20211114-华安证券-合成生物学双周报_秸秆高值利用是未来生物制造的发展方向_106页_4mb

合成生物学双周报总结：秸秆高值利用是未来生物制造的发展方向

核心内容

本报告聚焦合成生物学在生物制造领域的应用，强调秸秆高值利用作为未来生物制造的重要方向。合成生物学作为新兴技术，正在推动绿色制造的发展，尤其在“碳中和”背景下，其技术优势将使生物制造成为主流趋势之一。报告指出，秸秆作为重要的农业废弃物资源，具有广阔的产业化应用前景，但目前其利用效率较低，主要受限于原料获取、技术转化、产业链协同等问题。

主要观点

• 合成生物学前景广阔：随着底层工具的突破，合成生物学逐渐成为一种新的造物方式，具备技术革新和产业化潜力。
• 秸秆高值利用的必要性：我国秸秆年产量稳定在8亿吨以上，其高值利用可解决原料问题，同时提升经济价值。
• 秸秆产业化瓶颈：当前秸秆利用以低附加值方式为主，如肥料化、饲料化、燃料化等，而原料化利用占比仅2.47%，亟需技术突破和政策支持。
• 政策支持与产业协同：国家发改委和工信部明确提出要推动合成生物学等先进技术的发展，地方政府也在陆续出台相关政策，鼓励秸秆综合利用和产业化。
• 技术挑战：秸秆预处理、抑制物清除、五碳糖利用等仍是技术难点，需通过合成生物学手段优化微生物代谢路径。

关键信息

国内进展

1. 中原大化：秸秆糖制乙二醇中试项目即将建成，预计年产乙二醇746.8吨，丙二醇194.4吨，已进入设备安装阶段。
2. 凯赛生物：成功实现生物基长链二元酸、戊二胺、尼龙等产品的产业化，同时在秸秆制乳酸方面有示范项目。
3. 华熙生物：在透明质酸、防晒剂、解酒护肝产品等方面取得多项专利，推动生物基材料发展。
4. 蓝晶微生物：与泰国泰华达成战略合作，共同拓展PHA在东南亚市场的应用。
5. 中国农科院与首钢朗泽：实现22秒从一氧化碳一步合成蛋白质，收率高达85%，已形成万吨级工业产能。
6. 合成生物学企业融资活跃：如正序生物、未名拾光、Ginkgo、Biomilq、DNA Script等完成多轮融资，显示资本市场对合成生物学的看好。
7. 秸秆利用技术：包括物理法、化学法、生物法等，但存在能耗高、糖损失、抑制物影响等问题。

国际进展

1. 华盛顿大学：通过工程细菌利用二氧化碳、电和光合成生物燃料正丁醇，实现碳资源的高效利用。
2. Codexis：第三季度产品收入增长242%，并加大与药厂合作，投资酶促DNA合成项目。
3. LanzaTech：与瑞士运动品牌On合作，将碳废物转化为跑鞋零件，推动碳回收技术应用。
4. DNA Script：获得NIH资助，推动酶促DNA合成技术发展，其新平台可高效合成长寡核苷酸。

研究前沿

1. 蛋白质生产：华盛顿大学研究团队通过合成生物学方法生产肌联蛋白纤维，具有优越的机械性能。
2. 基因编辑：湖南师范大学团队优化丁烯基多杀菌素的生产路径，提高生产效率。
3. 代谢工程：美国盛顿大学研究团队开发微生物电合成生物燃料技术，利用太阳能和二氧化碳生产正丁醇。
4. 基因线路：苏黎世联邦理工学院提出可编程基因线路设计，用于治疗和早期诊断。
5. 生物元件：清华大学团队开发工程益生菌，提高药物缓释效率，治疗肠炎效果显著。

风险提示

• 产业化进程不及预期
• 菌种及配方泄露
• 法律诉讼
• 生物安全
• 道德伦理
• 下游认证不及预期

未来展望

• 秸秆高值化利用：随着技术进步和政策支持，秸秆有望成为生物制造的重要原料，推动绿色制造和碳中和目标。
• 合成生物学技术突破：通过改造微生物代谢路径，提高秸秆糖的转化效率，解决五碳糖利用问题。
• 产业链协同发展：需要打通收、储、运、用四个环节，形成完整的产业链，提高经济效益和产业规模。
• 政策与市场推动：国家和地方政府出台多项政策，鼓励秸秆综合利用，为合成生物学发展提供支持。

企业动态

• 凯赛生物：在2021年多个时间节点取得重要进展，包括产品投产、成为碳中和行动联盟成员等。
• DNA Script：完成多轮融资，持续推动酶促DNA合成平台的发展。
• 蓝晶微生物：与泰华达成战略合作，拓展PHA市场。
• Yali Bio：利用合成生物学技术生产人造脂肪，助力碳中和。
• Ginkgo Bioworks：与Synlogic合作研发治疗高胱氨酸尿症的药物，预计2022年进入临床。

政策支持

• 《2030年前碳达峰行动方案》：明确提出加强秸秆综合利用，推进高值化利用，完善收储运体系。
• 地方政策：如山西省、河北省、上海市等地出台相关政策，鼓励秸秆综合利用和产业化发展。
• 《关于“十四五”大宗固体废弃物综合利用的指导意见》：推动秸秆原料化利用，提高综合利用率。

专利与技术进展

• 国内企业：10月以来，凯赛生物、华熙生物、蓝晶微生物等企业新增多项专利，涉及生物基材料、生物燃料、基因工程等领域。
• 技术突破：包括微生物改造、酶促合成、基因编辑等，为合成生物学应用提供技术支持。

结论

合成生物学正在成为生物制造的重要驱动力，而秸秆的高值利用是实现绿色制造和碳中和目标的关键路径之一。随着技术突破、政策支持和产业链完善，秸秆有望成为未来生物制造的重要原料，推动可持续发展。