微反應(yīng)基礎(chǔ)之上的流動(dòng)化學(xué)技術(shù)是一種在微尺度通道中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)流動(dòng)化學(xué)過(guò)程，它在提高安全性、效率和可持續(xù)性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。這也是化學(xué)工程領(lǐng)域的一次創(chuàng)新，通過(guò)在微尺度通道中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的連續(xù)化、微型化和集成化。這一技術(shù)在制藥、化工、新材料等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
首先，從連續(xù)反應(yīng)的市場(chǎng)需求角度來(lái)看，引用國(guó)內(nèi)一家CDMO上市企業(yè)的專(zhuān)家觀點(diǎn)，相較于傳統(tǒng)的批次反應(yīng)，連續(xù)反應(yīng)主要解決的問(wèn)題是：
1)連續(xù)工藝穩(wěn)定性好，對(duì)一些工藝控制容易出現(xiàn)問(wèn)題的反應(yīng)，采用連續(xù)流更合適。
2)長(zhǎng)時(shí)間多批次的生產(chǎn)，生產(chǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，相對(duì)于批次的優(yōu)勢(shì)越明顯。
3)反應(yīng)過(guò)程中一直保持中間過(guò)程控制跟蹤，不存在整批反應(yīng)失敗的問(wèn)題。
4)能耗更低，低溫反應(yīng)幾分鐘反應(yīng)完，就進(jìn)行淬滅，每摩爾分子能耗是批次的幾分之一。而時(shí)空轉(zhuǎn)化率高、自動(dòng)化程度高、工藝穩(wěn)定性好也是連續(xù)反應(yīng)幾個(gè)突出的優(yōu)勢(shì)。
隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)和生產(chǎn)效率要求的提升，連續(xù)流動(dòng)化學(xué)技術(shù)因其在提高反應(yīng)安全性、減少?gòu)U物排放、提高原料利用率、節(jié)能降耗等方面的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，商業(yè)化前景明朗。
有個(gè)案例很經(jīng)典，東湖高科的乙烯利原藥經(jīng)過(guò)微反應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)工藝改造后，成功突破了乙烯利原藥傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)，將化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間從100多小時(shí)縮短到3分鐘左右，公司的毛利率也從技改前2015、2016年的32%左右提升到了技改后2019年的54%。可見(jiàn)，微反應(yīng)連續(xù)流技術(shù)為傳統(tǒng)化學(xué)化工企業(yè)帶來(lái)的不僅是技術(shù)的升級(jí)，更是經(jīng)濟(jì)效益的提升。
其次，從用戶來(lái)看，微反應(yīng)流動(dòng)化學(xué)技術(shù)的主要用戶包括藥企、化學(xué)原料藥制造商、石化類(lèi)企業(yè)、高校及科研機(jī)構(gòu)等。這些用戶群體對(duì)高效、安全且環(huán)境友好的生產(chǎn)流程有著迫切需求。從規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)來(lái)看，截至2022年底，國(guó)內(nèi)化學(xué)原料和化學(xué)制品制造有24381家，醫(yī)藥制造9231家，石油加工、煉焦和核燃料加工2288家。教育與科研方面，截至2022年底，科學(xué)研究與開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)2871個(gè)。截至2023年底，國(guó)內(nèi)普通高等學(xué)校有2822所。再?gòu)囊言贏股上市的代表性企業(yè)來(lái)看，按照中信分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，基礎(chǔ)化工474家，醫(yī)藥471家，石油石化51家，合計(jì)近千家。
傳統(tǒng)的幾萬(wàn)家化工、石化、醫(yī)藥企業(yè)以及五千多家教育科研單位為流動(dòng)化學(xué)奠定了基礎(chǔ)用戶群，加上醫(yī)藥、化工等相關(guān)領(lǐng)域上市企業(yè)中腰部以上的用戶，此外還有氫能、半導(dǎo)體等新型領(lǐng)域貢獻(xiàn)的新增用戶(在此就不逐一統(tǒng)計(jì)了)，共同構(gòu)成了龐大的用戶群。隨著全球?qū)G色化學(xué)和過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)的關(guān)注增加，用戶群體有望進(jìn)一步擴(kuò)大。
第三，流動(dòng)化學(xué)是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，有設(shè)備，有耗材，有零部件、有工藝包，有服務(wù)商，有經(jīng)銷(xiāo)商……從過(guò)往對(duì)制造類(lèi)行業(yè)的研究來(lái)看，行業(yè)要突破要發(fā)展，設(shè)備先行是必然的，只有設(shè)備用起來(lái)了穩(wěn)定了，才能帶來(lái)耗材等其他方面的空間。雖然設(shè)備資金投入大且毛利大都不如耗材，但對(duì)于流動(dòng)化學(xué)這類(lèi)設(shè)備而言，門(mén)檻很高，也造就了自身的護(hù)城河。從國(guó)家層面來(lái)講，打造大國(guó)重器，實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈自主化安全化，設(shè)備也是有著舉足輕重的地位。所以對(duì)于流動(dòng)化學(xué)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，行業(yè)還處在快速發(fā)展的階段，又有護(hù)城河加持，先享受到行業(yè)發(fā)展紅利的就是設(shè)備。
