AI-Katalyse und Mikroreaktionstechnologie ermöglichen die Massenproduktion von biobasierten Hochleistungswerkstoffen. "Xiangsheng Technology" hat zwei Angel+-Runden mit mehreren Millionen Yuan an Finanzierungen abgeschlossen | Exclusive von 36Kr
Text | Zhang Bingbing
Redaktion | A Zhi
36Kr hat erfahren, dass „Xiangsheng Technology“ kürzlich angekündigt hat, zwei aufeinanderfolgende Angel+-Runden mit mehreren Millionen Yuan an Finanzierungen abgeschlossen zu haben. Die Runden wurden gemeinsam von der Branchen-CVC Beauty Realm Capital, Yida Capital und Nachuan Capital geleitet, und es folgten Investitionen von Institutionen wie Inno Angel Fund, Suzhou Science and Technology Innovation Investment, Suzhou Angel Mother Fund und Suzhou High-tech Innovation and Entrepreneurship Angel Fund. Die Mittel werden für den Aufbau einer AI-Katalysetechnologieplattform, die Produktentwicklung, die Erweiterung der Produktionslinien und den Bau einer intelligenten Fabrik verwendet.
„Xiangsheng Technology“ wurde im Januar 2024 gegründet und ist ein industrielles Unternehmen, das auf Forschungsplattformen wie dem Shenzhen Institute of Tsinghua University und dem nationalen Schlüssellabor der Nanjing Tech University aufbaut. Es konzentriert sich auf die mikrofluidische Intelligenzfertigung von biobasierten und hochleistungsfähigen Materialien. Die Teammitglieder von „Xiangsheng Technology“ stammen aus Hochschulen in China und ausländischen Ländern wie Brown University, der Universität von Cambridge und der Nanjing University of Science and Technology. Der Gründer Yu Chao kehrte 2020 als angesehener Professor für Jiangsu nach China zurück und widmete sich der Ingenieurwissenschaftsforschung und Umsetzung von AI-Nanokatalyse und Mehrphasenströmungs-Mikroreaktoren.
Basierend auf der selbst entwickelten Mehrphasenströmungs-Mikroreaktorplattform hat „Xiangsheng Technology“ durch die Entwicklung von Biokatalysatoren und Nanokatalysatoren die Massenproduktion von biobasierten Furanmaterialien wie FDCA und PEF-Produkten erreicht und mehreren Branchenkunden Dienstleistungen für die Entwicklung und Massenproduktion von Mikrofluidverfahren (CRDMO) angeboten. Derzeit sind die Produkte und Technologiedienstleistungen in Bereichen wie funktionellen Polyesterfolien und Fasern, Nanolacken und organischen optoelektronischen Materialien eingesetzt worden, und es wurden Kooperationsabsichten mit der Lieferkette mehrerer Fortune-500-Unternehmen erreicht.
I. AI-Nanokatalyse + Mehrphasen-Mikrofluid-Matrixreaktion für die effiziente Herstellung und Kostensenkung von biobasiertem FDCA
Wenn man über Kunststoffmaterialien spricht, ist das PET-Polyester dem breiten Publikum eher bekannt. „Xiangsheng Technology“ konzentriert sich hingegen auf das PEF-Polyester. Der Kernunterschied zwischen den beiden liegt in den Rohstoffen „T“ und „F“. Das „T“ in PET steht für PTA (Terephthalsäure), ein erdölbasiertes Material, während das „F“ in PEF für FDCA (2,5-Furandicarbonsäure) steht, ein biobasiertes Material.
Das biobasierte Material FDCA kann aus Biomasse-Rohstoffen wie Mais, Stroh und Holzspänen extrahiert werden und kann unter industriellen Kompostierungsbedingungen abgebaut werden. Dies bedeutet eine einfachere Rückgewinnung und Abbaubarkeit sowie einen geringeren CO2-Fußabdruck. Gleichzeitig zeigt es auch einzigartige Vorteile in Bezug auf Barriereeigenschaften, mechanische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit.
„Nach der Polymerisation von FDCA als Monomer ist die Sauerstoff- und Kohlendioxidbarrierewirkung das 4- bis 10-fache der bestehenden Materialien, und die Zugfestigkeit ist auch besser als die der bestehenden petrochemischen Materialien.“ Der Gründer von „Xiangsheng Technology“, Yu Chao, gab als Beispiel an, dass die Haltbarkeit von Milch verdoppelt werden kann, wenn man das Polymerisationsmaterial von FDCA für die sterilen Milchverpackungen verwendet. Es kann auch für die Verpackung von kohlensäurehaltigen Flüssigkeiten wie Bier verwendet werden, ohne dass es während des Transports und der Lagerung zu Gasverlust oder Qualitätseinbußen kommt.
