合成生物风起：持续降本 竞争优势显著

薛宇

近期，合成生物板块引发市场强烈关注，从相应上市公司业绩来看，整体表现良好，部分公司毛利率持续提升。相比传统化学工程，合成生物具备环保和循环经济的优势，目前国内已有代表性企业实现产业化，其产品相较传统生物工程、化学工程而言，具备明显的成本优势，且仍存有显著的降本空间。

产业化开启

合成生物是以工程学思想为指导，对天然生物系统进行重新设计与改造，同时设计并合成新的生物元件、组件和系统的学科。根据麦肯锡咨询，理论上全球经济中多达60%的实体材料都能利用生物技术生产，其应用的核心意义在于，替代传统以石油为终端原料的合成路线，以减少石油消耗和环境污染；为部分使用化学合成较为困难的重要产品提供一种成本更低、产量更高、更为简便、环境更加友好的生产路径。

相比传统生物化学工程，合成生物工程更具优势：由于原料可再生，反应条件温和，可有效降低碳排放；此外生产工艺存在巨大的优化潜力，具备显著降本空间，因而有广泛的应用前景。根据国投证券，合成生物学相对传统化学合成的优势主要表现为产品成本低、反应条件温和、对环境污染较小等；与传统生物发酵技术相比，合成生物学技术效率显然更高，但难点在于对技术要求相对较高，相关酶、底盘细胞、元件的设计改造等环节均具有较大技术难度。与酶法合成的体外合成生物学相比，体内合成生物学则需要解决酶、合成途径、代谢网络、底盘细胞等多个维度的技术问题，相较而言难度更大、研发周期更长，其优点在于原料普通、生产成本更低、更易实现产业化。

因此，合成生物学可广泛应用于医疗健康、科研、工业化学品、食品饮料、农业和消费品等领域，近年产业资本开始加速投资，市场空间不断提升。据统计，2016-2021年期间，由于合成生物基础研究不断发展，全球合成生物学领域企业融资额由不到20亿美元提升至180亿美元。据CB Insights预测，2024年全球合成生物学市场规模或达到189亿美元，2019-2024年年均增长28.8%；据麦肯锡预测，2025年合成生物学产生的全球经济影响将达到1000亿美元。

2022年，中国“十四五”规划明确将合成生物学列为重点发展方向，要加强原创性、引领性基础研究，推动合成生物学技术创新，突破生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、精准调控等关键技术以推动实际应用。同年8月，科技部等联合下文，其中前沿颠覆性低碳技术创新行动中涉及到新型绿色氢能技术、二氧化碳高值化转化利用技术，需要以合成生物学为基础进行创新。2023年1月，工信部等部门联合印发了相关方案，提出以非粮生物质开发利用技术突破为基础，深化生物化工与传统化工融合，促进生物基材料优性能、降成本、增品种、扩应用，提升生物基材料产业协同创新、规模生产、市场渗透能力，推动非粮生物基材料产业加快创新发展。

截至目前，国外从事合成生物学领域的公司已多达500家，国内公司也有数十家。中信证券将合成生物学领域的公司分为两类：一是产品型商业模式，即借助合成生物学手段生产面向市场各领域的合成生物产品；二是平台型商业模式，提供生物体设计与软件开发等平台化的集成系统。现阶段，平台型企业由于缺乏应用层面的落地产品，盈利能力受限；相比之下，产品型企业打通了从生物改造、发酵纯化到产品改性的全产业链，近年来得到快速发展，盈利水平不断提升，部分平台型企业也演化出向产品型公司转变的趋势。中国主要以产品型公司为主，包括华恒生物、凯赛生物等细分领域龙头企业。

成本具备显著优势

国内合成生物学企业以微生物发酵工艺为基础，经过菌株筛选及培育、高效发酵工艺、纯化工艺调控等环节，定向生产目标产品。华恒生物主要产品包括丙氨酸系列、缬氨酸、D-泛酸钙等，其丙氨酸系列产品生产规模位居国际前列，截至2022年末，华恒生物的L-丙氨酸系列产品市场占有率超过60%。

