凱賽生物：用“生物”力量重塑尼龍

生物制造不僅能夠作為一種規模化、高質量的工業生產方式，更具備與傳統化學法競爭甚至超越的潛力。

文｜王玉冰（實習記者）

ID | BMR2004

曾幾何時，尼龍的出現被譽為材料界的一場革命，它以其優異的強度、耐磨性和廣泛的應用場景，徹底改變了人類的生產與生活方式。

然而，傳統尼龍的制造始終與化工廠、石油開采、高溫高壓等詞匯緊密相連。從石油中提取原料，歷經數十步復雜的化學反應，在高溫高壓的苛刻條件下才能最終合成。這一過程不僅大量消耗不可再生資源，還會伴隨顯著的碳排放與污染物排放，對環境造成持久負擔。

如今，我們或許可以想象這樣一個未來：身上所穿的衣物、汽車中的零部件，不再源自地底的石油，而是由一些更環保、更綠色可循環的材料做成。上海凱賽生物技術股份有限公司（以下簡稱“凱賽”）正是在將這一愿景逐步變為現實。

2000年，凱賽生物于上海正式成立。創始人兼董事長劉修才博士將目光投向了潛力巨大的微生物世界。他堅信，生物制造不僅能夠作為一種規模化、高質量的工業生產方式，更具備與傳統化學法競爭甚至超越的潛力。近日，《商學院》雜志圍繞凱賽的生物基尼龍的創新及應用專訪了上海凱賽生物技術股份有限公司副總裁兼董事會秘書臧慧卿。

01

從源頭減碳

凱賽的生物制造法不僅大幅地降低了碳排放含量，更通過卓越的產品純度與可定制化生產重新定義了行業標準。

“其實生物制造本身它就是一個綠色產業。從碳排放的角度來看，石油化工的源頭不管是石油、天然氣還是煤炭都是把碳源從地下挖出來，總歸是增加自然界的碳含量，幾乎是不可逆的過程。凱賽以微生物的手段，把植物里的碳變成生產的原材料，進一步加工變成實用產品。從這個角度講，從原料到產品碳循環的過程其實是在自然界內部的一個循環，這是生物法減碳的一個大前提。”臧慧卿表示。

凱賽生物制造法的原料主要來源于可再生植物資源，微生物天生就具備將糖分轉化為有用物質的能力。

玉米、秸稈、椰子殼等植物中含有豐富的多糖例如淀粉、纖維素等等，在經過酶解后可生成單糖例如葡萄糖，而這些糖類正是微生物發酵的底物，通過合成生物學技術還可將其定向轉化為戊二胺等用于制作尼龍的單體。

傳統化學法生產二元酸過程冗長且環境嚴苛，凱賽生物的看家本領是可以通過合成生物技術以石油冶煉或煤制油的副產品、或來源于植物的正構烷烴，以生物法轉化為長鏈二元酸。而凱賽生物法生產的二元酸比如癸二酸（DC10）相較于以蓖麻油為原料的化學法，全生命周期碳排放可降低40%以上。同時，產品純度更高，雜質更少，質量非常穩定。

不僅如此，相比傳統方法的高溫高壓方式，凱賽的生物制造法只需在常溫常壓的條件下進行，就能夠精準、高效地合成出性能可與化學法相媲美的產品，不僅大幅地降低了碳排放含量，更通過卓越的產品性能重新定義了行業標準。

另一個制造尼龍的單體戊二胺，現階段主要以淀粉為原料，通過酶解技術將其降解為葡萄糖，再借助精心設計的工程菌株，將這些植物糖分直接轉化為尼龍的核心原料——生物基戊二胺。而這個產品，到目前為止還沒有商業上可行的化學法生產工藝。

單體生產以后，工程師將它們投入到化學反應器中，通過控制溫度和壓力，二元酸和戊二胺單體會手拉手連接在一起，發生聚合反應，形成長長的分子鏈，這就是最終的生物基聚酰胺產品，也就是我們俗稱的“尼龍”。

在凱賽從戊二胺到生物基尼龍的生物制造工廠中，首先通過先進的酶解技術將玉米淀粉轉化為葡萄糖溶液，隨后在發酵罐中，經過合成生物學技術改造的專屬工程菌株，通過嚴格控制溫度、pH值和溶解氧的優化工藝參數，以葡萄糖為碳源進行精準代謝，高效地將糖分子轉化為戊二胺。目前，公司年產5萬噸以及在建的年產50萬噸生物基戊二胺產能，不僅為凱賽自身開發生物基聚酰胺如“尼龍510”提供了核心單體保障，同時還帶動了當地農業產業鏈的升級。

