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人工合成淀粉

前两天我国中国科学院天津工业生物技术研究所的科学家们在Science上发表了一项重要的研究成果,首次从二氧化碳出发合成了淀粉(以下简称人工合成淀粉或合成淀粉)。既然是首次,也就是说以前人们做不了这件事,这事在自然界是通过植物的光合作用完成的。有些网友说希望我讲讲这个话题,不过植物、太阳能、化学合成、固碳都不是我熟悉的领域,我只能站在生物学大领域的角度谈一谈,也不能保证说得对。

(一)研究的意义
这项研究的意义非常重大。我们知道地球上所有生命所需的能源归根结底都来自太阳光,但动物和真菌以及大部分的细菌都不会利用太阳光,只有植物和一些细菌(主要是蓝细菌)才能利用阳光的能量合成有机物,而我们动物只会把这些有机物氧化分解成二氧化碳和水等小分子。因此,在生态学上,植物是生产者,而我们是消费者,这是不是有点惭愧?现在如果我们也能从二氧化碳出发来合成糖类,那是不是意义很大?当然,这只是一种好玩的说法。实际上,这项研究在理论和技术上贡献都很大。比如,它并不是通过反复摸索试验最后侥幸成功的,而是先通过理论计算,找出候选途径,再去实验。虽然还是少不了摸索和试错,但计算显然起了非常大甚至是决定性的作用。其次,合成本身的技术对今后的研究也相当有价值。媒体的报道过于强调它潜在的应用价值,实际上它直接的贡献是理论和技术方面的,而应用还是比较远期的,现在还不好说。

(二)人工合成淀粉与光合作用的对比
光合作用是“光驱动的合成作用”的简称。光合作用分为光反应和暗反应。光反应这一步是通过叶绿素等色素吸收光子的能量来做两件事,一是获取高能量高活性的ATP;二是裂解水分子,放出氧气,并获得氢和电子(也就是还原力)。这一步的本质是把光能转变成了化学能,但这些化学能的存在形式是高活性,高反应性,不能长期储存,而暗反应那一步则是用这些化学能来固定二氧化碳,生成能够长期储存的化学能——糖类(葡萄糖和淀粉等)。显然,合成淀粉模拟的是暗反应这一步。
前两天看到一种说法,认为光合作用关键的是光反应,而合成淀粉的反应既没有利用太阳光的能源,也没有裂解水,也没有放出氧气,后面的固定二氧化碳以及合成淀粉还都得耗电,因此这项研究是蒙人的。这个说法看似有理,其实非常有失公允。暗反应也是光合作用中很重要的一步,怎么能当成无足轻重呢?而且涉及到光反应还有更重要的一个问题,就是我们下一节要讨论的能量转化效率的问题。

(三)光能转化的效率
既然这项技术是在模拟暗反应,那么有没有模拟光反应的技术呢?当然有了,那就是光伏发电啊。光伏发电一方面获得了电能,同时电能还可以分解水得到单质的氢和氧。你看这一步和植物的光反应是不是很像?而且,现在光伏发电的效率已经明显高于植物对阳光的利用。那么,我们用光伏发电,再用电能去驱动暗反应,生产有机物,岂不是很好?又怎么能叫蒙人呢?也就是说,人工光合作用的瓶颈其实并不在光反应,而是在暗反应。光伏发电有个短板是电能不好储存,合成淀粉恰恰能把电能变成化学能长期储存和运输。这项研究恰好在帮助人们突破这个瓶颈,这意义难道还不够大吗?
当然,所用电能也不局限于光伏发电,也可以是风电、水电、核电,总之只要成本合算就好。假如将来有了可控热核反应就更好。