凯赛生物则聚焦聚酰胺产业链，规模化产品涵盖上游长链二元酸、戊二胺及下游生物基聚酰胺，其生产的生物法长链二元酸系列产品在全球市场处于主导地位，按在产产能计，近年全球市占率超过50%。

华恒生物近几年业绩增长快，2021-2023年，华恒生物分别实现营业收入9.54亿元、14.19亿元、19.38亿元，同比增长95.81%、48.69%、36.63%；分别实现净利润1.68亿元、3.2亿元、4.49亿元，同比增长38.92%、90.23%、40.32%。2024年一季度实现营业收入5.01亿元，实现净利润8657万元，分别同比增长25.12%、6.62%。华恒生物实现持续快速增长，一方面是由于新建产能的不断释放，产品品类扩张，更重要的在于技术改进下产品成本降低，毛利率不断提升，公司综合毛利率从2017年的34.67%逐步上升至2020年的45.92%。

根据山西证券，厌氧发酵工艺是华恒生物占据全球60%份额的核心壁垒。从竞争格局来看，其他L-丙氨酸生产企业中，丰原生物可采用生物发酵法生产，产能为3万吨，烟台恒源采用酶法工艺，产能约3000吨，日本武藏野主要以化学法生产，市场规模较小。

与酶法生产工艺相比，厌氧发酵法生产以可再生的葡萄糖为原料，在常温常压反应条件下，采用一罐式发酵，使得华恒生物L-丙氨酸产品成本降低约50%，单价较酶法降低30%，毛利率由约20%提升至40%以上。根据公司招股书，公司发酵法L-丙氨酸毛利率大约维持在40%左右，显著高于酶法L-丙氨酸10%-20%的毛利率。

受益于规模化生产和工艺提升带来的料耗和能耗降低，2017-2020年上半年，华恒生物发酵法L-丙氨酸单价持续下调，分别为1.71万元/吨、1.62万元/吨、1.57万元/吨、1.48万元/吨，而同期酶法价格高于2万元以上；利润方面，同期发酵法L-丙氨酸毛利率稳中有升，分别为42.08%、45.69%、49.53%、46.79%，较酶法高20%-30%。

凯赛生物同样具备成本优势。凯赛生物主要聚焦聚酰胺（俗称尼龙）产业链，包括生物法长链二元酸系列产品和生物基戊二胺，在全球市场处于主导地位。根据招股书，由于聚酰胺的关键原料己二胺的前体原料己二腈的生产技术被欧美厂商所控制，国内所需己二腈几乎全部依赖进口，成本较高。

根据率捷咨询，杜邦生物的生物基聚酰胺66价格为每吨42000元，较石化基高约31%，尚不具备经济性，而凯赛生物的生物基聚酰胺2021年和2022年整体均价分别为每吨20700元和每吨20900元，较市面上主要类型聚酰胺66价格低24.4%至60.5%，价格优势显著。

需注意的是，2021年和2022年，凯赛生物的生物基聚酰胺毛利率分别为-3.85%和-7.34%，公司解释毛利率为负主要是下游需求尚未打开，产能利用率较低导致规模化效应尚未体现。另外，近年己二腈已实现国产化突破，未来中国己二腈进口依存度将逐渐下降。随着生产成本明显降低，下游聚酰胺66厂商也开始布局大规模扩产。据中国化工报统计，2022年底国内在建/拟建产能合计超过752万吨，远超截至2020年全球聚酰胺66约307万吨的产能。

大量扩产的聚酰胺66将与凯赛生物的生物基聚酰胺（聚酰胺56）形成直接竞争，从上述价格看，凯赛生物的生物基聚酰胺在价格方面或仍然具备与国产聚酰胺竞争的潜力。

需求方面，凯赛生物向招商局定增募集55亿元，并与招商局集团签署《业务合作协议》，协议显示，招商局计划采购并使用凯赛生物的产品中生物基聚酰胺树脂的量于2023年、2024年和2025年分别为不低于1万吨、8万吨和20万吨；从2024年底开始，双方提前一年确定后续采购产品形式和采购量。