需要注意的是，生物制造規模化發展必將伴隨大規模的生物原料需求，也帶來了生物制造產業“與民爭糧、與糧爭地”的爭議。如果大規模生物制造都使用糧食或農作物作為原料，勢必會沖擊糧食供應鏈，長久來看，這是一個不可持續的路線。

于是，凱賽目前正在積極探索的非糧生物基的技術方法，其核心在于用玉米秸稈、甘蔗渣、椰子殼等農業廢棄物替代糧食原料，恰恰完美地解決了這一困境。它不僅保障了國家糧食安全，還為這些以往被焚燒或廢棄的“農業垃圾”找到了高附加值的出路，變廢為寶，既能減少因焚燒帶來的大氣污染，又能減輕環境壓力。

關于非糧生物基的探索，目前，凱賽在山西的萬噸級秸稈制乳酸示范項目已取得實質性進展，發酵工藝已經在山西得到驗證，后續還將繼續推進秸稈高值化利用通用技術的研發。

02

工藝過程的綠色化

凱賽在基礎材料行業的產業化應用有著無限的可能性。

凱賽核心的技術突破還體現在工藝過程的綠色化。

以二元酸為例，傳統化學法需要六七步高溫反應，而凱賽的微生物在一步發酵中就能完成。這種生物轉化過程條件溫和，并且完全不會產生傳統化學生產中的重金屬等有毒副產品。

在二元酸和戊二胺的單體聚合階段，凱賽自主研發的“一步法生物基高溫聚酰胺制備工藝”同樣體現了綠色的技術工藝理念。該技術將聚合時間縮短至傳統化學工藝的1%，大幅降低能耗的同時，也實現了對合成尼龍熔點從290℃—310℃的精準控制，解決了傳統高溫尼龍生產中的出料難、產品易變黃等問題。

臧慧卿告訴記者，工廠曾對照過生物法與化學法制造出來的二元酸產品的純度，生物法產品遠遠高于化學法的產品。原來化學法生產的過程中雜質容易去不干凈，但是凱賽的生物法卻解決了這個問題。優異的單體質量又大幅提升了下游產品例如長鏈尼龍的質量。

在產品性能方面，凱賽的生物基尼龍也展現出了超越傳統材料的優異特性。

基于凱賽生物基尼龍產品，具有阻燃、吸濕、易染色、低翹曲、高流動等特點，以及環保性、可持續性優勢。目前，凱賽生物已推出了高性能紡織尼龍“泰綸?”，可廣泛運用于紡織服飾、地毯、工業絲等領域。此外，基于產品的高強度、高耐熱性、尺寸穩定性好等優異性能，凱賽生物又推出了工程尼龍“ECOPENT?”，可廣泛應用于汽車、電子電氣、工業及消費品等領域，為社會的可持續發展提供解決方案。

泰綸?纖維不僅強度優于傳統尼龍，更具備卓越的吸濕排汗性能，穿著舒適度顯著提升；在工程應用領域，“ECOPENT?”的熔點可達300℃以上，耐熱性遠超傳統材料，特別適合制造汽車發動機周邊部件。而且凱賽的生物基尼龍產品還展現出更好的尺寸穩定性，即使在潮濕環境下也能保持形狀不變，這為精密零部件制造提供了全新可能。“比如長碳鏈高性能的尼龍產品可以用在燃油車的油管或者是新能源車電池板周邊的冷卻管，包括氣剎管等等。”臧慧卿提到。

“凱賽的生物基產品沒有應用的邊界。”臧慧卿認為，凱賽在基礎材料行業的產業化應用有著無限的可能性，在更廣闊的賽道上，仍然可以期待凱賽有更多創新表現。

03

產品的低碳應用

凱賽的尼龍系列產品在集裝箱、車廂板或者是新能源車里的電池上蓋板等產品上都有所應用。

凱賽的產品不僅在制造端，在具體的應用場景中也展現出了顯著的環保價值與商業競爭力。

從產品端來看，基于凱賽尼龍的生物基復合材料在集裝箱、車廂板或者是新能源車里的電池上蓋板等產品上都有所應用。

目前新能源動力汽車電池、儲能電池等都可以使用生物基尼龍復合材料作為電池殼組的材料。臧慧卿在采訪中指出，凱賽的生物基尼龍復合材料的性能可以與金屬相媲美，與此同時使用該類材料產品還可以大幅度降低重量，解決了行業難題，也為下游產業鏈客戶創造了降低能耗與碳排放的空間。

“它可以替代金屬產品，其密度僅為鋼材的1/4，較鋁材也輕了25%，可以起到減重的作用，對新能源車來說哪怕只減一公斤，也會對整個車的設計產生明顯的影響。商用車車身重量很大，在用新能源電池替代柴油以后，電池重量增加，對應地要求車身的重量要減輕，所以商用車對車身的減重要求對凱賽來說也是一個機遇。”臧慧卿說。

