структур, которые не имеют аналогов в живой природе
  • Широкое использование возобновляемых ресурсов
  • Использование биологических средств защиты окружающей среды
  • Создание биофабрик – растений и животных, продуцирующих полезные вещества
  • Промышленный синтез продуктов питания
  • Получение биоматериалов и продуктов органического синтеза из возобновляемого сырья
  • Увеличение в эффективности переработки сельскохозяйственных, морских и аквакультурных продуктов и пищевых производств
  • Превращение отходов жизнедеятельности в полезные продукты
  • Снижение вредной нагрузки на окружающую среду, несмотря на рост численности населения и активное индустриальное развитие
  • Создание биопластмасс и биотканей на основе биологических полимерных молекул

Драйверы

  • Повышение спроса на продукты питания за счет увеличения населения планеты
  • Скрытый голод (недостаток полезных витаминов и микроэлементов при достаточном употреблении еды)
  • Климатические изменения, способствующие росту заболеваемости и сокращению площади пригодных для сельского хозяйства земель
  • Потеря биоразнообразия
  • Негативное влияние человека на окружающую среду, в том числе в следствие урбанизации
  • Ужесточение экологического законодательства
  • Рост объемов промышленных и бытовых отходов

Барьеры

  • Растущая угроза биобезопасности (неконтролируемое или неблагоприятное изменение генома, дрейф генов, манипуляции со стволовыми клетками)
  • Неприятие обществом отдельных биотехнологий (ГМО и др.)
  • Угроза создания и использования биологического оружия
  • Закрытость ряда баз данных и информационных систем от широкого научного сообщества нанобиотехнологов
  • Технологические ограничения, связанные с отставанием других отраслей, в частности производства сверхчистых химических соединений, электронной промышленности и др.

 

Тренды технологического развития в Москве
В целом тренды развития биотехнологий в Москве совпадают с глобальными трендами, однако имеется определенная специфика.

 

Тренды

  •  Развитие важнейших фундаментальных областей (геномные, клеточные биотехнологии, синтетическая биология и др.)
  • Усиление внимания к проблемам экологии
  • Рост объемов промышленных и бытовых отходов
  • Внедрение биотехнологических решений на ряде производств
  • Переход в химии по ряду направлений от нефтехимического сырья к сырью из возобновляемых источников

Эффекты

  • Встраивание мегаполиса в современную биоэкономику
  • Обеспечение экологической безопасности
  • Решение проблемы мусора и свалок
  • Развитие нетрадиционных для города секторов, например, сельского хозяйства за счет создания сити-ферм
  • Производство качественных и полезных продуктов питания

Драйверы

  • Высокий уровень антропогенной нагрузки
  • Наличие специальной инфраструктуры для развития биотехнологий, например, биобанков и криохранилищ
  • Компактные размеры биотехнологических производств, которые могут быть расположены в черте города

Барьеры

  • Существенное отставание отечественной научно-исследовательской и производственнотехнологической базы
  • Недостаток высококвалифицированных кадров, занимающихся разработкой и использованием биотехнологий
  • Законодательный запрет на производство генно-инженерно-модифицированной продукции
  • Многоэтапность биотехнологий при разработке продукта требует либо значительного времени и количества труда, либо привлечения дорогостоящих биомолекулярных платформ, не производящихся в России

Эффекты реализации научно-технических направлений

  • Улучшение комфортности внешней городской среды, увеличение доли рациональных и экологически устойчивых жилых пространств
  • Увеличение эффективности работы систем очистки воды, почвы, воздуха и эффективности управления, позволяющих вводить более жесткие нормативы
  • Увеличение доли безотходных производств замкнутого цикла (чистые производства), позволяющих рационально использовать ресурсы
  • Переработка коммунальных отходов с использованием более эффективных биотехнологий
  • Развитие городских ферм, которые предлагают горожанам свежие и более здоровые продукты, выращенные с помощью биотехнологических средств защиты без использования химических удобрений и пестицидов. При этом продукты, полученные на сити-фермах, не проходят длительного этапа транспортировки, а потому не содержат консервантов
  • Повышение доли экологически чистых пищевых продуктов, обогащенных продуктов функционального питания, а также персонифицированного питания на основании генетического тестирования
  • Все больше упаковки будет производится с использованием разлагаемого биопластика
  • Использование в строительстве органических материалов (в частности, кирпичи BioMASON, проект «Живая архитектура»)

