中科国生联合创始人张宇登上最新一期的可再生碳塑料杂志封面。以下是封面人物内容。
多年来,聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生物基替代材料一直备受关注。不过,到目前为止,它大多还只是实验室规模生产的材料。2024年10月底,可再生碳塑料杂志举办了首届PEF世界大会,该领域的重要参与者之一是位于中国杭州的中科国生(GS Biomats)。我们与首席执行官兼联合创始人张宇进行了交流。
张宇表示,我们坚信生物基材料代表着未来。得益于FDCA和PTA之间的结构相似性,大多数下游设备几乎不需要进行重大改造。而PEF不仅满足环境目标,而且在气体阻隔性、热稳定性和机械强度方面超过PET,同时适用于现有的生产和回收系统。我认为FDCA是一个真正的游戏规则改变者。在应用拓展方面,没有规模效应,成本就无法降低;没有下游验证,市场就无法形成。我们专注于通过技术降低成本,并与品牌商合作进行应用共创,共同推动商业化进程。

关于张宇
张宇是中科国生科技的联合创始人,这是一家位于中国杭州的高科技企业,专注于呋喃基生物基材料的设计和开发。中科国生科技成立于2021年,其团队在生物质催化转化先进材料设计方面拥有近二十年的科研和行业经验,根源可追溯至中国科学院大连化学物理研究所。
在中科国生科技,张宇引领基于5-羟甲基糠醛(HMF)衍生物(如FDCA和THFDF)的创新生物基材料的战略方向和技术开发,这些材料应用于包括包装、消费品、航空航天、汽车在内的下一代可持续应用以及消费者日常用品等各个行业。凭借强大的科研背景和行业洞察力,张宇在将前沿研究转化为切实可行的解决方案方面发挥着关键作用。
在创立中科国生科技之前,张宇曾在大连融科储能技术发展有限公司担任联合创始团队成员及首席技术官/首席制造官,在那里他花费了13年时间帮助公司从一家初创企业发展成为全球最大的全钒液流电池公司。他的贡献涵盖了从融资、团队建设、营销到战略规划开发的各个领域。
张宇拥有中国科学院大学化学工程博士学位。

Alex:张宇,感谢您抽出时间与我们交流。对于可能还不了解您的读者,能否简单介绍一下您自己?
张宇:Alex,感谢您的邀请。我是张宇,中科国生的联合创始人兼首席执行官。近二十年来,我一直致力于绿色材料的创新开发和商业化。2021年,我与联合创始人在杭州成立了中科国生,我们是呋喃基生物基材料领域的先驱,尤其专注于FDCA的大规模生产以及多元化应用。我很高兴能在此与全球以应用为导向的合作伙伴交流。
Alex:目前,PEF仍是一种相对较新的材料。过去,呋喃基前体(如HMF和FDCA)面临的一个挑战是实现工业化大规模生产。哪些关键技术突破对实现工业化生产至关重要?
张宇:关键在于连续、严格控制的工业化生产流程。传统的间歇式方法存在催化效率低、成本高、产品质量批次一致性差等问题,使得工业化生产在经济上不可行。对于中科国生而言,我们开发了自己的专利连续工艺,每年能够生产400吨FDCA,已在全球交付超200吨,实现了真正的商业化部署。
Alex:贵公司开发了连续固定床HMF生产工艺,与传统的生物基单体间歇式工艺相比,它有哪些优势?
张宇:我们专有的连续工艺整合了两项关键技术。一是高选择性HMF催化技术,旨在将生物质转化为HMF,副产物更少、能耗更低,且工艺控制更精准。另一项是我们的FDCA短程批次技术,该技术可将HMF转化为纯度达99.99%的PEF级FDCA,为下游合作伙伴提供高度一致的产品。
Alex:您认为HMF、FDCA以及最终的PEF,最大的机遇和挑战分别是什么?
张宇:我们坚信生物基材料代表着未来,而呋喃基材料兼具平台潜力和更高性能。除了从HMF和FDCA合成PEF聚酯外,它们还可应用于一系列高性能产品,尤其是芳纶纤维、涂料、胶粘剂等。更重要的是,PEF完全符合气候友好型和循环解决方案的要求。
然而,如何降低成本并加强供应链合作仍是紧迫的优先事项。没有规模效应,成本就无法降低;没有下游验证,市场就无法形成。对于中科国生来说,我们专注于通过技术和与品牌商合作进行应用共创来降低成本,共同推动商业化进程。
Alex:在FDCA商业化过程中,您认为行业需要何种类型的生态系统合作?
张宇:FDCA不仅仅是一种材料,更是一个推动产业转型的价值链条,需要整个生态系统的协作。中科国生秉持开放合作的生态理念,致力于与科研机构、品牌商和资本力量合作搭建平台,加速行业部署。
我们已经证明,PEF不仅满足环境目标,而且在气体阻隔性、热稳定性和机械强度方面超过PET,同时适用于现有的生产和回收系统。
Alex:中科国生的材料在整合到主流塑料制造工艺(如注塑、拉伸吹塑或挤出)方面的成熟度如何?
张宇:我们已成功将PEF材料应用于多种加工方法,包括注塑、挤出和吹塑尤其适用于高阻隔性和厚壁透明包装。由于FDCA和精对苯二甲酸(PTA)在结构上相似,大多数下游设备几乎不需要进行重大改造。
在纤维方面,我们已经完成了PEF长丝和短纤维与棉、羊毛和丝绸混纺的验证,目前正在测试满足各种功能和差异化市场需求的混纺产品。
Alex:哪些行业(包装、纺织、汽车或其他行业)对你们的材料表现出最浓厚的兴趣?
