sinergia de todas as coisas, remodelando o futuro - china business news "livro branco da série da indústria do futuro丨biologia sintética" lançado
2024-08-31
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índice
1. biologia sintética: remodelando a ciência e a indústria do futuro
1.1 definição de biologia sintética
1.2 a história do desenvolvimento da biologia sintética
1.3 visão geral da cadeia da indústria de biologia sintética
1.4 aplicações da biologia sintética
2. produtos farmacêuticos: um importante ponto de partida para a inovação, as empresas farmacêuticas de matérias-primas podem entrar rapidamente no mercado
2.1 aplicação da biologia sintética na área da medicina
2.2 empresas de api e biologia sintética se deram bem
2.3 participantes importantes do mercado api biológico sintético
3. beleza e cuidado: ajudando a romper o gargalo de matérias-primas, as empresas nacionais expandem vigorosamente o uso comercial
3.1 a biologia sintética pode ajudar a superar o gargalo das matérias-primas para cuidados de beleza
3.2 o processo de comercialização ainda enfrenta desafios
3.3 maior apoio à política interna
3.4 empresas nacionais ampliam seu layout
4. alimentos: a fiscalização tende a melhorar e as perspectivas de aplicação são amplas
4.1 as perspectivas de aplicação na área alimentar têm espaço para a imaginação
4.2 aprovação cautelosa atrasa a implementação de aplicações
4.3 a comercialização precisa quebrar o “paradoxo escala-custo”
5. indústria química: vantagem de custo proeminente, enorme espaço para melhorias no tamanho industrial
5.1 a vantagem de custo é uma competitividade importante
5.2 ainda existem barreiras à utilização comercial em grande escala
5.3 período de oportunidades de política interna
5.4 rápido desenvolvimento das empresas nacionais
6. agricultura: a janela de desenvolvimento chegou e os campos da criação e da alimentação animal estão a registar progressos importantes
6.1 o mercado de biologia sintética agrícola continua a se expandir
6.2 liderando o progresso das aplicações em criação, alimentação e outras áreas
6.3 as empresas nacionais exploram aplicações inovadoras
7. energia: a futura estratégia energética será um campo de batalha, mas a industrialização ainda está longe.
7.1 a escala do mercado global de bioenergia cresce ano após ano
7.2 a bioenergia sintética passou por três gerações de inovação
7.3 ainda há um longo caminho até à industrialização, mas a tendência é clara
7.4 continuar a explorar a implementação de aplicações no país e no exterior
8. ia + biologia sintética: impulsionada pela inovação, indo em ambos os sentidos
8.1 acelerar a integração da ia e da biologia sintética
8.2 a inovação é a força motriz para o rápido desenvolvimento da ia+biologia sintética
8.3 padrões e barreiras da ia+biologia sintética
9. visão panorâmica do investimento em biologia sintética
9.1 principais empresas da área de biologia sintética
9.2 avaliação das principais empresas nacionais de biologia sintética
texto
1. biologia sintética: remodelando a ciência e a indústria do futuro
a biologia sintética, como disciplina interdisciplinar emergente, está a desenvolver-se a uma velocidade sem precedentes. não envolve apenas biologia, engenharia, ciência da computação e outros campos, mas também nos proporciona possibilidades ilimitadas para reconstruir sistemas biológicos e criar novas formas de vida.
à medida que a tecnologia da biologia sintética penetra gradualmente em todas as esferas da vida, a biologia sintética tem demonstrado grande potencial de aplicação e valor de mercado na medicina, agricultura, energia e outros campos. no entanto, o desenvolvimento da biologia sintética está longe de atingir o seu pico. yang shengli, um acadêmico da academia chinesa de engenharia, apontou no prefácio do livro "roteiro da biologia sintética 2030: o motor que conduz a próxima geração de fabricação biológica". que, com o desenvolvimento iterativo da tecnologia da biologia sintética, permitindo aplicações em constante expansão, a biologia sintética desempenhará um papel central na futura revitalização da bioeconomia e fornecerá novas soluções para o desenvolvimento sustentável global.
1.1 definição de biologia sintética
de acordo com a definição dada na "estratégia de desenvolvimento de biologia sintética da china para 2035" produzida pela equipe do projeto de pesquisa de estratégia de desenvolvimento de campo de disciplina e fronteira da china (2021-2035), a biologia sintética está sob a orientação do conceito "de baixo para cima" de engenharia ciência, orientada para a criação de vida projetada com funções estruturais específicas ou para a realização de engenharia de processos vitais, integrando métodos científicos sistemáticos, sintéticos, quantitativos, computacionais e teóricos, e usando o princípio de pesquisa iterativa de "projetar-construir-testar-aprender" para compreender a vida o enquadramento teórico e o sistema metodológico.
como um assunto interdisciplinar emergente, a biologia sintética cria novos sistemas biológicos ou redesenha sistemas biológicos existentes, integrando princípios e métodos das áreas de ciências da vida, engenharia, matemática, ciência da computação, física e química.
1.2 a história do desenvolvimento da biologia sintética
o desenvolvimento da biologia sintética remonta à década de 1970, quando os cientistas começaram a explorar a tecnologia de recombinação genética. em 1973, stanley cohen e herbert boyer conseguiram a primeira clonagem genética, marcando o nascimento da engenharia genética. nas décadas seguintes, com o avanço contínuo da tecnologia de sequenciamento do genoma, os cientistas gradualmente dominaram a capacidade de modificar as unidades básicas da vida.
entrando no século 21, a biologia sintética deu início a um rápido desenvolvimento e passou por quatro importantes estágios de desenvolvimento. 2000-2003 foi o período de fundação da biologia sintética, quando os investigadores desenvolveram uma variedade de métodos e teorias de investigação com características de domínio; 2004-2007 foi o período de expansão e desenvolvimento da biologia sintética, e o conceito de biologia sintética foi rapidamente promovido; em 2013, a biologia sintética inaugurou um período de inovação e transformação de aplicações. a melhoria substancial na eficiência da tecnologia subjacente promoveu a expansão contínua do desenvolvimento e aplicação da tecnologia de biologia sintética desde 2014, com a aplicação de código aberto de grande escala biológica; dados e com a combinação de plataformas de bioengenharia, a biologia sintética entrou em um novo estágio de desenvolvimento; o ciclo "projetar-construir-teste" da biologia sintética expandiu-se gradualmente para o ciclo "projetar-construir-testar-aprender". ao mesmo tempo, o surgimento de novos conceitos ou disciplinas como "biologia sintética de semicondutores" e "biologia da engenharia" injetou nova vitalidade no desenvolvimento da biologia sintética.
a indústria global de biologia sintética experimentou um rápido crescimento nos últimos cinco anos. de acordo com estatísticas e previsões da cbinsights, o tamanho do mercado crescerá de 5,3 mil milhões de dólares em 2018 para mais de 17 mil milhões de dólares em 2023, com uma taxa média de crescimento anual de 27%. espera-se que o mercado global de biologia sintética mantenha um ritmo de rápido desenvolvimento no futuro previsível e se transforme em um mercado global com um volume de quase us$ 50 bilhões em 2028.
1.3 visão geral da cadeia da indústria de biologia sintética
a ecologia da indústria da biologia sintética cobre uma área enorme, com diversas tecnologias e direções de implementação industrial, e todas têm tamanhos de mercado consideráveis. com base nisso, toda a cadeia da indústria de biologia sintética pode ser dividida em upstream, midstream e downstream.
upstream concentra-se no desenvolvimento de tecnologias facilitadoras, incluindo leitura-escrita-edição-aprendizagem, automação/quantificação de alto rendimento e biofabricação, etc., concentrando-se na subversão de tecnologias subjacentes e na melhoria da eficiência e na redução de custos.
midstream é uma plataforma tecnológica para o projeto e transformação de sistemas e organismos biológicos. a tecnologia principal é o desenvolvimento de caminhos, com foco na seleção de rotas sintéticas e avanços técnicos (como seleção e transformação de células de chassi, otimização de condições de cultura, desenvolvimento de purificação. métodos, etc.). em comparação com as empresas a jusante, é dada mais ênfase à versatilidade das plataformas tecnológicas e aos seus potenciais atributos de cro.
o downstream envolve o desenvolvimento de aplicações e implementação de produtos em todos os aspectos da vida humana, alimentação, vestuário, habitação e transporte. a tecnologia principal reside no controle dos custos de produção em massa, variação de lote para lote e taxa de rendimento. enfatiza o foco nos campos de aplicação e no polimento fino dos produtos e na comercialização. entre eles, em termos de produção em larga escala, tem potencial para possuir atributos cdmo.
estritamente falando, não há limites claros entre as empresas midstream e downstream em biologia sintética. no entanto, em comparação com as empresas midstream, as empresas downstream colocam mais ênfase no foco nos campos de aplicação, no polimento fino dos produtos e na comercialização. nesta fase, a indústria como um todo ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento industrial, e muitas empresas de biotecnologia são essencialmente layouts intermediários e downstream integrados.
1.4 aplicações da biologia sintética
o desenvolvimento da biologia sintética trouxe um grande número de cenários de aplicação industrial, e seus campos de aplicação abrangem muitos aspectos, como cuidados médicos, agricultura, energia e meio ambiente.
de acordo com um relatório divulgado pelo boston consulting group em 2022, espera-se que nos próximos 10 anos, vários setores como médico e de saúde, beleza médica, indústria química, agricultura e alimentos sejam afetados um após o outro e, finalmente, o indústrias de mineração, energia e construção.
em termos de produtos finais a jusante, a saúde médica é o maior campo de aplicação. o tamanho do mercado de produtos finais de biologia sintética na área médica e de saúde em 2021 é de us$ 2,33 bilhões, representando 50% do mercado de produtos finais a jusante, espera-se que o tamanho do mercado atinja us$ 5,35 bilhões até 2026, representando 31; %. com o crescimento da biologia sintética com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, as aplicações em alimentos, bebidas, agricultura e outros campos continuam a se expandir, mas ainda se espera que a medicina seja o maior mercado de produto final.
este relatório discutirá os mais recentes desenvolvimentos e as perspectivas da indústria em cada campo de aplicação subdividido da biologia sintética nos capítulos seguintes.
2. produtos farmacêuticos: um importante ponto de partida para a inovação, as empresas farmacêuticas de matérias-primas podem entrar rapidamente
muitas das ações conceituais de biologia sintética ativas no mercado são empresas fabricantes de api. essas empresas contam com suas vantagens tecnológicas e de capacidade produtiva na produção de matérias-primas e intermediários para entrar rapidamente no caminho da biologia sintética.
na verdade, a própria biomedicina é também um dos importantes campos de aplicação da biologia sintética e é considerada um dos campos de aplicação mais promissores da biologia sintética.
“a maior força motriz para as empresas farmacêuticas se transformarem em biologia sintética é que, sob a dupla pressão da orientação política e das mudanças no ambiente externo, as margens de lucro tradicionais foram empurradas para um nível muito baixo. as empresas ganham mais espaço de mercado e prêmio de mercado." yang yang, diretor de marketing da unidade de negócios central nervous da hansen pharmaceuticals, disse anteriormente ao china business news que, sob tal histórico da indústria, "os produtos farmacêuticos que não usam novas tecnologias estão destinados a cair atrás, o que torna sintéticas. algumas novas tecnologias em rápido desenvolvimento, como a biotecnologia, tornaram-se a única forma de as empresas farmacêuticas passarem pela inovação e transformação.”
