文｜王玉冰（实习记者）

ID | BMR2004

曾几何时，尼龙的出现被誉为材料界的一场革命，它以其优异的强度、耐磨性和广泛的应用场景，彻底改变了人类的生产与生活方式。

然而，传统尼龙的制造始终与化工厂、石油开采、高温高压等词汇紧密相连。从石油中提取原料，历经数十步复杂的化学反应，在高温高压的苛刻条件下才能最终合成。这一过程不仅大量消耗不可再生资源，还会伴随显著的碳排放与污染物排放，对环境造成持久负担。

如今，我们或许可以想象这样一个未来：身上所穿的衣物、汽车中的零部件，不再源自地底的石油，而是由一些更环保、更绿色可循环的材料做成。上海凯赛生物技术股份有限公司（以下简称“凯赛”）正是在将这一愿景逐步变为现实。

2000年，凯赛生物于上海正式成立。创始人兼董事长刘修才博士将目光投向了潜力巨大的微生物世界。他坚信，生物制造不仅能够作为一种规模化、高质量的工业生产方式，更具备与传统化学法竞争甚至超越的潜力。近日，《商学院》杂志围绕凯赛的生物基尼龙的创新及应用专访了上海凯赛生物技术股份有限公司副总裁兼董事会秘书臧慧卿。

“其实生物制造本身它就是一个绿色产业。从碳排放的角度来看，石油化工的源头不管是石油、天然气还是煤炭都是把碳源从地下挖出来，总归是增加自然界的碳含量，几乎是不可逆的过程。凯赛以微生物的手段，把植物里的碳变成生产的原材料，进一步加工变成实用产品。从这个角度讲，从原料到产品碳循环的过程其实是在自然界内部的一个循环，这是生物法减碳的一个大前提。”臧慧卿表示。

凯赛生物制造法的原料主要来源于可再生植物资源，微生物天生就具备将糖分转化为有用物质的能力。

玉米、秸秆、椰子壳等植物中含有丰富的多糖例如淀粉、纤维素等等，在经过酶解后可生成单糖例如葡萄糖，而这些糖类正是微生物发酵的底物，通过合成生物学技术还可将其定向转化为戊二胺等用于制作尼龙的单体。

传统化学法生产二元酸过程冗长且环境严苛，凯赛生物的看家本领是可以通过合成生物技术以石油冶炼或煤制油的副产品、或来源于植物的正构烷烃，以生物法转化为长链二元酸。而凯赛生物法生产的二元酸比如癸二酸（DC10）相较于以蓖麻油为原料的化学法，全生命周期碳排放可降低40%以上。同时，产品纯度更高，杂质更少，质量非常稳定。

不仅如此，相比传统方法的高温高压方式，凯赛的生物制造法只需在常温常压的条件下进行，就能够精准、高效地合成出性能可与化学法相媲美的产品，不仅大幅地降低了碳排放含量，更通过卓越的产品性能重新定义了行业标准。

另一个制造尼龙的单体戊二胺，现阶段主要以淀粉为原料，通过酶解技术将其降解为葡萄糖，再借助精心设计的工程菌株，将这些植物糖分直接转化为尼龙的核心原料——生物基戊二胺。而这个产品，到目前为止还没有商业上可行的化学法生产工艺。

单体生产以后，工程师将它们投入到化学反应器中，通过控制温度和压力，二元酸和戊二胺单体会手拉手连接在一起，发生聚合反应，形成长长的分子链，这就是最终的生物基聚酰胺产品，也就是我们俗称的“尼龙”。

在凯赛从戊二胺到生物基尼龙的生物制造工厂中，首先通过先进的酶解技术将玉米淀粉转化为葡萄糖溶液，随后在发酵罐中，经过合成生物学技术改造的专属工程菌株，通过严格控制温度、pH值和溶解氧的优化工艺参数，以葡萄糖为碳源进行精准代谢，高效地将糖分子转化为戊二胺。目前，公司年产5万吨以及在建的年产50万吨生物基戊二胺产能，不仅为凯赛自身开发生物基聚酰胺如“尼龙510”提供了核心单体保障，同时还带动了当地农业产业链的升级。