张宇:包装、纺织和功能性防护领域对我们的材料表现出更强烈的兴趣。对于包装行业,PEF出色的阻隔性能和可回收性使其成为高阻隔性和厚壁透明包装的理想选择。在纺织领域,PEF纤维天然具有抗菌和抗螨虫特性,吸湿性低,回潮率高,且具有超分子自修复功能这也是我们已经与领先的运动服装和家用纺织品品牌合作的重要原因。
我们的生物基阻燃芳纶在保持核心性能的同时,改善了染色性、回潮率和断裂伸长率。这种更柔软、更舒适的面料在技术服装和军警防护市场展现出差异化的解决方案。此外,FDCA在涂料和胶粘剂方面也显示出巨大潜力,我们正积极与行业合作伙伴开展验证和应用合作。
Alex:在当前的经济规模下,使用纯PEF可能相对昂贵。您认为呋喃基材料在特定的聚合物共混物或应用中,是否有可以取代传统塑料的经济可行的形式?
张宇:当然。我们并非只使用纯PEF形式,而是专注于将其融入功能性共混物中,以延长呋喃基材料在现有供应链中的使用寿命。一个典型案例是我们的厚壁、高透明度FDCA化妆品瓶:通过掺入少量的PET,我们消除了雾度,提高了阻隔性能,并允许与聚酯回收流共回收,从而轻松进入高端市场。
Alex:您认为传统塑料制造商对生物基聚合物,尤其是PEF,存在哪些最大的误解?
张宇:主要存在两种误解:一是认为环保就意味着性能低下,二是认为改用绿色材料的改造和替代过程极其复杂。但通过严谨的测试以及与客户的应用共创,我们已经证明PEF不仅满足环境目标,而且在气体阻隔性、热稳定性和机械强度方面超过PET,同时适用于现有的生产和回收系统。关键在于通过技术和应用验证,将潜力转化为现实。
Alex:您的团队最近筹集了1亿元人民币的Pre-A轮融资。这笔资金的首要部署重点是什么?
张宇:我们将通过建设10,000吨规模的HMF/FDCA示范线来扩大产能;继续开展研发以改进催化效率、降低成本并推进绿色工艺;通过在包装、纤维、特种纤维和涂料等关键行业加速行业验证;并通过建立全面的国际监管框架,使呋喃基材料能够进入高标准市场,从而加强国际合规性。
Alex:未来3-5年,中科国生的愿景是什么你们的目标是授权许可、直接制造还是合资企业?
张宇:我们的目标是通过与合作伙伴建设核心单体生产设施并共同打造下游生态系统,成为全球领先的生物基材料制造商提供高性能、多功能且可持续的呋喃基解决方案。同时,我们将通过专利许可和合资企业等多种模式加速国际扩张,制定适合不同地区和应用的战略。
Alex:与欧洲或美国的生产基地相比,中国在生物基技术方面发展迅速。与杭州以外的地区相比,你们在杭州开展业务有哪些独特的优势或面临哪些挑战?
张宇:中国以其完善的工业生态系统而闻名,杭州作为创新和技术的关键枢纽之一,受益于政策支持以及从上游到下游的完整供应链。此外,作为全球最大的聚酯生产国和消费国,中国为FDCA的大规模应用提供了理想环境。虽然在全球化努力中我们遇到了挑战,但我们仍然渴望与全球品牌建立更深入的合作伙伴关系,共同打造新的机遇。
Alex:从中国进入欧洲市场,在合规和认证方面肯定会遇到一些障碍。中科国生科技在这方面已经取得了哪些成就?
张宇:我们已经获得了完整的REACH注册,向欧洲监管机构证明了FDCA的安全性。我们还完成了生命周期评估,表明与吨级规模的PTA相比,我们的FDCA每吨碳排放量降低了24%以上。这些都是我们生物基材料走向全球商业化的关键步骤。
在一个日益由ESG(环境、社会和公司治理)指标和ISO20400(可持续采购)驱动的市场中,第三方认证仍然是验证产品质量并赢得下游合作伙伴和全球品牌信任的最客观方式之一。这些认证不仅对欧盟市场很重要,对中国也同样重要。一个关键的与FDCA相关的合规举措是中国新化学物质常规登记,我们最近刚刚完成了这项登记。
Alex:您在生物质和呋喃化学领域已经工作了近二十年。最初是什么吸引您进入这个领域的?
张宇:从科研到创业,我一直相信材料能够改变世界,而它们的基础结构决定了性能的上限。我认为FDCA在这方面是一个真正的游戏规则改变者。
Alex:您如何平衡作为科学家、企业家以及可持续塑料公共倡导者的角色?
张宇:这三个角色并不冲突事实上,我的科研训练促使我专注于突破和创新,我的创业精神将理论转化为产品,而我对可持续发展的承诺使我们不断投资于尖端技术路径。
Alex:对于有志于在这个领域创新的年轻聚合物科学家或企业家,您有什么建议?
张宇:速度并非衡量成功的唯一标准,方向必须精准。我最大的体会是,无论是作为科学家还是企业家,都必须同时掌握技术并了解市场。
Alex:最后,除了PEF、呋喃基化学及相关工作之外,在您的私人生活中,有什么事情让您感到触动和兴奋?
张宇:我喜欢踢足球。它完美地反映了材料行业的创新:只有通过无缝协作、清晰的战略,才能得分(取得成功)。
Alex:张宇,感谢您抽出时间分享这些有趣的见解,与您交流非常愉快!
作为全球最大的聚酯生产国和消费国,中国为FDCA的大规模应用提供了理想环境。虽然在全球化努力中我们遇到了挑战,但我们仍然渴望与全球品牌建立更深入的合作伙伴关系,共同打造新的机遇。