Darüber hinaus liegt das Potenzial von FDCA in seiner Eigenschaft als „Plattformverbindung“. Das US-energieministerium hat FDCA als eine von 12 vielversprechendsten biobasierten Plattformverbindungen festgelegt. Dies bedeutet, dass auf Basis von FDCA verschiedene hochleistungsfähige biobasierte Materialien wie Polyamide, Epoxidharze und Weichmacher abgeleitet werden können, wodurch eine umfangreiche Familie von biobasierten Produkten entsteht.
Produktreihe von „Xiangsheng Technology“
Trotz des vielversprechenden Potenzials steht die Anwendung von FDCA noch vor Herausforderungen wie Kosten, Verarbeitung, Skalierbarkeit und Marktabnahme. Yu Chao erinnerte sich, dass das Team in der Anfangsphase des Gründungsvorhabens mehr als ein Jahr für die Marktforschung aufgewendet hat. Das Kernproblem war: Wie kann der Markt das FDCA-Material akzeptieren? Die am häufigsten genannten Probleme waren „zu hohe Kosten“ und „wie man es verarbeitet“.
„Wir haben uns gefragt, ob man es verwenden würde, wenn die Kosten gesenkt würden. Die Antwort war, dass man auch die geeigneten Anwendungsfälle berücksichtigen müsse.“ Yu Chao und sein Team haben festgestellt, dass die hochbarrierefähigen Verpackungen ein besser geeigneter Anwendungsfall sind. „Hochbarrierefähige Verpackungen erfordern grüne Technologien. Die funktionellen Anforderungen an die Innenbeschichtungsmaterialien liegen insbesondere in ihrer Barrierewirkung, Haftung und einfachen Rückgewinnbarkeit aus einem einzigen Material. Die Barriereeigenschaften der bestehenden Materialien erfüllen oft nicht die Anforderungen, und es müssen mehrere Verbundmaterialien verwendet werden, um die Dicke zu erhöhen. Das FDCA-Material hat jedoch eine gute Barrierewirkung, kann dünner hergestellt werden, ist leicht zu verarbeiten und kann die bestehenden Funktionen ersetzen.“
Indem man das Ergebnis als Ursache betrachtet, hat „Xiangsheng Technology“ zunächst auf den Anwendungsfall von hochbarrierefähigen Verpackungen abgezielt und die Produktionskosten durch die selbst entwickelte Mehrphasen-Mikrofluid-Matrixreaktionsplattform gesenkt.
Die Mehrphasen-Mikrofluid-Matrixreaktionsplattform von „Xiangsheng Technology“ ist ein hochintegriertes System, das speziell für komplexe chemische Reaktionen entwickelt wurde und zwei Kernmodule umfasst:
Das erste ist das AI-Nanokatalysatormodul. Durch mikrofluidische Hochdurchsatzexperimente und Simulationen werden die Zusammenhänge zwischen der „Aktivstellengeometrie und der Reaktionsenergiebarriere“ erforscht. In Kombination mit den spezifischen Parametern des Reaktionssystems wird ein Vorhersagemodell für die „Katalysatorstruktur und -leistung“ erstellt, und es wird eine AI-Katalysatormaterialdesignplattform und ein experimenteller Datenbank aufgebaut. Durch die präzise Kontrolle der Reaktionsbedingungen im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich werden die Aktivität und Selektivität des Katalysators verbessert, und die Kosten und Materialverschwendung werden gesenkt.
Katalysatorprodukte von „Xiangsheng Technology“
Das zweite ist das Modul für die Strömungssimulation und Strukturgestaltung. Durch Strömungssimulationen werden verschiedene Reaktionstypen aus dem Blickwinkel des Wärme- und Stofftransports bewertet und die Struktur optimiert, um die Mischungseffizienz zu verbessern und den Druckverlust zu verringern. Schließlich wird die einstufige Herstellung von FDCA erreicht, die Ausbeute, Produktivität und Prozessstabilität verbessert, und die Produktions- und Abfallbehandlungskosten werden gesenkt.
Derzeit hat „Xiangsheng Technology“ eine Produktionslinie im Hunderttonnenmaßstab errichtet und plant, im nächsten Jahr auf eine flexible mikrofluidische Fertigungslinie im Tausendtonnenmaßstab aufzurüsten.
II. Modulares Design + datengesteuert für ein ganzheitliches Technologiekonzept für hochleistungsfähige Materialien
Im Gegensatz zur Innovation der Produktionsprozesse durch die Nachfrage nach Materialeigenschaften ist die Entwicklung von FDCA bei „Xiangsheng Technology“ ein Prozess, bei dem zuerst das Huhn und dann das Ei kommt.
„Wir haben zunächst die Mehrphasenströmungs-Mikroreaktorplattform aufgebaut. Dann brauchten wir ein neues Material, um die Vorteile der Plattform zu demonstrieren. Deshalb haben wir viele Materialien gescreent und uns auf neue Materialien konzentriert, die mit der nationalen Strategie übereinstimmen und von der Gesellschaft als zukunftsträchtig angesehen werden. Schließlich haben wir uns für FDCA entschieden.“ Yu Chao erklärte, dass herkömmliche Batchreaktoren aufgrund von unkontrollierbaren Skalierungseffekten, begrenzter Flexibilität und Produktpalette sowie schwieriger Produktionsumstellung eine relativ begrenzte Anpassungsfähigkeit haben. Die Mehrphasen-Mikrofluid-Matrixreaktionsplattform kann wie Baukästen flexibel kombiniert werden und hat auch eine breitere Auswahl an Reaktionssystemen. Der Kernpunkt der Innovation liegt in der „Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit“.
