随着国家“双碳”目标的提出，全球生物技术发展和产业升级的加速推进。生物质资源日益受到重视，我国生物质能源产业也迎来了新的发展机遇。当前，我国在能源结构上已从“以化石能源为主”向“化石能源与可再生能源并举”转型。其中，生物质是可再生能源和材料的主要来源，为了适应能源结构调整和转型发展需要，我国不断加大生物质产业的扶持力度，推进生物质产业发展。非粮生物质技术凭借其成本低、可规模化生产等优势成为未来替代传统化石能源的重要选择。

非粮生物质技术通常是指利用非粮食作物或农林废弃物等生物资源，通过生物转化或化学转化等方式，生产可替代石油化工产品的技术。非粮生物质技术具有可再生、低碳、环保等特点，是实现绿色循环经济和可持续发展的重要途径。

合曜生物，一家以生物合成技术为核心，致力于运用科学技术开发颠覆性的绿色生物制造工艺，生产创新可持续的生物基产品的合成生物学企业，同时为产业链升级提供合成生物学领域的解决方案。企业以研发生产可持续的生物基产品为目标，自主研发完成了以独特的非模式生物自动化改造筛选技术为核心的三大技术平台，领先的三大技术平台以及绿色生物制造技术的创新结合，基于全新的“非粮生物质+合成生物学”的生物制造范式，合曜生物已在非粮生物质技术领域取得大量的技术储备与可行的解决方案，有望突破原料资源瓶颈限制，推动新型可持续发展的绿色工业化进程。

秸秆高值化利用的战略意义类似美国“页岩气革命”

当下全球能源需求的增长以及对环境保护的迫切需求，非粮生物质技术被认为是促进可持续发展、实现能源替代和减少温室气体排放的重要途径之一。而以非粮生物质为核心的产业，通过不断迭代开发，技术积累已基本完备，将秸秆转化用于较高价值产品，成为开启非粮生物质大规模商业应用的关键技术。

我国每年秸秆产量超过8亿吨，即便考虑收集率和利用率也可以支撑1.5亿吨左右的生物质产品。[1]

此外，相比其他废弃物，例如厨余垃圾、排泄物、废塑料等，秸秆的分布更加集中，涉及交易对象更少，有助于保持供应的稳定性。秸秆虽是很好的生物质原料，但现有技术对其利用普遍低值化，低质产品无法替代化工品。秸秆的高值化利用势在必行，而合成生物学或成为最核心工具之一。[2]

秸秆高值化利用的商业意义、战略意义可能类似美国“页岩气革命”。秸秆高值化利用与页岩气开发有许多相似之处：

①相比整装油气田，页岩气和页岩油开采相对分散，开采周期短，但是储量巨大。秸秆高值化利用亦如此；

②页岩气和页岩油的开采周期短、地质条件多样，需要不断的技术迭代降本增效。秸秆以及其他生物废弃物的高值化利用亦如此；

③美国页岩气和页岩油的开采成本虽然不是全球最低的，但因为开采量大实现了对全球油气及其下游产品（例如乙烯产业链）的供给调控能力。秸秆高值化利用亦可如此；

④页岩气革命实现美国能源自给并出口，能源自由强化了美国在全球贸易和政治上的话语权。秸秆高值化利用对我国生物质产业的全球话语权亦如此。[3]

合曜生物作为国内位数不多的具有非粮生物质技术积累的的合成生物学企业，基于全新的“非粮生物质+合成生物学”的生物制造范式，有望为行业带来变革性的解决方案。

非粮生物质现阶段发展面临的挑战

当前，非粮生物质的工业应用大多局限于生产乙醇等低值产品，难以形成较高的利润空间，普遍难以实现商业化运作。由于非粮生物质中农作物秸秆及农业剩余物中含有大量的木质素，在原料预处理、糖化和发酵效率等方面难度更大，如何实现高效、低成本的综合开发成为非粮生物质产业化应用的关键问题之一。[4]

