从一只餐盒到万物智造,一场由微生物“打工”、AI“指挥”的绿色革命,正在建德这座浙西山城悄然上演。
在建德经济开发区,一只只通体浅黄的一次性餐盒整齐码放在浙江元素智造生物材料有限公司(以下简称“元素智造”)的展陈桌上。这些餐盒看似平平无奇,实则内藏乾坤。它们是元素驱动(杭州)生物科技有限公司(以下简称“元素驱动”)自主研发的全生命周期低碳未来材料——PiX。这背后,是“AI+合成生物”技术的一次硬核落地。
“餐盒只是PiX材料的‘冰山一角’。”元素智造总经理孙小锋拿起一块材料切片介绍PiX材料不仅出身“绿色”,物理性能也相当能打,目前已化身各种改性材料,走进了包装、纺织、3D打印等多个领域。
在元素驱动杭州总部展厅,一只可降解快递袋直观展示了它的“硬实力”——记者用圆珠笔使劲猛戳,袋子虽然变形了,却没被刺破。这种出色的抗穿刺性,正是快递包装降低运输损耗的关键。在低碳与可降解的底色之上,PiX在韧性与耐用性上同样不掉线。
技术内核:
AI“炼丹炉”里的合成生物学革命
这一切的技术源头,是元素驱动创始人、西湖大学张科春教授团队二十余年来在合成生物学与高分子材料领域的科研积淀。
从实验室的“点子”到量产之路,创新由AI、合成生物学与高分子材料技术共同驱动。在实验室里,一排排发酵设备如同现代“炼丹炉”,经过设计和构建的菌种“吃”下葡萄糖等可持续原料,合成出功能性生物基单体。这活儿可不容易,涉及酶、菌种和代谢通路等多个层面的设计。一个酶有上百个氨基酸,每个都有几十种突变可能,人工筛选无异于“天文数字”。好在团队请来了“AI助手”,快速分析预测,辅助科研人员高效筛选,再通过实验验证,研发效率实现质的飞跃。
构建好的菌种还需在小型发酵罐中“过关斩将”,经历温度、酸碱度等层层考验,再结合功能性材料设计,最终聚合为PiX材料。元素驱动新材料高级研发工程师雷腾飞打了个比方:“生物基单体就像搭积木的零件,调整结构,就能改变材料的强度、韧性和耐热性。”AI还会参与材料结构与性能分析,为不同场景“量身定制”解决方案。这一技术路径,正是元素驱动生物制造智能决策引擎MiNT X Platform的核心能力。
量产突围:
3万吨产线背后的绿色制造
实验室的成功只是序章,工业化量产才是真正的“大考”。2024年6月,元素智造建德产业化基地动工,计划2026年下半年试投产,一期规划年产能3万吨。该项目已入选国家发改委绿色低碳先进技术示范项目,成为西湖大学探索“科研—产业—反哺科研”闭环的重要里程碑。
建德工厂中控室内,孙小锋强调:“小试看重现性,大试看稳定性。”从实验室规模放大至工业化规模,传热、混合、反应控制和批次一致性都会面临新的要求。团队持续优化设备与工艺,确保材料性能能够在大型反应装置中稳定复现。
绿色理念渗透每个环节。3个1000立方米的液体储罐、4个100立方米的溶剂回收罐配合安全设施,实现溶剂循环利用,既降本又减排。在3D打印线材车间,螺杆挤出机将配制好的PiX材料熔融挤出,经冷却定型、收卷,制成3D打印耗材。“从材料聚合、配方改性到线材生产和打印验证,我们全链条自主完成。”元素驱动3D打印材料产品经理孙政介绍,这样能灵活调整材料的软硬度、韧性,甚至提升阻燃、抗紫外线等性能。
仓储区内,由中集天达打造的自动化立体库拥有6500个货位,RGV自动运输系统连接工厂信息管理系统,单人即可完成出入库操作与调度,规划存储量可达6500吨。未来,生产中的工艺、设备与产品质量数据还将回流至AI平台,用于模型训练与工艺优化,推动研发与制造持续迭代。
未来版图:
从服装面料到脑机接口
“PiX材料已经走进我们日常生活了。”孙小锋指着一旁的服装面料、鞋材和医疗耗材等样品介绍。团队可根据需求调整性能,让同一材料平台适配不同终端。
例如,用PiX开发的生物基可降解纤维元笙丝,在降低化石资源依赖的同时,柔软亲肤耐洗,获OEKO-TEX STANDARD 100认证,可安全用于婴幼儿纺织品,为传统纺织业绿色转型提供新方案。
未来,PiX材料还将向汽车制造、机器人柔性部件、脑机接口、电子电器和医疗器械等高附加值领域进军,让生物基材料在性能与安全性要求极高的舞台上大展身手。
【记者手记】
一只看似普通的餐盒,背后连着实验室研发、AI辅助设计、工业化生产与终端应用;一根3D打印线材、一块服装面料,则让未来材料变得触手可及……元素智造的落地,让PiX材料在建德迈出了从实验室到万吨级制造的关键一步。依托建德的产业基础,西湖大学的科研成果正加速转化为新质生产力。随着项目投产,正全力打造“全国绿色循环发展高地”的建德,也将以绿色材料和智能制造为支点,进一步拓展合成生物和新材料产业的发展空间,为建德“质”造注入新动能。
(记者 仰武 纪雪聪)
