"이중 탄소" 목표에 따라 일련의 구현 지침이 도입되어 떠오르는 푸른 바다에서 엄청난 잠재력을 보여줍니다. 탄소 중립성을 달성하는 것은 에너지 생성, 에너지 소비 및 자원 재활용의 세 가지 주요 방향에서 접근 할 수 있습니다. 예를 들어, 재생 불가능한 석유를 청정 에너지로 대체하고, 생산 공정 및 CO2 를 적게 배출하는 장비를 채택하고, 기존 플라스틱 제품을 재활용 및 재사용하는 것이 포함됩니다. 이러한 다양한 경로 중에서 합성 생물학은 특히 유망한 것으로 두드러집니다.
합성 생물학의 새로운 푸른 바다
전 세계 탄소 배출량은 주로 에너지 소비 및 재료 사용에서 비롯됩니다. 매년 약 500 만 톤의 폴리머 재료가 소비되며, 각 톤은 8-9 톤의 CO2 를 방출합니다. 이것은 인류가 폴리머 재료로만 40 ~ 50 억 톤의 CO₂를 생성하여 환경 지속 가능성과 글로벌 개발에 중대한 도전을 제기한다는 것을 의미합니다. 합성 생물학은 에너지 생성 및 소비 전선 모두에서 저탄소 이점을 제공합니다. 합성 생물학을 활용하여 미생물 세포 공장을 건설함으로써 당과 같은 재생 가능한 생물 자원을 광범위한 벌크 화학 물질로 전환 할 수 있습니다. 이를 통해 벌크 화학 물질의 녹색 및 청정 생산을 가능하게하여 석유 자원에 대한 의존도를 줄이고 석유 화학 제조와 관련된 높은 에너지 소비 및 오염을 해결할 수 있습니다. 또한 생화학 적 또는 생물학적 방법을 사용하여 화학 물질을 생산하는 새로운 제조 틈새 시장으로 부상하여 비즈니스 전략을 재구성하고 소비자 인식에 영향을 미칩니다.
합성 생물학 회사 그룹 (예: Ginkgo, Amyris, Zymergen, Beam 등) 은 급속한 성장을 경험하고 있습니다. Transparency Market Research의 데이터에 따르면 글로벌 합성 생물학 시장은 2018 년에 4.96 억 달러에 이르렀으며 2027 년까지 400 억 달러 (260 억 위안) 를 초과 할 것으로 예상됩니다.
게놈 편집, 다중 유전자 조절, 단백질 스캐 폴딩 및 고 처리량 스크리닝과 같은 기술을 사용하여 건설 된 세포 공장은 다양한 벌크 화학 물질을 생산할 수있었습니다. 자본의 유입으로 더 많은 합성 생물학 서비스 회사가 생산을 확대하고 상당한 잠재력을 가진 제품을 시장에 내놓을 수있었습니다.
합성 생물학은 바이오 기반 화학 물질, 생체 재료 및 바이오 에너지와 같은 분야에서 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 그 중 벌크 화학 물질의 세 가지 범주-유기 아민 (e.g., cadaverine, putrescine, caprolactam), 유기산 (e.g., 숙신산, 젖산, 말론산, L-말산, 아디프산) 및 유기 알콜 (e.g., 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 이소부탄올)-특히 광범위한 적용을 갖는다.
기술의 발전으로 세포 공장 건설 및 발효 과정을위한 대사 경로 설계에 획기적인 발전이있었습니다. 그러나, 생합성 생성물의 분리 및 정제는 합성 생물학의 산업화를 위한 병목 현상으로 남아있다. 업계 전문가들은 벌크 화학 물질을 생산하기 위해 "화학적 방법을 대체하는 생물학적 방법" 을 사용하는 문제는 전환이 아니라 "정화" 에 있다고 지적합니다. 발효 후 세포 내부에는 수많은 불순물이 있습니다. 고분자 중합을 위해, 원료는 예외적으로 순수해야 한다. 그러나 생물학적 세포는 매우 복잡하고 다양합니다. 그들은 화학 방법이 합성 할 수없는 우수한 성능을 가진 특수 화학 물질을 생산할 수 있지만 다양한 대사 산물을 생성하여 표적 생성물의 수율이 낮습니다. 결국, 발효 중 모든 변형의 복잡한 세부 사항을 완전히 이해하는 것은 어렵습니다. 표적 생성물의 순도를 향상시키는 것은 비용을 더욱 증가시키며, 생체 제조 비용은 유사한 제품을 화학적으로 생산하는 것보다 훨씬 더 높다.