秸秆与其他木质纤维素（如木材等）类似，其中约65%为纤维素成分，同时还含有半纤维素和木质素。纤维素是组成植物细胞壁的主要成分，由几百至几千个β-1,4糖苷键连接的葡萄糖单元组成，是自然界中最丰富的有机聚合物，蕴藏着植物界50%以上的碳。半纤维素是由戊糖（木糖、阿拉伯糖等）和己糖（葡萄糖、甘露糖）组成的异质多聚体，其中木聚糖为主要组成部分。木质素是一种天然的酚类高分子化合物，通过共价键与半纤维素连接，含有丰富的芳环结构、脂肪族和芳香族羟基以及醌基等活性基团。[5]

①秸秆高效糖化困难：大多数发酵用菌株因缺乏相应地纤维素、半纤维素、木质素水解酶，几乎无法直接利用此类多糖合成产物，因此需要通过预处理降解多糖，以释放可发酵糖类（木糖、葡萄糖、阿拉伯糖和甘露糖等）。高分子量和复杂的大分子结构使非粮生物质中纤维素的降解分离和低成本处理及综合利用成为制约生物质能源利用的关键，需要通过许多转化方法进行糖化。同时，当使用纤维素酶降解木质纤维素时，分解出的纤维二糖、葡萄糖等会对酶解产生较强的反馈抑制作用，更有效和更具成本效益的酶的开发进展缓慢。 

②微生物生长抑制物：在非粮生物质预处理过程中除产生微生物可利用的碳源外，还会产生多种抑制微生物生长的有机抑制物如弱酸、醛和酚等。若采用酸/碱预处理，残留的无机离子也会对微生物生长产生抑制作用。

③碳代谢阻遏：目前工业生产菌株大多基于粮食原料开发，依赖于葡萄糖或淀粉，若对木糖等五碳糖的利用不佳，会出现碳代谢阻遏现象，即葡萄糖被优先利用，直到葡萄糖耗尽才开始利用其他糖，使得部分糖在发酵结束时未被利用，从而降低发酵效率。此外，不同来源的秸秆成分差别巨大，故而水解液中糖的组成也千差万别，对工业菌株的开发造成一定困难。

④高效综合开发：副产物即在生产过程中伴随目标产物产生的物质，副产物的产生会降低整体底物利用率，甚至产生抑制物。

合曜生物打造特色“中国红酵母”，助力非粮生物质高值利用

工业菌种是发酵产业的竞争焦点和关键，被誉为产业的“芯片”。合曜生物秉承着创新&高效的研发理念，聚焦于合成生物领域的创新技术研发，并以此为核心推动非粮生物质产业的发展。

目前，合曜生物利用一种优异高效的、原产于中国的红酵母菌株进行优化改造的特色“中国红酵母”，依托自主研发的以非模式生物自动化改造技术为核心的三大技术平台，增强了“中国红酵母”的纤维素水解液利用能力，并将其进行菌株改造产出多种高值产品，包括高值脂肪酸和抗衰化妆品/食品原料等，一些产品价值高达每吨上千万元。合曜生物也在不断提升和迭代技术储备，正在研发更多高产大宗产品的“中国红酵母”，进一步推动中国可持续发展的绿色工业化进程；同时合曜生物也在利用非粮生物质的工艺方面，积累了大量的技术储备。

非粮生物质技术发展前景广阔，合曜生物将绿色可持续贯彻始终

随着对可持续发展的追求，非粮生物质技术的可持续性及广泛的应用领域是其重要优势，将成为替代传统能源和材料的重要选择，未来发展前景十分广阔。

对于合曜生物来说，公司在非粮生物质技术领域的技术创新至关重要。作为一家专注于运用科学技术开发颠覆性绿色生物制造工艺，生产创新可持续生物基产品的企业，合曜生物具有丰富的科研经验和创新能力。公司将不断优化改进高效的非粮生物质转化技术，提高资源利用效率，推动非粮生物质技术在能源、化工和材料等领域的应用，同时为行业提供更高效、环保和经济可行的非粮生物质转化解决方案。合曜生物作为非粮生物质领域的重要参与者，将通过持续创新和技术突破，推动非粮生物质技术的发展，为实现人类可持续发展的美好生活而努力！
注：

文中[1][2][3]资料参考来源：雪球专栏作者：冲击富豪榜

文中[4][5]资料参考来源：DeepTech《2023非粮生物质开发关键技术与产业结构解读》