Технико-экономическая оценка биотехнологий

Технико-экономическая оценка биотехнологий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГУБКИНСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. В.Г. ШУХОВА» КАФЕДРА ЭКОНОМИКИ И УЧЕТА

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Экономические основы технологического развития»

(вариант 08)

Студентки 1 курса очной формы обучения

экономического факультета группы БЭ-11

Дьяконовой Натальи Алексеевны

направление бакалавриата 080100.62 шифр 301112028

Руководитель курсовой работы

Никулова Зоя Борисовна

г. Губкин, 2012

Задание

на выполнение курсовой работы

по дисциплине «Экономические основы технологического развития»

вариант 08

Направление бакалавриата    080100.62 «Экономика»

Группа БЭ-11

Студентка 1 курса, очной формы обучения

Фамилия Дьяконова Имя Наталья Отчество Алексеевна

Тема курсовой работы «Технико-экономическая оценка технологии производства биотехнологий»

Дополнительное задание-

Руководитель курсовой работы

З.Б. Никулова

(подпись)

Содержание

Введение

I. Понятие биотехнологии, история её развития

II. Анализ совремённого состояния биотехнологической отрасли

.1 Перспективы развития биотехнологий

.1.1 Характеристика текущего состояния биотехнологий в США

.1.2 Характеристика текущего состояния биотехнологий в европейских странах

.1.3 Характеристика текущего состояния биотехнологий в Китае

.1.4 Характеристика текущего состояния биотехнологий в Индии

.2 Стадии биотехнологического производства

.3 Состояние биотехнологий в РФ

.3.1 Текущее состояние «красной» биотехнологии в РФ

.3.2 Текущее состояние «белой» биотехнологии в РФ

.3.3 Текущее состояние «зеленой» биотехнологии в РФ

.3.4 Текущее состояние «серой» биотехнологии в РФ

III. Направление развития биотехнологий и анализ

.1 «Красная биотехнология» - биофармацевтика и биомедицина

.2 «Белая биотехнология» - биоэнергетика, пищевая биотехнология, биохимия, биотехнология

.3 «Зеленая биотехнология» - сельское хозяйство, лесная биотехнология

.4 «Серая биотехнология» - биоремедиация

.5 «Синяя биотехнология» - морская биотехнология

IV. Технико-экономические показатели производства биотехнологий

Заключение

Введение

биотехнология производство отрасль

Биотехнология - одно из ключевых направлений качественного технологического развития в целом ряде отраслей экономики. Здесь и далее в настоящем документе под биотехнологией понимается совокупность методов и приемов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью биологических агентов. Потенциал возможностей и спектр применения биотехнологии превратил отрасль наряду с нанотехнологиями в ведущий фактор развития экономик отдельных государств и мирового сообщества в целом.

Актуальность темы исследования состоит в рассмотрении природы «Биотехнологий», а полученные знания по проблеме исследования будут способствовать повышению уровня знаний по дисциплине «Экономические основы технологического развития ».

Цель курсовой работы - состоит в исследовании основных теоретических аспектов категорий «Биотехнологий» и практических способов её применения.

Задачами для достижения поставленных целей курсовой работы являются:

1)  Раскрыть сущность производства биотехнологий;

2)      Рассмотреть классификацию биотехнологий;

)        Изучить пути повышения развития биотехнологий.

Предметом исследования курсовой работы является методологические и практические аспекты производства Биотехнологий.

Объектом исследования являются биотехнологии.

Методологической основой данного исследования является диалектический метод познания. При проведении исследования используется также ряд частнонаучных методов: формально-логический и системно-структурный.

Эмпирическую базу курсовой работы составили опубликованные и размещенные в электронных базах научная литература, опубликованная в средствах массовой информации.

Теоретической основой написания курсовой работы явились учебники, учебные пособия, монографии и статьи в периодических изданиях по изучаемому вопросу.

Источниками для написания работы послужили труды авторитетных специалистов Багриновский К.А., Бендиков М.А., Хрусталев Е.Ю.

Практическая значимость исследования заключается в том, что собой представляет производство билтехнологий и поможет ориентироваться в современных вопросах производства.

Курсовая работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы. Общий объем работы 51 листов машинописного текста.

В первой главе рассмотрены понятия биотехнологии, её свойства и история ее развития.

Во второй главе проанализировано современное состояние биотехнологиеской отросли.

Третья глава работы заключается в исследовании развития биотехнологий.

Четвертая глава работы посвящена особенностям размещения предприятия производства биотехнологий.

I. Понятие биотехнологии, история её развития

В широком смысле биотехнология представляет собой пограничную между биологией и техникой научную дисциплину и сферу практики, изучающую пути и методы изменения окружающей человека природной среды в соответствии с его потребностями.

В узком смысле биотехнология - совокупность методов и приемов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью биологических агентов. В состав биотехнологии входят генная, клеточная и экологическая инженерии.

Поскольку биотехнология используется в различных отраслях промышленности и затрагивает многие сферы жизни человека, в мире принята следующая «цветовая» классификация биотехнологии:

• «красная» биотехнология - биотехнология, связанная с обеспечением здоровья человека и потенциальной коррекцией его генома, а также с производством биофармацевтических препаратов (протеинов, ферментов, антител);

• «зеленая» биотехнология - направлена на разработку и создание генетически модифицированных (ГМ) растений, устойчивых к биотическим и абиотическим стрессам, определяет современные методы ведения сельского и лесного хозяйства;

• «белая» - промышленная биотехнология, объединяющая производство биотоплива, биотехнологии в пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности;

• «серая» - связана с природоохранной деятельностью, биоремедиацией;

• «синяя» биотехнология - связана с использованием морских организмов и сырьевых ресурсов.

Развитие биотехнологии, одновременно с информационными и нанотехнологиями, является одним из важнейших условий успеха инновационного социально-ориентированного развития и успеха Российской

Федерации в глобальной конкуренции. Данный тезис закреплен в Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года.

Признание биотехнологии одной из ключевых критических технологий - это мировая тенденция.

Общество связывает появление новых методов диагностики и лечения заболеваний, новых технологий получения качественных продуктов питания, новых материалов, моторного топлива нового поколения, новых способов переработки отходов и ликвидации последствий от загрязнений именно с достижениями в этой сфере. Согласно статистическим данным по странам ОЭСР, на сектор биотехнологии приходится около 10% от общего объема частных инвестиций в научные исследования (около 33 млрд. долл. США по состоянию на 2006 год), и этот показатель увеличивается на 15-20% в год.

Для Российской Федерации аналогичная статистика недоступна - Федеральная служба государственной статистики собирает и анализирует данные по инновационной активности российских предприятий в целом, без разделения на сферы проведения исследований и внедрения инноваций. Поэтому невозможно оценить соответствие заявляемых приоритетов в развитии критических технологий с фактической структурой инвестиций в научные исследования по направлениям.

Несмотря на это, учитывая место биотехнологии в перечне критических технологий и важность проблем, которые могут быть решены с помощью инноваций в этой сфере, можно утверждать, что биотехнология является одним из приоритетных направлений инновационного развития экономики Российской Федерации. К сожалению, для биотехнологических производств характерны как общие проблемы развития инновационной экономики, так и частные проблемы, связанные с регулированием этой сферы деятельности.

Перспективные технологии, которые способны в ближайшем будущем дать почву для инноваций, носят название критических технологий. В 16 из 35 технологий, признанных критическими в Российской Федерации на данный момент, ключевым элементом является биотехнология. В перечень критических технологий входят:

. биоинформационные технологии;

. биокаталитические, биосинтетические и биосенсорные технологии;

. биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных;

. геномные и постгеномные технологии создания лекарственных средств;

. клеточные технологии;

. технологии биоинженерии;

. технологии новых и возобновляемых источников энергии;

. технологии обеспечения защиты и жизнедеятельности населения и опасных объектов при угрозах террористических проявлений;

. технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния литосферы и биосферы;

. технологии переработки и утилизации техногенных образований и отходов;

. технологии производства топлив и энергии из органического сырья;

. технологии создания биосовместимых материалов;

. технологии создания и обработки полимеров и эластомеров;

. технологии создания мембран и каталитических систем;

. технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания;

. технологии экологически безопасной разработки месторождений и добычи полезных ископаемых.

Учитывая место биотехнологии в перечне критических технологий и важность проблем, которые могут быть решены с помощью инноваций в этой сфере, можно утверждать, что биотехнология является одним из приоритетных направлений инновационного развития экономики Российской Федерации.

Задачей деятельности по законодательному обеспечению развития биотехнологии как ключевого элемента инновационной экономики является устранение имеющихся барьеров и создание режима наибольшего благоприятствования для осуществления технологических инноваций в этой области и трансфера технологий.