2.1 a aplicação da biologia sintética na área médica inclui principalmente duas categorias
no processo de comunicação com os profissionais da indústria farmacêutica, a china business network descobriu que a definição actual de biologia sintética por parte de algumas empresas farmacêuticas inovadoras não é consistente com as definições comuns.
de acordo com o "livro branco da indústria de biologia sintética da china 2024" lançado conjuntamente pelo bcg e b capital, a aplicação da biologia sintética no campo farmacêutico inclui principalmente duas categorias: medicamentos inovadores e terapias inovadoras, e fabricação de matérias-primas e intermediários. entre eles, as aplicações no campo de medicamentos inovadores podem ser subdivididas especificamente em engenharia bacteriana, vírus/fagos artificiais e terapia genética celular.
no entanto, uma pessoa da indústria de produtos biológicos disse ao china business news que a aplicação da biologia sintética doméstica na área farmacêutica tem mais a ver com a atualização dos processos de produção pelas empresas químicas farmacêuticas tradicionais, alterando o método de produção original baseado na síntese química para a biotecnologia. . síntese, reduzindo significativamente os custos e reduzindo a poluição ambiental e outros problemas, melhorando assim a competitividade e a rentabilidade das empresas.
a pessoa disse que, como empresa biofarmacêutica, originalmente produzia medicamentos por meio de biotecnologia avançada, como a modificação genética. embora haja alguma sobreposição técnica com a biologia sintética, o uso da biologia sintética como empresa biofarmacêutica não tem como objetivo resolver o alto custo e a alta. poluição e outros problemas.
o responsável responsável por outra empresa de terapia car-t também afirmou que não acredita que o negócio de terapia celular existente da empresa esteja intimamente relacionado à biologia sintética. isso é um pouco diferente da atual definição do conceito de biologia sintética por terceiros.
zhang yanfeng, diretor de p&d da zhongke xinyang, expressou outra opinião: "a biologia sintética ainda tem um grande potencial na aplicação de novos medicamentos e novas terapias. ele disse que com o desenvolvimento e aplicação da tecnologia de edição de genes, a aplicação global da biologia sintética." no campo dos medicamentos inovadores também amadureceu gradualmente. alguns projetos que utilizam a tecnologia da biologia sintética para modificar a flora intestinal e depois injetá-la no corpo para participar no tratamento de algumas doenças entraram na fase de ensaios clínicos. no entanto, ele também destacou que, como a supervisão nacional da aplicação da biologia sintética em alimentos, medicamentos e outros campos ainda é muito rigorosa, o progresso da investigação nacional nesta área é relativamente lento.
2.2 empresas de api e biologia sintética se deram bem
a julgar pelas situações reais de aplicação, as empresas farmacêuticas nacionais que estão envolvidas na produção de matérias-primas químicas/intermediários farmacêuticos e têm fortes demandas por redução de custos e melhoria de eficiência, de fato fizeram acordos no campo da biologia sintética anteriormente, como a trianning biotech (301301 .sz), etc. empresas representativas do setor formaram capacidades consideráveis de produção de produtos de biologia sintética. no domínio da investigação e desenvolvimento de medicamentos de ponta, uma vez que a investigação sobre engenharia bacteriana, vírus/fagos artificiais e outras tecnologias ainda se encontra na fase de prova de conceito, são ainda necessários avanços tecnológicos contínuos e maior apoio político.
a china é o maior fornecedor mundial de matérias-primas e intermediários, ocupando uma posição importante na cadeia industrial. segundo análise da associação de medicamentos genéricos, o número de empresas chinesas de api representa 48% do total mundial e sua capacidade de produção é responsável por 30%. além disso, a produção intermediária da china representa 80% da produção total mundial.
no entanto, uma vez que a maioria das empresas ainda está presa na ligação a montante de baixo valor acrescentado, a rentabilidade global das empresas nacionais de apis não é forte. além disso, o meu país começou a impor impostos de protecção ambiental em 2018, e as margens de lucro dos apis químicos. com grave poluição ambiental têm sido continuamente comprimidos.
a actual procura global é geralmente lenta, e os preços da maioria dos apis estão em níveis historicamente baixos, o que acelerou o declínio das margens de lucro bruto das empresas que eram originalmente baixas. o controlo de custos tornou-se um meio importante para as empresas nacionais de api estabilizarem os seus. rentabilidade. a huachuang securities afirmou que, embora a geopolítica tenha trazido certas perturbações à divisão do trabalho na cadeia global da indústria de api, o custo ainda é o principal fator de concorrência na indústria de api.
impulsionado pela biologia sintética, o processo original de fabricação de matérias-primas e intermediários fará a transição gradual da extração animal e vegetal, da síntese química ou da fermentação microbiana para processos enzimáticos e engenharia celular. espera-se que alguns apis que são mais caros e difíceis de preparar sob os métodos de síntese originais, mas que têm uma grande demanda de mercado, alcancem maiores melhorias na eficiência da produção, conservação de energia e redução de emissões através da biotecnologia sintética, ajudando assim as empresas a obterem vantagens de custo mais fortes. tornaram-se uma razão importante pela qual as empresas de api estão agora mais interessadas na implantação da biologia sintética.
2.3 participantes importantes do mercado api biológico sintético
actualmente, as principais variedades de medicamentos a granel na china são antibióticos, vitaminas, aminoácidos, medicamentos hormonais, etc. devido aos baixos limites técnicos, à concorrência feroz e às margens de lucro bruto relativamente baixas, as empresas têm uma maior procura por um maior controlo de custos. por esta razão, um grupo de empresas listadas de api conduziu anteriormente pesquisas sobre biologia sintética internamente e assumiu a liderança na formação de um efeito de escala, ajudando as empresas a estabelecer vantagens competitivas em faixas segmentadas.
ao mesmo tempo, com o rápido crescimento do conceito de biologia sintética nos últimos anos, mais empresas optaram por cooperar com partes externas, tais como a introdução de empresas de plataforma profissional ou a cooperação com instituições de investigação científica, de modo a entrar na via numa período de tempo relativamente curto e também obter benefícios uma certa vantagem competitiva.
entre as empresas de ações a, a trianning biotech é fabricante de matérias-primas e intermediários farmacêuticos sob a kelun pharmaceutical (002422.sz). seu principal negócio são intermediários de antibióticos, incluindo intermediários de penicilina, intermediários de cefalosporina e tiocianato. posição de liderança na indústria.
nos últimos anos, a empresa implantou vigorosamente a biologia sintética. em um curto período de tempo, muitos produtos como bisabolol, 5-hidroxitriptofano, ergotioneína e ectoína entraram na fase de produção e vendas. china para atingir esse objetivo. entrega de produtos para empresas de biologia sintética.
a empresa disse que os próximos produtos de médio prazo se concentrarão em aminoácidos, vitaminas e outras áreas de produtos com alta demanda e alto valor de produção para layout direcionado. ao mesmo tempo, a tecnologia de biologia sintética e a tecnologia de ia serão utilizadas para transformar ainda mais as cepas de produção intermediárias de antibióticos existentes para obter economia de custos, melhoria de qualidade e melhoria de eficiência.
cytobio (300583.sz) é o principal fornecedor nacional de matérias-primas para medicamentos esteróides e o primeiro fabricante nacional a usar métodos de biologia sintética para produzir matérias-primas para medicamentos esteróides em grande escala. já em 2011, ela usava métodos de engenharia genética e biologia sintética. . cobertura alcançada das cinco séries principais de matérias-primas esteróides, como a androstenediona, que são usadas para desenvolver glicocorticóides, hormônios sexuais, progestágenos e medicamentos esteróides hormonais anabólicos.
com o desenvolvimento contínuo da biologia sintética, modificação de cepas e outros processos, a empresa também confiou em suas vantagens tecnológicas para aumentar a proporção de vendas de intermediários sofisticados de alta margem e alto valor agregado, e continua a otimizar sua estrutura de produtos e rentabilidade. a china post securities acredita que, à medida que a concentração da indústria de medicamentos esteróides aumenta gradualmente, espera-se que os negócios da saito biosteroid intermediates alcancem um crescimento constante e que sua posição de liderança no segmento continue a ser consolidada.
3. beleza e cuidado: ajudando a romper o gargalo de matérias-primas, as empresas nacionais expandem vigorosamente o uso comercial
as matérias-primas são a alma dos produtos de beleza e cuidados pessoais para que um produto de beleza alcance eficácia e ganhe reconhecimento no mercado, a fórmula deve conter matérias-primas eficazes, como nicotinamida, fermento bífido, bosein, etc., porque em termos de beleza. cuidado, pode atingir um efeito mais equilibrado e é preferido pelos consumidores e grandes marcas.
nos últimos anos, marcas nacionais de cuidados de beleza surgiram gradualmente, mas ainda existem restrições às matérias-primas dos produtos. durante muito tempo, 80% das matérias-primas para produtos de beleza no meu país foram importadas e as marcas locais sempre foram passivas na pesquisa, desenvolvimento e inovação de produtos. "as empresas nacionais começaram a desenvolver matérias-primas autodesenvolvidas nos últimos 10 anos ou mais e fizeram mais na extração de plantas. no geral, nos últimos anos, o mercado de matérias-primas para produtos de beleza ainda tem sido dominado por marcas estrangeiras ." o diretor de p&d da zhongke xinyang, zhang yanfeng, disse ao china business news.
as restrições às matérias-primas levaram a uma séria homogeneidade dos produtos nacionais de cuidados de beleza, e a concorrência da indústria continua a ser acirrada. a aplicação da biologia sintética trouxe mais possibilidades para a inovação da indústria e espera-se que promova o mercado doméstico de cuidados de beleza para inaugurar oportunidades. para remodelação.
3.1 a biologia sintética pode ajudar a superar o gargalo das matérias-primas para cuidados de beleza
como uma tecnologia emergente que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos, a bênção da biologia sintética pode não só melhorar significativamente a segurança e a eficiência da produção de produtos de beleza, mas também novos processos de síntese podem permitir que as matérias-primas alcancem efeitos que as tecnologias tradicionais não conseguem alcançar. .
o responsável pela bloomage biotechnology (688363.sh) disse ao china business news que as matérias-primas cosméticas produzidas por métodos de biologia sintética são derivadas de recursos de biomassa renováveis e naturais e usam principalmente tecnologia de edição genética para obter e criar vários produtos necessários para a vida e a saúde humana e, portanto, mais seguras e biocompatíveis. especialmente para consumidores com pele sensível e aqueles na fase pós-ferida após cirurgia estética, as matérias-primas produzidas por métodos de biologia sintética são mais seguras e suaves. podem exercer efeitos fortes, ao mesmo tempo que reduzem os riscos potenciais de segurança e a fraca biocompatibilidade causada pelos métodos tradicionais.
o responsável disse ainda que a produção tradicional de matérias-primas para produtos de beleza depende maioritariamente da extracção animal e vegetal ou da síntese química. estes métodos não são apenas ineficientes e dispendiosos, mas também podem ter um impacto negativo no ambiente. ao transformar as células do chassi microbiano, a biologia sintética pode produzir matérias-primas cosméticas de alta qualidade de maneira segura e ecologicamente correta, tornando o processo de produção ecologicamente correto e sustentável, ao mesmo tempo que melhora ainda mais a eficiência da produção e reduz custos.
"a ergotioneína é o caso mais clássico de biologia sintética que substitui a síntese química." zhang yanfeng apresentou: "no passado, o preço unitário da ergotioneína produzida por síntese química era de cerca de 20 milhões por quilograma. agora que é produzida usando tecnologia de biologia sintética, o preço caiu para dez mil yuans por libra ou até menos.” ele acredita que, com base no caso da ergotioneína, a redução de custos e a melhoria da eficiência ainda são um dos objetivos centrais da aplicação da biologia sintética na área de cosméticos.
cada vez mais marcas de cuidados de beleza, especialmente marcas nacionais, começaram a implantar tecnologia de biologia sintética. a substituição dos métodos tradicionais de extração de animais e plantas pela biossíntese tornou-se gradualmente uma tendência de desenvolvimento da indústria. player em biologia sintética um dos campos de aplicação.
de acordo com cálculos da cb insights e b capital, o tamanho do mercado de biologia sintética na área de marcas de consumo deverá atingir us$ 3,6 bilhões até 2028, com uma taxa média de crescimento anual de 37% esperada de 2023 a 2028, representando aproximadamente 7,2 %.
3.2 o processo de comercialização ainda enfrenta desafios
a biologia sintética tem mostrado grandes perspectivas de aplicação no campo de produtos de beleza, mas muitas ligações desde a síntese de substâncias até a confirmação de eficácia e a produção comercial ainda enfrentam limitações e desafios.
o responsável pela bloomage biotech acima mencionado disse que a biologia sintética atinge principalmente a produção direcionada de matérias-primas cosméticas através da transformação de células do chassi microbiano. embora esta tecnologia tenha feito progressos na síntese de dna, edição de genes, engenharia metabólica, etc., é. ainda em processo de melhoria da precisão da síntese ainda existem desafios técnicos em termos de estabilidade e eficiência sintética, como garantir a precisão da edição genética e como melhorar a eficiência e estabilidade das vias metabólicas. o responsável disse que o sistema vivo é extremamente complexo e envolve muitos genes, proteínas, vias metabólicas, etc. simular ou sintetizar completamente um sistema vivo requer uma compreensão profunda da sua complexidade e interacções, um nível que a ciência ainda não atingiu totalmente.
a este respeito, zhang yanfeng disse também que, em comparação com a síntese de substâncias, o processo de comercialização de novas matérias-primas cosméticas pode encontrar mais dificuldades.
