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向“新”而創——元素驅動的生物智造之路

時間:2024-10-10 11:53:24 來源:新華網

       未來產業是創新的搖籃,引領著中國經濟發展的新航向。

??高校擁有雄厚的科研實力,憑借資源和技術優勢,高校培育未來產業新動能大有可為。

??“高起點、小而精、研究型”,以這種辦學定位成長起來的西湖大學,既聚焦“從0到1”關鍵核心技術突破,又不忘為師生搭建產業化平臺。讓“實驗室”牽手“生產線”,讓更多科研成果轉變成產業“成品”,生物合成科技公司元素驅動就是其中的佼佼者。

圖為元素驅動總部研發中心(企業供圖)

??回國創業 讓科研成果轉化成現實生產力

??來到杭州市西湖區西投·云城犀谷,走進元素驅動公司的生物發酵實驗室,一股略帶酸味的發酵氣味撲鼻而來。工作人員告訴記者,經特定條件發酵后,最終得到的生物合成氨基酸,將助力養豬行業解決口糧難題。

??張科春,元素驅動創始人,他的另一重身份是西湖大學教授、牧原實驗室主任。

??“科春”,寓意“科學的春天”,張科春的名字帶著深深的時代印記。從出國留學,到任教于國外知名大學,張科春本可以在異國他鄉安穩扎根,但直覺告訴他,所研成果的應用市場在中國。

??張科春在合成生物領域研究了20余年,開發了第一種可規模化生產的彈性生物降解高分子材料,任教國外期間其創建的可持續高分子研究中心曾獲得國外政府資金重點支持。

??隨著全球對可持續發展的共識日益深入,張科春深感生物制造的春天已經到來,未來在中國的發展空間最大。2019年,他果斷回國并加入西湖大學,創建了生物制造和新材料實驗室,希望將研究成果盡快實現產業化。

??在西湖大學頂尖基礎科研平臺的支撐下,他于2021年創辦了合成生物科技公司元素驅動,致力于用科技助力生物制造、能源環境、新型材料等產業的升級。

??合成氨基酸 解決養殖業“口糧”替代難題

??氨基酸是構成蛋白質大分子的基礎結構,在飼料、醫藥、保健品等領域應用廣泛。由于發酵技術落后、生產規模小,導致傳統氨基酸合成水平低、成本高。

??大豆是一種高蛋白飼料原料,氨基酸組成比較完整,營養價值高。中國是世界大豆進口大國,其中超過一半的大豆主要用來提供飼用蛋白。

??“哺乳動物需要八九種氨基酸,需要精準配方。”張科春發現,如果能從源頭對氨基酸生物合成路線進行顛覆性設計,可實現低成本、高效率生產養殖業必需的氨基酸,從而實現大豆減量替代,為國家糧食安全貢獻力量。

??過去幾年,元素驅動創新合成生物路徑,通過自主設計智能“合成生物平臺”,已實現從科研到生產的跨越,實現規模化量產,并有萬噸級工廠在建。

??作為合成氨基酸重要的下游應用轉化,無豆粕日糧的推廣對于夯實養殖業發展起到基礎性作用。

??2022年,元素驅動與養殖業龍頭企業牧原集團戰略合作,完成首批飼料添加氨基酸量產交付。2023年,雙方又合資成立河南牧元安糧公司,該項目聚焦豆粕減量替代和其他生物基產品,基于生物智造技術,打造生物發酵和生物制品產業平臺,朝著建設國家生物經濟新產業創新高地邁進。

??“目前,合成氨基酸已經取得突破性成果。產酸率、提取率已達到國際領先水平,成本低于市場均價,未來還有望繼續降低。”張科春的一個愿望,就是通過綠色合成生物學理念,助力養殖業使用生物合成氨基酸實現無豆粕飼養。

??生物降解新材料 替代傳統石油基材料

??在平臺技術賦能下,元素驅動還將應用從合成氨基酸拓展到生物降解新材料領域。

??生物降解材料原料可再生,具備在自然環境下被微生物分解的能力,但普遍遇到性能不足、成本過高的瓶頸。元素驅動發明的一種新型化學結構生物降解材料PiX,可降解回收,還具備高強度、高耐熱性和高韌性的性能。

??吸管、餐具、農用地膜、物流包裝……在實驗室展示區,PiX用于開發的各種可降解產品琳瑯滿目。

??農業地膜的危害已經顯現,國家一直持續推廣生物降解地膜。用PiX材料制造的地膜,在成本、機械性能、保墑性節水能力等方面取得新突破。

??元素驅動通過實地實驗發現,在棉花種植180天的生長周期內,使用PiX生物可降解材料生產的地膜,每株棉鈴數平均為9.5個,比使用其他地膜增加1.5個。

??隨著性能更好、成本更低的新材料出現,很多企業主動找到元素驅動聯系業務。“從筆到各種包裝企業,成本問題曾限制了他們尋找替代材料,現在性能更好、成本降下來,可拓展合作的空間就更大了。”張科春表示,未來這一材料有望應用到更多兒童友好的場景。

圖為用PiX新材料打樣的生物降解筆桿(企業供圖)

??PiX材料低成本、高性能,未來的應用領域其實充滿很大想象空間。

??“你們拉一下,試一下,這根繩能不能被拉斷。”在實驗室,張科春一邊引導記者用手拉扯一根尼龍新材料,一邊自信地說,“目前為止,還沒有人能拉斷它”。韌性強、成本低、可降解,張科春堅信,這種新材料未來在運動鞋、運動服裝等領域具有很高的推廣價值。

??另據張科春介紹,除了塑料瓶、塑料管、運動服裝,PiX材料還可在白色家電、醫療、汽車、化妝品等更廣泛的領域得到應用。

??走好“創新+產業化”發展之路

??產業化是合成生物技術走出實驗室,走向終端市場的必經之路。

??位于河南南陽的牧元安糧工廠占地126畝,一期、二期年產能將達7萬噸。位于浙江建德的元素智造工廠,一期、二期年產能將達15萬噸。“放量生產、穩定生產、技術迭代的能力是核心競爭力。”張科春自信地告訴記者,邁向生物智造時代,元素驅動已經做好了準備。

圖為元素驅動新材料項目工廠奠基儀式(企業供圖)

??規模化事關企業長遠發展,而創新是關鍵保障。“源頭創新,才能讓生產更簡單。”張科春說,公司的理念不是內卷,而是要建立技術門檻,創造新的價值鏈條。

??“我們沒抄過別人,抄都是有代價的,要堅信原創的力量。”張科春告訴所有員工,公司的發展理念只有一條——創新驅動。

??2023年,西湖大學未來產業研究中心與西湖教育基金會啟動新質生產力培育平臺,元素驅動被列為重點支持項目,同時成為未來產業研究中心研發基地和產業化基地。

??據西湖大學未來產業研究中心副主任劉旻昊介紹,作為前瞻謀劃未來產業的科研機構,該中心重點聚焦生命原理及未來醫藥、分子智造與功能、未來材料設計及創造等領域,集科學研究、成果轉化、產業培育、人才培養、戰略規劃于一體,探索如何以基礎研究和前沿技術突破催生未來產業。

??“我們相信,可被化工生產的物質,大都可以通過生物智造更清潔地得到。”張科春表示,綠色生物智造是一條新的道路,未來60%的產品可以通過生物制造方式生產。

??“生物智造,惠及每一個生命”,這是張科春和公司所有員工為之奮斗的共同心愿和目標。(凌紀偉


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編輯: 李佳藝
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