巴斯夫生物化工业务发展观察

  定位清晰超前布局延伸产业链
  [中国石油新闻中心2023-12-05]
  当前，气候变化、能源供应紧缺等问题加剧，绿色可持续发展已成为全球共识。生物化工由于通常以生物质为原料，采用相对温和的生物反应过程，具有典型的绿色特征，成为诸多能源化工公司的战略选择。作为连续多年全球排名第一的化工公司，巴斯夫一向拥有超前的战略眼光和果断的业务部署。研究其生物化工发展思路及策略，对我国相关企业具有一定的借鉴意义。
  生物化工业务发展历程
  巴斯夫生物化工业务最早可追溯至上世纪80年代，按照业务重点的不同，其发展历程可分为三个阶段。
  第一阶段（1987—2006年），开启生物技术的产业化探索。随着维生素B_2生物合成技术取得突破，巴斯夫开启了大规模生物化工业务的尝试。一方面将路德维希港基地的化学法维生素B_2生产工艺替换为生物工艺，并加大对杀菌剂、除草剂、动物营养品等产品的开发力度。另一方面开始了对减碳材料的探索，率先推出可生物降解塑料Ecoflex。
  第二阶段（2007—2016年），扩大生物基产品供应范围，并进行下一代工业生物技术研发。通过在生产的初始环节添加生物质原料，巴斯夫推出了240多种符合《欧盟可再生能源指令》和国际可持续发展与碳认证（ISCC）的生物质平衡产品（BMB产品），成为世界领先的生物基化学品生产企业。同时，巴斯夫将工业生物技术（也称白色生物技术）作为重点创新方向之一进行系列部署，并陆续推出基于此的“超越型”产品。
  第三阶段（2017年至今），工业生物技术布局加速。巴斯夫先后获得Broad研究所（哈佛大学和麻省理工学院合办）关于CRISPR基因组编辑技术的授权；2019年收购了生物技术公司Isobionics，投资基因组测序技术公司Equinom，并与合成生物学公司Conagen、数字平台公司Riffyn进行合作；2021年又投资合成生物学初创公司恩和生物。至此，除了依托已有的加利福尼亚研究联盟从事生物技术研究，巴斯夫在基因测序、菌株设计、微生物平台构建等方面的合作布局进一步完善。与此同时，更多的基于工业生物技术的“超越型”产品面世。
  生物化工业务发展战略分析
  巴斯夫重视业务优势的形成，其生物化工业务发展具有以下三个特点。
  一是业务定位清晰，各阶段侧重不同，充分发挥技术的支撑与引领作用。巴斯夫的生物化工产品主要分为两类，即瞄准“快速减碳”目标的BMB产品和引领行业发展方向的“超越型”产品。从技术角度看，BMB产品主要特征为“生物质原料+化学工艺”，不改变原有工艺路线，技术成熟度高，灵活且下游兼容性好；“超越型”产品是目前生物技术的前沿应用，技术难度高，但发展潜力大，是巴斯夫引领行业发展的标杆产品代表。从发展路径看，BMB产品定位为“快速实现”，几乎涵盖巴斯夫一体化炼厂的所有产品类型，包括汽车清漆、汽车涂料、消泡剂、尼龙、聚氨酯等；而“超越型”产品着眼中远期，主要从单品技术突破入手，逐渐带动相关系列产品的发展。例如基于生物基丙烯酸2-辛酯（2-OA），进一步开发生物基单体丙烯酸异辛酯（2-EHA）和丙烯酸正丁酯（BA）等。
  二是超前布局，围绕工业生物技术形成完整的合作创新网络。工业生物技术反应条件温和，且部分反应路线更短、更高效。早在2007年，巴斯夫便已意识到该技术的价值增长潜力并开始系列部署。在设定产品应用场景时，六大业务板块中的五个（化学品、材料、工业解决方案、营养与护理以及农业解决方案）均涉及生物技术产品。生物酶被用于营养健康、作物保护、香精香料以及洗涤剂、化妆品成分等众多产品的生产。在选择合作对象时，与擅长DNA测序、DNA合成、基因编辑以及擅长设计、开发和改造生物系统的团队广泛合作，建立了从基因编辑到菌株设计、分离纯化全流程的合作网络，且合作领域均与自身产业链密切结合。例如，与LanzaTech公司合作，既可利用巴斯夫的工业废气，产品又可作为原料进入巴斯夫下一环节生产；与恩和公司合作，可助力巴斯夫甜味剂、维生素、个人护理品以及作物保护等产品的生产。
  三是瞄准大宗化学品的生物技术替代，从重要中间体入手，逐步向产业链下游拓展。作为化学中间体的主要生产商之一，巴斯夫的中间体产品超过700种。在布局大宗产品生物替代时，最先从琥珀酸、1,4-丁二醇等中间体切入。为了在低成本培养基中获得高产量琥珀酸，巴斯夫与荷兰CSM公司合作开发了可适应不同原料的专利菌种，2014年实现了生物基琥珀酸的量产，产能1万吨/年。作为最大的丁二醇生产商，巴斯夫2013年与美国Genomatica公司合作建设以糖类为原料的3万吨/年产能生产装置，战略部署走在世界同行前列。基于生物基琥珀酸和1,4-丁二醇，巴斯夫进一步延伸生产γ-丁内酯、四氢呋喃等产品，从单点产品的突破逐渐实现碳四产业链生物基产品的贯穿。
  对我国企业发展生物化工的建议
  我国化工企业转型发展生物化工业务，可以适当参考巴斯夫公司的经验策略，在充分考虑技术、市场、产品、竞争力等因素的基础上稳步推进。
  一是明确阶段目标，加快形成不同时期的竞争优势。生物化工具有环保、可持续的优势，但现有技术条件下并非各类化学品均适合以生物质为原料或采用生物技术进行生产，因此企业需要结合原料结构特点、产品预期特性、技术成熟度以及应用场景等，制定分阶段、分层次的发展策略，力争在不同阶段均形成竞争优势，避免蜂拥而上和盲目扩张。对技术成熟度高且有成本优势的生物化工业务加快推进，并加强对下游应用市场的拓展；对应用前景好但仍有技术瓶颈的技术，加快攻关突破；对可引领未来新兴产业方向的创新技术确保研发投入，做好超前布局。
  二是结合公司业务定位，由点及线稳步发展。对于瞄准某一细分市场的专精特新化工企业，市场容量小但价值高的精细化学品可作为工业生物技术的发展重点，例如，植物天然产物的人工合成、仿生材料的合成等。对于瞄准大宗市场的化工企业，可先从产业链前端的单体或平台化合物入手，再沿产业链逐步延伸。例如，碳二产业链上的生物乙烯、乙酸酐、乙二醇。
  三是内部研发与外部合作相结合，形成联合创新体。生物化工业务的开展不仅涉及工业菌种的设计、编辑、培养，也需要酶制剂合成、高效分离提纯、有效规模放大等技术以及工具与工程层面的协同，因此优势互补的产学研模式对创新成果转化十分重要。企业需立足自身研发基础，加强外部合作，沿着技术链进行完整的战略布局，发挥学术界、产业界各方优势，实现共赢。一方面，加快创新技术从小试到工业应用的流程；另一方面，为在生产中优化技术路线、捕捉市场机遇、提升竞争力奠定基础。（雪晶?师晓玉?中国石油石油化工研究院）