合成生物學行業(yè)研究報告

合成生物學行業(yè)研究報告導語合成生物學應用較為廣泛的合成化學品領域，劃時代意義體現(xiàn)在其完全符合“碳中和”的要求。1四個維度闡釋合成生物學對世界和中國的戰(zhàn)略意義定義合成生物學——設計改造生命系統(tǒng)合成生物學：設計改造生命系統(tǒng)，合成具有成本規(guī)模優(yōu)勢的產(chǎn)品。在此處需要指出我們更關注合成生物學產(chǎn)業(yè)上而并非學術上的定義，因此最終將落地到產(chǎn)品。整個流程可以分為前端-菌株改造；后端-通過發(fā)酵過程實現(xiàn)生物生產(chǎn)。輸入端原料為菌株能夠利用的營養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖等。合成生物學具有劃時代意義——碳中和合成生物學應用較為廣泛的合成化學品領域，劃時代意義體現(xiàn)在其完全符合“碳中和”的要求，將成為ESG投資重點：1）生物基生產(chǎn)過程條件較傳統(tǒng)化工溫和，可以節(jié)約生產(chǎn)過程中的能源消耗。2）生物基生產(chǎn)原料多為淀粉，葡萄糖等，相較于石油可再生。3）可以設計厭氧過程通路，完全不排放CO2甚至吸收CO2。根據(jù)碳中和要求，目前階段某些化學品的石油基化工法產(chǎn)能已經(jīng)不再獲批，例如丁二酸。遠期看，當各企業(yè)的碳配額明確后，減少的碳排放將直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效益。按照目前中國碳交易市場價格，碳排放價格為42元/噸，歐盟交易價格為90歐元/噸。目前碳交易國內(nèi)首批納入發(fā)電行業(yè)，根據(jù)相關規(guī)定，“十四五”期間石化、化工、建材、鋼鐵、有色、造紙、航空等高排放行業(yè)也將陸續(xù)納入全國碳市場，屆時碳排放價格將進一步走高。減排實例：以ADA工業(yè)生產(chǎn)為例對比碳排放及能源消耗。KA-油法工業(yè)生產(chǎn)ADA需要首先將環(huán)己烷高溫高壓氧化為KA-油（環(huán)己醇與環(huán)己酮），進一步在銅、釩催化下利用硝酸氧化，在消去氮氧化合物與水后，在硝酸中結(jié)晶得到己二酸，該過程產(chǎn)生的副產(chǎn)物戊二酸、丁二酸、戊酸、己酸經(jīng)進一步精制得到己二酸。過程中產(chǎn)生的氣體副產(chǎn)物包括碳氧化合物與氮氧化合物，其中，NO、NO2可完全回收，以硝酸的形式返回到工藝生產(chǎn)中，而N2O則不能回收，必需經(jīng)歷下游的處理。合成生物學方法已經(jīng)發(fā)展到可以利用葡萄糖生產(chǎn)己二酸，合成過程中溫度保持在30℃，pH環(huán)境通過緩沖液維持，減少碳排放，氣體副產(chǎn)物排放與能源消耗。2合成生物學百花齊放，主要分為平臺型與產(chǎn)品型公司合成生物學公司分類：平臺型與產(chǎn)品型合成生物學全過程由前端菌種改造，后端生物生產(chǎn)組成。根據(jù)企業(yè)發(fā)展的出發(fā)點，有更側(cè)重前端菌種改造的平臺型公司，有在后端具備優(yōu)勢，做產(chǎn)品落地的產(chǎn)品型公司。從產(chǎn)業(yè)角度，在產(chǎn)品落地過程中，前端菌種改造是基礎，后端放大生產(chǎn)工藝是保障。相輔相成，缺一不可，前后端均有關鍵指標與KnowHow。從投資角度來看，利用規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢對石化產(chǎn)業(yè)鏈進行破壞式創(chuàng)新替代是當務之急且切實可行的，因此中短期看好具備規(guī)模生產(chǎn)能力的后端產(chǎn)品企業(yè)（中國具備天然優(yōu)勢）；而要想平臺不斷延伸并創(chuàng)造新的產(chǎn)品需求則需要前端菌株的改造能力，因此中長期來看，具備菌株改造優(yōu)化能力的前端企業(yè)更具備平臺潛力。