向“新”而创——元素驱动的生物智造之路

  新华网北京10月10日电 题：向“新”而创——元素驱动的生物智造之路

  新华网记者凌纪伟

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  未来产业是创新的摇篮，引领着中国经济发展的新航向。

  高校拥有雄厚的科研实力，凭借资源和技术优势，高校培育未来产业新动能大有可为。

  “高起点、小而精、研究型”，以这种办学定位成长起来的西湖大学，既聚焦“从0到1”关键核心技术突破，又不忘为师生搭建产业化平台。让“实验室”牵手“生产线”，让更多科研成果转变成产业“成品”，生物合成科技公司元素驱动就是其中的佼佼者。

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图为元素驱动总部研发中心（企业供图）

  回国创业 让科研成果转化成现实生产力

  来到杭州市西湖区西投·云城犀谷，走进元素驱动公司的生物发酵实验室，一股略带酸味的发酵气味扑鼻而来。工作人员告诉记者，经特定条件发酵后，最终得到的生物合成氨基酸，将助力养猪行业解决口粮难题。

  张科春，元素驱动创始人，他的另一重身份是西湖大学教授、牧原实验室主任。

  “科春”，寓意“科学的春天”，张科春的名字带着深深的时代印记。从出国留学，到任教于国外知名大学，张科春本可以在异国他乡安稳扎根，但直觉告诉他，所研成果的应用市场在中国。

  张科春在合成生物领域研究了20余年，开发了第一种可规模化生产的弹性生物降解高分子材料，任教国外期间其创建的可持续高分子研究中心曾获得国外政府资金重点支持。

  随着全球对可持续发展的共识日益深入，张科春深感生物制造的春天已经到来，未来在中国的发展空间最大。2019年，他果断回国并加入西湖大学，创建了生物制造和新材料实验室，希望将研究成果尽快实现产业化。

  在西湖大学顶尖基础科研平台的支撑下，他于2021年创办了合成生物科技公司元素驱动，致力于用科技助力生物制造、能源环境、新型材料等产业的升级。

  合成氨基酸 解决养殖业“口粮”替代难题

  氨基酸是构成蛋白质大分子的基础结构，在饲料、医药、保健品等领域应用广泛。由于发酵技术落后、生产规模小，导致传统氨基酸合成水平低、成本高。

  大豆是一种高蛋白饲料原料，氨基酸组成比较完整，营养价值高。中国是世界大豆进口大国，其中超过一半的大豆主要用来提供饲用蛋白。

  “哺乳动物需要八九种氨基酸，需要精准配方。”张科春发现，如果能从源头对氨基酸生物合成路线进行颠覆性设计，可实现低成本、高效率生产养殖业必需的氨基酸，从而实现大豆减量替代，为国家粮食安全贡献力量。

  过去几年，元素驱动创新合成生物路径，通过自主设计智能“合成生物平台”，已实现从科研到生产的跨越，实现规模化量产，并有万吨级工厂在建。

  作为合成氨基酸重要的下游应用转化，无豆粕日粮的推广对于夯实养殖业发展起到基础性作用。

  2022年，元素驱动与养殖业龙头企业牧原集团战略合作，完成首批饲料添加氨基酸量产交付。2023年，双方又合资成立河南牧元安粮公司，该项目聚焦豆粕减量替代和其他生物基产品，基于生物智造技术，打造生物发酵和生物制品产业平台，朝着建设国家生物经济新产业创新高地迈进。

  “目前，合成氨基酸已经取得突破性成果。产酸率、提取率已达到国际领先水平，成本低于市场均价，未来还有望继续降低。”张科春的一个愿望，就是通过绿色合成生物学理念，助力养殖业使用生物合成氨基酸实现无豆粕饲养。

  生物降解新材料 替代传统石油基材料

  在平台技术赋能下，元素驱动还将应用从合成氨基酸拓展到生物降解新材料领域。

  生物降解材料原料可再生，具备在自然环境下被微生物分解的能力，但普遍遇到性能不足、成本过高的瓶颈。元素驱动发明的一种新型化学结构生物降解材料PiX，可降解回收，还具备高强度、高耐热性和高韧性的性能。

  吸管、餐具、农用地膜、物流包装……在实验室展示区，PiX用于开发的各种可降解产品琳琅满目。

  农业地膜的危害已经显现，国家一直持续推广生物降解地膜。用PiX材料制造的地膜，在成本、机械性能、保墒性节水能力等方面取得新突破。

  元素驱动通过实地实验发现，在棉花种植180天的生长周期内，使用PiX生物可降解材料生产的地膜，每株棉铃数平均为9.5个，比使用其他地膜增加1.5个。

  随着性能更好、成本更低的新材料出现，很多企业主动找到元素驱动联系业务。“从笔到各种包装企业，成本问题曾限制了他们寻找替代材料，现在性能更好、成本降下来，可拓展合作的空间就更大了。”张科春表示，未来这一材料有望应用到更多儿童友好的场景。

图为用PiX新材料打样的生物降解笔杆（企业供图）

  PiX材料低成本、高性能，未来的应用领域其实充满很大想象空间。

  “你们拉一下，试一下，这根绳能不能被拉断。”在实验室，张科春一边引导记者用手拉扯一根尼龙新材料，一边自信地说，“目前为止，还没有人能拉断它”。韧性强、成本低、可降解，张科春坚信，这种新材料未来在运动鞋、运动服装等领域具有很高的推广价值。

  另据张科春介绍，除了塑料瓶、塑料管、运动服装，PiX材料还可在白色家电、医疗、汽车、化妆品等更广泛的领域得到应用。

  走好“创新+产业化”发展之路

  产业化是合成生物技术走出实验室，走向终端市场的必经之路。

  位于河南南阳的牧元安粮工厂占地126亩，一期、二期年产能将达7万吨。位于浙江建德的元素智造工厂，一期、二期年产能将达15万吨。“放量生产、稳定生产、技术迭代的能力是核心竞争力。”张科春自信地告诉记者，迈向生物智造时代，元素驱动已经做好了准备。

图为元素驱动新材料项目工厂奠基仪式（企业供图）

  规模化事关企业长远发展，而创新是关键保障。“源头创新，才能让生产更简单。”张科春说，公司的理念不是内卷，而是要建立技术门槛，创造新的价值链条。

  “我们没抄过别人，抄都是有代价的，要坚信原创的力量。”张科春告诉所有员工，公司的发展理念只有一条——创新驱动。

  2023年，西湖大学未来产业研究中心与西湖教育基金会启动新质生产力培育平台，元素驱动被列为重点支持项目，同时成为未来产业研究中心研发基地和产业化基地。

  据西湖大学未来产业研究中心副主任刘旻昊介绍，作为前瞻谋划未来产业的科研机构，该中心重点聚焦生命原理及未来医药、分子智造与功能、未来材料设计及创造等领域，集科学研究、成果转化、产业培育、人才培养、战略规划于一体，探索如何以基础研究和前沿技术突破催生未来产业。

  “我们相信，可被化工生产的物质，大都可以通过生物智造更清洁地得到。”张科春表示，绿色生物智造是一条新的道路，未来60%的产品可以通过生物制造方式生产。

  “生物智造，惠及每一个生命”，这是张科春和公司所有员工为之奋斗的共同心愿和目标。