“algumas substâncias de alto valor, como o paclitaxel, poderão atrair a atenção de muitos pesquisadores, e haverá muitas rotas sintéticas. dessa forma, usar a biotecnologia sintética para promover a produção comercial dessa matéria-prima exigirá um período muito longo de tempo. "curto." ele disse que no campo da cosmética não há tanta atenção a novas substâncias embora algumas substâncias recentemente testadas, como a glabridina, tenham efeitos notáveis no clareamento e em outros aspectos, seus métodos de síntese ainda exigem que os pesquisadores comecem. do zero. serão necessários pelo menos cinco anos para analisar e determinar o processo de produção comercial “em uma indústria altamente complexa como a de cosméticos, ninguém pode garantir se essa substância ainda será preferida pelos consumidores e pelas marcas em cinco anos. a pesquisa fica paralisada.”
além disso, as empresas de biologia sintética também podem enfrentar uma série de barreiras à entrada, tais como a confirmação da eficácia do produto e a certificação de qualificação da indústria. entre eles, como avaliar o valor das substâncias sintetizadas é um processo sistemático, que precisa ser ajustado através da avaliação da eficácia e aceitação das substâncias no mercado, e através de uma série de verificações experimentais sistemáticas, pesquisas de mercado e análises competitivas de produtos. .
no entanto, a huaxi biotech obteve bons resultados nesse sentido. zhang yanfeng disse que a huaxi biotech encurtou bastante a cadeia de feedback ao operar diretamente suas próprias marcas e pode responder às necessidades dos clientes em tempo hábil. portanto, obteve bons retornos no mercado c-end. muitas empresas podem realmente fazer isso.”
3.3 maior apoio à política interna
a nível político, desde 2021, o meu país continuou a aumentar o seu apoio à inovação em matérias-primas cosméticas.
em maio de 2021, os "regulamentos sobre registro e gerenciamento de dados de arquivamento de novas matérias-primas cosméticas" emitidos pela administração estadual de alimentos e medicamentos começaram a ser implementados. o "sistema de aprovação" anterior foi alterado para um "sistema de registro" e. apenas novas matérias-primas de alto risco estarão sujeitas à gestão de registo.
anteriormente, de 2004 a abril de 2021, apenas 14 novas matérias-primas foram aprovadas, sendo 6 delas registradas no segundo semestre de 2021. com a liberalização do registo de novas matérias-primas, o entusiasmo das empresas de marca pela inovação em matérias-primas continua a aumentar. de 2022 a 2023, foram registadas um total de 111 novas matérias-primas, das quais o número de novas matérias-primas submetidas para registo em 2023. chegará a 69. de acordo com os dados mais recentes, a partir do primeiro semestre de 2024, o número de novas matérias-primas submetidas a registo atingiu 46, um aumento de quase 90% em relação ao mesmo período do ano passado, e a proporção de empresas nacionais permanece em mais de 78%.
o apoio a nível local à aplicação da biologia sintética no domínio das matérias-primas para produtos de beleza também continua a aumentar. em setembro de 2023, 9 departamentos, incluindo o departamento municipal de comércio de pequim, emitiram "várias medidas para apoiar o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de beleza e saúde", que propunham apoiar a pesquisa, desenvolvimento e aplicação inovadores de novas matérias-primas cosméticas e incentivar as empresas desenvolverão conquistas científicas e tecnológicas baseadas na bioengenharia, dermatologia e outras ciências, desenvolverão biotecnologia de alta qualidade e novas matérias-primas químicas e recompensarão as empresas que registrarem novas matérias-primas cosméticas e as empresas que obtiverem certificados de registro para novos cosméticos funcionais.
ao mesmo tempo, o governo municipal de hangzhou emitiu "várias medidas para apoiar o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de biologia sintética", propondo focar no apoio à pesquisa e desenvolvimento de matérias-primas cosméticas, e fornecerá certas recompensas financeiras para registrados com sucesso ou apresentou novas matérias-primas para cosméticos biológicos sintéticos.
impulsionada por uma série de políticas e pelo mercado, espera-se que continue a tendência das empresas locais de acelerarem a investigação, o desenvolvimento e a inovação de matérias-primas cosméticas através da biotecnologia sintética, continuando assim a promover o rápido desenvolvimento da indústria.
3.4 empresas nacionais ampliam seu layout
as perspectivas optimistas de aplicação da biologia sintética no domínio dos cuidados de beleza têm atraído cada vez mais a atenção do capital, e as empresas relacionadas também têm sido procuradas por muitas instituições de investimento.
as estatísticas da synbiocon mostram que em 10 de dezembro de 2023, um total de 52 empresas nacionais relacionadas à biologia sintética concluíram um total de 57 eventos de financiamento/arrecadação de fundos, envolvendo quase 20 projetos de cuidados de beleza. entre eles, blue crystal microorganisms a escala de financiamento. obtido na rodada b4 ultrapassou 400 milhões de yuans. entende-se que a empresa utiliza principalmente tecnologia de biologia sintética para ajudar os clientes finais b nas indústrias de bens de consumo, alimentícia, médica, agrícola e industrial a realizar uma concorrência diferenciada na indústria. os projetos envolvem principalmente materiais biodegradáveis pha, materiais médicos regenerativos,. e novos ingredientes funcionais, novos aditivos alimentares, probióticos projetados, etc.
entre as empresas listadas, cada vez mais empresas planejam a aplicação da biologia sintética na área de cuidados de beleza.
a bloomage biotech está no primeiro campo no campo da biologia sintética nacional. desde 2018, a empresa utiliza a biologia sintética como tecnologia subjacente e está comprometida com o desenvolvimento de matérias-primas cosméticas. com base nas vantagens de sua plataforma tecnológica, após o sucesso na área de ácido hialurônico, a empresa também lançou uma série de novas matérias-primas, como ergotioneína e colágeno recombinante tipo iii. ao mesmo tempo, a empresa também construiu a maior plataforma piloto de transformação do mundo para garantir a capacidade de comercialização de novos produtos. a empresa disse que, no futuro, continuará a focar nas seis categorias principais de açúcares funcionais, aminoácidos, proteínas, peptídeos, nucleotídeos e compostos ativos naturais, definir de forma abrangente o sistema da indústria de substâncias bioativas e explorar profundamente campos de consumo como como produtos funcionais para o cuidado da pele e alimentos funcionais.
juzi biotech (02367.hk) foi a primeira no mundo a alcançar a produção em massa de produtos de cuidado da pele com colágeno recombinante em 2009. a atual capacidade de produção anual de colágeno recombinante e ginsenosídeos raros atingiu 10.880 kg e 630 kg, respectivamente, sendo que ambos são os níveis mais altos do mundo. a empresa possui marcas como kefumei, kelijin e xinxin, cobrindo três grandes direções industriais: produtos funcionais para cuidados da pele, dispositivos médicos, alimentos funcionais e fórmulas alimentares para fins médicos especiais.
jinbo biotechnology (832982.bj) é uma das empresas nacionais líderes em colágeno humanizado recombinante. a empresa desenvolveu com sucesso colágeno humanizado tipo iii recombinante e desenvolveu três tipos de produtos para dispositivos médicos "colágeno humano recombinante tipo iii". fibra seca", o produto foi aprovado pela state food and drug administration para comercialização em junho de 2021 e é utilizado para corrigir rugas faciais. em 2023, graças ao aumento substancial nas vendas de produtos de implantes com colágeno humanizado recombinante como componente principal, a receita anual e o lucro líquido atribuível à controladora da jinbo biotech aumentaram 99,96% e 174,60%, respectivamente, em relação ao ano anterior.
4. alimentos: a fiscalização tende a melhorar e as perspectivas de aplicação são amplas
existem grandes esperanças para a aplicação da biologia sintética na área alimentar. no entanto, do ponto de vista da comercialização, o desenvolvimento da biologia sintética na área alimentar é relativamente lento. isto inclui factores políticos estritamente controlados por leis e regulamentos, bem como factores de mercado, como a relativamente baixa aceitação pública.
as instituições de pesquisa de mercado permanecem otimistas quanto às perspectivas de desenvolvimento da indústria. os dados da cb insights prevêem que, até 2028, os alimentos se tornarão a segunda maior aplicação no campo da biologia sintética, depois da saúde médica, com o tamanho do mercado previsto para exceder us$ 12 bilhões.
quais são as aplicações potenciais da biologia sintética na área alimentar? quais são os principais desafios que a indústria enfrenta nesta fase? como as empresas relacionadas devem encontrar maneiras de sobreviver e se desenvolver?
4.1 as perspectivas de aplicação têm espaço para imaginação
à medida que a população continua a crescer e a procura por desenvolvimento sustentável aumenta, o potencial de aplicação da biotecnologia sintética na área alimentar tem atraído muita atenção.
chen jiaqi, gerente geral da beijing green kangcheng biotechnology co., ltd., disse que a maior vantagem da aplicação da biologia sintética na área de alimentos é que ela pode produzir de forma contínua e eficiente, com menos interferência de mudanças ambientais, condições da terra e outros factores; em segundo lugar, a produção de tecnologia de biologia sintética em comparação com a agricultura tradicional e a pecuária, os alimentos consomem menos recursos e poluem o ambiente. ao reduzir o uso de pesticidas, antibióticos e outros agentes bioquímicos, o processo de produção de alimentos é mais seguro e controlável. por último, também é possível expandir rapidamente a produção e utilizar alimentos biológicos sintéticos. uma grande vantagem, especialmente face à escassez de oferta ou mesmo a catástrofes súbitas, é que os alimentos biológicos sintéticos produzidos industrialmente podem preencher rapidamente a lacuna da procura.
existem duas categorias principais de aplicações da biologia sintética na área alimentar. uma é a produção de proteínas alternativas, que consiste na obtenção de proteínas de fontes não animais através da biotecnologia sintética. é para aditivos alimentares, produção de matérias-primas alimentares, etc.
de acordo com diferentes caminhos técnicos e dificuldades de implementação, as proteínas alternativas são divididas em proteínas vegetais, proteínas fermentadas e proteínas de cultura celular. entre elas, as proteínas animais obtidas através da cultura celular têm mais perspectivas de mercado, mas a tecnologia atual ainda não está madura. como custo e sabor, a aceitação pelo mercado também é baixa e ainda está nos estágios iniciais de comercialização. a indústria prevê que proteínas alternativas cultivadas diretamente a partir de células animais não atingirão a paridade de custos com a carne bovina relativamente cara até 2032, e então a produção industrial deverá começar.
em contrapartida, as proteínas vegetais desenvolvidas com base na proteína de soja e na proteína de ervilha terão o mesmo custo de produção que a carne em 2023, e as aplicações comerciais estão a desenvolver-se rapidamente nesta fase, como o hambúrguer vegetariano da marca global de carne artificial impossible meat. o produto recebeu aprovação da fda para entrar no mercado de varejo. de acordo com análise do boston consulting group (bcg), a taxa composta de crescimento anual do mercado de proteínas vegetais deverá atingir cerca de 16% de 2025 a 2030. até 2030, o consumo do mercado de proteínas vegetais será de cerca de 50 milhões de toneladas.
de acordo com a previsão do departamento de agricultura dos estados unidos, o consumo global de carne atingirá 358 milhões de toneladas até 2030. espera-se que as proteínas alternativas biológicas sintéticas, representadas pela carne vegetal, desempenhem um papel cada vez mais importante no fornecimento de proteínas humanas após a queda dos seus custos.
em comparação com proteínas alternativas, a aplicação atual da biologia sintética nas áreas de matérias-primas alimentares e aditivos alimentares foi implementada mais rapidamente e é a principal aplicação da tecnologia da biologia sintética na área alimentar nesta fase.
os aditivos alimentares e matérias-primas alimentares incluem suplementos nutricionais, antioxidantes, adoçantes, corantes, novas matérias-primas alimentares, ingredientes funcionais e outras substâncias. na indústria alimentar moderna, à medida que o mercado global de alimentos e bebidas continua a expandir-se, a procura de aditivos alimentares continua a crescer.
zhang zhenzhuo, pesquisador do fundo taixin, disse que, em comparação com os métodos químicos tradicionais e métodos de fermentação, os aditivos alimentares biológicos são mais seguros em termos de segurança alimentar e têm mais vantagens na eficiência da produção e no desenvolvimento de produtos inovadores.
segundo relatos, os atuais aditivos alimentares produzidos pela biotecnologia sintética incluem l-alanina, vitamina e, licopeno e outros produtos que podem ser obtidos por extração animal e vegetal ou síntese química e têm sido utilizados na área alimentícia. ), eritritol e outros novos produtos que não podiam ser sintetizados anteriormente. entre eles, o hmo, como ingrediente inovador de fortificação nutricional, é uma das conquistas relativamente promissoras da biologia sintética no campo alimentar.
chen jiaqi disse ainda que no domínio dos bens de consumo, especialmente num segmento como o dos produtos nutricionais funcionais, os consumidores estão mais receptivos a matérias-primas inovadoras e menos sensíveis ao preço. apoiados por uma tecnologia poderosa, os ingredientes alimentares desenvolvidos pela biologia sintética têm maior probabilidade de serem reconhecidos.
atualmente, a dsm é a empresa líder de maior sucesso no mundo na transição da síntese química tradicional para a biossíntese. desde 2021, a produção de base biológica ou aditivos nutricionais extraídos da natureza representaram mais de 50% da receita da empresa.
