新材料产业是战略性、基础性产业,也是高技术竞争的关键领域,我们要奋起直追、迎头赶上。这为产业创新与版图重构提供了根本遵循,指明了前进方向。
上海经海纬象生物材料有限公司将这句话挂在墙上,以此提醒科研人员,科技创新风起云涌,新一轮的科技革命和产业变革正重塑产业结构,在国家政策和技术创新的“双翼驱动”下,生物基材料行业正迎来转型良机。如何运用新质生产力,如何构建“超级细胞工厂”,如何实现绿色转型?作为国家级高新技术企业、上海市专精特新企业的经海纬象公司,以其处于技术前沿的合成生物技术和生物基材料应用研发能力,推动聚乳酸等生物基材料得到广泛应用,从而成为材料行业绿色转型中一支不可或缺的创新力量。
生物基材料的先行者
“自从有了生物基环保材料后,我不那么担心塑化剂之类的材料安全问题了。”3D打印爱好者张先生将生物基材料打印的玩具放在3岁儿子手心里,“这是一种环境友好型低碳材料,材料的创新,让我们更放心。”张先生的担忧并非空穴来风。科研人员在南极洲罗斯冰架不同部位采集的19个样本中,均发现了微塑料。此外,在人类血液、肺部甚至母乳中也发现微塑料。后石化时代,以石油基材合成的高分子化合物制品带来的污染,正无声地威胁着全球环境。“转向绿色低碳循环经济,已成为全球共识。”经海纬象公司的创始人王慧早就意识到这一点。
新材料产业是战略性、基础性产业。新材料产业不仅细密渗入国民经济、社会生活各方面,更是支撑航空航天、新能源、电子信息、生物医药等重要产业的上游原材料制品业。同时,新材料产业也是抢占未来科技、经济发展制高点的重要领域。
以聚乳酸为代表的生物基材料,是新材料行业绿色高质量转型的重要方向。生物基材料,是指以可再生的生物质为原料,或经由生物制造的产品。与石油基材料相比,生物基材料具有原料可再生、减少碳排放、节约能源、可降解等特性,是材料产业发展的创新方向。经海纬象公司的“聚乳酸全产业链”生产技术,领先于国际同类技术,实现了以核心技术突破国外“卡脖子”手段,其“非粮生物质利用、新一代菌种、无石膏法乳酸技术、rPLA化学循环回收”等全套生产工艺,不仅填补了国内生产空白,而且推动了生物基材料的规模化产业应用。
神奇的“超级细胞工厂”
天气渐冷,望着地里成片的保温地膜,身为新农民的姜先生说:“现在铺上就行,不用愁地膜使用过后的回收难题了。”我国是农业大国,也是地膜用量最多的国家。地膜可保温、可防虫,作用很多,能显著提高农作物产量,是广为使用的农业生产资料。但普通地膜的不可降解及其造成的回收难题,使之成为农业发展中对环境的一种威胁。《海南省人民代表大会常务委员会关于修改〈海南经济特区禁止一次性不可降解塑料制品规定〉的决定》完善了禁塑工作监管,鼓励使用替代品。
9月14日出台的《北京市加快合成生物制造产业创新发展行动计划(2024-2026年)》提出,以合成生物技术为底层支撑的生物制造成为全球科技和产业竞争的制高点之一,发展合成生物制造产业是抢抓全球生物经济发展机遇、加快形成新质生产力的重要方向。
11月15日出台的《上海市促进新材料产业高质量发展实施方案(2025-2027年)》指出,将聚力建设纤维、膜、生物制造三大创新高地,并提出将大力推进生物制造,支持以合成生物材料、可生物降解材料等替代传统化工材料,推进生物基高分子材料在工业等领域的应用。
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政策的驱动,加之企业的技术创新,使生物基可降解材料下游应用渗透率迅速增加,在农业领域的应用前景也越发广泛。“全生物降解地膜已成为解决农业面源污染,推动农业绿色发展的有效解决方案。”科研人员将菌种放入发酵罐中,几天后,这里就会“生长出塑料薄膜”——是的,这是一个神奇的“超级细胞工厂”。这个“超级细胞工厂”的神奇之处在于它生产线更简洁,生产过程及产品更加环保,成本更低。
在传统的钙盐法乳酸发酵技术中,1吨聚乳酸约副产1.5吨石膏,为此,要投入钙盐和硫酸1.5吨以上,并会产生大量难以处理的离交废水。一条10万吨级的聚乳酸一体化生产线,要附带15万吨级石膏生产线,这导致产原料成本高、环保难度大。同时,钙盐法乳酸发酵技术生产出来的乳酸纯度品质瓶颈难以突破,严重限制了聚乳酸产业的发展。
经海纬象公司——作为既拥有前沿合成生物技术、又拥有生物基材料应用研发能力的国家级高新技术企业,通过成功研发新一代合成生物技术,建成了这个神奇的“超级细胞工厂”。
科研人员通过在合成生物技术领域的不断探索,成功培育了新一代无石膏乳酸发酵工业菌种,并成功突破“rPLA化学循环回收”技术瓶颈,实现了“聚乳酸不降级”回收再利用,实现近“零碳排”的效果。“超级细胞工厂”不仅能降低消耗80%的粮食原料,其成本也降低了50%以上,与石油基塑料基本相当,由此大幅提高了产品的性价比。目前,该技术正与海外巨头客户共同推进应用场景的落地。
经海纬象公司凭借国际领先的聚乳酸全产业链核心技术,成功构建了“商业逻辑”与“材料物质”的双重闭环系统。在“商业逻辑”层面,公司采取“合成生物+产业化应用”双矩阵,使研发与应用形成闭环;在材料物质层面,聚乳酸生物基制品可填埋降解、可回收利用,通过降解为二氧化碳和水,实现从“源于自然、回归自然”,通过rPLA化学循环,形成循环利用的闭环。双矩阵发展,实现了“生物质-乳酸-丙交酯-PLA-制品-rPLA回收(至丙交酯)”的全产业链覆盖。经海纬象通过构建“超级细胞工厂”,让微生物成长为绿色材料走进人们的日常,最终又悄然回归天地间,于无声处构建了一条低碳、环保、可持续发展的绿色产业链。
践行“双碳”的新质生产力
不可否认的是,我们正面临化工产品市场需求的疲软、石油大宗原料依赖进口、传统产能过剩等问题。对此,经海纬象公司悄然承担起企业的社会责任,贯彻落实国家发改委推动发展生物制造新质生产力战略方向,解决了核心菌种、核心基础工艺等重点瓶颈难题,打破了国外先进产能的垄断地位,推动了传统化工产业向生物化工方向绿色转型升级。
作为新质生产力不可忽视的生物技术力量,经海纬象公司积极推动融资、扩大产线,于2021年就完成了与中国混合所有制改革基金的A轮投资,并陆续取得专精特新企业、高新技术企业、揭榜挂帅优胜单位等资质荣誉。作为生物基材料产业链的关键核心,经海纬象公司正吸引和拉动一批合成生物产业上、下游企业,如生物基原料、助剂研发及生物基材料应用等领域的企业,促成企业落户、产业集聚,进一步加快“双碳”产业体系的完善,加强碳排放核算和计量体系的建立,加快工业发展方式的绿色转型,助力科技成果从量产到产业化集群的跨越,在新材料产业这条赛道上继续披荆斩棘、乘风破浪。
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