올바른 분리 및 정화 방법을 선택하는 방법
합성 생물학적 화학 제조업체의 경우 고순도 제품을 생산해야만 다운 스트림 사용자가 널리 채택하고 규모의 경제를 통해 수익성을 달성 할 수 있습니다. 제조업체의 경우 고 부가가치 제품을 소규모로 생산할 때 우선 순위는 순도 요구 사항을 충족하는 분리 방법이 첫 번째 선택이므로 제품을 신속하게 시장에 출시하는 것입니다. 일단 제품을 대량 생산할 수 있으면 비용 절감 분리 방법이 우선되어야합니다. 수만 톤의 규모로 생산된 벌크 화학물질의 경우, 다수의 단위 작업의 조합이 분리에 전형적으로 사용된다. 아래 다이어그램은 증류, 흡수, 결정화, 막 분리 및 크로마토그래피와 같은 다양한 분리 기술의 기술적 성숙도를 보여줍니다.
합성 생물학 방법을 사용하여 화학 물질을 생산하는 회사의 경우 전통적인 분리 및 정화 장비에 의존하여 고순도 분리 요구 사항을 충족하기가 어렵습니다. 또한 열에 민감한 물질은 고온에서 분해되는 경향이 있으며 고온 작동과 관련된 에너지 소비 및 운영 비용은 이들 회사에 상당한 관심사입니다. 예를 들어, 카다 베린을 분리하는 전통적인 방법은 99.19%[1] 의 순도를 달성하는 추출 증류를 포함합니다. 대조적으로, 새로운 분리 방법 인 용융 결정화는 결정화, 발한 및 용융 과정을 통해 카다 베린을 분리하여 99.92%[2] 의 제품 순도를 달성합니다. 폴리머 등급 요구 사항을 효과적으로 충족시킵니다. 또한 용융 결정화는 저온에서 작동하여 열에 민감한 물질의 화학적 변화를 방지하고 에너지 소비를 크게 줄입니다.
[1] 재조합 E. coli Bl-DAB 및 그 정제에 의해 촉매 된 Cadaverine에 대한 l-라이신 합성에 관한 연구 [D]
높은 발효 효율이지만 분리 및 정제의 병목 현상의 또 다른 예는 폴리락트산 (PLA) 의 생성이다. 젖산의 순도는 비용에 상당한 영향을 미치며 궁극적으로 PLA의 가격을 결정합니다. 새로운 세대의 젖산 정화 기술을 개발하는 것이이 병목 현상을 극복하는 열쇠입니다. DODGEN은 PLA의 비용을 $2,000 이하로 줄이기 위해 다중 분리 기술의 결합을 채택했습니다. Ningxia에있는 우리의 파일럿 모듈 식 공장은 다양한 결합 분리 기술의 산업 규모 검증을 수행하여 국내 및 국제적으로 여러 합성 생물학 회사의 돌파구에 기여했습니다.
프로세스 및 장비 혁신을위한 가속기 잠금 해제
합성 생물학은 화학 생산에 혁명을 일으켰으며 국내외 관련 기업의 급속한 발전은 시장 신뢰를 높였습니다. 제품 산업화를 가속화하는 것이 필수적이며 분리 분야의 고급 숙련 된 파트너가이 과정에서 핵심 가속기 역할을합니다.
DODGEN은 생산 공정 및 장비의 혁신을 촉진하기위한 촉매제 역할을합니다. 분리 분야의 포괄적 인 솔루션을 통해 고객이 신뢰할 수있는 분리 방법을 선택할 수 있도록 비용 효율적이고 효율적인 솔루션을 제공합니다. 우리의 R & D 센터는 미래 지향적이며, 다양한 분리 기술의 결합을 통해 분리 효율을 향상시키기 위해 강력한 과학 및 기술 역량을 활용하고, 또한 합성 생물학적 화학 물질의 요구에 맞는 혁신적인 공정 장비를 개발하면서. 합성 생물학 벌크 화학 분야에서 우리는 다운 스트림 분리 및 정화 단계에서 광범위한 경험을 가지고 있습니다. 고급 분리 솔루션을 제공하는 것 외에도 고객이 제품 산업화를 가속화 할 수 있도록 파일럿 규모의 산업 검증 서비스를 제공합니다. 이것은 시장에서 경쟁력을 강화할뿐만 아니라 미래의 개발 기회를 포착 할 수있게합니다.
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