à medida que várias patentes de aditivos alimentares de empresas líderes como a dsm expiram uma após a outra, as empresas nacionais de biologia sintética alcançaram gradualmente avanços nas áreas de ara (ácido araquidônico), ácido málico, 1,3 propilenoglicol e outras áreas nos últimos anos (). 688639.sh) ), jiabiyou (688089.sh) e start-ups como green kangcheng deram início a grandes oportunidades de desenvolvimento.
relativamente às perspectivas de procura desta via, chen jiaqi disse que o plano nacional de nutrição (2017-2030) divulgado em 2017 expressa claramente o reconhecimento e apoio a novos alimentos nutricionais e saudáveis, como alimentos saudáveis e alimentos nutricionalmente fortificados. actualmente, o tamanho do mercado de alimentos funcionais domésticos ultrapassou 600 mil milhões de yuans, e o futuro espaço de procura de alimentos funcionais e alimentos nutricionalmente fortificados com base na biologia sintética ainda é muito amplo.
4.2 aprovação cautelosa atrasa a implementação de aplicações
o meu país atribui grande importância à segurança alimentar e tem requisitos rigorosos de aprovação para aditivos alimentares e outros produtos. zhang zhenzhuo acredita que isto retarda objectivamente a aplicação da biologia sintética no domínio alimentar.
“no campo das aplicações alimentares, os produtos de biologia sintética que envolvem o processo de produção de microrganismos geneticamente modificados precisam passar por certificação de segurança e aprovação de diferentes ministérios, como o ministério da agricultura e a comissão nacional de saúde, antes de poderem entrar no mercado”. disse ao china business news: este processo requer uma grande quantidade de testes e revisões de segurança, o que leva cerca de 1 a 2 anos.
além disso, os alimentos biológicos sintéticos na china ainda carecem de padrões de qualidade e certificação de processo de produção correspondentes. chen jiaqi disse: "se você deseja obter uma licença de produção de alimentos e aditivos alimentares, as empresas devem seguir os padrões de qualidade promulgados pelo país e cumpri-los. o processo de produção, mas para alimentos biológicos sintéticos, não existem normas correspondentes ao seu novo processo de produção, o que representa um enorme obstáculo ao pedido de licença de produção.”
normalmente, a formulação de normas nacionais relevantes requer um amplo contributo da indústria. para a indústria alimentar biológica sintética, pode levar algum tempo para ultrapassar o estrangulamento do desenvolvimento. no entanto, chen jiaqi também revelou que, em resposta à situação atual da indústria, as agências relevantes estão promovendo ativamente a atualização dos padrões da indústria e formaram um plano de trabalho claro “atualmente, o caminho de aprovação para a biologia sintética na área de novos aditivos alimentares. foi aberto e outros detalhes se seguirão. o trabalho relevante em subáreas também está se acelerando, o que deverá estabelecer as bases para a introdução de alimentos biológicos sintéticos no mercado.”
é relatado que em 7 de outubro de 2023, a comissão nacional de saúde aprovou 2'-fucosilactose e lactose-n-neotetraose como novas variedades de aditivos alimentares para fórmulas infantis de leite em pó e leite em pó preparado (para crianças) e alimentos médicos especiais para bebês . ao mesmo tempo, dois outros planos de saúde estão sendo solicitados.
zhang zhenzhuo disse com otimismo: "a aprovação dos hmos marca que a política regulatória de matérias-primas alimentares de biologia sintética do meu país está avançando, e a biologia sintética será mais amplamente reconhecida e aplicada no campo alimentar no futuro."
4.3 a comercialização precisa quebrar o “paradoxo escala-custo”
devido à supervisão de segurança mais rigorosa, as matérias-primas e aditivos alimentares biológicos sintéticos nacionais ainda enfrentam desafios na produção comercial.
de acordo com as leis e regulamentos nacionais relevantes, as matérias-primas relevantes utilizadas na área alimentar devem estabelecer linhas de produção separadas com padrões de segurança mais elevados e não podem ser produzidas na mesma linha que outros produtos industriais. isto significa que, embora as empresas de biologia sintética possam responder rapidamente às necessidades de diversidade do mercado, também precisam de estabelecer linhas de produção de padrões diferentes para o mesmo tipo de matérias-primas. chen jiaqi disse que esta é uma despesa considerável para as empresas de biologia sintética, especialmente as start-ups, e cria certos obstáculos para as empresas expandirem as aplicações dos produtos.
além da construção da capacidade de produção, as empresas também precisam investir muitos recursos na construção de marcas e na formação de equipes de vendas. segundo relatos, o investimento actual em vendas no mercado por empresas de biologia sintética atinge geralmente cerca de 20%-25% dos fundos operacionais globais, e algumas empresas to c podem ter uma proporção mais elevada.
específicos para o processo de comercialização de diferentes alimentos biológicos sintéticos, alguns novos produtos também enfrentam problemas especiais. "a comercialização é o núcleo da abertura de cenários de aplicação downstream. para a maioria das empresas de biologia sintética focadas em produtos, o principal problema é o 'paradoxo escala-custo'." base para que os clientes a jusante estejam dispostos a experimentar, mas a produção em grande escala requer apoio comercial suficiente, o que significa que deve haver procura suficiente para apoiar a produção industrial em grande escala.
no entanto, ele também disse que, como o espaço de mercado em áreas como aditivos alimentares e produtos nutricionais é suficientemente grande e os consumidores são relativamente insensíveis ao preço, é propício para as empresas de biologia sintética quebrarem o "paradoxo escala-custo". “se houver tecnologias adequadas de biologia sintética ou novos produtos, e houver uma oferta estável e de custo relativamente baixo, a biologia sintética poderá ter muito espaço para desenvolvimento no campo alimentar”.
5. indústria química: vantagem de custo proeminente, enorme espaço para melhorias no tamanho industrial
uma vez que o processo de produção é mais amigo do ambiente e menos dependente de recursos naturais como o petróleo, a utilização de métodos biológicos para substituir métodos químicos para produzir matérias-primas químicas a granel sempre foi uma das principais áreas de aplicações da biologia sintética. a cb insights estima que o mercado da indústria química atingirá us$ 3,4 bilhões no mercado global de biologia sintética em 2023, representando quase 20%.
em comparação com os métodos tradicionais de engenharia química, os métodos biológicos baseados na biologia sintética utilizam matérias-primas renováveis, e as condições de reação dos processos de fabricação biológica, como métodos enzimáticos ou métodos de fermentação, são mais suaves, portanto, o dióxido de carbono, as águas residuais e outras poluições durante a p&d e a fabricação posterior. processos reduziu significativamente as emissões de materiais e também reduziu a dependência e o consumo de recursos petroquímicos, como o petróleo. a escolha de produtos químicos biofabricados está se tornando uma das estratégias importantes para as empresas lidarem com as barreiras regionais de entrada na proteção ambiental.
vale a pena notar que o número de produtos químicos a granel que podem ser sintetizados pela biologia sintética ainda é relativamente limitado e ainda há um enorme espaço para melhorias no tamanho da indústria em relação aos produtos químicos em geral. zang huiqing, secretário do conselho de administração da cathay biotechnology (688065.sh), disse que a aplicação atual da biologia sintética ainda está em um estágio relativamente inicial, especialmente na produção de matérias-primas químicas a granel. ainda pequeno, então os impactos positivos, como economia de energia e redução de emissões, ainda não foram refletidos claramente no desenvolvimento social e econômico no futuro, à medida que a aplicação da biologia sintética continua a se espalhar em vários aspectos e na capacidade de produção em larga escala. for gradualmente implementado, o seu valor na protecção ambiental irá emergir gradualmente. "quando o valor da produção de uma fábrica de biologia sintética puder atingir o mesmo nível de uma refinaria de petróleo de tamanho semelhante, isso significará verdadeiramente que o valor dos métodos de biologia sintética no campo da biofabricação pode competir com os métodos químicos."
5.1 a vantagem de custo é uma competitividade importante
o controle de custos de matérias-primas químicas sempre foi um meio importante para as empresas da cadeia da indústria química melhorarem a competitividade dos produtos, e reduzir custos e aumentar a eficiência é outra vantagem importante da biologia sintética. comparado com alguns métodos químicos que requerem dezenas de processos de síntese, desde que a flora bacteriana apropriada seja cultivada, o método de biologia sintética pode alcançar a síntese e produção de matérias-primas alvo em apenas algumas etapas simples, por isso tem vantagens significativas no processo dificuldade e custo.
a mudança de propriedade do mercado de ácido dibásico de cadeia longa é um excelente exemplo de métodos biológicos que substituem os métodos químicos. essa substância é uma importante matéria-prima nas áreas de náilon de cadeia longa, revestimentos, lubrificantes, plastificantes e pesticidas. a principal participação no mercado global estava originalmente nas mãos de empresas como dupont e invista. zheng qian, diretor de desenvolvimento estratégico da cathay biotech, disse que contando com vantagens de processos como a biologia sintética, a cathay biotech conseguiu a substituição no mercado de produtos similares de base química a custos mais baixos e se tornou um importante caso de sucesso no campo químico global de substituição métodos químicos com métodos biológicos.
no entanto, ela também destacou que, no campo dos produtos químicos, a substituição de métodos químicos por métodos biológicos sintéticos ainda é limitada por muitos fatores. alguns produtos químicos que podem ser obtidos através do simples craqueamento do petróleo, como etileno, propileno, etc., têm dificuldade e custo de processo extremamente baixos. o atual processo biológico sintético não tem como diminuir o custo, portanto não há substituto para o tradicional. artesanato. por outro lado, mesmo que algumas pequenas variedades consigam obter custos mais baixos através de métodos biológicos, o espaço de mercado limitado significa que poucas empresas de biologia sintética estão dispostas a envolver-se neste campo.
"ainda estamos constantemente explorando e procurando variedades com enorme potencial, mas este é um processo de longo prazo que requer iteração tecnológica contínua e pesquisa e desenvolvimento", disse zheng qian.
