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  • 合成生物学技术领先全球!凯赛生物如何打破国外垄断做到行业龙头

    发布日期:2022-08-05 07:05   来源:未知   阅读:

      01深耕合成生物学领域为碳中和提供解决方案凯赛生物是一家以合成生物学等学科为基础,利用生物制造技术,从事新型生物基材料的研发、生产及销售的高新技术企业,是全球领先的利用生物制造规模化生产新材料的企业之一。因此,合成生物学是一个智力密集型行业,一个全产业链的生物化工公司需要在合成生物学、细胞工程、生物化工、高分子材料与工程等学科领域均设有经验丰富的研发和技术团队,这对于公司的综合研发能力、管理能力都有比较高的要求。目前生物制造主要以粮食作物为原料,只有解决了生物废弃物的原料替代问题,以生物质原料替代化石原料的生物制造才能摆脱“与人争粮、与粮争地”的局面,生物制造对碳中和的贡献才会有实质性的意义。

      作为我国新经济产业发展的重要载体,科创板已经成立两年多,其注册制改革试点成绩有目共睹,改革“试验田”作用得到充分发挥,极大地促进了科技创新与资本市场融合共生,已成为我国多层次资本市场建设的重要一环。

      两年来,科创板上市公司已经接近400家,许多都是所属细分行业的领头羊企业,具备明显的技术优势,有的比肩国际先进甚至领跑全球。由上海证券交易所和全景网联合推出的《中国科创力量》第二季,将继续走进其中的代表企业,探寻中国科技持续向前的力量源泉。

      本期节目将带您走进上海科创板上市公司,合成生物学的龙头企业——凯赛生物(688065.SH)。

      凯赛生物是一家以合成生物学等学科为基础,利用生物制造技术,从事新型生物基材料的研发、生产及销售的高新技术企业,是全球领先的利用生物制造规模化生产新材料的企业之一。同时,凯赛生物也是全球首家在生物法长链二元酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺等领域实现产业化的企业。

      当前,随着环境污染、气候变暖、资源短缺等全球问题日益凸显,合成生物学为绿色和谐发展提供了新的解决方案。

      作为21世纪六大颠覆性技术之一,合成生物学目前已在生物能源、生物材料、医疗技术等领域都取得了不错的成绩。那么,凯赛生物为何会选择布局长链二元酸、戊二胺、生物基聚酰胺这些较为冷门的领域?这或许离不开董事长刘修才的个人成长背景。

      1982年,刘修才于中国科技大学近代化学系毕业,并于1984年获得中国科学院土壤化学硕士学位。随后,刘修才来到美国威斯康星大学化学系攻读博士,并在此后的两年间,分别在哥伦比亚大学和耶鲁大学进行博士后的研究。

      刘修才在访谈中谈道:“我们选择生物基聚酰胺,和我的个人背景息息相关。我从博士论文开始研究蛋白质结构,所以对于蛋白质在生物里面的功能感到特别奇妙。蛋白质结构可以变化出很多功能出来,而人类化学合成的第一个高分子材料,尼龙66就是模仿蛋白质结构做出来的。因此用生物的方法来仿照生物的结构,我们认为可以做出很多现代化学法做不出来的一些奇妙的功能。”

      合成生物学和生物制造可以在生物基材料替代石化材料、生物能源替代化石能源、轻量化节能等多个方面为碳中和提供解决方案。在碳中和的产业背景下,合成生物技术有望提供一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新材料新能源产业化道路。

      那么,合成生物学到底是什么?为什么能够代替化石材料减少碳排放?合成生物学是如何制造化学品的?

      实际上,合成生物学是生命科学领域一门新兴的前沿交叉学科和典型的汇聚技术。“合成生物学”的概念最早在1910年就被提出,但直到 2000 年美国科学家开发了遗传开关,才标志着现代合成生物学的开端。合成生物学是横跨生物学、化学、物理、数学和计算机等等多个领域的学科,只有在这些领域都达到一定高度之后,合成生物学才获得了近些年突破和发展的机会。

      根据麦肯锡的数据,生物制造的产品可以覆盖70%化学制造的产品,并在继续拓展边界。并且,全球合成生物学领域有望快速成长。预计到2025年,合成生物学与生物制造的经济影响将达到1000亿美元。

      然而,合成生物产业目前仍存在着产业化难题。而其背后,则透露出合成生物学界面临的工艺和技术放大难。在实验室的小型培养环境中,对一些微生物的改造较为容易。一旦将其大规模工业化生产,则会面临“卡脖子”难题,如技术能力,成本控制等。

      因此,合成生物学是一个智力密集型行业,一个全产业链的生物化工公司需要在合成生物学、细胞工程、生物化工、高分子材料与工程等学科领域均设有经验丰富的研发和技术团队,这对于公司的综合研发能力、管理能力都有比较高的要求。

