合成生物学行业研究报告

合成生物学行业研究报告导语合成生物学应用较为广泛的合成化学品领域，划时代意义体现在其完全符合“碳中和”的要求。1四个维度阐释合成生物学对世界和中国的战略意义定义合成生物学——设计改造生命系统合成生物学：设计改造生命系统，合成具有成本规模优势的产品。在此处需要指出我们更关注合成生物学产业上而并非学术上的定义，因此最终将落地到产品。整个流程可以分为前端-菌株改造；后端-通过发酵过程实现生物生产。输入端原料为菌株能够利用的营养物质如葡萄糖等。合成生物学具有划时代意义——碳中和合成生物学应用较为广泛的合成化学品领域，划时代意义体现在其完全符合“碳中和”的要求，将成为ESG投资重点：1）生物基生产过程条件较传统化工温和，可以节约生产过程中的能源消耗。2）生物基生产原料多为淀粉，葡萄糖等，相较于石油可再生。3）可以设计厌氧过程通路，完全不排放CO2甚至吸收CO2。根据碳中和要求，目前阶段某些化学品的石油基化工法产能已经不再获批，例如丁二酸。远期看，当各企业的碳配额明确后，减少的碳排放将直接转化为经济效益。按照目前中国碳交易市场价格，碳排放价格为42元/吨，欧盟交易价格为90欧元/吨。目前碳交易国内首批纳入发电行业，根据相关规定，“十四五”期间石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、航空等高排放行业也将陆续纳入全国碳市场，届时碳排放价格将进一步走高。减排实例：以ADA工业生产为例对比碳排放及能源消耗。KA-油法工业生产ADA需要首先将环己烷高温高压氧化为KA-油（环己醇与环己酮），进一步在铜、钒催化下利用硝酸氧化，在消去氮氧化合物与水后，在硝酸中结晶得到己二酸，该过程产生的副产物戊二酸、丁二酸、戊酸、己酸经进一步精制得到己二酸。过程中产生的气体副产物包括碳氧化合物与氮氧化合物，其中，NO、NO2可完全回收，以硝酸的形式返回到工艺生产中，而N2O则不能回收，必需经历下游的处理。合成生物学方法已经发展到可以利用葡萄糖生产己二酸，合成过程中温度保持在30℃，pH环境通过缓冲液维持，减少碳排放，气体副产物排放与能源消耗。2合成生物学百花齐放，主要分为平台型与产品型公司合成生物学公司分类：平台型与产品型合成生物学全过程由前端菌种改造，后端生物生产组成。根据企业发展的出发点，有更侧重前端菌种改造的平台型公司，有在后端具备优势，做产品落地的产品型公司。从产业角度，在产品落地过程中，前端菌种改造是基础，后端放大生产工艺是保障。相辅相成，缺一不可，前后端均有关键指标与KnowHow。从投资角度来看，利用规模生产优势对石化产业链进行破坏式创新替代是当务之急且切实可行的，因此中短期看好具备规模生产能力的后端产品企业（中国具备天然优势）；而要想平台不断延伸并创造新的产品需求则需要前端菌株的改造能力，因此中长期来看，具备菌株改造优化能力的前端企业更具备平台潜力。合成生物学行业全景：百花齐放按照以上分类标准，各个类型公司均可以找到代表公司，整个行业呈现百花齐放的业态。产品型公司根据产品应用场景进一步分为化工品及消费品两类。平台型公司与产品型公司可以互相转化，平台型公司同样可能孵化或生产产品；产品型公司打通某一代谢通路后可成为平台公司。针对不同类型公司的投资路径总结针对以上不同类型的合成生物学公司，我们分别总结投资路径如下，并分别可以寻找海外市场的对标：1）平台型公司要重点关注底盘细胞改造技术储备与能力，基因组数据的积累程度。2）平台型公司向下游延伸做产品后，投资要点除去关注改造细胞的技术平台外，需要额外关注选品逻辑与工业化生产能力。3）利用合成生物学进行化工品生产的公司投资要点为产品的成本优势（包括生产成本与绿色成本），具体可拆解为菌株本身生产效率与后端发酵工艺及分离技术，其中菌株本身生产效率是基础，后端工艺至关重要。4）以合成生物学方式生产消费品的公司投资要点更为关注产品本身的市场推广，合成生物学将成为其构建产品壁垒的一种手段。3A股相关公司及投资分析华恒生物：打通EMP-TCA代谢通路的平台型产品公司华恒生物成立于2005年，2011年前以酶法工艺生产L-丙氨酸，DL-丙氨酸。2011年实现厌氧生物基L-丙氨酸关键技术突破，此后不断优化技术，奠定了在丙氨酸领域的领先地位。2018年与2019年，公司分别将酶法生产的β-丙氨酸与D-泛酸钙推进上市。公司于2014年挂牌“新三板”，2021年4月公司科创版上市。目前通过合成生物学方法生产产品落地的有L-丙氨酸，L-缬氨酸。公司的核心人员有董事长郭恒华，直接和间接持有公司近30%的股权；首席科学家张学礼，直接和间接持有公司3.9%的股权。“成本优势+碳中和”切入巴斯夫产业链华恒生物的收入结构中L-丙氨酸占比最高，L-丙氨酸分为合成生物学发酵法与酶法，其中发酵法收入占比90%以上。发酵法的优势在于成本优势与减少碳排放，与酶法相比，发酵法降低生产成本越50%。综合近三年情况，公司发酵法L-丙氨酸平均售价为1.6万元/吨，毛利率为46%左右，酶法生产的L-丙氨酸平均售价为2万元/吨，毛利率在10-25%之间波动。同时厌氧发酵完全杜绝二氧化碳的排放。成本优势与绿色低碳的理念使华恒生物成功切入巴斯夫螯合剂MGDA供应链中L-丙氨酸环节。MGDA是巴斯夫2010年开发的新型环保螯合剂，下游为洗涤剂产品。华恒生物2013年与巴斯夫签订供应合同，如今巴斯夫已经成为华恒生物最大的客户。具备EMP-TCA代谢通路的进化与拓展能力华恒生物目前成熟的合成生物学发酵产品有L-丙氨酸，L-缬氨酸正在大规模放量过程中。通过公司L-丙氨酸的生产优化过程，我们可以看到华恒生物以正反馈的形式进行不断进化，经过5代优化达到最优产量171g/L，优化过程并非线性。同时我们通过查询专利，认为公司已经具备“糖酵解-三羧酸循环”的拓展能力，为未来基于同一通路的其他产品落地打下基础。基于可拓展的平台化未来将不断丰富管线基于华恒生物有规划的品类及产能扩充，我们可以梳理得到华恒生物落地及在研以下项目：其中三支链氨基酸与β-丙氨酸为合成D-泛酸钙的原料。同时华恒生物于8月份公告与关联方拟设立两家合成生物平台公司—礼合生物与华恒香料。礼合生物注册资本5000万元，公司出资10