5.2 ainda existem barreiras à utilização comercial em grande escala
a promoção do volume de produtos ainda é a questão mais importante que as empresas de biologia sintética precisam enfrentar.
não há dúvida de que a biologia sintética tem vantagens em termos de custo de produção, eficiência de produção e proteção ambiental. no entanto, no domínio dos produtos químicos a granel, existem muitas ligações envolvidas, desde as matérias-primas até aos produtos finais acabados, e as empresas de biologia sintética geralmente atuam apenas. como fornecedores de matérias-primas a montante, não é fácil completar a substituição dos produtos químicos originais e colocá-los em produção comercial em grande escala.
segundo relatos, os materiais produzidos por métodos biológicos não reproduzem simplesmente o desempenho dos materiais produzidos por métodos químicos. existem certas diferenças entre os dois e cada um tem suas próprias vantagens. portanto, no processo de pós-processamento da produção comercial em larga escala, é necessário adequar os equipamentos de produção, a tecnologia de produção, os parâmetros técnicos e outros aspectos, o que aumentará significativamente o custo de reposição do empreendimento. zang huiqing disse que, para completar a substituição de materiais de base biológica, cada elo da cadeia industrial precisa formar uma compreensão unificada do produto. no entanto, atualmente, os clientes a jusante ainda têm capacidades de inovação insuficientes na aplicação de matérias-primas a granel. materiais, o que levou à promoção de matérias-primas de biofabricação. é necessária muita educação de mercado “só para promover a aplicação e promoção do náilon 56 na área têxtil e de vestuário, investimos muita energia na aplicação. desenvolvimento e educação de mercado no entanto, a aceitação generalizada de todos os elos da cadeia industrial requer um processo. até agora, as aplicações a jusante ainda não foram totalmente concluídas.
além da comunicação na cadeia industrial, a aplicação de bioquímicos sintéticos em algumas áreas também envolve certificação de qualificação relativamente rigorosa. por exemplo, em áreas como automóveis de passageiros e equipamentos de transporte público, energia eólica fotovoltaica e outros novos equipamentos de energia, os biomateriais sintéticos devem. entrar relevante o mercado também precisa passar por muitas certificações de qualificação. “no campo dos automóveis de passageiros, se você quiser entrar no sistema de cadeia de abastecimento relevante, o ciclo médio pode ser de dois anos. claro, a vantagem é que, uma vez que você entre neste sistema, criará uma adesão relativamente forte do cliente e barreiras altas. para entrar, e isso trará um enorme impacto em todo o material. tem um efeito de endosso muito forte", disse zheng qian.
portanto, actualmente, pelo menos no domínio dos produtos químicos, para conseguir a promoção e aplicação em larga escala da biotecnologia sintética, não é apenas necessário encontrar produtos com ampla procura e vantagens de custo significativas na selecção dos produtos, mas também obter apoio a montante e a jusante na cadeia industrial é unanimemente reconhecido que é previsível que ainda exigirá um longo período de tempo e um enorme investimento, o que é sem dúvida um enorme desafio para as empresas privadas no actual campo da biologia sintética nacional.
5.3 período de oportunidades de política interna
à medida que as políticas nacionais se inclinam gradualmente para a indústria de biofabricação, a indústria de biologia sintética do meu país está a dar início a um novo impulso de desenvolvimento.
o apoio do meu país ao desenvolvimento da indústria da biologia sintética começou relativamente tarde. só no "13º plano quinquenal" foi claramente proposto acelerar o desenvolvimento da tecnologia da biologia sintética e promover a inovação e a aplicação industrial. o "14º plano quinquenal" para o desenvolvimento bioeconómico no plano, a biologia sintética é frequentemente mencionada, exigindo que esta tecnologia seja considerada como um campo chave de inovação tecnológica para promover a sua aplicação e transformação na medicina, agricultura, indústria química, energia e outros campos.
a julgar pela situação de implementação, espera-se que as empresas centrais sirvam como implementadoras de políticas de apoio relevantes e se tornem um importante motor do desenvolvimento da indústria de biologia sintética do meu país. de facto, no actual ambiente económico, muitas empresas estatais procuram activamente a transformação e tentam livrar-se do modelo de negócio original, tendo as finanças e o imobiliário como o seu principal rendimento. à medida que o nosso país promove vigorosamente o desenvolvimento de novas forças produtivas, a biologia sintética tornou-se naturalmente a transformação dessas empresas. actualmente, muitas empresas centrais participam cada vez mais no desenvolvimento da indústria da biologia sintética, criando fundos de investimento e fornecendo apoio financeiro.
a cathay biotech divulgou um plano de colocação privada em 2023, planejando aumentar 6,6 bilhões de rmb para apresentar o china merchants group como acionista indireto. através das vantagens de capital e recursos fornecidas por este último, eles estabelecerão em conjunto uma base de construção de materiais compósitos de base biológica. . a empresa disse que depois de alcançar a cooperação, os produtos biológicos sintéticos da empresa podem ser aplicados em vários setores industriais afiliados ao china merchants group. pode-se observar que este modelo de cooperação ajudará as empresas de biologia sintética a abrirem rapidamente o mercado e a terem um impacto positivo. na promoção do volume do produto.
5.4 rápido desenvolvimento das empresas nacionais
a indústria de biologia sintética no exterior se desenvolveu anteriormente e nasceu uma série de empresas líderes no setor. entre elas, a amyris é considerada a criadora da indústria global de biologia sintética. em 2007, sintetizou com sucesso o farneseno usando métodos de biologia sintética usando cana-de-açúcar. como matéria-prima. considera-se que o farneseno tem amplas perspectivas de aplicação nas áreas de cosméticos, alimentos, energia e materiais.
a genomatica é uma empresa de biologia sintética focada no uso de biotecnologia e engenharia metabólica para converter matérias-primas renováveis em uma variedade de produtos químicos. em 2008, a empresa assumiu a liderança no uso da biotecnologia sintética para produzir 1,4-butanodiol, abrindo um precedente para a biotecnologia substituir a tecnologia química tradicional na área de produtos petroquímicos.
além disso, alguns gigantes químicos também fizeram tentativas iniciais no campo da biologia sintética e sucessivamente fizeram avanços na produção industrial. desde 2013, a dupont realizou com sucesso a produção industrial de matérias-primas químicas como 1,4-butanodiol e 1,3-propanodiol usando processos de base biológica, como um dos importantes fabricantes de intermediários químicos, desenvolveu cepas patenteadas que podem se adaptar a diferentes; matérias-primas, em 2014 e 2017, respectivamente, utilizaram com sucesso métodos de biologia sintética para alcançar a produção industrial de ácido succínico, 1,4-butanodiol, γ-butirolactona e outros produtos.
em contraste, as empresas nacionais de biologia sintética começaram tarde no campo da produção química em massa, mas estão a desenvolver-se rapidamente. huaheng biological (688639.sh) é a primeira empresa do mundo a usar fermentação anaeróbica microbiana para produzir produtos de l-alanina em grande escala. de acordo com o prospecto da empresa, até 2023, a participação de mercado global de l-alanina da empresa terá aumentado. para o topo.
cathay biotech é outra empresa representativa no campo da biologia sintética doméstica. ela alcançou avanços tecnológicos na industrialização de ácidos dibásicos de cadeia longa de biométodos, pentanodiamina de base biológica e poliamida de base biológica em 2003 e 2014, respectivamente. um fornecedor líder no mercado global de ácido dibásico de cadeia longa.
6. agricultura: a janela de desenvolvimento chegou e os campos da criação e da alimentação animal estão a registar progressos importantes
anteriormente, as pessoas melhoraram vigorosamente a estrutura das plantas e aumentaram a utilização da fotossíntese das plantas através do desenvolvimento em larga escala de fertilizantes sintéticos e naturais, da criação optimizada e de outras estratégias para obter rendimentos mais elevados. no entanto, as estratégias agrícolas tradicionais centram-se mais no controlo de componentes individuais, o que torna difícil alcançar o objectivo de melhorar a nutrição. também resulta numa elevada proporção de metano e óxidos de azoto nas emissões agrícolas, o que não conduz à protecção ambiental.
com a promoção gradual da biologia sintética no domínio agrícola, as suas vantagens na redução da utilização de fertilizantes, na redução das emissões de carbono, no reforço da prevenção e controlo de doenças e na melhoria da eficiência do crescimento tornaram-se cada vez mais proeminentes.
6.1 o mercado de biologia sintética agrícola continua em expansão
de acordo com o "livro branco da indústria de biologia sintética da china 2024" lançado conjuntamente pelo bcg (boston consulting) e b capital (boston investment), três tecnologias-chave de desenvolvimento para a biologia sintética agrícola foram propostas internacionalmente, nomeadamente, a promoção de sistemas fotossintéticos artificiais, sistemas de fixação de nitrogênio e desenvolvimento de tecnologia biológica e aplicação em sistemas resilientes ao estresse. estas três grandes direcções de desenvolvimento tecnológico são também os principais objectivos da china na fase de salto tecnológico (2020-2025).
a china também planeja entrar na fase de salto industrial de 2026 a 2030. a fixação artificial de nitrogênio e algumas variedades resistentes ao estresse, as preparações enzimáticas e os pesticidas de nova geração serão industrializados, e o nível de pesquisa e desenvolvimento da biotecnologia sintética agrícola será classificado entre os mais avançados do mundo. níveis. de 2031 a 2035, entrará na fase geral de salto em frente, e a investigação, o desenvolvimento e a industrialização da biotecnologia sintética agrícola da china atingirão o nível avançado mundial.
o "livro branco de aplicação de alimentos agrícolas de biologia sintética de 2023" lançado pela 35dou, uma futura plataforma de serviços agrícolas, prevê que entre 2025 e 2030, o tamanho do mercado de cada segmento de alimentos agrícolas de biologia sintética excederá 10 bilhões de yuans. entre eles, o tamanho do mercado na área de alimentos e aditivos inovadores é o maior e deverá ultrapassar 300 bilhões de yuans em 2025; o tamanho do mercado de edição de genes de sementes na área de melhoramento de animais e plantas também atingiu 40 bilhões de yuans; nutrição animal e vegetal, saúde animal e vegetal, materiais inovadores e resíduos agrícolas o tamanho do mercado de áreas como a utilização de recursos atingirá dezenas de bilhões em 2025, enquanto as áreas de testes de segurança alimentar e preservação verde estão atualmente subdesenvolvidas, mas com o; apoio a avanços tecnológicos e políticas e capital, espera-se que cresçam rapidamente.
de acordo com dados de previsão da cb insights, à medida que a biologia sintética se torna mais amplamente utilizada em vários campos e a tecnologia melhora, espera-se que o tamanho do mercado da indústria de biologia sintética se expanda rapidamente e atinja us$ 38,7 bilhões até 2027. devido à ampla gama de aplicações promissoras trazidas pela criação seletiva de animais e plantas, testes genéticos dtc, produtos de beleza de base microbiana, etc., alimentos, bebidas e agricultura serão as áreas de crescimento mais rápido, com uma taxa composta de crescimento anual esperada. de 2022 a 2027. 45,4% e 56,4%.
6.2 liderando o progresso das aplicações em criação, alimentação e outras áreas
do ponto de vista técnico, a aplicação da biologia sintética na agricultura concentra-se atualmente na modificação microbiana e na modificação de plantas, e tem sido comercializada em campos subdivididos, como criação de animais, fertilizantes, aditivos alimentares e pesticidas.
tomando como exemplo o melhoramento genético, as aplicações da biologia sintética dividem-se principalmente em três categorias: uma é melhorar o rendimento e a qualidade através da domesticação de plantas selvagens, a outra é melhorar a qualidade dos frutos, a fixação de azoto, a resistência a insectos e outras modificações de desempenho; a terceira é usar a biologia sintética para promover a reação de carboxilação, melhorar a utilização da energia luminosa e reduzir a perda de fotorrespiração.
em comparação com a tecnologia de melhoramento tradicional, o uso da tecnologia de biologia sintética para transformar sementes por meio da edição genética de alta precisão tem vantagens óbvias no desenvolvimento de novas culturas e no desenvolvimento de características, como objetivos claros, custos mais baixos e menor consumo de tempo. em comparação com a tecnologia transgênica, a tecnologia de edição genética tem um limite mais baixo, e a tecnologia de edição genética tem velocidade de reprodução mais rápida, custos de investimento mais baixos e mais produtos podem ser desenvolvidos no lado da reprodução.
globalmente, a edição genética tem sido amplamente utilizada em culturas como arroz, milho, soja, trigo e tomate. produtos de edição genética, como milho ceroso, soja com alto teor de ácido oleico, batatas anti-escurecimento, tomates com alto teor de gaba e anti-escurecimento. cogumelos dourados foram lançados e promovidos sucessivamente nos estados unidos, japão, reino unido e outros países.
a china business news compilou informações públicas e descobriu que muitas empresas de criação, como dabeinong (002385.sz) e longping hi-tech (000998.sz), implantaram a criação por edição de genes. uma pessoa relevante de uma empresa de criação disse que as empresas de criação de edição genética do meu país estão prontas para decolar e já estão no nível de liderança em termos de tecnologia. embora as políticas nacionais relevantes ainda não tenham sido oficialmente liberalizadas, em janeiro de 2022, o meu país emitiu as "diretrizes para avaliação de segurança de plantas editadas por genes para uso agrícola (ensaio)" para padronizar a gestão da avaliação de segurança de plantas editadas por genes. da agricultura e assuntos rurais também a intensa solicitação de opiniões sobre a tecnologia de edição genética estabeleceu uma base política para o próximo passo de liberalização total do mercado de edição genética.