Основными результатами развития биотехнологической отрасли промышленности в Российской Федерации станут:

. повышение конкурентоспособности нефтедобывающей, топливной, химической, лесной и деревообрабатывающей, пищевой и медицинской отраслей промышленности за счет инновационной составляющей;

. импортозамещение по группе жизненно необходимых и важнейших лекарственных препаратов, пищевых и кормовых продуктов, ключевых для обеспечения лекарственной и продовольственной безопасности населения;

. улучшение системы здравоохранения за счет внедрения новых технологий диагностики, профилактики и лечения заболеваний;

. повышение доли возобновляемых источников энергии в энергобалансе;

. улучшение экологической ситуации на территории Российской Федерации за счет снижения выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в окружающую среду и сокращения площади отчуждаемых земель, сохранения биоразнообразия;

. повышение эффективности использования биоресурсов Российской Федерации;

. создание новых рабочих мест для городского и сельского населения с различным уровнем квалификации;

. обеспечение инновационного развития экономики как за счет внедрения в производство технологий, являющихся результатом научных исследований фирм и учреждений Российской Федерации, так и за счет трансфера зарубежных технологий;

. развитие смежных отраслей экономики, прежде всего сельского хозяйства, за счет создания дополнительного спроса на их продукцию со стороны биотехнологических производств;

. выравнивание положения регионов через вовлечение в реализацию Стратегии экономически депрессивных регионов, в том числе за счет появления биотехнологических кластеров;

. создание базы для долгосрочного устойчивого экономического роста в Российской Федерации.

II. Анализ совремённого состояния биотехнологической отрасли

.1 Перспективы развития биотехнологий

Годовой оборот мировой биоиндустрии составляет в настоящее время более 160 млрд. долл. США.

Крупнейшим биотехнологическим рынком в мире являются США, где создается половина мирового объема биотехнологической продукции. Вторым по размерам рынком является Азиатско-Тихоокеанский регион, где наиболее динамично развивают биотехнологии Австралия, Китай, Индия и Япония. Замыкает тройку лидеров Европа.

В соответствии с принятой классификацией биотехнологических направлений более 60% мирового производства относится к продукции «красной» биотехнологии (биофармацевтические препараты и биомедицина), 12% - к «зеленой» (агропищевая продукция), остальное - биоматериалы промышленного назначения («белая» биотехнология).

Современные тенденции и перспективные области биотехнологии подробно описаны в Прогнозе развития научных и технологических направлений, имеющих значительный прикладной потенциал в долгосрочной перспективе, представленный институтами РАН (Приложение №1 к Прогнозу долгосрочного научно-технологического развития Российской Федерации, разработанному Российской академией наук, в соответствии с п.2 Перечня поручений Президента Российской Федерации Д.А. Медведева от 04.05.2008 №Пр-861 ГС).

В указанном документе основное внимание уделено экономическим характеристикам текущего состояния биотехнологии в четырех регионах - США, Европе, Китае и Индии. США и Европа являются технологическими лидерами в области биотехнологии. Китай и Индия представляют интерес с точки зрения опыта развития отрасли в погоне за технологическими лидерами.

.1.1 Характеристика текущего состояния биотехнологий в США

Высокая капитало- и наукоемкость биотехнологической отрасли определяет ключевые факторы устойчивого лидерства США в мировом развитии биотехнологии:

. высокие объемы отраслевого финансирования;

. большое количество профильных образовательных и исследовательских учреждений;

. значительные ресурсы квалифицированных кадров;

. длительный опыт предпринимательской деятельности в стране.

Биотехнологический сектор США насчитывает сегодня 1 500 компаний, в том числе 386 публичных компаний с капитализацией около 360 млрд. долл. США. Доходы публичных биотехнологических компаний США в период с 1998 по 2007 год возросли с 20 до 65 млрд. долл. США, расходы на научные исследования и разработки - с 10 до 26 млрд. долл. США.

Исторически важная роль в финансировании биотехнологии в США принадлежала государству.

Государственный фонд National Institutes of Health (NIH) - крупнейший из отдельно взятых субъектов, осуществляющих финансирование биотехнологических исследований в США. В период с 2000 по 2008 год годовой бюджет NIH возрос с 18 до 29 млрд. долл. США.

.1.2 Характеристика текущего состояния биотехнологий в европейских странах

Число биотехнологических предприятий в Европейских странах составляет более 1 700, из них 180 - публичные компании, чьи доходы в 2007 году составили 13 млрд. долл. США. Это в пять раз меньше выручки, генерируемой американской биоиндустрией. Объемы финансирования биотехнологической отрасли в Европе также существенно отстают от показателей США - 7.5 млрд. долл. США в 2007 году.

Доля венчурного финансирования сопоставима с соответствующим показателем в США.

Основные центры развития биотехнологии в Европе - Великобритания и Германия. Великобритания является лидером по объему привлекаемого в отрасль финансирования - примерно треть объема, инвестируемого всей Европой. Германия опережает соседей по вложениям венчурного капитала в биотехнологическую отрасль - этот показатель в 2 раза выше среднего уровня в регионе. Кроме того, Германия опережает другие страны по количеству институтов, исследовательских учреждений и ВУЗов, специализирующихся в биотехнологии.

.1.3 Характеристика текущего состояния биотехнологии в Китае

Биотехнологическая отрасль Китая включает в настоящее время около 900 предприятий и 40 биотехнопарков, расположенных в Пекине, Шанхае, Гуанчжоу. Объем продаж биотехнологической продукции, произведенной в Китае, оценивается в 10 млрд. долл. США. Развитию отрасли в немалой степени способствовала стимулирующая политика властей в налоговом, финансовом и трудовом регулировании.

Основной сектор китайской биотехнологической отрасли - биофармацевтика («красная» биотехнология). В секторе работает 580 компаний. Продукция китайских производителей занимает не менее 7% мирового рынка лекарственных биопрепаратов. Основной объем финансирования китайской биофармацевтики осуществляется в рамках государственных программ: Национальной Программы Фундаментальных Исследований и Национальной Программы Исследований и Разработок в области Высоких Технологий. Первая ориентирована на финансирование исследований на ранних стадиях НИОКР, вторая - на этапе прикладных разработок и коммерциализации продуктов.

«Зеленая» биотехнология также является объектом значительных инвестиций - у Китая второе место в мире после США по объему финансирования разработок в этой области. На исследования в агробиотехнологии приходится около 40% государственных инвестиций в отрасль. Рост инвестиций Китая в биотехнологическую отрасль отличался высокими темпами в начале нового столетия - с 2001 по 2005 год объем государственного финансирования биотехнологии в Китае увеличился более чем в 10 раз - с 0.1 до 1.2 млрд. долл. США.

.1.4 Характеристика текущего состояния биотехнологии в Индии

Индия входит в первую тройку стран по развитию биотехнологии в Тихоокеанском регионе - после Австралии и Китая. Основные характеристики биотехнологической отрасли Индии:

• ежегодный темп роста в 2003-2008 годах - 20-30%;

• объем продаж в 2008 году - 2.5 млрд. долл. США;

• количество биотехнологических предприятий - 330;

• инвестиции в сектор в 2007 году - около 600 млн. долл. США.

Наиболее развиты в Индии биотехнологии, связанные с обеспечением здоровья человека, в том числе услуги исследовательского аутсорсинга. Индия лидирует в мире по количеству фармацевтических производственных площадок, одобренных американской Food and Drug Administration за пределами США, и становится центром проведения клинических испытаний многих международных фармацевтических корпораций (Merck, Pfizer, AstraZeneca). Индийский рынок контрактных исследований в биофармацевтике оценивается в 250 млн. долл. США и растет на 30-40% ежегодно.

Биотехнологическая отрасль в Индии пользуется активной поддержкой государства - еще в 1986 году при Министерстве Науки и Технологии был создан Департамент Биотехнологии для осуществления политики и поддержки исследовательской деятельности в области биотехнологии, который сегодня является основным источником финансирования биотехнологических НИОКР, в первую очередь для малого бизнеса. Департаментом разработана Национальная Стратегия Развития Биотехнологии, в которой сформулированы основные проблемы и способы их решения на пути создания в стране благоприятной среды для развития биоиндуcтрии

.2 Стадии биотехнологического производства

Большое разнообразие биотехнологических процессов, нашедших промышленное применение, приводит к необходимости рассмотреть общие, наиболее важные проблемы, возникающие при создании любого биотехнологического производства. Процессы промышленной биотехнологии разделяют на 2 большие группы: производство биомассы и получение продуктов метаболизма. Однако такая классификация не отражает наиболее существенных с технологической точки зрения аспектов промышленных биотехнологических процессов. В этом плане необходимо рассматривать стадии биотехнологического производства, их сходство и различие в зависимости от конечной цели биотехнологического процесса. В общем виде система биотехнологического производства продуктов микробного синтеза представлена на рисунке 1.

Рисунок 1- Система биотехнологического производства

Существует 5 стадий биотехнологического производства.

Две начальные стадии включают подготовку сырья и биологически действующего начала. В процессах инженерной энзимологии они обычно состоят из приготовления раствора субстрата с заданными свойствами (рН, температура, концентрация) и подготовки партии ферментного препарата данного типа, ферментного или иммобилизованного. При осуществлении микробиологического синтеза необходимы стадии приготовления питательной среды и поддержания чистой культуры, которая могла бы постоянно или по мере необходимости использоваться в процессе. Поддержание чистой культуры штамма-продуцента - главная задача любого микробиологического производства, поскольку высокоактивный, не претерпевший нежелательных изменений штамм может служить гарантией получения целевого продукта с заданными свойствами.