在高端膠粘劑應用場景，例如手機電腦元器件的粘接、光伏發電設備組件中邊框的密封和接線盒的固定以及新能源汽車電池包中的密封固定等，生物基尼龍或聚酯類熱熔膠不僅解決了傳統膠粘劑生產過程中揮發性溶劑（VOC）的問題，還顯著提升了產品的耐熱性與結構強度，成功地適配了電子元件精密粘接對性能要求嚴苛的應用場景。

而在制造大型風電葉片和高端復合材料的應用場景，凱賽的生物基尼龍熱塑性復合材料，具有熱固型的環氧樹脂體系同等強度和更加優異的疲勞性能，且可回收再利用。通過生物基復材工藝創新，凱賽較熱固材料體系大幅提高生產效率，并可實現全自動化生產。從而讓支撐綠色能源與尖端科技的關鍵部件，既堅固耐用，又自帶綠色基因。

04

構建生物制造材料的新生態

由政府、企業和資本三方共同支撐的生物基材料創新生態正在迅速成形，并且有望擦出“產業升級+技術創新+綠色發展”的多重火花。

凱賽通過與產業巨頭深度綁定，將技術創新融入實際應用場景，讓綠色材料從實驗室走向千行百業，實現了從技術優勢到產業生態的跨越。

為了打造更廣泛的生物基材料生態，凱賽還在持續擴大自身的產業生態。

例如，在2024年5月，凱賽生物與合肥市政府、招商局創科集團簽署了戰略合作協議，以共同打造合成生物材料產業集群。如今，三方合資成立的招商凱賽復合材料（合肥）有限公司已注冊設立，將主要從事生物基聚酰胺復合材料的研發、生產與銷售業務，構建完整的生物基材料產業鏈，推動實現生物制造產業的場景應用、技術突破和產業升級，催生更多的原創科技成果。

此次合作選擇合肥主要基于兩個原因：第一，生物制造從實驗室到商業化應用通常需5-10年的時間，這期間往往要面臨不小的商業化風險，以政府、市場、資本協同為核心的“合肥模式”可以聯合市場化資本，通過滾動投資的方式為凱賽生物關鍵項目提供資金支持，避免資本短期逐利干擾企業總體的發展戰略；第二，基于合肥在新能源、新材料、生物醫藥等領域積累的資源稟賦，凱賽生物在落地后可以與本地企業形成深度協同，降低供應鏈成本，從而加速生物基產品的規模化落地。

以三方合資成立的招商凱賽復合材料（合肥）有限公司作為企業載體，可以系統性推動凱賽創新的生物基尼龍復合材料在光伏、新能源汽車等關鍵領域的規模化應用。

在這一生態中，凱賽作為技術核心，提供其自主研發的生物基尼龍樹脂及復合材料核心技術，這些材料源于可再生資源，具備輕量化、高強度、耐腐蝕等特性，是實現對傳統金屬、玻璃鋼材料綠色替代的基礎；招商局創新科技集團則發揮其強大的產業資源和資本優勢，不僅提供研發與產能建設所需的資金支持，更重要的是利用招商局集團在交通、港口、物流及高端裝備制造等龐大的實業網絡，為凱賽的生物基材料提供寶貴的首批次應用和市場化通道，例如在其體系內的物流裝備、建筑模塊或新能源車輛中進行先行先試，極大地降低了新材料導入市場的風險與門檻；合肥市政府則憑借其成功培育集成電路、新能源汽車等戰略性新興產業的“合肥模式”經驗，為項目提供精準的產業政策、土地保障、基礎設施配套，并高效協調本地豐富的光伏、新能源汽車產業鏈資源，促成合資公司與本地龍頭企業的協同合作，加速凱賽的生物基技術驗證與產品迭代。

臧慧卿表示，此次合作不僅能夠給凱賽帶來研發資金的支持，更重要的是能夠為凱賽的新材料產品提供一個試用的機會，接入新的產業生態。“招商局下面有很多產業類別，包括建筑領域、物流領域還有新能源領域都符合凱賽生物基材料的應用場景。此次的合作意味著一個由政府、企業和資本三方共同支撐的生物基材料創新生態正在迅速成形，并且有望擦出“產業升級+技術創新+綠色發展”的多重火花，成為生物制造行業政企合作、產融結合的典范。

正如臧慧卿在采訪中所提到的：將業務做好，讓凱賽研發的綠色材料產品滲透進衣食住行的方方面面，賦能千行百業，這本身就是凱賽對社會最大的價值貢獻。