(四)人工合成淀粉的应用前景
媒体报导的时候大多会着重于技术的应用,毕竟这一点容易牵动读者的神经,但是从目前看应用应该还是比较遥远的事。回想一下,大多数技术在应用之前不都是先有了汗牛充栋的论文吗?哪有开天辟地第一篇论文一出来就应用的?论文的作者在接受采访时说“从控制过程成本初步计算,只有当二氧化碳到淀粉合成的电能利用效率再提高数倍,淀粉合成的碳素转化速率再提高数十倍,才能与农业种植竞争。因此,要想实现工业化生产,还需解决诸多的科技难题。”我觉得这个说法还是公允的。一方面是效率有待提高,另一方面还有其他的技术难题,比如设备的成本,就是说即使它的效率比农业高,但如果设备成本远远高于种子、化肥、农药、农机等等,那么还是不合算;另外,作物本身是0污染的(化肥农药农机有污染),那么这种合成反应除了产生淀粉还有没有其他有毒有害的副产物呢?凡此种种,都需要考虑。一项技术从诞生到应用,我们很难说从0到1更难,还是从1到10更难。但不论如何,人们已经完成了从0到1这一步。虽不应盲目乐观,但适度乐观展望一下还是可以的。

(五)合成食物
关于合成淀粉的应用,媒体讲的最多的是合成食物。然而,从应用的角度,合成食物可能会排得比较靠后。首先,食物的要求很高。农作物虽然生产效率不高,但它们是无毒无害的,农产品通常只需要碾米磨面这样的粗提就可以食用。而且,米糠、麦麸也无害,反而有益健康。可是,人工合成的淀粉就不一样了,很可能伴有有毒的副产物,这样提取的难度和成本就会很高。况且,人类也不需要吃纯淀粉。甚至,家畜家禽也不太需要吃纯淀粉。因此,合成淀粉应用的大头应该首先是作为工业原料。事实上,粮食产品很多也作为工业原料,比如说抗生素的发酵就要用掉大量的玉米淀粉、玉米油、玉米浆、豆油、豆饼等等;人们还用玉米淀粉来生产酒精作为汽车的能源等等。如果合成淀粉能够作为这些工业的原料,我们就能省下更多的耕地来种植人类食物和牲畜的饲料。另外,纤维素和淀粉的结构非常相似,都是多聚葡萄糖。如果能够合成纤维素,就可以生产纸张和布匹,也能节约森林并减少棉麻等纤维作物的种植。总之,我们不必太纠结合成淀粉的“能好怎”。
还有的媒体刻意提到中国人的主食是淀粉来彰显这项研究的意义,这个也大可不必。我国主食淀粉已然太多,应该减少,更不该添加纯淀粉。这项研究已经非常伟大的,不必找不合适的理由给它贴金。

(六)外星球移民
还有不少媒体讲到这项技术在移民外星球上的应用的,这个就属于畅想了。如果一个星球有光、二氧化碳和水,温度也合适,那就可以投放蓝细菌了。实际上,这样的星球很难找,而且我们除了月球也很难登上任何其他的星球,能不能合成淀粉有什么重要的呢?我还是那句话,地球上的南北极、青藏高原、撒哈拉沙漠都比外星球环境好,先把那些地方建成合成淀粉的基地再说外星球吧。

(七)农牧业与医学的工业化
跟工业相比,农牧业和医学这两个基于生物学的行业一直是发展非常滞后的。大趋势上,它们的未来也应该工业化,比如农牧业应该不局限于用植物来生产营养物质,而医学上用的器官和血液也应该不受限于人类供体,都应该能够工业化生产。那样,人类社会的结构会发生天翻地覆的改变。当然这个也属于远景的畅想了。

(八)固定二氧化碳
固碳这事我有点懒得讲,虽然它很热门。合成淀粉固然可以固碳,但淀粉大多不会囤着不用,一用又变成二氧化碳了。而且,目前固碳的声势很大程度是政治上的考量,常常偏离实际。这次的突破国内一片欢腾,外网好像动静不大(也许我眼拙,如果你看到很多报道请告诉我)。发在Science上的真材实料总也值得很多报道吧,假如是西方人做的研究或许会不一样。