Третья стадия - стадия ферментации, на которой происходит образование целевого продукта. На этой стадии идет микробиологическое превращение компонентов питательной среды сначала в биомассу, затем, если это необходимо, в целевой метаболит.

На четвертом этапе из культуральной жидкости выделяют и очищают целевые продукты. Для промышленных микробиологических процессов характерно, как правило, образование очень разбавленных растворов и суспензий, содержащих, помимо целевого, большое количество других веществ. При этом приходится разделять смеси веществ очень близкой природы, находящихся в растворе в сравнимых концентрациях, весьма лабильных, легко подвергающихся термической деструкции.

Заключительная стадия биотехнологического производства - приготовление товарных форм продуктов. Общим свойством большинства продуктов микробиологического синтеза является их недостаточная стойкость к хранению, поскольку они склонны к разложению и в таком виде представляют прекрасную среду для развития посторонней микрофлоры. Это заставляет технологов принимать специальные меры для повышения сохранности препаратов промышленной биотехнологии. Кроме того, препараты для медицинских целей требуют специальных решений на стадии расфасовки и укупорки, так должны быть стерильными. Далее приводится характеристики каждой из стадий промышленного микробиологического синтеза.

.3 Состояние биотехнологии в РФ

Текущее состояние биотехнологии в Российской Федерации характеризуется, с одной стороны, отставанием объемов производства от уровня и темпов роста стран, являющихся технологическими лидерами в этой области, а с другой - возрастающим спросом на биотехнологическую продукцию со стороны потребителей.

Результатом является высокая импортозависимость по важнейшим традиционным биотехнологическим продуктам - лекарственным препаратам и ч8 добавкам, и отсутствие на российском рынке собственных инновационных биотехнологических продуктов.

.3.1 Текущее состояние «красной» биотехнологии в РФ

Российский рынок продукции «красной» биотехнологии является наиболее емким в денежном выражении. Его объем составляет, по экспертным оценкам, от 60 до 90 млрд. руб. в год, но спрос удовлетворяется главным образом за счет импорта. По данным Министерства промышленности и торговли Российской Федерации, только 5% биотехнологических субстанций, используемых при производстве конечных лекарственных форм, производится в России.

Учитывая общее технологическое отставание отрасли и высокую капиталоемкость исследований в области «красной» биотехнологии, развитие сектора в России идет по пути создания новых высокотехнологичных производств по выпуску биотехнологических дженериков1 для обеспечения импортозамещения лекарственной продукции.

В настоящее время в России реализуются следующие крупные проекты в сфере биофармацевтики:

. ЗАО «Генериум» (Владимирская область) - проект строительства биотехнологического научно-производственного комплекса по производству препаратов для лечения заболеваний крови. Объем инвестиций - 2 млрд. руб. (осуществлено 600 млн. руб.). После выхода на проектную мощность планируется разрабатывать и выводить на рынок до 10 новых биотехнологических препаратов ежегодно. Ожидаемый объем производства - 2.7 млрд. руб. в 2010 году, 7.6 млрд. руб. - в 2013 году.

. Центр по разработке инновационных и импортозамещающих лекарственных препаратов «ХИМРАР» (Московская область) - бизнес-инкубатор для инновационных компаний, занимающихся разработкой и выведением на рынок инновационных лекарств для лечения сердечно-сосудистых, онкологических, инфекционных заболеваний, а также заболеваний эндокринной и центральной нервной системы. Объем инвестиций - 4.3 млрд. руб. (осуществлено - 400 млн. руб.). Планируется привлечение средств государственных институтов развития инновационного бизнеса (ГК «Роснанотех»). Ожидаемый эффект от работы центра - выпуск 5-10 отечественных инновационных препаратов и разработка 20 импортозамещающих дженериков и создание их опытно-промышленного производства.

. ЗАО «Биокад» (Московская область) - научно-производственная компания, занимающаяся разработкой оригинальных и дженериковых биопрепаратов для лечения урологических, гинекологических, онкологических и неврологических заболеваний.

. Группа компаний «Биопроцесс» (Москва) - научно-производственная компания, занимающаяся производством биотехнологических субстанций и конечных лекарственных форм. В настоящее время компания занимается как производством дженериковых препаратов, так и инновационными разработками.

Согласно проекту Стратегии развития фармацевтической промышленности до 2020 года, в ближайшее десятилетие в России планируется создать до 10 заводов для производства высокотехнологических био-дженериков. Общая стоимость инвестиций оценивается в 10.8 млрд. руб.

Таким образом, у «красной» биотехнологии в России, несмотря на текущее слабое развитие, есть потенциал для роста - как за счет запуска производства био-дженериков для импортозамещения, так и за счет реализации собственного научного потенциала в этой сфере.

.3.2 Текущее состояние «белой» биотехнологии в РФ

Продукцию «белой» биотехнологии можно разделить на биохимическую продукцию, биотопливо и продукцию пищевой биотехнологии.

Биотехнологии в химии и нефтехимии пока не получили широкого распространения в мире. Однако западные и азиатские страны активно проводят научные исследования в этой сфере, строят опытно-промышленные образцы установок, использующих биотехнологии. В России на текущий момент фактически отсутствуют промышленные образцы примеров использования биотехнологии в химической промышленности, но при этом российская научная база по некоторым перспективным направлениям химии (например, получение биодеградируемых полимеров) позволяет при наличии соответствующих объемов финансирования наладить крупнотоннажные производства необходимых материалов.

Перспективным направлением также является гидролизная промышленность. В СССР полностью обеспечивался внутренний спрос на многие первичные химические компоненты (фурфурол, левулиновая кислота и пр.), используемые в производстве продукции с высокой добавленной стоимостью. В настоящий момент существует благоприятная мировая конъюнктура для возрождения гидролизной промышленности в России уже с учетом имеющихся новейших биотехнологий.

Производство биотоплива, растущее во всем мире очень высокими темпами благодаря реализуемой многими странами политике обеспечения независимости от внешних поставок энергоносителей и экологической ответственности, в России в промышленных масштабах не осуществляется. Существует проект крупнотоннажного производства по переработке биомассы с получением биотоплива, который планирует реализовать в Тюменской области ОАО «Корпорация Биотехнологии», созданная ГК «Ростехнологии». Однако без мер государственной поддержки при текущих технологиях производства и ценах на традиционное топливо этот бизнес является нерентабельным.

Вместе с тем, по данным Международного энергетического агентства, объем инвестиций в исследования и бизнес в сфере возобновляемых источников энергии, в том числе и биоэнергетики, удваивается каждые два года. Направление значительных ресурсов на исследования в сфере производства биотоплива второго поколения, получаемого из непригодного для пищи сырья, позволяет ожидать скорой смены технологий, которая даст импульс для «самостоятельного» развития биоэнергетики. В связи с этим есть риск, что без осуществления собственных разработок в этой сфере Россия может пропустить волну смены технологий производства биотоплива, которая приведет к снижению мирового спроса на нефть и нефтепродукты - традиционные экспортные товары Российской экономики.

Ферменты используются практически во всех подотраслях пищевой промышленности - мясной, кондитерской, хлебобулочной, масложировой, кисломолочной, пивоваренной, спиртовой и крахмалопаточной. Ферменты можно получить только биотехнологическими методами. Объем производства ферментов в России составляет сегодня около 15% от уровня 1990 года. Доля российских производителей на рынке ферментов не превышает 20%. Основные предприятия ферментной промышленности - ОАО «Восток» (Кировская область), ООО ПО «Сиббиофарм» (Новосибирская область), ОАО «Московский завод сычужного фермента» (г. Москва). Для многих предприятий отрасли характерны высокий износ основных фондов и использование устаревших технологий.

Позиции российского производства на рынке БАД, напротив, достаточно сильны - сегодня в России зарегистрировано около 8 000 наименований БАД, из них не менее 60% - отечественные препараты. По данным «Фармэкспорт», в России около 900 компаний занимаются производством БАД. Крупнейшие производители в отрасли - ЗАО «Эвалар» (Алтайский край), ОАО «Диод» (Москва), ООО «Фора-Фарм» (Москва). Однако большинство компаний работают в низкоценовом сегменте, и на отечественную продукцию приходится не более 30% рынка в стоимостном выражении.

.3.3 Текущее состояние «зеленой» биотехнологии в РФ

Выращивание генно-модифицированных культур в России законодательно не запрещено. Вместе с тем, согласно статье 50 Федерального закона №7-ФЗ от 10.01.2002 «Об охране окружающей среды», производство, разведение и использование растений, животных и других организмов, созданных искусственным путем, запрещено без получения положительного заключения государственной экологической экспертизы. Подзаконные акты, регулирующие вопросы проведения государственной экологической экспертизы генно-модифицированных культур, не приняты, поэтому на практике она не проводится. Таким образом, в настоящее время выращивание генно-модифицированных культур в промышленных масштабах на территории Российской Федерации не ведется.

В настоящее время в Российской Федерации прошли полный цикл всех необходимых исследований и разрешены для использования в питании 15 линий генно-модифицированных культур: 8 линий кукурузы, 3 линии сои, 2 сорта картофеля, 1 линия сахарной свеклы, 1 линия риса.1

В результате, сложившаяся практика регулирования сферы выращивания и переработки генно-модифицированных культур создает неконкурентные преимущества для импорта сельскохозяйственной продукции и сдерживает развитие «зеленой» биотехнологии и сельского хозяйства в Российской Федерации.

