“以纸代塑”：生物降解材料的新探索｜红杉Talk

为什么会聚焦到生物降解新材料这一方向出发创业？

 张军  我在博士到博士后期间研究的是特种高分子材料，在2000年左右开始转向纤维素领域。目前回看当时的选择还是非常正确的，因为从方向上来讲，纤维素是最大一类的天然高分子，也是生物质最重要的来源之一。

当前我们国家特别提倡发展生物基材料，特别是非粮生物质来源。一方面，纤维素就是最大的非粮生物质来源；另一方面，大力发展生物基材料或非粮生物质材料，是我国实现“双碳”目标的一个重要举措。因此，纤维素是个非常有前景的研究领域，而格林微纳在做的就是发展纤维素这一类的材料。

 田卫国  我2014年开始追随张军老师读博士，从那时候开始，就一直跟着张老师围绕纤维素展开研究工作。如张老师所说，纤维素符合国家发展政策的要求。此外，纤维素在解决相关材料问题方面有独特的优势，尤其是我们当前的两个新应用方向，不仅可以充分发挥纤维素的特性，也可以把我过去的专业背景知识结合起来。

 李涛  我之前曾在跨国公司有过20余年的工作经历，在机缘巧合之下，认识了张军老师和田卫国老师，我对他们的技术特别感兴趣。同时，我也认为发展纤维素所解决的问题，是一件利国利民的好事，我也看好它的商业前景。

生物降解材料的必要性体现在哪些方面？

 张军  生物降解材料是随着高分子的快速发展所带来的需求。上世纪聚烯烃大发展以后，人们开始关注到由于塑料的大量使用，许多废弃塑料无法被充分回收，进一步导致诸多环境问题接踵而来。例如白色污染的产生，以及近几年来备受关注的微塑料问题等等。到近20年，大家开始关注生物降解材料，即所谓的天然高分子材料，例如纤维素淀粉、科技糖、蛋白类材料等。这类生物降解材料对于包括消费品市场在内的许多市场而言，其重要程度是不言而喻的。现在许多国内外品牌使用的包装材料，包括产品原料上都在倡导使用生物降解材料，这是一个趋势，所以这个领域有很大的市场空间。

全球范围来看，生物材料降解发展如何、痛点是什么？有什么样的技术或发展趋势？

 张军  生物材料降解的发展趋势可以从技术和经济两个层面来看。

首先，生物降解材料在当前的发展还没有达到大家的预期。简单来说，就是目前生物降解材料的综合性能还不能满足人们的需求，仍有着很大的改进空间。例如，现在有许多包装材料已经非常绿色环保，它满足了可降解、可循环的需求，但它本身的一些瓶颈仍然需要不断改进，例如耐水性、耐油性、阻隔性等。

其次，尽管发展生物降解是一个趋势，但它也面临着许多挑战，例如如何降低成本。相较传统的石化基材料，目前生物降解材料的价格还是比较贵。如何通过对原材料的创新选择，或者是在加工方式上实现规模化、进而降低生物基材料的使用成本。这些目前都是生物降解材料领域的研究重点。

 田卫国  我们不能片面地追求可降解性，因为很多具有可降解性的材料其实不能满足使用性能。例如你必须保证材料在使用期内不降解，如果材料在使用期内降解，就不满足使用的性能。

在整个“以纸代塑”的行业里，许多材料的性能还达不到要求。纸基的确没有石油基材料的一些基础性能；另外，对于一些大规模应用的材料而言，控制成本是保证材料能进入市场的前提，如果成本不满足市场的预期，很难实现商业化。

 李涛  我从市场的角度补充一些自己的理解。整个欧美市场对生物降解材料有巨大的需求，大家也在积极寻找解决方案。格林微纳一方面追求产品的性能，另一方面也注重产品的成本。我们希望能够不断满足市场需求，让这个技术广泛地应用在人们的生产生活中。

从技术或生产等层面来看，纤维素这种新材料有什么样的优势？

 田卫国  首先，从原材料方面来看，目前纤维素是体量最大的非粮生物质。相比于其他类型的可降解塑料而言，它的优势从源头就体现了出来。我们在和一些欧洲客户交流的过程中，也了解到他们希望未来的材料解决方案应该转向非粮生物质，从而进一步缓解当前全球面临的粮食供应问题。

其次，就格林微纳当前开辟的两个商业化场景而言，纤维素最大的优势之一就是在“以纸代塑”的行业里，纤维素与纸张的相容性比其他材料更好。此外，在生物医药领域的应用中，因为纤维素完全可生物降解且生物相关性极好，所以它是非常理想的生物医药领域的原材料，在3D细胞培养基质胶等方向有得天独厚的优势。

我们的技术从本质上来讲是对纤维素的直接利用，未来其实还会拓展到包括新能源电池、日化、农药制剂等事务上来。能够进行更广泛地开发和应用，这是其他材料很难去媲美纤维素的最大优势之一。

 张军  植物里的碳有一半以上是纤维素提供，所以纤维素是所有生物质中量最大的。如果我们把它用好，远远可以满足我们对材料的需求，甚至包括对能源的需求。另外，纤维素的化学结构特别适合做材料，因为它是相对简单的线性结构，其他复杂的结构不适合做材料。基于纤维素功能材料，未来完全有可能出现全绿色、全降解的生物质解决方案。