需要注意的是，生物制造规模化发展必将伴随大规模的生物原料需求，也带来了生物制造产业“与民争粮、与粮争地”的争议。如果大规模生物制造都使用粮食或农作物作为原料，势必会冲击粮食供应链，长久来看，这是一个不可持续的路线。

于是，凯赛目前正在积极探索的非粮生物基的技术方法，其核心在于用玉米秸秆、甘蔗渣、椰子壳等农业废弃物替代粮食原料，恰恰完美地解决了这一困境。它不仅保障了国家粮食安全，还为这些以往被焚烧或废弃的“农业垃圾”找到了高附加值的出路，变废为宝，既能减少因焚烧带来的大气污染，又能减轻环境压力。

关于非粮生物基的探索，目前，凯赛在山西的万吨级秸秆制乳酸示范项目已取得实质性进展，发酵工艺已经在山西得到验证，后续还将继续推进秸秆高值化利用通用技术的研发。

凯赛核心的技术突破还体现在工艺过程的绿色化。

以二元酸为例，传统化学法需要六七步高温反应，而凯赛的微生物在一步发酵中就能完成。这种生物转化过程条件温和，并且完全不会产生传统化学生产中的重金属等有毒副产品。

在二元酸和戊二胺的单体聚合阶段，凯赛自主研发的“一步法生物基高温聚酰胺制备工艺”同样体现了绿色的技术工艺理念。该技术将聚合时间缩短至传统化学工艺的1%，大幅降低能耗的同时，也实现了对合成尼龙熔点从290℃—310℃的精准控制，解决了传统高温尼龙生产中的出料难、产品易变黄等问题。

臧慧卿告诉记者，工厂曾对照过生物法与化学法制造出来的二元酸产品的纯度，生物法产品远远高于化学法的产品。原来化学法生产的过程中杂质容易去不干净，但是凯赛的生物法却解决了这个问题。优异的单体质量又大幅提升了下游产品例如长链尼龙的质量。

在产品性能方面，凯赛的生物基尼龙也展现出了超越传统材料的优异特性。

基于凯赛生物基尼龙产品，具有阻燃、吸湿、易染色、低翘曲、高流动等特点，以及环保性、可持续性优势。目前，凯赛生物已推出了高性能纺织尼龙“泰纶^®”，可广泛运用于纺织服饰、地毯、工业丝等领域。此外，基于产品的高强度、高耐热性、尺寸稳定性好等优异性能，凯赛生物又推出了工程尼龙“ECOPENT^®”，可广泛应用于汽车、电子电气、工业及消费品等领域，为社会的可持续发展提供解决方案。

泰纶®纤维不仅强度优于传统尼龙，更具备卓越的吸湿排汗性能，穿着舒适度显著提升；在工程应用领域，“ECOPENT^®”的熔点可达300℃以上，耐热性远超传统材料，特别适合制造汽车发动机周边部件。而且凯赛的生物基尼龙产品还展现出更好的尺寸稳定性，即使在潮湿环境下也能保持形状不变，这为精密零部件制造提供了全新可能。“比如长碳链高性能的尼龙产品可以用在燃油车的油管或者是新能源车电池板周边的冷却管，包括气刹管等等。”臧慧卿提到。

“凯赛的生物基产品没有应用的边界。”臧慧卿认为，凯赛在基础材料行业的产业化应用有着无限的可能性，在更广阔的赛道上，仍然可以期待凯赛有更多创新表现。

凯赛的产品不仅在制造端，在具体的应用场景中也展现出了显著的环保价值与商业竞争力。

从产品端来看，基于凯赛尼龙的生物基复合材料在集装箱、车厢板或者是新能源车里的电池上盖板等产品上都有所应用。

目前新能源动力汽车电池、储能电池等都可以使用生物基尼龙复合材料作为电池壳组的材料。臧慧卿在采访中指出，凯赛的生物基尼龙复合材料的性能可以与金属相媲美，与此同时使用该类材料产品还可以大幅度降低重量，解决了行业难题，也为下游产业链客户创造了降低能耗与碳排放的空间。

 “它可以替代金属产品，其密度仅为钢材的1/4，较铝材也轻了25%，可以起到减重的作用，对新能源车来说哪怕只减一公斤，也会对整个车的设计产生明显的影响。商用车车身重量很大，在用新能源电池替代柴油以后，电池重量增加，对应地要求车身的重量要减轻，所以商用车对车身的减重要求对凯赛来说也是一个机遇。”臧慧卿说。