合成生物學行業(yè)全景：百花齊放按照以上分類標準，各個類型公司均可以找到代表公司，整個行業(yè)呈現(xiàn)百花齊放的業(yè)態(tài)。產(chǎn)品型公司根據(jù)產(chǎn)品應用場景進一步分為化工品及消費品兩類。平臺型公司與產(chǎn)品型公司可以互相轉(zhuǎn)化，平臺型公司同樣可能孵化或生產(chǎn)產(chǎn)品；產(chǎn)品型公司打通某一代謝通路后可成為平臺公司。針對不同類型公司的投資路徑總結(jié)針對以上不同類型的合成生物學公司，我們分別總結(jié)投資路徑如下，并分別可以尋找海外市場的對標：1）平臺型公司要重點關注底盤細胞改造技術儲備與能力，基因組數(shù)據(jù)的積累程度。2）平臺型公司向下游延伸做產(chǎn)品后，投資要點除去關注改造細胞的技術平臺外，需要額外關注選品邏輯與工業(yè)化生產(chǎn)能力。3）利用合成生物學進行化工品生產(chǎn)的公司投資要點為產(chǎn)品的成本優(yōu)勢（包括生產(chǎn)成本與綠色成本），具體可拆解為菌株本身生產(chǎn)效率與后端發(fā)酵工藝及分離技術，其中菌株本身生產(chǎn)效率是基礎，后端工藝至關重要。4）以合成生物學方式生產(chǎn)消費品的公司投資要點更為關注產(chǎn)品本身的市場推廣，合成生物學將成為其構(gòu)建產(chǎn)品壁壘的一種手段。3A股相關公司及投資分析華恒生物：打通EMP-TCA代謝通路的平臺型產(chǎn)品公司華恒生物成立于2005年，2011年前以酶法工藝生產(chǎn)L-丙氨酸，DL-丙氨酸。2011年實現(xiàn)厭氧生物基L-丙氨酸關鍵技術突破，此后不斷優(yōu)化技術，奠定了在丙氨酸領域的領先地位。2018年與2019年，公司分別將酶法生產(chǎn)的β-丙氨酸與D-泛酸鈣推進上市。公司于2014年掛牌“新三板”，2021年4月公司科創(chuàng)版上市。目前通過合成生物學方法生產(chǎn)產(chǎn)品落地的有L-丙氨酸，L-纈氨酸。公司的核心人員有董事長郭恒華，直接和間接持有公司近30%的股權；首席科學家張學禮，直接和間接持有公司3.9%的股權。“成本優(yōu)勢+碳中和”切入巴斯夫產(chǎn)業(yè)鏈華恒生物的收入結(jié)構(gòu)中L-丙氨酸占比最高，L-丙氨酸分為合成生物學發(fā)酵法與酶法，其中發(fā)酵法收入占比90%以上。發(fā)酵法的優(yōu)勢在于成本優(yōu)勢與減少碳排放，與酶法相比，發(fā)酵法降低生產(chǎn)成本越50%。綜合近三年情況，公司發(fā)酵法L-丙氨酸平均售價為1.6萬元/噸，毛利率為46%左右，酶法生產(chǎn)的L-丙氨酸平均售價為2萬元/噸，毛利率在10-25%之間波動。同時厭氧發(fā)酵完全杜絕二氧化碳的排放。成本優(yōu)勢與綠色低碳的理念使華恒生物成功切入巴斯夫螯合劑MGDA供應鏈中L-丙氨酸環(huán)節(jié)。MGDA是巴斯夫2010年開發(fā)的新型環(huán)保螯合劑，下游為洗滌劑產(chǎn)品。華恒生物2013年與巴斯夫簽訂供應合同，如今巴斯夫已經(jīng)成為華恒生物最大的客戶。具備EMP-TCA代謝通路的進化與拓展能力華恒生物目前成熟的合成生物學發(fā)酵產(chǎn)品有L-丙氨酸，L-纈氨酸正在大規(guī)模放量過程中。通過公司L-丙氨酸的生產(chǎn)優(yōu)化過程，我們可以看到華恒生物以正反饋的形式進行不斷進化，經(jīng)過5代優(yōu)化達到最優(yōu)產(chǎn)量171g/L，優(yōu)化過程并非線性。同時我們通過查詢專利，認為公司已經(jīng)具備“糖酵解-三羧酸循環(huán)”的拓展能力，為未來基于同一通路的其他產(chǎn)品落地打下基礎?；诳赏卣沟钠脚_化未來將不斷豐富管線基于華恒生物有規(guī)劃的品類及產(chǎn)能擴充，我們可以梳理得到華恒生物落地及在研以下項目：其中三支鏈氨基酸與β-丙氨酸為合成D-泛酸鈣的原料。同時華恒生物于8月份公告與關聯(lián)方擬設立兩家合成生物平臺公司—禮合生物與華恒香料。禮合生物注冊資本5000萬元，公司出資10