em termos de fertilizantes, a produção agrícola depende fortemente da utilização extensiva de fertilizantes químicos. ao mesmo tempo que aumenta o rendimento das colheitas, também ameaça seriamente o desenvolvimento sustentável da agricultura. nos últimos anos, pesquisadores nacionais e estrangeiros direcionaram seus objetivos para vias biológicas de fixação de nitrogênio, fornecendo fontes de nitrogênio para as culturas através da construção de sistemas artificiais e eficientes de fixação de nitrogênio, substituindo parcialmente ou reduzindo significativamente o uso de fertilizantes químicos de nitrogênio e criando um novo campo da biologia sintética fixadora de nitrogênio.
tomando como exemplo as bactérias fixadoras de nitrogênio, de acordo com o responsável pela beijing green nitrogen biology, as cepas indígenas originais fixadoras de nitrogênio apresentam defeitos naturais, baixa eficiência de fixação de nitrogênio, baixa adaptabilidade ambiental e sensibilidade ao nitrogênio do solo. a função de fixação de nitrogênio não pode ser exercida de forma eficaz, resultando em testes de campo. o efeito é instável. através da transformação da biologia sintética (edição de genes), as limitações de fixação de nitrogênio das bactérias fixadoras de nitrogênio podem ser superadas, aumentando sua adaptabilidade ambiental e. garantindo a estabilidade de suas funções.
em termos de aditivos alimentares, de acordo com zhou sha, analista-chefe da indústria agrícola, florestal, pecuária e pesqueira da west china securities, do ponto de vista da indústria de criação, a proteína é uma importante matéria-prima para alimentação animal, e o farelo de soja é o principal matéria-prima proteica na atual indústria de rações como a soja do meu país depende há muito tempo das importações, a adição de farelo de soja tem um impacto maior. o país introduziu uma série de políticas na fase inicial para promover o aumento da produção de soja no meu país e emitiu o "plano de ação trienal para redução e substituição do farelo de soja na alimentação" para reduzir a adição de farelo de soja na alimentação. no futuro, a substituição de proteínas sintéticas de baixo custo será uma forma importante de resolver o problema da adição de proteínas na alimentação e espera-se que reduza ainda mais os custos de criação.
em termos de pesticidas, a tecnologia da biologia sintética pode capacitar a produção de biopesticidas verdes, ao mesmo tempo que avança com tecnologias essenciais, como novos alvos de pesticidas verdes e design molecular, criação de indutores imunológicos de plantas e biologia sintética de biopesticidas, também pode utilizar plataformas de produção inteligentes de biologia sintética para. estabelecer tecnologias-chave para a industrialização de pesticidas verdes e tecnologias de aplicação eficientes, bem como o desenvolvimento de novos pesticidas de fontes biológicas, formaram uma tendência. além disso, a biologia sintética também pode ser usada para construir uma plataforma fotoautotrófica, que pode abranger muitas indústrias e tem um enorme espaço para a imaginação.
6.3 as empresas nacionais exploram aplicações inovadoras
para a indústria, a biologia sintética provoca uma “revolução criacionista” que irá subverter os métodos tradicionais de produção, ao mesmo tempo que reduz o consumo de energia e as emissões de carbono. para as empresas, espera-se que este método de “criação” amplifique ainda mais a vantagem de custo da empresa. no mercado nacional, um grupo de empresas líderes concentra-se na saúde e nutrição animal e vegetal, utilizando a biologia sintética para construir plataformas tecnológicas e explorando constantemente a aplicação de inovações tecnológicas na área comercial.
em abril de 2023, shandong shunfeng biotechnology co., ltd. obteve o primeiro certificado de biossegurança de edição de genes agrícolas do meu país (certificado de segurança de soja com alto teor de ácido oleico), dando um passo importante no desenvolvimento da edição de genes de plantas domésticas do laboratório à industrialização. em janeiro de 2024, a soja de longa infância desenvolvida pela shunfeng biotechnology obteve mais uma vez o certificado de segurança de edição genética vegetal.
beijing green nitrogen biotechnology co., ltd. concentra-se nas necessidades de produção agrícola nacional e está comprometida em promover a industrialização da tecnologia de fixação biológica sintética de nitrogênio. de acordo com o responsável pela biotecnologia de nitrogênio verde, a empresa é a primeira a lançar micro-ecologia dirigida/dme e seu sistema de aplicação baseado em triagem de alto rendimento, biologia sintética, aprendizado de máquina e tecnologia de modelagem computacional, e lança nitrogênio portátil -fixação de bactérias a caixa de cultura (dme-05) e a máquina de cultura bacteriana de fixação de nitrogênio realizam fermentação e cultura em uma etapa no local e podem alcançar expansão de> 500 milhões e 1-2 bilhões de ufc / ml, respectivamente, dentro de 20. horas. atualmente, este produto cultural está sendo testado em universidades, faculdades e empresas de sementes para realizar testes de efeito de campo. no futuro, participará ativamente do projeto de aquisição governamental de bactérias fixadoras de nitrogênio. e deverá atingir um lucro operacional de mais de 10 milhões de yuans.
no mercado de ações a, também existem muitas empresas que exploram a aplicação da biologia sintética na área agrícola.
ripu biotech (300119.sz) investiu 20 milhões de yuans em 2023 para estabelecer conjuntamente o centro nacional de inovação em biotecnologia sintética de tianjin co., ltd. com o instituto de biotecnologia industrial de tianjin da academia chinesa de ciências e outras empresas e instituições, com o objetivo de enfrentar os principais pesquisa e desenvolvimento através da aplicação de vacinas veterinárias, como vacinas de ácido nucleico e vacinas de proteínas recombinantes, preparações biológicas, como preparações enzimáticas e prebióticos, bem como antibióticos veterinários, aditivos alimentares, etc. de acordo com a plataforma interativa da empresa, o novo produto vitamínico para ração animal desenvolvido em conjunto com o instituto tianjin da academia chinesa de ciências entrou na fase de verificação.
de acordo com um relatório de pesquisa da west china securities, a produção total de rações industriais no país ultrapassará 300 milhões de toneladas em 2023, e há um enorme espaço para proteínas alimentares. além disso, proteínas biossintéticas sintéticas também podem ser usadas no processamento de alimentos; , com uma ampla variedade de cenários de aplicação. no futuro, espera-se que o projeto de "fabricação em grande escala de proteínas microbianas" da rip bio contribua com novas receitas e lucros para a empresa depois de produzido em massa.
o born group (001366.sz) afirmou anteriormente na plataforma interativa que, em 2023, a empresa receberá o laboratório chave de biotecnologia de síntese de alimentos do ministério da agricultura e assuntos rurais. a biotecnologia de síntese de aminoácidos e vitaminas é uma de suas principais direções de pesquisa e desenvolvimento. por meio desses esforços de p&d, a empresa possui tecnologias exclusivas, como nutrição eficiente oen, modelo de criação limpa com ácido duplo de bohn, sff (tecnologia de fermentação biológica parcial) e. tecnologia de suplemento de cálcio da bohn, e profundamente engajada na nutrição de animais jovens, desenvolveu produtos como sff happy meal (bonn ttt + ração de berçário sff), ração para galinhas poedeiras bonn e outros produtos. os dados mostram que em 2023, a receita de produtos da empresa com tecnologia de fermentação biológica representará aproximadamente 60% da receita operacional da empresa.
(300387.sz) implantou-se nas áreas de biofertilizantes e fixação de nitrogênio em gramíneas, biopesticidas e controle de nematóides de galhas, melhoria de rendimento e plantio verde. no futuro, a empresa utilizará ativamente a tecnologia de edição genética crispr, recombinação homóloga e outras tecnologias, bem como biologia molecular, biologia sintética e outros métodos, para continuar a realizar investigação e desenvolvimento e inovação tecnológica no domínio da agricultura biológica, a fim de alcançar a proteção ambiental verde, a redução de baixo carbono e a proteção ambiental. esforçamo-nos para atingir os objetivos de aumentar a eficiência, a qualidade e a produção.
em termos de produção e fabricação de l-glufosinato de amônio, limin co., ltd. (002734.sz) toma a tecnologia de biologia sintética como seu núcleo, usa células e seus componentes para mediar o processamento de materiais e integra teorias e métodos como engenharia, química , e física., pode atingir uma taxa de conversão de quase 100% e nenhum resíduo intermediário, alcançando verdadeiramente o aumento da eficiência e a redução de pesticidas e a redução de carbono do processo de produção. a empresa disse que a biologia sintética oferece possibilidades ilimitadas para a pesquisa e desenvolvimento de novos biopesticidas. a equipe técnica da empresa pode criar novas substâncias bioativas ou melhorar os genes inseticidas existentes por meio da tecnologia de edição de genes. para desenvolver biopesticidas mais eficazes e seguros.
a azure biotechnology (603739.sh) também estabeleceu um laboratório de inovação em biotecnologia sintética, que é usado principalmente para desenvolver proteínas funcionais para rações, adoçantes para alimentos, etc. de acordo com pessoas de dentro da empresa, o laboratório tem poucos projetos de pesquisa e desenvolvimento em reserva. ainda está no estágio inicial de pesquisa e desenvolvimento de cepas bacterianas. ainda há um longo caminho a percorrer antes da amplificação em larga escala. ainda não têm condições para a industrialização.
7. energia: a futura estratégia energética será um campo de batalha, mas a industrialização ainda está longe.
a bioenergia sintética é um produto energético produzido a partir de organismos sintéticos concebidos artificialmente, utilizando recursos de resíduos agrícolas e florestais, recursos de resíduos orgânicos urbanos e até mesmo gás de síntese e co2 como matérias-primas, que atende aos requisitos de desenvolvimento de baixo carbono e proteção ambiental.
a bioenergia sintética inclui diferentes tipos de produtos, como bioetanol, biodiesel, álcoois superiores, biogás (metano), biohidrogênio e bioeletricidade.
em comparação com a energia fóssil, as matérias-primas para a produção de bioenergia sintética provêm principalmente de recursos renováveis de biomassa, e a combustão de co2 não só não aumenta as emissões, mas pode até reduzir as emissões líquidas de gases com efeito de estufa. o desenvolvimento da bioenergia sintética é de grande importância para garantir a segurança energética, melhorar o ambiente ecológico e ajudar a alcançar o objectivo do “duplo carbono”. tornou-se um campo estratégico da “energia futura” global.
7.1 a escala do mercado global de bioenergia cresce ano após ano
em meados do século xix, o biogás e o bioetanol alcançaram a produção industrial. então, a crise do petróleo que eclodiu na década de 1870 causou ampla atenção ao desenvolvimento da bioenergia, o que acelerou objetivamente a pesquisa e o desenvolvimento e a aplicação industrial de diversas bioenergias.
desde 2000, com o foco global no desenvolvimento sustentável, a biologia sintética emergiu e desenvolveu-se gradualmente, incluindo uma nova geração de tecnologias de bioenergia sintética, incluindo etanol celulósico, álcoois superiores, hidrocarbonetos alifáticos, biogás, biohidrogénio e bioeletricidade. na expansão do espaço do mercado de bioenergia.
de acordo com dados divulgados pela agência internacional de energia renovável (irena), o mercado global de energia de biomassa cresceu a uma taxa média anual de aproximadamente 4,6% entre 2014 e 2019, e deverá atingir 500 mil milhões de dólares em 2025, dos quais a energia de biomassa irá tornar-se o mercado dominante. espera-se que o mercado dos biocombustíveis cresça ao ritmo mais elevado. de acordo com dados estatísticos citados pela china international finance securities, o mercado global de biocombustíveis deverá ultrapassar os 120 mil milhões de dólares até 2024, com a taxa média de crescimento anual da indústria a atingir 5,4% entre 2021 e 2030.