最后想说这样两句话:
不要指望一项伟大的研究能够毕全功于一役,也不要因为一项研究不能毕全功于一役就否定它是伟大的研究,这就好比人类第一次发射火箭是一些伟大的成就,但它还远远不能把人类送上火星,后者需要无数伟大的研究串起来才行,但你总不能说发射火箭也算不了什么,反正也上不了火星。

监管出手!最牛A股闪崩10%,今年曾暴涨900%
9月24日上午锂电产业链牛股联创股份盘中突发公告,收到深交所下发的半年报问询函,新能源及光伏行业客户情况、应收账款坏账准备是否充足及在建工程进展缓慢等问题被问及。
因锂电上游原材料PVDF价格疯涨,联创股份7月初至今暴涨700%,今年以来涨幅更一度超过9倍,成两市最大黑马,不少股民预期其很可能成为今年首只10倍股。联创股份一个月前就发布了2021年中报,分析认为这份姗姗来迟的问询函降温炒作的用意明显。

不过由于PVDF供需严重失衡仍持续,券商还是比较看好PVDF后续价格走势及相关上市公司。受大盘和化工板块调整拖累,联创股份开盘跳水,盘中一度拉升翻红,但收盘仍跌超10%。

六大问题被监管关注

在这份问询函中,深交所抛出六个问题,投资者比较关心的热点均有问及。

联创股份在半年报中称,“公司化工板块下游新能源电池和光伏行业企业加快战略布局,不断提高产能,给公司提供了更广阔的发展空间”。问询函要求公司补充披露化工板块下游客户的行业类别和销售金额,与上年同期相比主要客户是否发生重大变动,并结合公司现有产品主要应用场景说明上述表述是否审慎、准确。

半年报联创股份实现营业收入7.32亿元,较上年同期减少 22.70%,应收账款、应收票据及应收款项融资余额合计为3.2亿元,较上年同期增加51.41%。问询函要求公司结合采取的信用政策和结算方式、主要客户的还款意愿和履约能力、期后回款情况、近三年同行业可比公司应收款项周转情况等,说明应收款项与营业收入变动偏离幅度较大的原因及合理性,坏账准备计提是否充分。

半年报显示联创股份在建工程余额为1.54亿元,较上年同期增加47.01%,报告期内部分在建项目进展缓慢。问询函提出两点要求,一是要公司说明相关在建工程的建设是否正常推进,截至目前的建设进度,预计建成时间,后续投入资金规模及来源,以及相关在建工程是否存在减值风险。二是目前公司三个重大在建项目处于办理试生产手续阶段,问询函要公司结合上述项目全面投产后的产能、产量、目标客户、在手订单及意向订单等情况,补充说明全面投产的可行性并充分提示相关风险。

最后,联创9月22日公告收购控股子公司少数股权的情况也被重点问及。公司称拟以现金方式收购控股子昊瑞投资11.65%的股权,收购完成后间接持有山东华安新材90%股份。华安新材整体作价14亿元,交易增值率为261.86%,而公司于2019年3月购买华安新材控制权时的整体作价仅6.9亿元。问询函要求公司请补充说明本次交易的定价依据。

值得一提的是,联创股份被热炒的两大主营产品PVDF和R142b,正是来自华安新材。

有市场人士认为,联创股份8月26日就发布了半年报,监管此时才出手问询,给炒作降温的用意比较明显。不过,网友对此似乎并不担心,甚至认为是“妖股通行证”,要珍惜手中的筹码。
而从今天联创股份的走势来看,还是出现一定的调整压力,早盘在整个化工板块跳水带动下联创股份一度跌超10%,此后一度翻红,但下午随着大票一路走低,联创股份也重新回落,收盘最终跌10.67%以24.03元报收。
股价一度涨超9倍