.3.4 Текущее состояние «серой» биотехнологии в РФ

В России применение биодеструкторов для очистки почв, воды от загрязнений в большинстве случаев сводится к ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов. Для биоремедиации загрязненных нефтью и нефтепродуктами водоемов и почв используются несколько десятков препаратов, разработанных в России и бывших республиках СССР. Наиболее известны в России «Путидойл», «Олеоворин», «Нафтокс», «Uni-rem», «Родер», «Центрин», «Псевдомин», «Дестройл», «Микромицет», «Лидер», «Валентис», «Деворойл», «Родобел», «Родобел-Т», «Эконадин», «Десна», «Консорциум микроорганизмов» и «Simbinal». В основном препараты отличаются друг от друга используемыми для их получения штаммами углеводородокисляющих микроорганизмов.

Официальное применение некоторых биодеструкторов было разрешено еще в 1990-ых годах. Таким образом, можно говорить, что в России существуют научные разработки в сфере биоремедиации нефтяных загрязнений, но достаточно слабо проработана научная база по созданию штаммов- деструкторов отходов химической и нефтехимической промышленности. Отсутствуют промышленные технологии по использованию биодеструкторов для биодеградации токсичных веществ, содержащихся в природных ландшафтах, местах техногенных загрязнений.

III. Направление развития биотехнологий и анализ

.1 «Красная биотехнология» - биофармацевтика, биомедицина

Биотехнологии в фармацевтике - технологии, связаные с разработкой инновационных препаратов на основе веществ, выделенных из биологической ткани или культуры живых клеток, характеризующихся сложной молекулярной структурой.

Согласно прогнозам зарубежных экспертов, к 2020 году высокотехнологичные биопрепараты будут формировать более 50% рынка лекарственных средств. Это связано с рядом фармакологических свойств и высоким потенциалом биотехнологических препаратов. Биопрепараты позволяют оказывать целевое воздействие, действуя на геномном, генном и молекулярном уровне. В России развитие биофармацевтики будет идти медленнее, чем в развитых странах из-за относительно более высокой стоимости биопрепаратов по сравнению с традиционными - к 2020 году их доля может составить около 30%.

Развитие биофармацевтики является стратегически важным направлением фармацевтической индустрии РФ, так как по основной части жизненно необходимых и важнейших биопрепаратов импорт превышает 90%. Можно выделить как минимум две причины такой высокой импортозависимости:

• более высокая капиталоемкость и наукоемкость разработок в сфере биофармацевтики по сравнению с разработкой традиционных препаратов, и как следствие практически полное отсутствие российских разработок в этой сфере;

• большая часть зарубежных разработок являются инновационными и находятся под патентной защитой.

Достижения в сфере фармацевтических биотехнологий последних лет позволяют проводить терапию заболеваний, ранее считавшихся неизлечимыми (онкологические заболевания, ВИЧ-инфекции). Таким образом, значительная часть биопрепаратов являются специализированными лекарственными средствами, выписываемыми по рецептам, и входит в группы наиболее дорогостоящих лекарств.

До 2015 года истекает срок действия патентов на ряд наиболее значимых зарубежных биопрепаратов.

Это означает новые возможности для российских производителей по возобновлению разработок в области биофармацевтики для выпуска биопрепаратов аналогичных тем, которые теряют патентную защиту, а также инновационных препаратов.

Индийские и китайские фармацевтические предприятия активно ведут разработки аналогичных биопрепаратов и субстанций. Важную роль в этом сыграло государство, объявившее биотехнологии государственным приоритетом развития, а биофармацевтику одним из важнейших направлений.

Необходимость аналогичной поддержки биофармацевтики в РФ на уровне государства обусловлена тем, что значительная доля биопрепаратов закупается в рамках государственных программ лекарственного обеспечения. Это означает дополнительные риски для бизнеса при отсутствии комплекса мер государственной поддержки отечественных производителей.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер поддержки биофармацевтики заключается в:

• снижении импортозависимости за счет локализации производств жизненно необходимых и

важнейших лекарственных средств;

• повышении доступности дорогостоящих биопрепаратов для россиян за счет более низкой

стоимости локального производства;

• увеличении продолжительности активной жизни населения Российской Федерации.

Биотехнологии в медицине - технологии и достижения в биохимии, иммунологии, микробиологии и других биологических науках для решения задач в технологиях лечения, диагностики. Основными тенденциями и характеристиками современного развития биомедицины являются ее трансформация в сторону персонализированного, предиктивного и превентивного лечения.

Персонализированная, предиктивная и превентивная медицина учитывает индивидуальные особенности пациента при профилактике и лечении заболеваний. Данное направление медицины получило развитие благодаря научным исследованиям последних десятилетий в области геномики, протеомики, биоинформатики, которые позволили выявить множество молекулярных маркеров, свидетельствующих о болезни пациента, предрасположенности к болезни или определенной реакции на тот или иной курс лечения. В результате были разработаны новые подходы к диагностике болезней, оценке предрасположенности пациента к болезням, выбору оптимального курса лечения и разработке новых лекарственных препаратов.

В частности, персонализированная медицина позволяет учесть индивидуальные особенности пациента при профилактике и лечении заболеваний благодаря новому подходу к диагностике болезней (выявлению у пациента молекулярных маркеров, свидетельствующих о болезни пациента, предрасположенности к болезни), изучению реакции пациента на тот или иной курс терапии для определения оптимального курса лечения и разработки в случае необходимости новых лекарственных препаратов.

Наиболее актуальными направлениями развития биомедицины в РФ являются:

• снижение затрат на секвенирование генома для коммерциализации и широкого распространения этой услуги;

• ранняя диагностика заболеваний, в том числе выявление наследственной предрасположенности к болезням;

• определение индивидуальных генетически обусловленных особенностей реакций организма на лекарственные вещества (фармакогеномика);

• методы диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний (с помощью биочипов);

• клеточная терапия, тканевая инженерия и разработка методов выращивания органов для трансплантации.

В рамках развития данного направления предлагается финансирование исследований и разработок на базе существующих НИИ и лабораторий, а также создание Центров персонализированной медицины, Центров оптимального питания.

В проведение исследований и разработок предлагается включить ведущие научные организации, занимающимися исследованиями в данной области, а именно Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта (Москва), Центр «Биоинженерия» РАН (Москва), Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова (Москва), Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова (Москва), Институт белка РАН (Пущино), Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН (Новосибирск), НИИ Медицинской генетики Томского научного центра Сибирского отделения РАМН (Томск) и ряд других научных организаций.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию биомедицины заключается в:

• повышении уровня оказываемых медицинских услуг, эффективности работы медицинских учреждений;

• повышении качества жизни населения и улучшении демографической ситуации в Российской Федерации;

• привлечении высококвалифицированных медицинских и научных работников.

Для формирования развернутого списка перспективных технологий и направлений в биофармацевтике и биомедицине, которые могут принести наибольшую социально-экономическую отдачу в рамках среднесрочного периода (10 лет), необходимо проведение форсайтного исследования. По результатам такого исследования могут быть сформированы технологические, продуктовые и другие карты развития по каждому из направлений.

Вероятные направления, задачи и целевые ориентиры для развития «красной» биотехнологии в Российской Федерации отражены на рисунке 2 ниже:

%

Рисунок 2 - Дорожная карта развития «красной» биотехнологии в Российской Федерации до 2020 года

.2 «Белая биотехнология» - биоэнергетика, пищевая биотехнология, биохимия, биотехнология

Биоэнергетика

Биотехнологии в энергетике - технологии получения в промышленных масштабах энергии из различных видов возобновляемого сырья биологического происхождения (жидкого, твердого и газообразного биотоплива).

Данное направление Стратегии имеет важное значение для экономики России и нацелено на сокращение зависимости от невозобновляемых источников энергии в условиях исчерпания потенциала энерго-сырьевого сценария развития экономики.

В «Энергетической стратегии России на период до 2020 года»1 установлены следующие цели:

• сокращение потребления невозобновляемых топливно-энергетических ресурсов;

• снижение экологической нагрузки от деятельности топливно-энергетического комплекса, в частности, снижение вредных выбросов от энергетических установок в городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой, а также в местах массового отдыха населения;

• обеспечение децентрализованных потребителей и регионов с дальним и сезонным завозом топлива (в первую очередь в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях);

• снижение расходов на дальнепривозное топливо.

Для достижения данных целей необходимо развитие возобновляемых источников энергии, среди которых немалую роль играет биоэнергетика в силу больших объемов, разнообразия, дешевизны и доступности биомассы, из которой может быть произведена энергия.

На текущий момент основными видами биотоплива для производства электро- и тепловой энергии в России являются торф и дрова.

На период до 2020 года в мире наиболее перспективными направлениями развития технологий в сфере биоэнергетики станут производство из биомассы непроизводственного назначения твердого, жидкого и газообразного топлива (биогаз, топливные гранулы и брикеты и т.п.) для выработки тепла и электроэнергии. Акцент будет сделан на доступности сырья и снижении стоимости производства.