7.2 a bioenergia sintética passou por três gerações de inovação
do ponto de vista da iteração tecnológica, a bioenergia sintética passou por três gerações de inovação. a primeira geração utiliza principalmente óleo vegetal, óleo de cozinha residual, etc. como matéria-prima para sintetizar biocombustíveis; a segunda geração utiliza matérias-primas em biomassa não alimentar, incluindo palha de grãos, bagaço de cana, etc.; atmosfera como matéria-prima para utilização microbiana e produção de combustíveis e produtos químicos. atualmente, a biossíntese de terceira geração fez progressos preliminares.
tomando o bioetanol como exemplo, a primeira geração de bioetanol utiliza culturas de açúcar/amido como matéria-prima e alcançou produção comercial em grande escala em todo o mundo. os estados unidos (principalmente produção de milho) e o brasil (principalmente produção de cana-de-açúcar) são os mais populares. . os dois principais países produtores representam cerca de 80% da produção total mundial. o bioetanol de segunda geração utiliza resíduos agrícolas e materiais lignocelulósicos como matérias-primas. impulsionado por biotecnologias avançadas, como a biologia sintética, está a amadurecer. países de todo o mundo têm construído sucessivamente projectos de demonstração de produção de etanol combustível celulósico. a terceira geração de bioetanol utiliza microalgas como matéria-prima e ainda está em fase de cultivo. muitas empresas de energia estão acelerando seu layout de pesquisa e desenvolvimento. por exemplo, a gigante energética total energy e a veolia estão unindo forças para promover a tecnologia de cultivo de microalgas com carbono. pesquisa de dióxido.
o biodiesel é um tipo de ésteres metílicos de ácidos graxos de cadeia longa (fames)/ésteres etílicos (faees), produzidos pela transesterificação de óleos e gorduras de fontes vegetais, animais ou microbianas e álcoois de cadeia curta (metanol e etanol). já na década de 1930, as pessoas tentaram usar óleo vegetal para preparar biodiesel. em comparação com a catálise química, as condições da reação de transesterificação enzimática são suaves, ecologicamente corretas e fáceis de separar subprodutos, como o glicerol. é a tendência de desenvolvimento da indústria química verde. nos últimos anos, a engenharia metabólica baseada em escherichia coli e levedura para produzir biodiesel também fez alguns progressos. a eficiência da síntese de biodiesel usando ácidos graxos e etanol adicionados exogenamente ou sintetizados endogenamente como matérias-primas tem sido continuamente melhorada.
a produção de biodiesel microbiano mediado por células inteiras também é mais atraente do ponto de vista da relação custo-benefício. é relatado que pesquisadores do instituto nacional indiano de ciência (inrs) desenvolveram um novo método de produção de biodiesel usando microorganismos, lodo de esgoto e subprodutos de biocombustíveis, o que pode reduzir o custo de produção para us$ 0,72/l (o preço do tradicional processos de produção aproximadamente us$ 6,78/l). além disso, a síntese de novo de biodiesel por células microbianas pode utilizar uma variedade de matérias-primas, incluindo fontes de carbono de glicose, glicerol, xilose, hidrolisados de palha de arroz, óleos usados e até biomassa lignocelulósica.
em termos de energia de hidrogénio, no contexto da transformação da energia verde e do objectivo do "duplo carbono", os métodos tradicionais de produção de hidrogénio, como a produção de hidrogénio a partir de combustíveis fósseis e a produção de hidrogénio a partir de subprodutos industriais, só podem ser utilizados como meios técnicos de transição para o hidrogénio. produção devido à sua insustentabilidade. a tecnologia de "hidrogénio verde" representada pelo hidrogénio é considerada uma das melhores formas de desenvolver energia de hidrogénio verde no futuro. ao transformar bactérias de engenharia através da biotecnologia sintética e otimizar o controle do processo, a eficiência da produção biológica de hidrogênio pode ser bastante melhorada.
além disso, impulsionados pela biologia sintética, foram feitos grandes avanços no desenvolvimento de bpv (biofotovoltaica). através do design, transformação e otimização nos níveis genético, ambiental e de dispositivo, os pesquisadores construíram um microbioma sintético (bactérias duplas, quatro bactérias, etc.), que melhorou efetivamente a produção de energia elétrica do sistema bpv.
por exemplo, a densidade máxima de potência do sistema bpv de duas bactérias construído por zhu huawei e a equipe de li yin no instituto de microbiologia da academia chinesa de ciências é mais de 10 vezes maior do que a do sistema bpv de uma única bactéria, e pode produzir eletricidade de forma estável por mais de 40 dias; a densidade máxima de potência do sistema bpv de quatro bactérias pode atingir até 1700mw/m2, quebrando o gargalo técnico de longa data de baixa eficiência e curta vida útil do bpv, estabelecendo uma base importante para o futuro. promover o desenvolvimento e utilização do bpv.
zhu huawei e outros afirmaram no artigo de pesquisa que se espera que a expansão da biologia sintética na direção do microbioma e da ciência dos materiais ajude a desenvolver sistemas bpv mais diversificados e eficientes. em particular, os biofotovoltaicos do microbioma sintético têm mostrado excelente desempenho em termos de densidade de potência. e estabilidade do sistema. maior potencial de desenvolvimento. teoricamente, enquanto o transportador de energia primário puder continuar a ser regenerado, o microbioma sintético poderá continuar a produzir eletricidade. quanto maior o fluxo do transportador de energia, maior será a potência de saída. atualmente, os microbiomas sintéticos ainda sofrem de problemas como baixo fluxo de portadores de energia e capacidade insuficiente de síntese sustentada. no futuro, devemos fortalecer a taxa de síntese dos portadores de energia, resolver o problema da estagnação metabólica causada pela regulação fisiológica celular e romper as tecnologias-chave para a síntese contínua dos portadores de energia.
de um modo geral, a biotecnologia sintética alcançou avanços transformadores na conversão e utilização de biomassa, no desenvolvimento e otimização de fábricas de células e biocatalisadores, e na concepção e construção de novas rotas de conversão de energia, fornecendo soluções para a preparação eficiente e produção de bioenergia eficaz. significa.
7.3 ainda há um longo caminho até à industrialização, mas a tendência é clara
das matérias-primas à tecnologia e aos produtos, nenhuma ligação pode existir isoladamente. por conseguinte, a chave para avaliar a maturidade de uma indústria é principalmente ver se esta conectou a montante e a jusante da cadeia de abastecimento, e se formou uma cadeia industrial completa. na actual cadeia de abastecimento de bioenergia, nem a oferta de recursos de matérias-primas de gama alta nem a procura industrial de gama baixa estão ainda maduras.
a "estratégia de desenvolvimento da biologia sintética da china para 2035" propõe que a bioenergia sintética enfrenta a contradição entre os altos custos de produção e o baixo valor do produto, e a contradição entre a enorme demanda do mercado e a baixa maturidade tecnológica. gargalo no desenvolvimento de tecnologia energética e aplicação industrial. portanto, é necessário estudar a otimização do processo de fermentação biológica, o controle inteligente da fermentação, a separação e purificação dos produtos da fermentação, etc., para alcançar a produção eficiente e de baixo custo de bioenergia sintética, ganhando assim vantagem na competição com a energia petroquímica.
wang qinhong, vice-diretor do instituto de biotecnologia industrial de tianjin, academia chinesa de ciências, sugeriu que as seguintes cinco direções precisam ser priorizadas no futuro: projeto e construção de sistemas integrados de biorrefinaria para biocombustíveis celulósicos, preparação de biocombustíveis usando conversão biológica artificial sistemas de gases carbonosos e biometano eficiente projeto e construção de sistemas multicelulares transformados, projeto e montagem de sistemas eficientes de produção de hidrogênio biológico e criação de sistemas de células de biocombustível portáteis e implantáveis.
wang qinhong acredita que, para concretizar o desenvolvimento industrial dos recursos biológicos no futuro, por um lado, é necessário reforçar a investigação sobre a tecnologia de matérias-primas da bioenergia, melhorar a eficiência de conversão e formar vantagens industriais em larga escala; por outro lado, é também necessário estabelecer a recolha, armazenamento e transporte de recursos de biomassa. um modelo de negócios abrangente para transações.
7.4 continuar a explorar a implementação de aplicações no país e no exterior
pode-se dizer que as empresas de biologia sintética relacionadas com a energia são a categoria com os maiores altos e baixos em toda a indústria. elas experimentaram a glória inicial, mas também experimentaram momentos em que a bolha da indústria estourou e um grande número de empresas "morreu".
aqui devo mencionar as lições de amyris, o criador da biologia sintética. a amyris foi fundada em 2003 e está sediada na califórnia, eua. depois de utilizar com sucesso microrganismos para sintetizar ácido artemisínico, a empresa voltou sua atenção para o uso de bactérias geneticamente modificadas para converter açúcar em óleo.
o objetivo da amyris é desenvolver uma bactéria que converta o caldo da cana-de-açúcar em farneseno (c15h24). após uma simples etapa química (hidrogenação), o farneseno pode ser transformado em um combustível altamente inflamável com quase as mesmas características do diesel. ao contrário dos combustíveis fósseis, não emite gases residuais que poluem o meio ambiente quando queimado. a tecnologia recebeu apoio da fundação gates e atraiu a atenção do capital de risco do vale do silício. em 2010, a amyris foi listada com sucesso na nasdaq.
no entanto, o salto do laboratório para a produção em larga escala está repleto de desafios. a amyris estabeleceu uma fábrica no brasil, mas encontrou problemas com morte celular de levedura e taxa de conversão insuficiente durante a produção em massa. embora os biocombustíveis da amyris sejam tecnicamente viáveis, depois de 2011, a revolução do petróleo de xisto nos eua e os preços do petróleo caíram. em contraste, o elevado custo dos biocombustíveis dificultou o caminho para a comercialização e, em última análise, não conseguiu atingir a meta. posteriormente, embora a amyris continuasse a procurar a transformação na direção do produto, ainda não conseguiu restaurar o declínio e pediu falência em agosto de 2023.
no que diz respeito ao uso de algas para produção de bioenergia, a empresa representativa é a lanzatech dos estados unidos. a empresa utiliza principalmente microrganismos para converter gases residuais, como dióxido de carbono ou metano, em combustíveis e produtos químicos. internamente, a lanzatech e o grupo shougang estabeleceram conjuntamente a shougang lanza, que combina organicamente biologia sintética desenvolvida de forma independente com a tecnologia ccus para converter diretamente gases de escape industriais contendo carbono em produtos de alto valor, como bioetanol e proteína microbiana. a shougang langze é a primeira empresa do mundo a produzir proteína alimentar e etanol combustível a partir de gases de escape da indústria siderúrgica. atualmente, 4 projetos foram colocados em operação, com capacidade de produção de etanol de 210 mil toneladas/ano e capacidade de produção de proteína alimentar. de 25.000 toneladas/ano.
em comparação com a combustão direta de gases de escape industriais, a tecnologia de primeira geração da shougang langze pode reduzir as emissões de dióxido de carbono em mais de 33% e as emissões de óxido de nitrogênio em mais de 90%, a tecnologia de segunda geração pode atingir zero emissões de dióxido de carbono e consumir diretamente 0,5 toneladas; de dióxido de carbono por tonelada de etanol. comparado com a geração de energia por combustão, o valor econômico do mesmo gás bruto é mais que o dobro do valor da geração de energia.
o relatório anual de 2023 da cofco science and technology (000930.sz) mostra que a empresa construiu uma linha de produção de etanol combustível baseada em etanol combustível de milho e utiliza de forma flexível mandioca e arroz não comestível, trigo e outras matérias-primas. otimizar etanol combustível celulósico a linha piloto possui reservas técnicas para produção de etanol de biomassa não-grãos.
álcoois superiores podem ser misturados em volumes mais elevados do que o etanol, mas a produção industrial da maioria dos bioálcoois ainda precisa ser desenvolvida. entre elas, a butamax (joint venture entre bp e dupont) e a gevo começaram a comercializar a bioprodução de isobutanol.
é claro que as universidades/institutos de pesquisa ainda são a principal força na pesquisa e na exploração de aplicações da bioenergia sintética.
por exemplo, a equipe do acadêmico ren nanqi da academia chinesa de engenharia foi pioneira na "tecnologia de produção de hidrogênio biológico por fermentação" e acelerou a redução de custos e o aumento da eficiência da produção de hidrogênio biológico, cultivando novos gêneros de bactérias produtoras de hidrogênio altamente eficientes e conduzindo a produção testes em escala, promovendo gradualmente a entrada da tecnologia de produção de hidrogênio biológico por fermentação escura na china. baseando-se nos mais recentes resultados da investigação científica da sua equipa, o primeiro projecto integrado de produção de bio-hidrogénio e geração de energia do país iniciará operação experimental em harbin em fevereiro de 2023. este projeto utiliza palha, resíduos de cozinha, águas residuais orgânicas, etc. como substratos de fermentação e bactérias anaeróbicas eficientes produtoras de hidrogênio como produtores. ele realiza a recuperação de uma grande quantidade de hidrogênio de energia limpa durante o processamento de resíduos e promove efetivamente o desenvolvimento de hidrogênio biológico. tecnologia de produção. demonstração, promoção e aplicação industrial.
