生物基推荐 | MIT张天元：1万吨-5万吨-25万吨秸秆生物合成体系，为石油基化学合成转型升级提供重要案例参考

聚维元创以秸秆为原料开发普适性、高品质的葡萄糖碳源，再经合成生物学途径，合成目标产品，以革新现有的石油基化学合成和粮食基生物合成路径，突破了丁二酸、法尼烯、丁二胺等大宗产品及高经济价值产品的关键生产瓶颈。 该技术体系还可广泛用于生物基材料、精细化学品、动物营养品、工业酶等各类生物产品的制备。

2023年6月7-9日，第八届国际生物基产业论坛暨产业应用展览会在上海成功举办，本次大会以“把握生物基产业新机遇”为主题。

苏州聚维元创生 物科技有限公司聚维元创创始人&CEO，清华苏州环境创新研究院研发团队负责人张天元出席大会并就 秸秆基生物合成：必要性、可行性与万吨级产线的实践经验发表了精彩演讲。

以下为张天元的演讲内容，经编辑、修改后发出。

相比于以前的化工方法，生物合成方法最大优势是可以在常温常压力下反应，且可以釜底抽薪地降低能耗、污染和安全风险方面的问题，所以 在中国当下，生物合成是协助合成产业绿色转型的重要着力点。

相比于化工合成，生物合成在生物技术不断进步的情况下，现阶段需要解决的一个重要问题是源头问题，原料如何来。大多数化工反应是以煤和石油为原料，经过化学反应转化成我们需要的材料或者其他分子。对生物合成来说，生物产业需要的原料基本来自于粮食生产。 在国家生物制造业单厂年粮食消耗量突破百万吨的情况下，很难再把粮食作为大宗生产源头使用，粮食产业不足以支撑如此大的消耗量，我们需要寻找替代品。

秸秆是一个非常有吸引力的碳源，秸秆的主要成分纤维也是糖类，便于生物利用，我们国家秸秆一年可收获的资源量是化工产业石油使用量的6倍，这是一个可以充分挖掘的零碳资源。

我们MIT的课题组也在这方面做了十年以上的研究， 为什么我们今天可以打通从秸秆到高价值生物合成品的产业链条，第一个突破是纤维的提取，将秸秆需要的纤维物质和外壳低成本分离。

第二个突破是酶的智能设计，以alphafold为代表的智能算法可以更有效地协助我们拟合酶蛋白结构并进行优化设计，把以前难以表达生产的蛋白经过优化以后放在常见蛋白表达平台上进行高水平的生产，所以在这样的技术突破应用的前提下，目前我们的蛋白酶系的设计和我们表达的成本已经得到大幅度的优化，我们的糖化率可以达到90%以上。

我们可以通过目前的技术来构建细胞工厂，根据我们的设计生产各种不同的产品。综合来说我们开发的高品质的秸秆糖化和生物工艺可以适配现在的生产管线，可以使我们的生物合成的成本更好地与化工合成进行竞争。 我们目前着眼于丙酮酸和异戊二烯两条代谢通路展开生物合成工作，下游分别对接生物基材料和营养方向。

我们首推的产品是丁二酸，传统化工生产方法能耗高、污染重，有风险，已被列入“两高”限制性发展名录，在政策不鼓励化学法生产、需求端偏好生物基的情况下，以生物的方法进行替代生产，并且在采用秸秆原料的情况下，还可以做到成本节省20%-30%，可以为生产方式转型创造重要的案例参考。

根据从秸秆到生物产品几个关键的节点，我们建立了三个关键研发平台，最终形成了这样一个产业体系，技术研发专利和菌株将近有90项，形成了体系性的壁垒构建。 目前我们在山东德州运营一座年处理1万吨秸秆的生物合成示范产线，整个流程都可以自主完成，实现了清洁的生产流程。我们目前在江苏北部分两期筹建25万吨的秸秆转化基地，可以更大规模完成多品类的产品生产需求。

我们团队主要是来自于清华、麻省理工方面的博士、丰富经验的工程师和商业上的合伙人共同组成，公司注册在苏州，全团队将近100人， 我们希望通过几年的时间，逐步从现在每年1万吨的秸秆转化能力，扩展到5万吨，再扩到25万吨，形成秸秆基生物合成体系，为石油基的化学合成以及粮食基的生物合成形成新的转型升级案例。

目前我们与多家上市公司以及业内领军的初创公司在产品应用、解决方案共同合作上形成了系统性合作，希望能够为我们的合成生物学领域提供新的解决方案。