今年以来由于锂电池需求的爆发性增长,带动联创股份主营产品之一的PVDF和R142b价格疯涨。这让过去三年还一直在亏损泥淖中挣扎的联创股份一夜之间乌鸡变凤凰。

7月初,联创股份抛出了一份预增数倍的中报业绩预告,股价一举收出3个20CM涨停。此后伴随着PVDF和R142b隔三差五提价的消息,公司股价继续沿着5日均线一路爬升,中间几乎没有像样的回调,不断创出历史新高。至昨日盘中其股价高摸29.9元,从7月初的起涨点3.36元算起,涨幅达到790%,而如果从年初的2.89元算起,涨幅达到了934%。在联创股份一路上涨过程中,不断有声音预期这匹大黑马很可能成为今年首只10倍股。
PVDF即聚偏氟乙烯,主要应用涂料、塑料、光伏、锂电等领域。PVDF具备优异的耐化学性、电绝缘性,作为正极材料、隔膜等锂电材料的粘结剂,是锂电池产业链不可或缺的关键材料之一,短期内无替代品。

从去年第四季度开始,PVDF即出现供应紧张局面,价格一路上涨。百川浮盈数据显示,锂电级PVDF产品已从今年初的11万元/吨上涨到9月23日的34万/吨,涨幅达209%,而从去年初至今涨幅更达400%,高端锂电池级PVDF报价最高达到了50万元/吨。而联创股份正是国内今年极少数有PVDF新增产能落地的公司。

另一方面,PVDF上游原材料R142b扩产受限。R142b属于第二代制冷剂,根据《蒙特利尔协定书》,发达国家已基本停止生产R142b,我国也不断削减制冷剂的生产配额。受下游PVDF需求拉动,R142b供不应求,价格已飙涨至目前的13万元/吨,年初仅2万元/吨。

券商仍看好PVDF

尽管PVDF价格涨幅已经较大,但券商对其价格走势及相关公司仍较为看好,原因是供需失衡在2022年之前都看不到缓解。

从需求端看,机构预计年内锂电池用PVDF 需求量将达到1.6万吨,相较于2020年约7000吨的需求大幅增长,但目前市场供应只能满足9000吨左右,锂电池级PVDF出现硬性缺口。从供应端来看,锂电池PVDF高要求高壁垒,扩产周期长、转产难度大,供应端存在明显缺口。

中信建投化工首席分析师郑勇分析称,目前PVDF企业仅10余家,国内企业中,东岳集团、孚诺林等企业具备锂电级供应能力,产品市场的爆火也纷纷吸引企业入局,但今年产能增量仅联创股份的3000吨,预计明年投产的东岳集团(1万吨)、巨化股份(0.7万吨)、昊华科技(0.25万吨)、孚诺林(1.25万吨)等,考虑到产能爬坡、产品验证等周期,预计也将在下半年逐步释放,锂电级PVDF供需偏紧的局面将持续到22年下半年,并对产业景气度和产品价格保持较强的支撑。

开源证券新能源团队认为,单位铁锂电池的PVDF耗用量为单位三元电池的两倍,随着铁锂电池出货量占比持续提升,带动PVDF需求持续上扬。其同样预计2021年全年及2022年上半年国内锂电级PVDF供不应求持续,价格有望持续提升,“2022年下半年各家厂商新建产能有望陆续出货,基于产能爬坡及新产品认证需要一定周期,我们认为供需紧平衡有望持续至2022年底”。

目前国内的PVDF厂家主要有东岳集团、东阳光和联创股份。

东岳集团氟化工业务国内布局最丰富,上游原材料一体化,现阶段国内享受PVDF高价格下的丰厚利润,未来氟聚物领域拟持续高投入。东阳光与璞泰来深度合作,目前PVDF产品在隔膜涂覆领域认可度高,新扩产产品落地确定性较强,有望逐步导入正极粘结剂领域,配套R142b产能有望增厚公司盈利能力。联创股份R142b是国内产能最充裕的厂商之一,自给自足无忧,外售收益丰厚,今年下半年至明年上半年3000吨PVDF产能有望逐步出货,是国内扩产最早落地的厂商,有望享受产品高价红利。


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