Государственная программа развития альтернативной энергетики2 устанавливает следующие целевые показатели доли возобновляемых источников энергии в общем объеме производства электроэнергии в России в 2010 году - 1.5%, в 2015 году - 2.5%, в 2020 году - 4.5%. Целевой показатель в части объемов электроэнергии, вырабатываемой ТЭС из биомассы для целей настоящей Стратегии установлен, опираясь на данные ОАО «Русгидро», как одного из разработчиков государственной политики в направлении альтернативных источников энергии.

Потенциальная потребность в биогазе для замещения топлива и энергии для сельского населения России уже сегодня - 49 млрд. куб.м. в год. В то же время в 2015 году прогнозируемый дефицит природного газа в России (согласно данным Министерства энергетики РФ) уже составит 46.6 млрд. куб.м. (по оценкам сторонних специалистов - 80 млрд. куб.м.) и этот дефицит будет нарастать. При этом объем органических отходов, ежегодно накапливающихся на территории РФ и являющихся хорошим сырьем для производства биогаза, составляет 270 млн. тонн (по сухому веществу), что эквивалентно 66- 75 млрд. куб.м. биогаза. Отдельного рассмотрения требует вопрос производства жидкого (моторного) биотоплива в связи со спецификой рынка сбыта и регулирования.

Моторное биотопливо - это раздел биоэнергетики, касающийся производства жидких моторных топлив.

На текущий момент в России нет действующих крупнотоннажных производств жидкого моторного биотоплива, отсутствует практика добавления биотоплива в моторное топливо. В то же время вопрос развития производства и потребления биотоплива стратегически значим для России, что связано с такими факторами, как:

• снижение доступности углеводородных ресурсов и рост затрат на их добычу;

• осуществление политики развитых стран по снижению объемов импорта ископаемых видов топлива и, как следствие, прогнозируемое снижение прибыли от экспорта нефти из России;

• ухудшение экологической обстановки в крупных городах и ухудшение здоровья городского населения. Энергетической стратегией до 2020 года заявлено в качестве одной из основных целей снижение вредных выбросов от энергетических установок в городах и населенных пунктах со сложной экологической обстановкой. Добавление биотоплива в моторное топливо существенно снижает объемы вредных выбросов в атмосферу, производимых транспортными средствами;

• крупнейшие в мире объемы доступной биомассы, в том числе непродовольственной. Большой объем органических отходов.

На текущий момент в мире промышленно освоены технологии производства моторного биотоплива первого поколения - из зерновых, масличных культур, сахарного тростника. Однако технологии первого поколения требуют значительных энергетических ресурсов и создают угрозу продовольственной безопасности в мире. В связи с этим, в развитых странах, включая Евросоюз, рассматривается вопрос об ограничении производства биотоплива первого поколения. Перспективными в данной сфере для развития в России до 2020 года являются технологии производства биотоплива второго поколения (то есть из непродовольственной биомассы: древесины, соломы, биоотходов, энергоемких растений), не требующего существенных изменений в конструкции автомобилей. На текущем этапе при производстве жидкого биотоплива в основном используются технологии гидролиза и пиролиза. Относительно недавно появилась и уже промышленно освоена признанная очень перспективной технология Biomass-to-Liquid (BTL), основанная на так называемом процессе Fischer-Tropsch (Фишера-Тропша), в результате которой все растение перерабатывается в жидкое топливо. Данные виды топлива перспективны с точки зрения показателей по сжиганию и выбросам.

Технологии первого поколения получат ограниченное развитие в России с учетом ожидаемого роста коммерческой эффективности технологий производства биотоплива из непищевой биомассы по мере их промышленного освоения.

Испытания показывают, что автомобили отечественного производства могут работать на 5%-тной смеси биоэтанола с бензином. Для иностранных автомобилей этот показатель выше - 10%. 21 февраля 2008 года Правительством РФ утвержден технический регламент «О требованиях к бензинам, дизельному топливу и отдельным горюче-смазочным материалам», в котором оговорено использование биоэтанола до 5% объема топлива. В то же время на территории России нет действующих промышленных производств моторного биотоплива.

При постановке средне- и долгосрочных целей развития рынка биотоплива в России целесообразно принимать во внимание целевые показатели, к которым стремятся Евросоюз и США.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию биоэнергетики и биотоплива заключается в:

• существенном снижении уровня загрязненности воздуха в городах, что ведет к снижению уровня заболеваемости жителей;

• существенной экономии затрат на тепло и электроэнергию предприятиями и организациями, у которых образуются большие объемы органических отходов (за счет внедрения локальных установок по производству биогаза и преобразования его в тепло и электроэнергию). Это будет способствовать, в свою очередь, сдерживанию цен на услуги жилищно-коммунального хозяйства;

• создании новой, неистощимой статьи экспорта, компенсирующей ожидаемое в долгосрочном периоде снижение прибыли от топлива из ископаемых источников.

Пищевая промышленность

Пищевая биотехнология - биотехнологические методы производства продуктов питания, направленные на улучшение качества и безопасности пищевого сырья, повышение питательной ценности пищи, создание функциональных продуктов, способствующие сохранению и укреплению здоровья.

В США и Европе пищевая биоиндустрия является зрелой отраслью с развитым рынком сбыта и эффективным законодательным обеспечением. В России потребление продуктов пищевой биотехнологии растет ускоренными темпами, однако отечественные производства таких продуктов не развиваются.

Актуальность развития пищевой биотехнологии в России связана с решением проблем несбалансированности питания населения, недостатка диетических продуктов питания для больных хроническими заболеваниями, снижения себестоимости производства пищевых продуктов.

В числе приоритетных направлений развития пищевой биотехнологии в РФ можно выделить:

• Повышение пищевой ценности отечественных продуктов питания Пищевой белок неживотного происхождения получают из семян масличных культур (сои, подсолнечника, арахиса), водорослей, а также за счет микробиологического синтеза. В мире наиболее широко распространено производство соевого белка, перспективным источником являются микроорганизмы, чья производительность в сотни тысяч раз выше традиционных способов получения протеиновых веществ.

Лидерами в производстве растительного белка являются США и Англия, где искусственные заменители мясных продуктов вводятся в систему питания социальных учреждений (школ, больниц). Рецептура таких продуктов позволяет учесть физиологические особенности организма, для которого продукт предназначен, что особенно важно в рационе детей, больных и людей пожилого возраста.

В настоящее время рацион практически всех групп населения Российской Федерации, в том числе материально-обеспеченных, характеризуется недостаточным содержанием белка, витаминов и незаменимых аминокислот. Дефицит пищевого белка в России оценивается в размере 600 тыс.тонн.

В России объем душевого потребления мяса (основного источника белка) ниже чем в Китае в 2.5 раза, Бразилии - в 3.5 раза, США - в 6 раз. Восполнение белкового дефицита в рационе населения за счет других источников является важной задачей по сохранению и укреплению здоровья нации.

• Снижение зависимости пищевой промышленности от импорта сахара, повышение потребления сахаросодержащих крахмалопродуктов, обеспечение сырьем производства диетического питания для терапии сахарного диабета.

Сезонность переработки основного сахаросодержащего сырья - сахарной свеклы - определяет зависимость России от импортных поставок сахара-сырца. Технология получения альтернативных подсластителей - глюкозно-фруктозных сиропов (ГФС) путем глубокой переработки зерновых позволяет использовать некондиционное сырье и снизить таким образом себестоимость сахаристых продуктов.

Применение ГФС при производстве пищевых продуктов приводит к улучшению их качественных характеристик и свойств - увеличению длительности хранения, снижению риска микробного инфицирования, усилению аромата и вкуса продукта, снижению его калорийности, повышению толерантности потребителей, страдающих сахарным диабетом.

В США, ведущей стране по производству сахаристых крахмалопродуктов, соотношение потребления сахара и сахаристых крахмалопродуктов составляет 1 к 2 и продолжает изменяться в сторону увеличения выпуска последних. В России доля ГФС и других сахаристых крахмалопродуктов в общем объеме потребляемого сахара составляет не более 5% (соотношение 1 к 20). При этом Россия располагает достаточной сырьевой базой для масштабного производства таких продуктов - существенная часть ежегодно выращиваемого в стране зерна относится к техническим сортам, которые являются сырьем для производства ГФС.

• Снижение зависимости пищевой промышленности и кормопроизводства от импорта ферментных препаратов.

Перспективным направлением пищевой биотехнологии является получение ферментов, которые представляют собой высокоактивные биологические катализаторы, способствующие существенному увеличению выхода, улучшению качества и продлению срока хранения пищевой продукции. Кроме того, применение ферментов позволяет экономить ценное сырье, значительно ускорить технологический процесс и повысить его чистоту.

Производство пищевых ферментов европейскими производителями наряду с внутренними покрывает существенную часть потребностей пищевой промышленности остального мира, в том числе России. В Европе технологические возможности ферментных препаратов имеют максимально обширную сферу применения - порядка 15 отраслей пищевой промышленности, в то время как в России активно используют ферменты лишь в 2-3 отраслях (пивоваренной, спиртовой, молокоперерабатывающей).

• повышении качества и пищевой ценности продуктов питания российского производства;

• обеспечении продовольственной безопасности Российской Федерации за счет локализации производства ферментных препаратов, заменителей сахара, снижении зависимости от импорта сахара-сырца;

• повышении экономической эффективности и конкурентоспособности отечественной пищевой промышленности.