 

    КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ПЕРСПЕКТИВНОСТИ
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ 
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ 
ОБЛАСТИ
НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ 
РЫНОЧНЫЕ НИШИ
МИР МОСКВА
    ЕМКОСТЬ СЕГМЕНТА,
МЛРД. ДОЛЛ.
ТЕМП РОСТА
CAGR %
ПРИБЫЛЬНОСТЬ УРОВЕНЬ
КОНКУРЕНЦИИ
ЕМКОСТЬ СЕГМЕНТА ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ИМПОРТА

 

Экологические биотехнологии
Регенерация почв (включая биопрепараты для восстановления плодородия почв, борьбы с эрозией, выветриванием и запылением)
Очистка воды (включая биологическую очистку почв)
Очистка воздуха (в т. ч. биологическая очистка воздуха)
Детекция загрязнений и мониторинг состояния окружающей среды 

 

$26.52 млрд 2016

$88 млрд 2018
$14.56 млрд 2017
$15.3 млрд 2017

 

9,2% (2017-2023)

9.5% 2018–2025
7.4% 2015–2020
7.7% 2017–2021
 

 

 
 
 
 

 

 
 
 
 

 

 
 
 
 

 

 
 
 

 

Энергетические биотехнологии Биотопливо и биоприсадки для бензинов

Биоэтанол $33.5 млрд 2016

Биоэтанол 7.6%6 2017–2022

 
 
 
 
Биодизель $26.1млрд 2016 Биодизель 5.4%7 2017–2026        

 

Промышленные биотехнологии Биопластик 2.05 млн тонн в год 2017 7.5–10% 2017–2030
 
 
 
 

 

Биотехнологии для переработки отходов Переработка ТБО (включая переработку органической фракции) $13.6 млрд (из них биологические процессы – 1.4) 2010 16% 2015–2020
 
 
 
 
  Переработка пищевых отходов (ритейл, HoReCa, пищевые производства) $32 млрд 2017 6% 2017–2023
 
 
 
 

 

Пищевые биотехнологии Биологически активные добавки $96 млрд 2017 6.9% 2017–2023
 
 
 
 
  Функциональное питание $64.6 млрд 2016 7.4% 2016–2021        

 

Сельскохозяйственные биотехнологии Биотехнологические ветеринарные препараты $17.7 млрд 2017 6% 2018–2026
 
 
 
 
  Корма $400 млрд 2017 2.5% 2016–2017
 
 
 
 
  Сити-фермы (биофотоника, средства защиты и стимуляторы роста растений, гидрои аэропоника, аквапоника) $210 млрд 2017 2% 2018–2023
 
 
 
 

 

Экологические биотехнологии

 
РЕГЕНЕРАЦИЯ ПОЧВ (включая биопрепараты для восстановления плодородия почв, борьбы с эрозией, выветриванием и запылением
 
ОЧИСТКА ВОДЫ (включая биологическую очистку почв)

 

 
ОЧИСТКА ВОЗДУХА (в т. ч. биологическая очистка воздуха)

 

 
ДЕТЕКЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

 

 

Энергетические биотехнологии

 
БИОТОПЛИВО И БИОПРИСАДКИ ДЛЯ БЕНЗИНОВ

 

Промышленные биотехнологии

 
БИОПЛАСТИК

 

Биотехнологии для переработки отходов

 
ПЕРЕРАБОТКА ТБО (включая переработку органической фракции) 

 
ПЕРЕРАБОТКА ПИЩЕВЫХ ОТХОДОВ (ритейл, HoReCa, пищевые производства)

 

Пищевые биотехнологии

 
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ

 
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ

 

Сельскохозяйственные биотехнологии

 

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВЕТЕРИНАРНЫЕ ПРЕПАРАТЫ

 
                               КОРМА                                      

 

СИТИ-ФЕРМЫ

(биофотоника, средства защиты и

стимуляторы роста растений, гидро- и аэропоника, аквапоника)