化工系列研究（十九）：合成生物产业化加速，生物基材料有望推动化工行业绿色发展

标配 证券分析师谢建斌S0630522020001xjb@longone.com.cn证券分析师张季恺S0630521110001zjk@longone.com.cn联系人张晶磊zjlei@longone.com.cn联系人马小萱mxxuan@longone.com.cn联系人花雨欣hyx@longone.com.cn 投资要点： ➢合成生物学是“第三次生物技术革命”，使人类的认知从“格物致知”提升到“建物致知”。合成生物学以生物科学为基础，汇集化学、物理、信息技术、工程技术等学科而形成，利用基因技术与工程学概念设计改造现有的或合成新的生物体系，揭示生命运行规律，变革生物体系工程化应用为医药健康、工业、农业、能源等行业的生产、改进提供新的解决方案。 ➢在政策支持和技术进步的推动下，全球合成生物学市场规模有望快速提升。目前全球已有40多个国家、500多个机构资助合成生物学研究。美国、英国、欧盟、日本、加拿大、澳大利亚、新加坡等国家均有引导扶持合成生物学发展的政策。根据中商产业研究院数据，2023年全球市场规模约为151亿美元，预计到2026年，市场规模有望达到307亿美元。 ➢2015年以来，合成生物学行业政策的陆续出台助推了我国生物经济的快速发展，也推动了国内从事合成生物学领域的公司发展。国家发展和改革委员会在《生物产业发展“十三五”规划》和《“十四五”生物经济发展规划》中先后明确发展生物产业和合成生物学的重要性，各地方政府也陆续出台政策鼓励生物制造产业发展。 ➢合成生物学在化工行业中应用广泛。生物基化学产品主要有聚酰胺（PA）、聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）和聚羟基烷酸酯（PHA）等。多数国家出台限塑禁令，生物基可降解塑料PHA、PLA和PBS有望迎来高速发展。生物基PA56是一种新型生物基聚酰胺，生物基PA56较PA66有更加优异的吸湿、染色及熔融流动性能，在工程塑料、薄膜及纤维领域有望大规模应用。 ➢生物基化学品可显著降低能耗且具备替代价值。合成生物应用于化工品将带来显著的环境及社会效益。全球绿色高质量发展已经成为不可逆转的趋势，不同行业中，以石化资源为原料的化工行业碳排放量位居前列，因此石化产业的绿色低碳转型比其他行业更为紧迫。世界自然基金会报告等预测，到2030年低碳生物合成有望每年减少大约25亿吨的碳排放，对减缓全球气候变化、实现可持续发展具有重要意义。 [table_product]相关研究 1.出海研究：从日本住友沙特拉比格炼化项目看我国炼化出海——化工系列研究（十八）2.出海研究：轮胎国产品牌价值持续提升，“出海”发展前景广阔——化工系列研究（十七）3.出海研究：我国聚酯链全球竞争力提升，出海推动新增长——化工系列研究（十六） ➢投资建议：我们认为当下生物基化学品项目的价值判断逻辑在于：1）是否显著降低能耗，符合国家低碳发展路径。2）产品与现有其他工艺路线相比，是否具备降本、增效或可转换性等替代价值。建议关注：凯赛生物（引入与招商局的合作，生物基聚酰胺放量在即，潜在成长空间高达千万吨级）、华恒生物（高度重视专利积累，持续扩展产品图谱，以快速响应市场需求）。 ➢风险提示：研发进度不及预期的风险；产品产业化及销售不及预期的风险；生物安全及菌种泄密的风险。 正文目录 1.1.合成生物学定义及发展历程.........................................................................4 2.1.生物基材料——合成生物学化工领域代表...................................................82.2.显著降低能耗且具备替代价值是选品关键.................................................15 3.投资建议...................................................................................18 图表目录 图1合成生物学的一般途径..........................................................................................................4图2近十年重要技术进展推动DBTL进程....................................................................................5图3 2000-2018年合成生物学研究的代表性进展..........................................................................6图4 2015年以来我国合成生物材料相关政策时间线.....................................................................7图5 2017-2026年全球合成生物学市场规模（亿美元）...............................................................8图6当前主要生物基化学产品......................................................................................................9图7 PA66产业链.........................................................................................................................10图8 PA6产业链...........................................................................................................................10图9生物基PA56的合成路径.....................................................................................................11图10全球生物塑料产能情况（万吨）........................................................................................11图11欧洲生物塑料协会预计2028年全球生物塑料产能占比.....................................................12图12短链PHA合成途径示意图................................................................................................13图13不同单体来源PBS的合成示意图......................................................................................14图14低碳生物合成路径.............................................................................................................16图15 PA66产量、出口量及表观消费量（吨）...........................................................................17图16 PA66开工率.......................................................................................................................17表1近年我国合成生物行业相关政策梳理....................................................................................7表2多种纤维性能对比...............................................................................................................10表3 PBS与PLA、PE-HD、PE-LD的物理性能.........................................................................13表4已建成的生物基丁二酸生产线.............................................................................................15表5工业重点领域能效标杆水平和基准水平（2023年版）（节选）...........................................16表6丙氨酸各生产工艺情况对比.................................................................................................17 1.第三次生物技术革命——合成生物学 1.1.合成生物学定义及发展历程 合成生物学以生物科学为基础，汇集化学、物理、信息技术、工程技术等学科而形成，利用基因技术与工程学概念设计改造现有的或合成新的生物体系，揭示生命运行规律，变革生物体系工程化应用，从“格物致知”提升到“建物致知”，为医药健康、工业、农业、能源等行业的生产、改进提供新的解决方案，被誉为是继“DNA双螺旋结构”发现和“基因组测序”之后的“第三次生物技术革命”。 合成生物学通过构建高效的细胞工厂来实现制造，生产步骤主要分为四块，底盘细胞筛选、生产细胞设计与构建、发酵生产、分离纯化。 资料来源：《合成生物学在化工新材料领域的应用及展望》陈洁等，东海证券研究所 底盘细胞是合成生物学生产的基础。目前底盘细胞主要包括三个体系：真核细胞、原核细胞和通用植物底盘细胞，研究人员根据具体的研究和应用选择不同的生产体系。 生产细胞的设计与构建采用工程学“自下而上”的思维，汇聚了基因工程、线路工程、代谢工程等多个学科的技术。生产细胞的构建需要设计出目标产品的最优合成路径，最早研究人员采用随机诱变的方式改造微生物，耗时长，效率低。随着生物学的发展，研究人员采用工程学的DBTL策略对微生物进行有目标的改造并持续迭代，主要过程：1）对生物系统进行设计，2）利用标准化的生物元件将其构建成可被调控的基因线路模块，3）通过基因合成、基因编辑和细胞培养等技术手段创造出符合设计及功能需要的生物系统，4）通过大量测试，逐步优化提高生产细胞的效率及稳定性，最后根据测试结果和研究测试数据，为新一轮循环提供支持。 资料来源：《The second decade of synthetic biology: 2010–2020》Meng, F. and Ellis, T.，东海证券研究所 发酵工艺是实现产业化的必经之路，发酵生产环节需要大量时间积累经验。合成生物学的最终目标产物需要经过发酵和分离才实现产业化，生产规模从克到千克再到吨的放大，要经过实验室阶段、小试、中试再到大生产线的不断