      刘修才认为,用生物法替代化学的方法做生产,目前有很多人都在研究。从理论上来看,都是可以行的通的。但从商业化的角度来看,降低成本是其中的关键点,目前这方面没有很多成功的案例。要把成本降下来,需要解决很多科学、技术以及设备等问题。

      凯赛生物二十多年以来一直坚持做合成生物,目前已经完整布局了生物化工领域从基因工程——菌种培养——生物发酵——分离纯化——化学合成——应用开发的全产业链。公司从技术层面解决了生物法制造长链二元酸产业化的难题,并将生物法制造的产品质量达到可与化学制造法相匹敌甚至更优的程度,而产品毛利率则远高于普通化工法。

      同时,凯赛生物也是全球唯一有能力量产戊二胺的企业,也是戊二胺领域内专利布局最早、相关专利数量最多的企业。

      具体来看,长链二元酸方面,公司于2003年开始了长链二元酸产业化进程,产能不断扩张,随着2018年乌苏技术3万吨/年的长链二元酸投产,产能达到了7.5万吨/年,现有产能主要分布在山东济宁和新疆乌苏两个生产基地,占据全球80%以上的市场份额。公司还在山西太原规划了8万吨的长链二酸产能,目前在建生物法癸二酸生产线万吨/年。

      戊二胺及尼龙方面,公司于2006年开始以玉米为原料研发戊二胺单体及生物基尼龙聚合物,于2014年完成千吨级中试生产线万吨/年生物基尼龙项目(含5万吨/年戊二胺)已经于2021年6月底投产。

      随着全球环境问题日趋严重,对减少碳排放的解决方案也迫在眉睫。发展生物基可降解材料,不仅可以从根本上解决白色污染问题,还可以大量减少材料产业对石油的消耗,缓解石化资源压力。

      生物基材料是利用可再生生物质为原料,包括农作物及其废弃物,如秸秆等,通过生物、化学以及物理等方法制造的新材料,具有绿色环保、节能减排、原料可再生等优势,有的品类还具有良好的生物降解特性。

      在合成生物学领域,目前采用的原料主要以玉米为主的粮食作物,但随着产业化的发展,粮食耗用量也会成倍增加,粮食安全将成为制约合成生物学大规模生产化学品的阻碍。采用秸秆等非粮食作物为原料是合成生物学发展必须解决的问题。

      凯赛生物董秘兼副总裁臧慧卿表示:“生物基材料的应用范围非常广,当我们将这类产品规模化生产到一定程度时,必须解决原料的可持续性。只以粮食为原料,则是不可持续的。采用秸秆代替粮食将有效解决生物制造的大规模原材料供应和成本问题。”

      在实践中,为了解决生物制造原料的长期供应和生物废弃物的再利用,凯赛生物正在开展秸秆处理和应用于乳酸生产的中试实验。公司以秸秆为原料生产乳酸示范项目,规划及在建产能将达到10000吨/年,预计将于2022年建成。

      凯赛生物发展秸秆制乳酸的目的不仅仅是为了生产乳酸,更是为了打通以秸秆为原料的生物制造路线并推广到更多产品,实现对生物制造原料的替代,减少对玉米等原料的依赖。

      凯赛生物目前商业化的产品主要聚焦在生物基聚酰胺,因此,探索生物基聚酰胺更多的应用场景是目前发展的重点方向之一。

      对于生物基聚酰胺的下游应用,公司注册了主要应用于纺织领域的商标“泰纶”和主要应用

      公司推出了高性能的纺织材料,泰纶可广泛应用于纺织服饰、地毯、工业丝等领域。此外基于产品的高强度、高耐热性、尺寸、稳定性好等优异的性能,凯赛生物也推出了工程材料ECOPENT可广泛的应用于汽车、电子电器、工业以及消费品等领域,为社会的可持续发展提供了解决方案。

      公司的产品已经初步得到国际化工龙头认可,与杜邦、艾曼斯、赢创、诺和诺德等国际知名企业建立了良好的商务合作关系。

      对于公司的长期发展,臧慧卿表示:“公司的产品和规划有三个里程碑,第一个里程碑,公司实现了生物制造产品的生产和盈利,代表产品是长链二元酸,在此基础上,还实现了生物法产品对化学法产品的替代,这一项目成为生物制造取代化工合成的典型技术和商业案例。第二个里程碑,公司在太原生产基地正在建设一个合成生物学的产业集群,以生物基聚酰胺为代表产品,生产规模将达到近百万吨,这一项目将开创生物制造规模化和集群化的先河。第三个里程碑是生物废弃物的原料替代。目前生物制造主要以粮食作物为原料,只有解决了生物废弃物的原料替代问题,以生物质原料替代化石原料的生物制造才能摆脱“与人争粮、与粮争地”的局面,生物制造对碳中和的贡献才会有实质性的意义。

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