Биохимия

Биотехнологии в химической промышленности включают в себя два направления:

. технологии использования биомассы как сырья для получения первичных и вторичных химических компонент для производства продуктов с высокой добавленной стоимостью;

. технологии использования в химических процессах биологического материала (биокатализ, ферментация) для получения различных химических компонент. Применение биотехнологии в химической промышленности позволяет повысить уровень экологической безопасности, а также интенсифицировать промышленные процессы и получить материалы с более качественными характеристиками, чем материалы из традиционных источников сырья. Дополнительно решаются проблемы снижения энергопотребления, снижения уровня и утилизация отходов производств.

В основном мировая тенденция заключается в постепенном увеличении доли использования биомассы в качестве сырья (вместо нефти и газа) в производстве химической и нефтехимической продукции.

Перспективными биотехнологиями в химической промышленности являются:

• Биополимеры. Полимеры являются самым распространенным в мире материалом для производства упаковки, активно используются в строительстве, электротехнической и автомобильной отраслях. Все большее внимание в мире уделяют приданию биодеградируемых свойств пластикам путем введения модифицирующих добавок и, в первую очередь, биополимеров. Основные направления в развитии технологии производства биополимеров: - получение полилактида, исходного материала для производства пластиков, из молочной кислоты, синтезируемой с помощью методов гидролиза и ферментации из крахмалосодержащего сырья; - получение полиоксиалканатов, исходного материала, из крахмалосодержащего сырья путем ферментации с помощью бактерий.

• Переработка сырья, содержащего лигноцеллюлозу. Переработка биомассы, содержащей лигноцеллюлозу (в основном отходы переработки древесины, сельского хозяйства), и получение с помощью гидролиза широкоиспользуемых первичных материалов для химической промышленности - этилового спирта, фурфурола, левулиновой кислоты и пр.

• Создание биокатализаторов для интенсификации промышленных процессов. В мире большое внимание уделяется созданию ферментов, применение которых позволяет создать первичные химические компоненты биотехнологическими методами, что значительно сокращает энергопотребление и снижает уровень выбросов.

Россия обладает технологией биосинтеза полиоксиалканатов, более перспективных по своим качественным характеристикам биополимеров, нежели полимеры на основе молочной кислоты. Спрос на биодеградируемые пластики как заменитель синтетических в мире будет только возрастать.

До 1990 годов фактически только в России существовала гидролизная промышленность, однако с распадом СССР отрасль пришла в упадок. Использование современных методов, возобновление и увеличение объемов производства химических компонентов из отходов непищевого растительного сырья позволит обеспечить потребности внутреннего рынка во многих первичных химических материалов (фурфурол, этанол, левулиновая кислота и пр.).

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию биохимии заключается в:

• улучшении экологической обстановки за счет расширения использования биополимеров и уменьшения объемов полимерного мусора;

• повышении экономической эффективности и конкурентоспособности химической отрасли;

• импортозамещении инновационных продуктов химической промышленности.

Биогеотехнологии

Биотехнологии в добывающей промышленности - технологии использования микроорганизмов для повышения производительности в горнодобывающей и нефтегазодобывающей промышленности, снижения уровня опасности в угольных шахтах.

Перспективными направлениями для биотехнологических разработок в добывающей промышленности является создание бактериальных штаммов способных эффективно:

• повышать нефтеотдачу за счет повышения вязкости вводимых в пласт растворов

(полисахариды);

• увеличивать выход благородных цветных металлов за счет выщелачивания минералов;

• снижать концентрацию метана в атмосфере угольных шахт.

В нефтяной промышленности наблюдается тенденция к ухудшению структуры запасов нефти в связи со значительной выработкой высокопродуктивных месторождений, а также с открытием и вводом в эксплуатацию месторождений с трудно извлекаемыми запасами. Полисахариды, в свою очередь, позволяют повышать нефтеотдачу на 30-40%. На текущий момент потребности России в полисахаридах полностью удовлетворяются за счет зарубежных поставок, однако для большинства отечественных нефтедобывающих компаний продукт дорог в применении.

В России в последние 20 лет было разработаны несколько бактериальных штаммов, по своим свойствам превосходящих зарубежные аналоги. Некоторые продукты были апробированы на различных нефтяных, золотодобывающих месторождениях, но не были доведены до промышленного использования, несмотря на получение положительных результатов испытаний. Промышленного производства на текущий момент не налажено.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию биогеотехнологии заключается в:

• повышении эффективности нефтегазодобывающей и горнодобывающей отраслей;

• локализации производства полисахаридов (импортозамещение);

• повышении безопасности труда в угольных шахтах.

Для формирования развернутого списка перспективных технологий и направлений в биоэнергетике, пищевой биотехнологии, биохимии и биогеотехнологии, которые могут принести наибольшую социально- экономическую отдачу в рамках среднесрочного периода (10 лет) необходимо проведение форсайтного исследования. По результатам такого исследования могут быть сформированы технологические, продуктовые и другие карты развития по каждому из направлений.

Вероятные направления, задачи и целевые ориентиры для развития «белой» биотехнологии в Российской Федерации отражены на Рис. 3 ниже:

Рисунок 3 - Дорожная карта развития «белой» биотехнологии в Российской Федерации до 2020 года

.3 «Зеленая биотехнология» - сельское хозяйство, лесная биотехнология

Сельскохозяйственные биотехнологии - технологии использования научных методов, включая ряд методов генной инженерии, для создания, изменения и улучшения свойств живых организмов: растений, животных, микроорганизмов.

Применение биотехнологий в сельском хозяйстве нацелено на стабилизацию сельскохозяйственного производства, решение проблемы продовольственной безопасности, получение продуктов питания улучшенного качества и экологической чистоты.

Суммарная площадь биотехнологических культур по данным ISAAA (Международной службы по внедрению сельскохозяйственной биотехнологии) в 2008 году превысила 800 млн. га. По данным 2008 года из 25 стран (55% населения Земли), выращивающих биотехнологические культуры, 10 стран являются развитыми, а 15 - развивающимися.

Перспективными технологиями в отрасли являются технологии генной инженерии:

• молекулярное клонирование - метод получения ДНК гена в больших количествах;

• секвенирование - набор методов определения последовательности нуклеотидов.

Благодаря использованию этих методов и технологий можно создавать растения и животных с заранее выбранными признаками и свойствами, что делает их устойчивыми к вредителям и болезням.

Дальнейшее развитие биотехнологии будет двигаться в направлении объединения различных полезных качеств в одном организме, например, устойчивость сельскохозяйственной культуры (с определенными питательными свойствами) одновременно к вирусным болезням, вредителям, грибкам и бактериям.

За 10 лет активной фазы развития агробиотехнологии в России могут быть сформированы серьезные предпосылки для того, чтобы в последующие годы оказывать конкуренцию лидирующим в этой отрасли странам, а российские разработки могли соответствовать мировому уровню и занять свое место на рынке биотехнологических культур. Глобальная стоимость этого рынка в 2008 году составила 7.5 млрд. долл. США (оценка ISAAA).

Главная цель и ключевой индикатор мониторинга развития биотехнологии в сельском хозяйстве - повышение урожайности. Путем внедрения биотехнологий в аграрную практику урожайность сельскохозяйственных культур может быть повышена на 20-40%. На первых этапах реализации мер по развитию отрасли в срок до 2015 года повышение урожайности может составить 20%, что позволит получить более 100 млн. тонн зерновых. Данное значение можно считать консервативным, так как оно соответствует урожайности 2008 года, когда был собран рекордный урожай зерновых (за последние 15 лет) - 108 млн. тонн. В дальнейшем планируется, что будет раскрыт полный потенциал внедрения биотехнологических разработок в сельское хозяйство, что позволит достигнуть увеличения урожайности на 40%. Достигнуто это может быть как путем внедрения абсолютно новых разработок, так и повышением эффективности работы с уже существующими продуктами.

Применение микробиологических средств защиты растений позволяет значительно сокращать использование пестицидов и инсектицидов. Так в международной практике степень сокращения потребности в пестицидах и инсектицидах колебалась от 3% до 15% за 10 лет наблюдений (в численном выражении США с 1996 по 2007 гг. сэкономили более 350 тыс. тонн активных ингредиентовпестицидов). Среднее значение за это время среди стран, развивающих и использующих аграрные биотехнологии, составляет порядка 6%. Планируется, что за 10 лет реализации проекта Россия сможет достигнуть схожих показателей.

Широкое использование биотехнологий в сельском хозяйстве РФ позволит решать следующие проблемы и добиваться следующих результатов:

• увеличение производительности в отрасли (увеличение урожайности, в том числе путем проявления устойчивости растений к вредителям);

• устойчивость к вирусным, грибковым и бактериальным болезням, улучшение качественных характеристик;

• уменьшение использования пестицидов и гербицидов (экологические и экономические выгоды);

• сокращение выбросов углекислого газа (сокращение выброса благодаря биотехнологическим с/х культурам в 2007 году, по данным ISAAA, составило 14.2 млрд. кг. СО2);

• сохранение и увеличение биоразнообразия (в том числе путем использования меньшей площади сельскохозяйственных земель);

• предотвращение эрозии почв (за счет перехода на метод обработки почвы, не требующий вспахивания).

