2014 年的一個夜晚，正在德克薩斯大學讀癌症生物學博士的 Gaurab Chakrabarti 還在實驗室做實驗，偶然間他發現胰腺癌細胞會分泌一種獨特的酶，將糖轉化為過氧化氫。

許多研究表明，過氧化氫與腫瘤的發生發展關係密切，而 Gaurab 的研究也本應該沿著這一方向繼續下去，直到幾個月後，他在好友組局的牌桌上，結識了正在麻省理工學院攻讀化學工程博士的 Sean Hunt，當時 Hunt 正在研究如何使用金屬催化劑大規模生產過氧化氫。

Gaurab 將他在胰腺癌細胞發現生成過氧化氫的酶的結果告訴了 Hunt ，並詢問這種酶是否可以應用於後者目前正在研究的專案中，以用來改善傳統化工製造。現在 31 歲的 Hunt 在接受採訪時曾說道，“那時我好像回答說，生物酶絕不可能用於工業化、大規模的化學制造，但隨著我們不斷討論，深入探究，Gaurab 最終說服了我。”

2016 年，Gaurab 與 Hunt 向麻省理工創業競賽遞交了他們的創業點子，並作為入圍者贏得了一萬美元獎金，也成為了日後兩人成立 Solugen 公司的第一筆資金。

圖丨 Solugen 公司聯合創始人（來源：Solugen 官網）

Solugen成立以來，已經完成了多輪融資，總募集資金多達 4.43 億美元。今年 9 月，Solugen完成了 3.57 億美元的C輪融資， 在 2021 年 Q3 合成生物學公司融資數額中排名第三。（資料來源：Synbiobeta 發表的《2021年第三季度合成生物學風險投資報告》）

圖丨 2021 年 Q3 合成生物學融資情況（來源：Synbiobeta.com）

涉及多項業務：洗滌劑、廢水處理、農業肥料

該公司成立之初，Gaurab 與 Hunt 都還在完成他們的博士學位論文，他們利用得到的獎金在 Dallas（德克薩斯州第三大城市）租用了一個小型倉庫，購買 PVC 管、動力泵等裝備，建造了首個反應器系統，透過培養經過基因改造的酵母菌製造出 Gaurab 發現的酶，再用這些酶製造過氧化氫，當時他們拼湊出的工廠規模只夠生產 5 加侖的過氧化氫。

圖丨 Solugen 的第一家工廠（來源：Forbes）

過氧化氫是一種無機化合物，化學式為 H2O2 ，純過氧化氫是淡藍色的黏稠液體，可以任意比例與水混溶，水溶液俗稱雙氧水，為無色透明液體，過氧化氫水溶液適用於醫用傷口消毒及環境消毒和食品消毒。

不久，Solugen 就開發出了第一種基於過氧化氫的非石化水處理產品，並將其命名為 Peroxy Zen，這款產品用於泳池、熱水浴池和水療池的清潔消毒。

因其效果勝過傳統化學清潔劑，這款水處理產品廣受消費者喜愛，原因是生成生物基過氧化氫的反應過程中，還產生了一些有機酸，有機酸能清除堵塞和腐蝕管道的礦物質，這也算是意外收穫。

2017 年，Solugen 又開始拓展消毒溼巾業務，與溼巾製造商 Diamond Wipes 簽署了一項協議，並推出一個名為 Ode to Clean 的新生物基品牌，由 Diamond Wipes 負責製造溼巾，Solugen 公司提供過氧化氫和市場營銷，該溼巾品牌於 2018 年被 Diamond Wipes 以不到一千萬美元的價格收購。

這些溼巾由植物澱粉製成，因此它們生物可降解，生產過程也不會排放有毒氣體。

（來源：Ode to Clean）

Gaurab 表示，“其實我們對溼巾本身並不關心，但這個簡單產品會幫助 Solugen 公司與更大的工業客戶做成交易，從銷售清潔溼巾真正深入最終客戶，目前我們也開展了採礦廢水處理業務。”

與製造水處理產品類似，Solugen 公司在採礦廢水處理上也使用了酶技術，生產了 ScavSol IC 75 和葡糖二酸兩種阻垢緩蝕試劑，可防止礦物垢沉積在水管上，同時也避免了腐蝕。

常見的阻垢緩蝕試劑有 HEDP（羥基乙叉二膦酸），它可以螯合鐵、銅和鋅等金屬離子，在高 pH 值下表現出良好的化學穩定性，此外，在普通光熱條件下也難以分解，但基於磷酸鹽的清潔劑生產過程中排放的廢水能引起水華，危害區域性生態系統和漁場，據估計，生產一噸 HEDP 會排放三噸二氧化碳。

Solugen 生產的 ScavSol IC 75 和葡糖二酸都是生物基的，ScavSol IC 75 無毒、不易燃、可生物降解且操作安全，可用於控制油田結垢和防止腐蝕。葡糖二酸是一種葡萄糖衍生物，可作為原料製備多種聚合物和生物質新能源，在化工領域具有廣泛的應用價值，可作為防腐劑用於水處理，被認為是 “最具價值的生物煉製產品” 之一。