Yu Chao erläuterte weiter, dass in der Geschäftspraxis die digitale Transformation, schnelle Reaktion, agiles Organisationen, Transparenzstrategien und disruptive Innovationen die Wettbewerbssituation in der Feinchemie- und CDMO-Branche neu gestalten. Die Mikroreaktortechnologie und die dahinterliegende Theorie der Strömungskinetik bieten die grundlegende Unterstützung für diese Veränderungen. „Xiangsheng Technology“ hat das datengesteuerte Entscheidungsfinden in der Geschäftsexekution mit der Parameterverknüpfung in der Strömungskinetik kombiniert und ein Domino-Strömungskinetik-Fortschrittmodell (DFCM) entwickelt. Durch den Kettemechanismus von „Auslösen - Übertragen - Verstärken“ werden die Zustandsbeurteilung, die Wechselwirkung, die Matrixoptimierung und die Prozesssteuerung zu einem selbsttätigen Reaktionsoptimierungssystem verbunden, um die nahtlose Skalierung von Grammexperimenten bis zur Tausendtonnenproduktion zu erreichen.
Strömungssimulationsmodell von „Xiangsheng Technology“
Dieses Modell repräsentiert nicht nur eine Innovation auf Prozessebene, sondern auch eine reproduzierbare und skalierbare intelligente Reaktionslösung, die einen effizienten und zuverlässigen Weg von der Forschung und Entwicklung bis zur Massenproduktion bietet. „Die Verwendung von Glasbehältern für Reaktionen im Labor ist zwar einfach und praktikabel, aber bei der Skalierung können komplexe Faktoren wie Strömungsmusteränderungen und Blasendynamik oft zu Kontrollverlust führen. Deshalb müssen bei der anfänglichen Gestaltung die physikalischen und chemischen Verhaltensweisen in Mehrphasenströmungsreaktionen wie die Blasenbildung, die Größenverteilung und ihre Auswirkungen in das System einbezogen werden, um Störungen zu vermeiden und den Erfolg bei der Skalierung zu erhöhen.“ so Yu Chao in seiner Zusammenfassung.
Letztendlich konzentriert sich die Mehrphasen-Mikrofluid-Matrixreaktionsplattform von „Xiangsheng Technology“ auf drei Kernpunkte: die Steigerung der Effizienz, die Neubewertung der Kosten und die Kontrollierbarkeit der Risiken.
Basierend auf der Plattformfähigkeit verfolgt „Xiangsheng Technology“ ein Geschäftsmodell mit einer „1+N“-Produktstrategie. „1“ steht für die Fokussierung auf biobasierte neue Materialien als langfristige Innovationsgeschäftsfelder. Es konzentriert sich hauptsächlich auf vier Bereiche: funktionelle Polyesterfolien, Nanolacke, hochbarrierefähige Verpackungen und hochwertige funktionelle Fasern. Es wird eine „Auswärts“-Strategie verfolgt, die hauptsächlich auf ausländische Endmarkenhersteller abzielt, und es wurden bereits Stabilitätstests für die Massenproduktionslinien einiger Kunden abgeschlossen. „N“ steht für die Bereitstellung eines ganzheitlichen Technologiekonzepts (CRDMO) in Bereichen wie Elektronikchemikalien und organischen optoelektronischen Materialien auf Basis der AI-Nanokatalyse- und Mehrphasenströmungs-Mikroreaktionstechnologieplattform. Es umfasst die Designideen für Katalysatoren und Reaktorprozesspakete und zielt auf hochprofitable Produkte für die Importsubstitution ab.
„Xiangsheng Technology“ hat im Jahr 2025 Bestellungen und Auftragsaussichten im Millionenbereich. Die beiden strategischen Produktlinien tragen jeweils etwa 50 % zum Umsatz bei, und es wird erwartet, dass in den nächsten 3 - 4 Jahren ein Gewinnwachstum von 40 % - 50 % erreicht wird.
Als nächstes möchte „Xiangsheng Technology“ die Erweiterung einer flexiblen intelligenten Mikrofabrik für neue Materialien im Tausendtonnenmaßstab als Produktionslinienbeispiel fortsetzen und die Massenproduktion mehrerer hochleistungsfähiger Materialien beschleunigen.
36Kr Future Industries
„36Kr Future Industries“ folgt der Entwicklung von Städten, der industriellen Transformation und der Umsetzung von Innovations- und Gründungsvorhaben. Wenn Sie eine Berichterstattung wünschen, können Sie sich per E-Mail an wangfengzhi@36kr.com wenden oder den Autor scannen und kontaktieren.
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