Для хозяйств, которые намерены начать использовать биотехнологии в своем производстве, можно ожидать экономического эффекта в виде повышения эффективности использования с/х угодий и экономии на затратах. В частности, по данным ISAAA, за период с 1996 по 2007 гг. США получили выгоду в размере 44 млрд. долл., в том числе 44% из них получены за счет роста урожайности, 56% - за счет снижения производственных издержек.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию агробиотехнологии заключается в:

• снижении загрязненности воздуха, воды и почвы за счет сокращения выбросов углекислого газа в атмосферу и обеспечения утилизации отходов сельского хозяйства с получением из них высокотехнологичных продуктов;

• повышении уровня благосостояния работников сельскохозяйственного направления и сопутствующих сельскому хозяйству отраслей;

• улучшении здоровья потребителей за счет снижения содержания в потребляемых продуктах пестицидов, инсектицидов и прочих вредных химикатов.

Лесная биотехнология

Биотехнологии в лесном хозяйстве - технологии, позволяющие повысить эффективность лесной промышленности благодаря ускоренному выращиванию деревьев, не подверженных вирусным бактериальным заболеваниям, а также расширению естественных границ выращивания отдельных видов и сортов деревьев.

Ускорение воспроизводства лесов имеет важное значение для Российской Федерации как с точки зрении улучшения экологической обстановки, так и для развития целлюлозно-бумажной промышленности и биоэнергетически.

Ежегодный необходимый объем лесовосстановления в РФ составляет в среднем около 1 млн. га. При этом согласно Стратегии развития лесного комплекса РФ на период до 2020 года1, разработка методов получения быстрорастущих и высокопродуктивных лесных пород с заданными хозяйственными свойствами на основе биотехнологий является одним из приоритетных направлений инновационной деятельности.

Для повышения интенсивности воспроизводства лесных массивов могут быть использованы технологии микроклонального размножения, молекулярного маркирования и генной модификации:

• микроклональное размножение позволяет клонировать абсолютно здоровые растения, устойчивые к болезням, и высаживать генетически идентичные экземпляры деревьев в промышленных масштабах. Плантации лесов, полученных таким образом, уже существуют в Китае, Индии, Австралии.

• молекулярное маркирование применяется для интенсификации селекционных работ, проведения паспортизации селекционных достижений, сертификации продукции лесной отрасли.

• генная модификация позволяет повысить скорость роста деревьев (для некоторых пород срок сокращается в 2-3 раза), вывести невосприимчивые к заболеваниям породы, увеличить содержание целлюлозы в древесине, что в совокупности повышает хозяйственную ценностьлесов и эффективность лесных комплексов. В коммерческих целях генно-модифицированные леса выращиваются в Китае (5 млн. шт.). Полевые испытания активно ведутся в США, Канаде, Бразилии.

Применение первых двух технологий в России находится на стадии внедрения, однако до реализации в промышленных масштабах пока не доведено. Разработки в данном направлении ведутся в филиале Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте лесного хозяйства, Воронежском научно-исследовательском институте лесной генетики и селекции. Выведение трансгенных лесных пород в России ведется в филиале Института биоорганической химии РАН.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию лесной биотехнологии заключается в:

• увеличении площади здоровых лесных массивов, что способствует улучшению экологической обстановки (благодаря выделению кислорода, формированию среды обитания для животного вида);

• возможности использовать технологии «быстрого леса» для решения проблем эрозии почв;

• реализации потенциала развития целлюлозно-бумажной, мебельной промышленности на фоне роста спроса на продукцию данных отраслей.

Для формирования развернутого списка перспективных технологий и направлений в агробиотехнологии и лесной биотехнологии, которые могут принести наибольшую социально-экономическую отдачу в рамках среднесрочного периода (10 лет) необходимо проведение форсайтного исследования. По результатам такого исследования могут быть сформированы технологические, продуктовые и другие карты развития по каждому из направлений. Вероятные направления, задачи и целевые ориентиры для развития «зеленой» биотехнологии в Российской Федерации отражены на Рис. 4.

Рисунок 4 - Дорожная карта развития «зеленой» биотехнологии в Российской Федерации до 2020 года

.4 «Серая биотехнология» - биоремедиация

Биоремедиация

Природоохранные биотехнологии - технологии использование биотехнологических решений для защиты окружающей среды: очистки и оздоровления почв, канализационных стоков, обеззараживания экосистем, подвергнувшихся загрязнению, переработки отходов.

Сегодня все большее распространение получает использование биотехнологий при очистке загрязненных районов, что в основном связано с их превосходством по показателям скорости проведения обеззараживания с сохранением затрат на проведение очистки на прежнем уровне.

Перспективными технологиями в этом направлении являются:

• биоремедиация (биоразложение) - процесс использования бактерий и растений для очистки почв и грунтов от опасных и потенциально опасных веществ, которые в процессе применения биотехнологии превращаются в безопасные продукты либо поглощаются;

• биодеградация и биоконверсия отходов - процессы использования микроорганизмов для утилизации вредных веществ и получения из них полезных продуктов. Применение методов биодеградации на текущей стадии развития технологий позволяет в 3-5 раз ускорить процесс разложения веществ, загрязняющих экосистему.

Для активизации усилий бизнеса по биоремедиации необходим пересмотр существующего похода к экологическому мониторингу и контролю. Необходимо отметить, что в ряде европейских стран компаниям, внедряющим инновационные технологии, направленные на улучшение экологической обстановки, предоставляются налоговые преференции - в России подобная практика отсутствует. Введение практики предоставления льгот компаниям, осуществляющим капитальные вложения в экологически эффективное оборудование, сможет послужить серьезным стимулом для развития этого направления. Действующие в России экологические механизмы сильно устарели и отстают от принятых в мире стандартов. Практикой США и ЕС является использование стандартов Наилучшей Доступной Технологии (Best Available Technology), основанной на использовании самой эффективной технологии по ограничению загрязнений и выбросов, что стимулирует компании осуществлять вложения в «экологически чистые» инновации. В долгосрочной перспективе Россия должна придти к введению аналога Системы Экологического Менеджмента (Сертификата ISO 14000 - международного стандарта по созданию системы экологического менеджмента). Подобная система предполагает, что осуществление улучшений происходит даже в случае, когда компания полностью соответствует экологическим требованиям.

Дальнейшее развитие технологий биоремедиации будет происходить в направлении расширения типов загрязнений, с которыми смогут бороться созданные организмы, а также дальнейшего увеличения скорости очистки.

Развитие направления биоремедиации будет способствовать долгосрочным целевым показателям, заложенным в Концепции социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года, а именно:

• сокращение за счет роста экологической эффективности российской промышленности уровня экологического воздействия в 2 раза к 2020 году;

• увеличение уровня экологических издержек до 1.5% от ВВП к 2020 году.

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию «серой» биотехнологии заключается в:

• сохранении природных благ и повышении уровня жизни населения страны;

• создании нового конкурентоспособного сектора экономики, который сможет предложить рабочие места по широкому спектру специальностей;

• развитии российской науки и широком применении новейших разработок в этом направлении.

Для формирования развернутого списка перспективных технологий и направлений в биоремедиации, которые могут принести наибольшую социально-экономическую отдачу в рамках среднесрочного периода (10 лет) необходимо проведение форсайтного исследования. По результатам такого исследования могут быть сформированы технологические продуктовые и другие карты развития по каждому из направлений.

Вероятные направления, задачи и целевые ориентиры для развития «серой» биотехнологии в Российской Федерации отражены на Рис. 5 ниже.

Рисунок 5 -Дорожная карта развития «серой» биотехнологии в Российской Федерации до 2020 года

.5 «Синяя биотехнология» - морская биотехнология

Морская биотехнология - это изучение и применение молекулярных биотехнологических методов по отношению к морским (водным) организмам. Данное направление включает в себя использование полученных организмов и их частей в целях сохранения морских биологических ресурсов, контроля распространения вредных организмов, создания топлив, новых видов лекарств и ингредиентов для пищевой промышленности.

Рынок «синих» биотехнологий активно развивается и, по разным оценкам, к 2012 году годовой объем доходов от использования морских биотехнологий превысит 3.5 млрд. долл. США. Использование биотехнологических разработок в отношении морских организмов позволит решить проблемы и улучшить положение дел по следующим основным направлениям:

• культивирование гидробионтов и увеличение темпа воспроизводства морских организмов (рыб,

моллюсков, водорослей);

• появление биодеградируемых полимеров из морского сырья;

• получение топлива из водорослей, рыбных и нерыбных объектов и отходов их переработки.

В настоящий момент лидерами в этом направлении являются США, Япония, Китай, Скандинавские страны. С развитием коммерческого использования морских технологий отрасль сможет показать высокие темпы роста, а ее объемы вырастут в несколько раз. В пользу этого сценария говорит тот факт, что в нынешней стадии развития изучены полезные свойства только порядка 1% морских организмов, от тех, что потенциально могут быть задействованы в отрасли.