8. biologia sintética + ia: impulsionada pela inovação, indo em ambos os sentidos
a indústria da biologia sintética desenvolveu-se rapidamente nos últimos anos, e o ritmo da inovação tecnológica e da exploração de modelos de negócios também continuou a acelerar. entre eles, a integração da biologia sintética e da tecnologia de ia tornou-se gradualmente uma nova tendência. da empresa líder global ginkgo à empresa líder nacional cathay biotechnology, a introdução da tecnologia de ia está se tornando um novo tópico para cada vez mais empresas de biologia sintética.
ia+biologia sintética, que tipo de faíscas surgirão da colisão destas duas disciplinas de ponta? como a tecnologia de ia capacitará as empresas de biologia sintética e até mesmo criará novos formatos de negócios?
8.1 o desenvolvimento integrado da ia e da biologia sintética acelera
é também um campo fronteiriço em rápido desenvolvimento, e a tendência para o desenvolvimento integrado da tecnologia de ia e da biologia sintética está a tornar-se cada vez mais óbvia.
em fevereiro de 2024, a ginkgo, uma das empresas líderes mundiais na área de biologia sintética, anunciou a aquisição de duas startups de descoberta de medicamentos orientadas por ia, reverie labs e patch biosciences. neste momento, o valor de mercado do ginkgo tinha diminuído significativamente devido a dúvidas sobre “nenhuma tecnologia central”, caindo quase 90% do seu pico. após uma série de tentativas, a fusão e aquisição de empresas de ia foi considerada um dos meios importantes para compensar a falta de tecnologia central e as deficiências dos produtos.
a ginkgo não é a primeira empresa de biologia sintética a adquirir uma empresa de ia. antes disso, empresas líderes de biologia sintética, como amyris e twist bioscience, tinham layouts semelhantes.
entre as empresas nacionais, a cathay biotech investiu na empresa de plataforma de design de proteínas ai molecular heart no início de 2023 e, desde então, lançou uma série de cooperação. liu xiucai, fundador da cathay biotechnology, afirmou repetidamente que a tecnologia de ia desempenhará um papel positivo no campo da biologia sintética.
além dos investimentos e das fusões e aquisições, a cooperação entre empresas de biologia sintética e empresas de ia também está a aumentar. globalmente, a empresa de minerais e materiais especiais icl e a empresa de tecnologia agrícola lavie bio anunciaram em julho que a sua cooperação em bioestimulantes alcançou um marco importante e utilizará ainda mais a tecnologia de ia para promover o desenvolvimento de produtos biológicos sintéticos. no mercado interno, a trianning biotechnology assinou um acordo de cooperação estratégica com a jinjue technology este ano. as duas partes planejam usar ia para auxiliar a pesquisa e desenvolvimento de biologia sintética e desenvolver conjuntamente novos produtos. a luculent environment anunciou em julho que havia assinado um acordo de três; acordo de cooperação partidária com huawei cloud e acordo isoftstone para promover conjuntamente a cooperação em fabricação de biointeligência, inteligência artificial, gêmeos digitais e outros campos.
"começando pela própria indústria de biologia sintética, a demanda por tecnologia de ia é um resultado inevitável." wang meijie, presidente da yuanxing intelligent medicine, disse em entrevista ao china business news que a combinação de tecnologia de ia e biologia sintética é a tendência geral. "enquanto os dados forem gerados, qualquer indústria eventualmente precisará do apoio da tecnologia de ia. a lógica subjacente da biologia sintética é usar tecnologias como a edição de genes para encontrar novas matérias-primas e novos processos de produção. no processo de tentativas contínuas. , uma grande quantidade de dados experimentais será gerada e o processamento de dados massivos isso inevitavelmente criará demanda por tecnologia de ia." yuanxing intelligent medicine é um desenvolvedor de medicamentos metabólicos que se concentra na combinação de ia com ciências biológicas.
usar a tecnologia de ia para prever a função da estrutura proteica projetada pode melhorar muito a eficiência do projeto de proteínas e reduzir os custos de pesquisa e desenvolvimento. este é apenas um dos muitos papéis que a tecnologia de ia desempenha no campo da biologia sintética. wang meijie apresentou que a tecnologia de ia está atualmente ajudando empresas de biologia sintética a projetar novas estruturas moleculares ou novos planos de pesquisa e desenvolvimento, ajudar a compreender o mecanismo de ação alvo, projetar enzimas e outros catalisadores e ajudar a completar a edição genética ou a triagem da comunidade bacteriana. espaço para desenvolvimento. "alphafold, que é usado para previsão da estrutura de proteínas, foi atualizado para a terceira geração. o desenvolvimento desta plataforma tecnológica impulsiona diretamente o progresso do design de proteínas, especialmente a otimização do design de enzimas, o que melhora ainda mais a produção de biologia sintética. e fermentação.", este é o caso mais intuitivo da tecnologia de ia que impulsiona o desenvolvimento da indústria de biologia sintética.”
por outro lado, os dados experimentais obtidos a partir de um grande número de experiências em biologia sintética podem promover ainda mais a actualização e iteração de modelos de ia em campos verticais, aprofundando assim ainda mais a compreensão da tecnologia de biologia sintética "a longo prazo, a tecnologia de ia irá. definitivamente ganhará terreno em todo o campo da biologia sintética." aplicação extensa e profunda", disse wang meijie.
8.2 a inovação é a força motriz para o rápido desenvolvimento da ia+biologia sintética
nesta fase, a aplicação da tecnologia de ia no domínio da biologia sintética visa principalmente melhorar a eficiência da investigação e desenvolvimento e reduzir custos, de modo a continuar a baixar o preço dos produtos de biologia sintética e aumentar a competitividade do mercado. inovação estrutural ainda são bastante limitadas.
wang meijie acredita que a principal razão para este fenômeno é que, no passado, as ideias de pesquisa e desenvolvimento de produtos das empresas de biologia sintética avançaram linearmente desde o final da tecnologia upstream até o final da aplicação downstream, e somente após a conclusão do desenvolvimento do produto, eles foi em busca do mercado. isso é diferente do pensamento original das empresas de biologia sintética. os objetivos de desenvolvimento são contrários entre si "começar pela solução das necessidades de aplicações downstream e liderar a direção da inovação tecnológica upstream é a ideia de p&d que é sintética. as empresas de biologia deveriam ter."
ela disse que a razão pela qual é impossível resolver as necessidades das aplicações downstream é porque é impossível projetar uma estrutura material que atenda às necessidades, confiando na lógica do pensamento humano e nas capacidades de inovação, e este é o ponto problemático que a tecnologia de ia pode cortado em. "através de dados massivos e poder computacional mais forte, a tecnologia de ia pode criar mais possibilidades para resolver problemas. este é o principal cenário de aplicação da tecnologia de ia no campo da biologia sintética."
a cathay biotechnology, que introduziu a tecnologia de ia anteriormente, tem grandes esperanças no papel da ia no campo da inovação em biologia sintética. "embora a tecnologia de edição de genes continue a se desenvolver, não houve nenhum grande avanço no paradigma geral de pesquisa e desenvolvimento da biologia sintética. esperamos usar os resultados de previsão da tecnologia de ia para transformar estruturas de proteínas, rompendo assim enormemente a pesquisa e desenvolvimento original modelo e alcançar melhores efeitos de produtos e maior taxa de conversão." zheng qian, diretor de desenvolvimento estratégico da empresa, disse que, no futuro, a cathay biotech aumentará seus esforços no campo da tecnologia de ia. "a situação ideal é usar a tecnologia de ia para prever a estrutura da proteína de acordo com as condições reais. é necessário personalizar reversamente a estrutura da proteína desejada."
do ponto de vista de aplicações específicas, entre os muitos campos de aplicação atuais da biologia sintética, a indústria cosmética tem uma demanda mais forte por inovação em matérias-primas, proporcionando um melhor terreno para o desenvolvimento da tecnologia de biologia sintética ai+.
com a atualização contínua do poder de consumo e dos conceitos de consumo dos clientes, a demanda personalizada pelo desempenho dos produtos de beleza continua a crescer “mas no processo de cooperação com os clientes, descobrimos que seja uma marca ou uma empresa de biologia sintética,. falta compreensão das necessidades do usuário. o conhecimento ainda é insuficiente e também falta pesquisa biológica aprofundada sobre algumas matérias-primas biológicas sintéticas, como acne, queda de cabelo, caspa, etc., e existem. não há bons produtos para resolver muitos problemas práticos ".
as exigências contínuas de feedback estão a forçar as empresas a montante de biologia sintética a aumentar os seus esforços de i&d e inovação em matérias-primas cosméticas, o que também cria enormes oportunidades para a intervenção da tecnologia de ia.
"nesta fase, o foco de p&d das empresas de biologia sintética está mais na inovação de processos, mas a compreensão das funções, eficácia e mecanismos de ação das matérias-primas não é clara." as empresas de biologia sintética podem ser ajudadas a descobrir melhor novas matérias-primas, compreender os mecanismos de ação e selecionar produtos para responder mais prontamente às necessidades dos consumidores.
8.3 padrões e barreiras de ia+organismos sintéticos
existem atualmente dois modelos para combinar ia + biologia sintética. um deles é liderado por empresas de biologia sintética, semelhantes à ginkgo ou à cathay biotech doméstica. as principais empresas de biologia sintética introduzem a tecnologia de ia por meio de cooperação ou fusões e aquisições. essas empresas estão mais preocupadas em usar a tecnologia de ia para resolver uma série de problemas práticos encontrados no processo de p&d e inovação em biologia sintética.
a outra é liderada por empresas de tecnologia de ia, como molecular heart, yuanxing intelligent medicine e outras empresas de base tecnológica impulsionadas pela ia. essas empresas estão comprometidas em confiar em sua própria tecnologia de ia para impulsionar a eficiência de p&d e o desempenho de produtos na área de produtos sintéticos. melhoria da biologia e fornecer cooperação de serviços externos. ao mesmo tempo, com a ajuda da experiência profissional, tecnologia, acumulação de dados e outras vantagens, podemos alcançar grandes inovações em materiais biológicos sintéticos.
wang meijie disse que, em comparação com as empresas tradicionais de biologia sintética, as empresas orientadas por ia têm mais vantagens na pesquisa e compreensão dos mecanismos biológicos, "acumulação de conhecimento profissional interdisciplinar, experiência em p&d e dados de p&d acumulados no processo contínuo de p&d, especialmente por exemplo, o o acúmulo contínuo de patentes tecnológicas na área de design de proteínas é um fosso importante para as empresas de ia no campo de aplicações de biologia sintética. uma série de produtos desenvolvidos com base nisso constituem a competitividade mais importante das empresas de ia.
no entanto, tal como a sua aplicação no domínio da biofarmacêutica, a aplicação da tecnologia de ia no domínio da biologia sintética também enfrenta um problema, que é a falta de verificação em larga escala da eficácia dos seus resultados. até agora, nenhuma empresa revelou que novos materiais concebidos através da tecnologia de ia tenham sido colocados em produção comercial e vendas.
“no processo de cooperação com empresas de ia, alguns resultados são muito impressionantes para nós, mas o papel que a tecnologia de ia desempenha nisso e se existem alguns fatores acidentais ainda precisa ser verificado por meio de tentativas contínuas para finalmente “definitivamente”. zheng qian disse que no processo de introdução da tecnologia de ia, a própria cathay biotechnology ainda está tentando cruzar o rio. “sabemos que a tecnologia de ia é útil, mas sua utilidade requer observação contínua”.
9. visão panorâmica do investimento da indústria de biologia sintética
9.1 principais empresas nacionais da área de biologia sintética
9.2 avaliação das principais empresas nacionais de biologia sintética
referências para este relatório
[1] pesquisa sobre estratégia de desenvolvimento de disciplinas chinesas e campos fronteiriços (2021-2035) equipe do projeto, "estratégia de desenvolvimento de biologia sintética da china para 2035"
[2] grupo de pesquisa de estratégia de desenvolvimento de biologia sintética do ramo de biologia sintética da sociedade chinesa de bioengenharia, "roteiro de biologia sintética 2030: o motor que conduz a próxima geração de biomanufatura"
[3] bcg, b capital, "livro branco da indústria de biologia sintética da china 2024"
[4] 35 dou, "livro branco de 2023 sobre a aplicação da biologia sintética na agricultura e na alimentação"
[5] "status de desenvolvimento e tendências da bioenergia sintética" (zhang yuanyuan, wang qinhong)
[6] "biofotovoltaica: nova tecnologia de utilização de energia solar ecologicamente correta" (zhu huawei, li yin)
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(este artigo vem do china business news)