在高端胶粘剂应用场景，例如手机电脑元器件的粘接、光伏发电设备组件中边框的密封和接线盒的固定以及新能源汽车电池包中的密封固定等，生物基尼龙或聚酯类热熔胶不仅解决了传统胶粘剂生产过程中挥发性溶剂（VOC）的问题，还显著提升了产品的耐热性与结构强度，成功地适配了电子元件精密粘接对性能要求严苛的应用场景。

而在制造大型风电叶片和高端复合材料的应用场景，凯赛的生物基尼龙热塑性复合材料，具有热固型的环氧树脂体系同等强度和更加优异的疲劳性能，且可回收再利用。通过生物基复材工艺创新，凯赛较热固材料体系大幅提高生产效率，并可实现全自动化生产。从而让支撑绿色能源与尖端科技的关键部件，既坚固耐用，又自带绿色基因。

凯赛通过与产业巨头深度绑定，将技术创新融入实际应用场景，让绿色材料从实验室走向千行百业，实现了从技术优势到产业生态的跨越。

为了打造更广泛的生物基材料生态，凯赛还在持续扩大自身的产业生态。

例如，在2024年5月，凯赛生物与合肥市政府、招商局创科集团签署了战略合作协议，以共同打造合成生物材料产业集群。如今，三方合资成立的招商凯赛复合材料（合肥）有限公司已注册设立，将主要从事生物基聚酰胺复合材料的研发、生产与销售业务，构建完整的生物基材料产业链，推动实现生物制造产业的场景应用、技术突破和产业升级，催生更多的原创科技成果。

此次合作选择合肥主要基于两个原因：第一，生物制造从实验室到商业化应用通常需5-10年的时间，这期间往往要面临不小的商业化风险，以政府、市场、资本协同为核心的“合肥模式”可以联合市场化资本，通过滚动投资的方式为凯赛生物关键项目提供资金支持，避免资本短期逐利干扰企业总体的发展战略；第二，基于合肥在新能源、新材料、生物医药等领域积累的资源禀赋，凯赛生物在落地后可以与本地企业形成深度协同，降低供应链成本，从而加速生物基产品的规模化落地。

以三方合资成立的招商凯赛复合材料（合肥）有限公司作为企业载体，可以系统性推动凯赛创新的生物基尼龙复合材料在光伏、新能源汽车等关键领域的规模化应用。

在这一生态中，凯赛作为技术核心，提供其自主研发的生物基尼龙树脂及复合材料核心技术，这些材料源于可再生资源，具备轻量化、高强度、耐腐蚀等特性，是实现对传统金属、玻璃钢材料绿色替代的基础；招商局创新科技集团则发挥其强大的产业资源和资本优势，不仅提供研发与产能建设所需的资金支持，更重要的是利用招商局集团在交通、港口、物流及高端装备制造等庞大的实业网络，为凯赛的生物基材料提供宝贵的首批次应用和市场化通道，例如在其体系内的物流装备、建筑模块或新能源车辆中进行先行先试，极大地降低了新材料导入市场的风险与门槛；合肥市政府则凭借其成功培育集成电路、新能源汽车等战略性新兴产业的“合肥模式”经验，为项目提供精准的产业政策、土地保障、基础设施配套，并高效协调本地丰富的光伏、新能源汽车产业链资源，促成合资公司与本地龙头企业的协同合作，加速凯赛的生物基技术验证与产品迭代。

臧慧卿表示，此次合作不仅能够给凯赛带来研发资金的支持，更重要的是能够为凯赛的新材料产品提供一个试用的机会，接入新的产业生态。“招商局下面有很多产业类别，包括建筑领域、物流领域还有新能源领域都符合凯赛生物基材料的应用场景。此次的合作意味着一个由政府、企业和资本三方共同支撑的生物基材料创新生态正在迅速成形，并且有望擦出“产业升级+技术创新+绿色发展”的多重火花，成为生物制造行业政企合作、产融结合的典范。

正如臧慧卿在采访中所提到的：将业务做好，让凯赛研发的绿色材料产品渗透进衣食住行的方方面面，赋能千行百业，这本身就是凯赛对社会最大的价值贡献。

来源 |《商学院》杂志12月刊