Одной из наиболее перспективных морских биотехнологий является производство биотоплива третьего поколения - с использованием примитивных, способных к фотосинтезу организмов (водорослей), а именно их свойств по улавливанию солнечной энергии для преобразования диоксида углерода в топливо. Экспериментальные исследования показывают, что с 1 га морских водорослей можно получить до 94 тонн биотоплива. Для сравнения, с 1 га, засеянного соей, можно получить 470 литров топлива, с 1 га рапса - 1 400 литров.

Другими преимуществами топлива, получаемого с использованием «синих» технологий, являются отсутствие необходимости в смене автопарка и инвестициях в автотранспортную инфраструктуру, низкая себестоимость, высокая производительность и возможность использовать поверхность мирового океана и земли, не пригодные для сельского хозяйства. Промышленные производства топлива третьего поколения могут появиться на мировом рынке в 2015-2020 году.

Активное развитие технологий культивирования гидробионтов на территории РФ позволит восстановить позиции, утраченные с распадом СССР. Так, в середине 80-х гг. прошлого века доля искусственно выращенной продукции составляла около 3%. Ожидаемое снижение доли импортной продукции в результате ужесточения требований, предъявляемым техническим регламентом к пищевой продукции из водных биоресурсов открывает новые возможности по увеличению доли рынка для российских производителей. Использование биотехнологии искусственного выращивания позволит снизить добывающий прессинг на запасы рыбных биоресурсов и может стать одним из эффективных способов импортозамещения.

Вероятные направления, условия и целевые ориентиры для развития «синей» биотехнологии в Российской Федерации отражены на Рис. 6.

Рисунок 6 - Дорожная карта развития «синей биотехнологии в Российской Федерации до 2020 года

Социально-экономический эффект от реализации целенаправленных мер по развитию морской биотехнологии заключается в:

• разработке новых функциональных продуктов питания с высокой пищевой ценностью (БАВ и БАД);

• повышении экономической эффективности и конкурентоспособности рыбной промышленности;

• улучшении экологии в районах рыбного промысла за счет применения технологий получения ценных препаратов из отходов переработки рыбной промышленности.

Для формирования развернутого списка перспективных технологий и направлений в морской биотехнологии, которые могут принести наибольшую социально-экономическую отдачу в рамках среднесрочного периода (10 лет) необходимо проведение форсайтного исследования. По результатам такого исследования могут быть сформированы технологические продуктовые и другие карты развития по каждому из направлений.

IV. Технико-экономические показатели производства биотехнологий

ООО «Трансгенфарм» одним из первых вступило под знамена инновационного центра Сколково с амбициозным Проектом создания биопроизводства отечественного белка человека лактоферрина, содержащегося в женском молоке, широкий спектр бактерицидных свойств которого обеспечивает защиту грудничков от инфекций до момента становления у них собственного механизма иммунологической защиты.

В Кластере биомедицинских технологий инновационного центра Сколково Проект создания лактоферрина человека был подвергнут многомесячной мозговой атаке высококвалифицированных менеджеров, в результате чего родилась Дорожная карта Проекта, естественным путем удачно разделившая его на две составные части: получение лактоферрина человека как активной пищевой добавки и как компонента высокоэффективных биологически безопасных лекарственных средств нового поколения.

В настоящее время первая из этих задач успешно решена. Создан новый инновационный продукт Неолактоферрин, соответствующий природному белку человека, который обладает противомикробной, противовирусной и противогрибковой активностью, в том числе, против антибиотикустойчивых патогенов. При совместном использовании с антибиотиками он в разы повышает эффект их действия. Неолактоферрин стимулирует естественный иммунитет. Он абсолютно безвреден, не содержит ГМО компонентов, не накапливается в организме человека, совместим практически с любыми пищевыми продуктами и лекарственными средствами. Разработана экологически чистая и экономичная технология многотоннажного производства пакетированного и капсулированного Неолактоферрина. Неолактоферрин получил государственные сертификаты на использование его как компонента продуктов пищевого назначения, в том числе, детского питания.

Теперь появилась возможность восполнения дефицита этого бактерицидного белка в питании новорожденных детей, находящихся на частичном или полном искусственном вскармливании на всей территории России от Калининграда до Сахалина, что позволит решить важную социальную задачу сохранения здоровья наших детей. В Научном Центре здоровья детей планируется начать исследования по использованию Неолактоферрина в обеспечении противоинфекционной защиты недоношенных детей. Осенью этого года инновационный фонд Сколково организует специализированную Международную конференцию, посвященную использованию лактоферрина в неонатологии.

Капсулированный Неолактоферрин (для защиты белка от агрессивной среды желудка) может быть использован как элемент функционального питания взрослых людей с целью повышения естественного иммунитета и как антиоксидант.

До настоящего времени применяется лактоферрин, полученный из молока коров. Лактоферрин животных отличается от лактоферрина человека, поэтому Неолактоферрин будет иметь большие возможности для использования его не только как средства функционального питания, но и в медицине. В настоящее время успешно начаты доклинические исследования Неолактоферрина, вслед за которыми начнутся его широкие клинические испытания.

Лактоферрин человека, как товарный продукт, на мировом рынке отсутствует. Поэтому успех этого проекта позволит занять свою нишу на мировом рынке биотехнологий. Инновационный фонд Сколково помогает нам в организации рынка Неолактоферрина, который в текущем году будет представлен общественности на крупных международных форумах в Японии, Канаде и США.

Творческий контакт ООО «Трансгенфарм» с инновационным фондом Сколково будет углубляться и расширяться. Президент инновационного центра Сколково Виктор Вексельберг считает коммерциализацию научных разработок локомотивом инновационной индустриализации России. ООО «Трансгенфарм» устойчиво встал на рельсы Сколково и уже не сойдет с этого пути.

Инновационный центр "Сколково" должен стать крупнейшим в России испытательным полигоном новой экономической политики. На специально отведенной территории будут созданы особые условия для исследований и разработок, в том числе для создания энергетических и энергоэффективных технологий, ядерных, космических, биомедицинских и компьютерных технологий.

По направлению «биологические и медицинские технологии» Фонд «Сколково» планирует профинансировать не менее 20 новых проектов в 2011 г., и такое же количество в 2012 г. Такая информация приводится в материалах Фонда к совместному заседанию президиума Госсовета и Комиссии по реализации приоритетных национальных проектов и демографической политике. Из уже одобренных проектов в высокой стадии готовности - более 10. Это позволяет вписать работу «Сколково» в рамки существующих задач нацпроекта «Здоровье» в версии 2009-2012 годов (например, проект по внедрению технологии производства лактоферрина человека - одного из лекарственных белков, играющего ключевую роль в поддержании иммунитета новорожденных детей).

Оборудование, приобретение которого Фонд профинансирует в текущем году на сумму в пределах 1 млрд. руб., по согласованию с участниками будет использоваться в качестве материально-технической базы 10 Центров коллективного пользования (в т.ч. на базе трех региональных фармкластеров). Фонд работает с МГУ, МФТИ, Институтом биомедицинской химии, Институтом биологии гена, Институтом биоорганической химии РАН, а также с Европейской молекулярно-биологической лабораторией. Уже сейчас как минимум 30 авторитетных российских специалистов сотрудничают со Сколково, идет подготовка к сотрудничеству с институтами РАМН. Фонд приглашает коллективы учёных и для проведения собственных исследований на базе оборудования центров коллективного пользования (ЦКП) Сколково.

Заключение

Широкое использование микроорганизмов не может не порождать новых взаимоотношений с живой природой, что вполне естественно ведет к желанию осмыслить сами эти взаимоотношения и соотнести их со сложившимися представлениями, с одной стороны, о роли живой природы в жизнедеятельности человека, а с другой - о роли человека в биотическом круговороте биосферы.

Имеющийся пока не слишком богатый опыт развития биотехнологии все-таки содержит в себе много непривычного и вместе с тем многообещающего для возможной оптимизации человеческой жизнедеятельности.

А остро вставшая перед Homo sapiens проблема самосохранения вынуждает его к лихорадочным поискам возможных вариантов стратегии своей жизнедеятельности. Этому привлечению природы, причем именно мира микроорганизмов, и положила начало новая биотехнология.

Можно, видимо, сказать, что биотехнология в совокупности с другими научными направлениями открывает новую эру взаимодействия человека с окружающей средой и, особенно, с живым веществом биосферы.

«Явившись прямым результатом научных разработок, биотехнология оказывается непосредственным единением науки и производства, еще одной ступенькой к единству познания и действования, еще одним шагом, приближающим человека к преодолению внешней и к постижению внутренней целесообразности».

И все-таки она является только небольшим шагом. Поскольку, как заметил Б. Шоу, наука всегда ошибается. Она никогда не разрешает какой-то проблемы, не создав еще десять новых.

Биотехнология сама оказывается всего лишь крупной индустрией, соединением технических и биологических элементов и, естественно, наследует отрицательные свойства уже существующего индустриально-промышленного комплекса.

Их действительное преодоление и решение проблемы человека предполагают выход человечества на новые, более совершенные ступени социально-культурного развития, основанного на новых способах познания и действования.

Поэтому весьма существенное значение приобретает проблема выбора стратегии взаимодействия человека и природы: или это самонадеянное управление природой или же сознательное и целенаправленное приспособление всей жизнедеятельной деятельности, к существующему биотическому круговороту биосферы.