第四，流動(dòng)化學(xué)的應(yīng)用門(mén)檻很高，因?yàn)檫B續(xù)反應(yīng)是一個(gè)多學(xué)科的綜合平臺(tái)，它涉及到了有機(jī)合成、化學(xué)工程、自動(dòng)化控制、工藝開(kāi)發(fā)、設(shè)備制造、在線監(jiān)測(cè)、化學(xué)分析等多個(gè)專(zhuān)業(yè)。目前市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)化的連續(xù)反應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備不多，后端生產(chǎn)階段的設(shè)備大都需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)階段的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工和組裝，特別是對(duì)于某些特定反應(yīng)更是如此。因此，對(duì)于上游設(shè)備供應(yīng)商而言，既能提供基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化連續(xù)反應(yīng)設(shè)備、又能提供可拓展設(shè)備，還能提供服務(wù)以及后續(xù)整體解決方案的能力就顯得實(shí)用而珍貴。而具有底層技術(shù)的公司才能達(dá)到這樣的水準(zhǔn)。
第五，出海去卷。不出海，就出局？不是每一個(gè)企業(yè)都適合出海，但是，出海是每一家中國(guó)企業(yè)都必須認(rèn)真思考的命題。因?yàn)椋幢悴怀龊＃趪?guó)內(nèi)卷，面對(duì)的也是全球化的競(jìng)爭(zhēng)者。而且，不可否認(rèn)的一點(diǎn)是，海外的市場(chǎng)大有可為。
比如，創(chuàng)新藥領(lǐng)域自主出海的典型代表百濟(jì)神州，其出海產(chǎn)品澤布替尼與艾伯維/強(qiáng)生、阿斯利康的BTK抑制劑同臺(tái)競(jìng)技，大放光彩。又比如，醫(yī)療器械領(lǐng)域龍頭邁瑞醫(yī)療，近幾年的海外營(yíng)收占比都在35%以上，其出海戰(zhàn)略不僅緩解了國(guó)內(nèi)政策變化帶來(lái)的沖擊，也為公司的長(zhǎng)期發(fā)展提供了新的增長(zhǎng)動(dòng)力和更為廣闊的市場(chǎng)空間。公司在超過(guò)40個(gè)國(guó)家設(shè)立子公司，構(gòu)建全球研發(fā)、營(yíng)銷(xiāo)及服務(wù)體系，品牌力顯著提升，彰顯了其國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。再比如，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)龍頭比亞迪，出海步伐也是逐漸加快。2021年5月，比亞迪正式宣布“乘用車(chē)出海”計(jì)劃，根據(jù)券商研究數(shù)據(jù)，公司從22年開(kāi)始，新能源乘用車(chē)出口開(kāi)始逐漸起量。23年全年出口達(dá)到24.3萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)300%多的高水平，同年，比亞迪新能源乘用車(chē)的足跡遍布日本、德國(guó)、澳大利亞、巴西、阿聯(lián)酋等55個(gè)國(guó)家及地區(qū)。24年上半年出口量已經(jīng)達(dá)到了20.3萬(wàn)輛，比亞迪將繼續(xù)加速拓展新能源乘用車(chē)的全球布局。
對(duì)于流動(dòng)化學(xué)來(lái)說(shuō)，海外市場(chǎng)也將大幅提升行業(yè)增長(zhǎng)空間。在充分了解海外的目標(biāo)市場(chǎng)、潛在的合作伙伴和分銷(xiāo)渠道之后，制定有效的市場(chǎng)進(jìn)入策略，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行本地化調(diào)整以更好地適應(yīng)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)，提供高質(zhì)量的售后服務(wù)和技術(shù)支持，在目標(biāo)市場(chǎng)進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)……能更好地進(jìn)行全球化布局。
第六，AI驅(qū)動(dòng)成長(zhǎng)。2024年諾貝爾化學(xué)和物理學(xué)獎(jiǎng)近期先后揭曉，兩項(xiàng)均與人工智能相關(guān)。其中，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的兩位科學(xué)家John J.Hopfield和Geoffrey E.Hinton，以表彰他們利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)和貢獻(xiàn)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)則授予三位科學(xué)家David Baker、Demis Hassabis和John M.Jumper，以表彰他們?cè)诘鞍踪|(zhì)AI設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面的貢獻(xiàn)。
如今，人工智能理論和技術(shù)日益成熟，技術(shù)和應(yīng)用程序的范圍也不斷擴(kuò)大，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、化工、自動(dòng)化、游戲、過(guò)程控制等領(lǐng)域。而在流動(dòng)化學(xué)領(lǐng)域，AI也有很大的應(yīng)用潛力。比如：
●AI賦能下的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，過(guò)程無(wú)需人為參與，這就提升了化工、制藥等行業(yè)的研發(fā)效率。比如對(duì)海量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、并對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化和篩選催化劑等。
●高通量、高效性。結(jié)合機(jī)器視覺(jué)和AI技術(shù)，流動(dòng)化學(xué)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)智能化操作，提高實(shí)驗(yàn)效率。AI驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人平臺(tái)實(shí)驗(yàn)效率可以實(shí)現(xiàn)數(shù)量級(jí)的提升，從而加快化學(xué)研究的速度并提高研究的可靠性。
●在線檢測(cè)數(shù)據(jù)與合成工藝匹配。AI加持的設(shè)備還可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)在線檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別出數(shù)據(jù)中的模式和趨勢(shì)，并篩選出與合成工藝相匹配的反應(yīng)條件。
●可開(kāi)放的軟件數(shù)據(jù)接口。AI技術(shù)能夠?yàn)檐浖?shù)據(jù)接口提供強(qiáng)大的賦能，使得數(shù)據(jù)接口更加智能、高效，并且易于集成和使用。