Hunt 認為，與現有用於水處理的膦酸鹽相比，Solugen 生產的葡糖二酸成本更低且更環保。“只要 Solugen 公司在產品價格上能與 HEDP 售價匹敵，它就能用這些優勢來招攬顧客，相比 HEDP，我們的產品算得上物廉價美。” 廢水處理的獲利大約佔 Solugen 公司收入的 80% ，為了擴大規模，該公司正在建設一系列 “迷你工廠”，能滿足 200 英里區域內客戶的需求而不需要大規模配送。

接下來，Gaurab 與 Hunt 計劃在農業上挖掘潛在市場，他們認為既然找到了含磷清潔劑的替代者，那麼同樣的技術也能改變肥料的成分，給土壤新增必需的礦物質與金屬元素。

Solugen 表示，從洗滌劑、廢水處理到肥料，Solugen 將生物學引入石化產業，將創新的生物基過氧化物與其他生物基化學品相結合，為全世界帶來高效能、具有成本競爭力的負碳產品，該公司也正在研發將二氧化碳注入新混凝土的技術，並透過鎖定碳來加強混凝土。

基於合成生物技術的減碳策略

Solugen 在官網稱已 “建立了世界上首家負碳工廠”，所謂 “負碳” 是指在生產一個產品的全過程中，包括工廠用電、產品原料以及後續產品的儲存和運輸等過程，產生的二氧化碳要小於其利用的二氧化碳。

波士頓諮詢集團分析師 Jeff Burke 釋出一份報告（以下簡稱“報告”）指出，Solugen 的減碳策略主要得益於技術線路最佳化和生產環節最佳化。

技術線路結合了生物酶發酵和熱化學反應兩個階段。現階段的生物發酵行業一般以各類細胞（大腸桿菌和酵母細胞等）為底盤構建細胞工廠，將各類原料（主要是糖類）轉化為目標產品。

但細胞是活的生命體，因此會產生一些問題，例如細胞會透過呼吸作用將 50% 的糖分轉化為二氧化碳，也就是說細胞發酵是一個產生二氧化碳的過程；細胞內會同時進行成千上萬的化學反應，涉及到數以萬計的酶，而生產某一個特定產物只需要其中部分的酶，因此從工業應用角度看，使用細胞作為底盤有一些低效，此外細胞的大規模培養也是一個難題。

Solugen 選擇了使用無細胞系統，生產過程只需幾種酶，因此可以減少因細胞呼吸作用而產生的二氧化碳。

但無細胞系統的構建通常並不容易，如何確定從糖類到終端產品的生成線路以及這一過程中需要用到的酶是業內難點，對此，Solugen 公司官網，以及上述報告並沒透露太多資訊，僅僅指出 Solugen 有專門的軟體進行酶的篩選和設計，並使用大型發酵罐生產低成本、高密度的酶。

Hunt 曾在公開採訪中透露，Solugen 生產某一種酶的成本約為每公斤為 10 美元，而 Merck 生產同種酶的價格約為每公斤 10 萬美元。

圖丨 Solugen 的技術流程（來源：Jeff Burke ）

熱化學反應階段是指將高密度的酶和可再生原料放入反應罐，進行化學反應。此外，Solugen 在產品製造的整個流程都引入了軟體控制系統，報告認為，“Solugen 在軟體方面的卓越成就使其能夠擴大規模，最終提高單位經濟性。”

技術線路最佳化也間接促進了生產環節的最佳化，傳統石油工業涉及步驟眾多，從石油到某一終端產品需要經過加熱、分離、精煉等多個步驟，需要副產物處理、運輸、汙染物處理等額外環節，而生物發酵過程相對簡單、副產物少、汙染少，也無需建造各類處理設施，只需要一些發酵罐，這也是其減碳的主要環節，同時 Solugen 也是休斯頓第一家無廢水排放或廢氣排放設施工廠。

投資機構 Fifty Years 的創始合夥人 Seth Bannon，曾在社交媒體上發文，將 Solugen 的發酵罐與 SpaceX 公司的火箭做對比，稱 “SpaceX 的火箭是為了帶我們去火星，而 Solugen 的發酵罐是為了將地球上的化學品生產過程脫碳。”

圖丨 SpaceX 公司的火箭（左）與 Solugen 的發酵罐（右）（來源：Seth Bannon）

由此看來，Solugen 的 “負碳工廠” 並不是一個噱頭，今年 Solugen 啟用了第一個萬噸規模的商業工廠，比 PVC 反應器的規模擴大了 50 萬倍，每年抵消超過 3 萬噸的二氧化碳當量。

因為 Solugen 的生物發酵設施規模較小，所以其後續也計劃在多地成立工廠，以減少交通運輸過程中產生的碳排放，此外，Solugen 稱未來或將以二氧化碳為原料，生產各類化學品。