目前,秸秆是我国最大的农业废弃物,年产量近十亿吨。秸秆的纤维主体是葡萄糖聚合物,理论上有着巨大的发酵潜力。但目前秸秆只可用于生产燃料乙醇等低价值生物产品,市场上缺少有经济效益的高价值转化工艺。
在此背景下,国内合成生物学初创苏州聚维元创生物科技有限公司(以下简称 “聚创生物”)的创始人张天元博士,想到了用秸秆作为原料生产营养微生物、可降解塑料等生物产品。
就此,生辉独家专访了聚创生物创始人兼首席执行官张天元。
张天元是清华大学与麻省理工学院联合培养博士,博士毕业论文获评 “清华大学优秀博士论文”。2018 年,创办聚创生物并担任 CEO,同时他还是清华苏州环境创新研究院研发团队负责人。
图 | 聚创生物创始人张天元(来源:受访者提供)
选择秸秆做碳源
2014 年,张天元在 MIT 生物系从事博士研究期间开始接触合成生物学领域。早年,其所作的一般是 PHA 或者甲硫氨酸等生物产品。在 MIT 的经历,让张天元意识到,随着生物技术的发展,生物产业将是一个很大的方向,未来将会出现更多产能大增的产品。
但在发展过程中,不免会有一些挑战。其中,前端的碳源供给就是一个很大的问题。粮食是目前最常用的生物合成原料,其成本较高,且不宜被大量消耗于非食用用途。所以张天元将目光放到了秸秆上,他认为秸秆是一种低成本且稳定的碳源供给来源。
在美国学习的时候,张天元在秸秆纤维提取、酶解糖化以及生物适应性方面做了很多技术以及工程上的探索。回国以后,基于国内秸秆综合利用产业的产业基础,他产生了将国内的产业与美国先进的生物技术结合起来的想法。
打通可持续的碳源渠道对生物合成产业发展具有里程碑作用。” 张天元说。
首款产品瞄准营养微藻
以秸秆为原料的技术一般分为两部分,第一部分首先对秸秆进行预处理并提取其纤维,再以纤维为原料来制备高品质的糖源;第二部分是将糖源适配于不同种生物产品,从而形成产品的体系和门类。
聚创生物的首款产品是营养微藻,其在水产领域用于营养的添加和补给。张天元告诉生辉,营养微藻应用场景比较广阔。其在食品工业、动物饲料、生态修复等领域都扮演着不可替代的角色。
此外,微藻具备光合固碳能力,在吸碳固碳以及碳综合领域也有很多应用。该公司其他产品还包括胡萝卜素类以及不饱和脂肪酸类的营养产品等。
除此之外,该公司表示其系统可以去适配其它一些产品,比如功能微生物、生物化工原料和可降解塑料等,为大宗生物产品生产项目提供非粮碳源解决方案。
张天元表示,相比于传统的粮食原料,聚创生物的秸秆糖源营养更丰富,更加适合对微生物进行培养。因为其是非粮食原料生产,所以成本更低,且不会与粮食竞争。
而其首款产品微藻,目前的主要培养方式还是以浅水塘光合自养为主。以秸秆为原料实现对它的异养高浓度培养,此过程可以很好的保持它的自养活性,使其即便在脱离发酵罐后,依然可以长期保持进行光合自养能力,经特殊工艺脱水后还可具备长期保藏特性,便于使用与运输。聚创生物认为,这是非常有价值的事情,以秸秆为原料搭建这样一个平台,便可以大幅度降低其他营养产品的生产成本。
张天元说:“我们对一些糖源利用的关键性代谢通路进行了设计,在胡萝卜素和不饱和脂肪酸方面,我们也在构建自己的代谢合成体系,从而形成我们自己的产品。这些过程中,都运用了合成生物学知识。”
预计年内开启 A 轮融资
随着合成生物学的快速发展,碳源的重要性可能会逐步得到重视。
“秸秆作为一种量大面广的原料,其所制备的葡萄糖源品质可以在工业上达到规格性的统一,富含氨基酸和维生素,能够广泛适应常见微生物的代谢通路。总资源量级是我国原油进口量的近两倍,足以支撑生物合成产业的规模化发展,是一个非常有效的方案。” 张天元说,“我很高兴看到业内很多相关主要参与者在这个问题上与我们有一样的共识。”
目前,聚创生物主要专注于营养产品。张天元告诉生辉,相对于传统的提取工艺而言,以合成生物学方式来生产营养产品是将来在消费升级的大背景下的必由之路。
基于以上两方面,张天元认为,这会对整个产业发展起到很好的推动作用。
此前,聚创生物的项目已在山东和江苏落地,首条规模化生产线正在建设当中,研发基地已建设完毕。该公司向生辉透露,该项目预计 2021 底投产,一期工程预计每年利用秸秆 3500 吨,产出生物质产品大概每年 400 吨,二期工程秸秆年利用量提升至万吨以上水平。
据测算,聚创生物自营产线与合作产线的秸秆处理能力将在投产后的第 2-3 年和第 4-5 年分别达到 1 万吨 / 年和 10 万吨 / 年,这相当于 5 年内通过减少秸秆焚烧避免了 17.6 万吨二氧化碳排放当量。
外,通过秸秆资源化利用产生的工业发酵碳源,相较于粮食基碳源,相当于 5 年内减少种植中产生的 19.1 万吨二氧化碳排放当量。
张天元对生辉表示,总体来说,聚创生物在 5 年内预计减少 36.7 万吨二氧化碳,这相当于 18.4 万吨煤碳燃烧产生的二氧化碳,对碳减排效益显著。
据张天元透露,聚创生物已于今年上半年完成了 Pre-A 轮融资,由凯泰资本和绿叶投资完成。预计年内开启 A 轮融资。随着产业线的建设以及相关合作方的合作关系推进,下半年可能会确定一些战略合作。
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