在制备上，微纳纤维素存在什么样的瓶颈问题？从应用层面来看，微纳纤维素的应用领域有哪些？距离纤维素被大规模推广应用还有什么难题待解决？

 田卫国  微纳纤维素材料本身的应用场景非常广泛，例如我们前面提及的“以纸代塑”的核心问题，包括像新能源电池、日化、食品、生物医药等领域都能找到应用场景。甚至我们可以看到在东京奥运会时，有一辆超跑是用纳米纤维素的复合材料做的。放眼全球，其实有许多团队在相关的技术方向上做研究，但目前大多数团队无法实现大规模商业化的核心原因之一还是在于加工能耗太高，最终导致了成本很高。之前张老师提及的一些材料尚未成功商业化的核心原因之一也是成本高。

降成本这件事看起来好像是一个纯商业化的过程，但事实上，要真正地将成本降低到整个市场能够接受的范围，最核心的突破还是来自于基础研究。所以在格林微纳成立之前，我们很大一部份的工作就是围绕以降成本为目的的基础研究展开的。当我们将生物基材料成本降到了与石油基材料成本在一个量级的时候，企业就具有了竞争力。

 张军  材料有很多的使用形式，一些材料变成纳米级、微米级的时候，它就会表现出尺寸效应，带来功能。例如把材料变成一个微纳米的时候，它就会自动变成一个功能材料。纤元素也是如此。但无论我们谈到材料的特殊性还是功能性，所有的关键还是它的加工成本。无论你的材料有多好，它的价格都要达到别人能接受的程度。

从学术界到产业界，再到后来成立格林微纳，转型的契机和成立公司的初心是什么？

 张军  其实最开始我们围绕纤维素这个材料的加工技术、产品等方向，跟许多企业有技术上的合作。这个积累的过程大概有十年的时间，基本上完成了一个从实验室成果到商业化、产业化的过程，现在也实现了稳定生产。近五年我们在微纳纤维素材料制备、加工的时候，发现了更多的应用场景，我们认为可以发展出一个平台技术、平台材料。

目前格林微纳最核心的一些解决方案是什么？核心技术平台和优势是什么？目前在这些专利上有哪些创新和领先性？

 田卫国  以我们当前切入的两个商业化应用场景为例。在“以纸代塑”方面，目前它最核心的问题就是纸张缺乏高分子材料所必要的一些组合性特征。格林微纳在“以纸代塑”领域的核心就是解决如何让传统的纸制品具有能够满足市场需求的阻隔性，同时还能做到完全生物降解。针对这一块，我们在公司成立后的几个月内，就已经完成了相关专利的布局。在生物医药领域，尤其是基质胶这块，也是我们目前进展速度较快的业务，相关专利、产品IP等，已经基本完成全面布局。在专利布局上，我们成立了专门的工作小组来负责。除了刚才提到的两大领域外，目前我们也在积极布局更多领域的专利。作为一个初创公司，知识产权就是我们的生命力，甚至可以更直观地说是我们的血液。

 李涛  我们的客户和合作伙伴们都非常重视专利。一方面是要保证我们的产品和技术没有侵害别人的专利，另一方面也要保护我们自己的专利，才能让公司最有价值的技术发扬光大。

目前工业化生产和量产进展如何？中间碰到了什么样的难点，如何克服？未来的商业化推广有哪些思考？

 田卫国  从我们目前的两个应用方向来谈，进展最快的还是3D细胞培养基质胶，我们的第一款相关产品很快就会面世。在“以纸代塑”这个应用方向上，我们已经建立了一个生产线，能够满足客户的打样需求。我们当前面临的一个挑战就是在与“以纸代塑”行业的客户进行商业合作时，他们希望企业拥有稳定的产能。这块是我们2024年要完成的一个重大的任务，继续扩充产能以满足市场需求。

 李涛  我们目前的两个应用方向的商业模式是非常有差异的。在“以纸代塑”方面，我们主要是以大客户为主，每个大客户的需求量又比较大，所以是一个相对大宗的生意，它为我们带来源源不断的现金流。而在基质胶方面，每个客户的用量、对产品的要求等差异化程度较高，所以这一块我们采取的策略相对严谨。针对不同的领域，我们的商业团队和销售人员都会从不同的出发点去为用户解决问题。

站在技术变革和行业发展的角度上，格林微纳有哪些长期计划和短期计划？具体的下一步计划是什么？

 张军  目前我们的短期计划就是把格林微纳确定的两个重要方向做强、做大。长期来看，我们希望做一个平台技术公司、平台产品公司。因为微纳材料可以应用的领域非常广泛，而且都是具有现实需求的领域。我们希望通过研究开发，让格林微纳形成一个平台技术，提供全绿色、全生物基的解决方案，应用在各个领域。

 田卫国  其实在我们成立公司之前，张老师还布局了一个很重要的方向——现代农业。农业其实是对成本敏感度很高的行业，但纤维素是有潜力去实现应用目标的。那么从我的角度来看，短期计划就是做好两个确定的应用方向的商业化落地。从长远来看，我们期待这个平台可以为科技服务，帮助科技从业者去进行技术转化。

 李涛  我们也期待能够做成一个新材料的国际化公司，这也是我们的愿景和目标之一。