Укротители микробов
Компания «Биоамид» разработала и внедрила самые передовые в мире биохимические и экологические методы получения ценнейших химических субстанций, лекарств и кормов и поставляет их на мировой рынок
Образцы продукции компании «Биоамид». Фото: «Биоамид».
В конце XX века, изучая практику малого и среднего предпринимательства в Германии, всемирно известный исследователь бизнес-практик профессор Боннского университета Герман Симон разработал концепцию так называемых скрытых чемпионов. Он определил их как по большей части небольшие и не очень известные широкой публике компании, которые, тем не менее, занимают существенную часть рынка в своей нише. Скрытые чемпионы, как отмечает Симон, отличаются гибкостью, небольшим количеством персонала и, в том числе поэтому, отсутствием бюрократии и близостью к покупателю, благодаря чему им удается отвоевать часть рынка, иногда существенную, даже у мировых гигантов.
«Стимул» регулярно рассказывает о таких компаниях своим читателям. Сегодня речь пойдет о компании «Биоамид», занимающей существенную часть российского и мирового рынка биокатализаторов для производства акриламида. Три российских завода, занимающихся биохимическим производством акриламида, обеспечиваются биокатализатором компании «Биоамид» на 100%, а из 400 тыс. тонн акриламида, производимого в мире, 100 тыс. тонн производится на биокатализаторах «Биоамида».
В чем же суть этой технологии и почему она так важна?
Истоки и корни
История «Биоамида», одной из самых успешных российских компаний в области биотехнологий, началась в далеком 1985 году, когда вышло постановление Совета министров и ЦК КПСС «О развитии новых направлений биологии и биотехнологии», в соответствии с которым, в частности, был организован филиал московского ВНИИ генетики и селекции промышленных микроорганизмов в Саратове. В Советском Союзе это был ведущий промышленный биотехнологический институт. Его филиал должен был разрабатывать биотехнологические методы охраны окружающей среды, а проще говоря, способы биологической очистки промышленных стоков. Главное в биологической очистке — подобрать такие микроорганизмы, которые могут разрушать вещества-загрязнители, превращая их во что-то не такое вредное.
Руководить филиалом был назначен Сергей Воронин, ныне генеральный директор «Биоамида», который рассказывает, что его тогда пригласил директор ВНИИ генетики академик Владимир Дебабов и предложил ему наряду с порученной тематикой заняться технологиями, которые бы просто этих вредных стоков не давали. И рассказал о двух японских патентах получения акриламида, который применяется при производстве важных полимеров. Дело в том, что акрилонитрил, который используется при производстве некоторых видов синтетического каучука, относится к категории сильнодействующих, ядовитых веществ, но тем не менее компания Nitto Chemical тогда уже запустила установку, на которой с помощью микроорганизмов производила акриламид из акрилонитрила в промышленных масштабах.
Конечно, в своих патентах японцы не раскрыли свои ноу-хау, которые все стараются держать при себе. Так что докапываться до сути дела саратовцам пришлось самим.
Как говорит Сергей Воронин, «эта правильно поставленная и объективно обусловленная задача, позволила нам за десять лет создать в России направление промышленного биокатализа. Больше того, запустить на семи предприятиях промышленные установки биокатализа и стать конкурентоспособными в мире в этом направлении. Японцы — основоположники, они первые, вопросов нет. Но мы сделали технологию, на наш взгляд, и проще, и, возможно, эффективнее. А это уже решает рынок».
Бизнес на науке
Компания «Биоамид» была создана 5 ноября 1996 года после принятия решения о закрытии Саратовского НИИ биокатализа, созданного на базе саратовского филиала ВНИИ генетики, в связи с полным отсутствием государственного финансирования. Удивительно, но факт: в 1995 году институт получил премию правительства за передовые разработки, а в 1996 году его пришлось закрыть. Но при закрытии института в новую компанию были переданы патенты на штаммы первого и второго поколения. Учредителями компании стали разработчики биокаталитического способа получения акриламида.
«Люди обычно идут в бизнес осознанно, — говорит Сергей Воронин. — Понимают, куда они идут. Мы оказались в бизнесе не то чтобы случайно, а, я бы сказал, по стечению обстоятельств. Мы же с коллегами хотели, чтобы наши научные разработки были реализованы здесь, в нашей стране. А в самом названии компании мы “зашифровали” биокаталитический способ получения акриламида».
Но неизвестно, как бы сложилась судьба компании, если бы в 1998 году разработкой биокаталитического способа получения акриламида не заинтересовалась немецкая компания Stokhausen, которая приобрела лицензию и на штамм-биокатализатор, и на технологию биокаталитического получения акриламида. А потом немцы заключили еще и соглашение на трехлетнее сопровождение производства с конкретно поставленными задачами, что именно надо доработать. И это помогло компании не только успешно стартовать, но и пережить кризис 1998 года.
После этого в «Биоамид» обратились итальянская компания Europolimeri S.p.A. «Биоамид» поставил туда свою технологию и заключил лицензионный договор. Но потом, когда «Биоамид» начал сам производить этот микробный катализатор, итальянцы посчитали целесообразным покупать его у «Биоамида». Работа по заказу этой компании помогла «Биоамиду» пережить следующий кризис — 2008 года. И сейчас, как говорит Сергей Воронин, «мы интегрированы поставками этого катализатора как минимум с заводами в Америке, Италии, Великобритании, Германии, и Южной Корее, где работают предприятия, которые основываются на нашей базовой технологии и на нашем штамме микроорганизмов. Вот почему мы не почувствовали кризиса 2014 года. Потому что объем реализации у нас на 85 процентов — экспорт. Когда все печалятся о росте курса, мы как раз руки потираем».
Все годы существования технологии первого и второго поколения производства акриламида были обременены лицензионными договорами. И компания получала роялти за их использование. Действие этих патентов закончилось в 2016 году, но конкуренты пока так и сумели сделать биокатализатор такой же эффективности.
Сейчас основной свой доход компания получает от экспорта биокатализатора. Деньги, зарабатываемые на этом, направляются на другие исследовательские работы и служат основой дальнейшего развития компании.
Конкуренция в области биокатализаторов достаточно жесткая, и если «Биоамиду» удается удерживать за собой значительную часть российского и мировых рынков, то только благодаря постоянной работе над улучшением ферментации и снижением цены биокатализатора. «Перманентное занятие улучшением биокатализатора, — поясняет г-н Воронин, — позволило нам снизить его цену почти в два раза от начальной и все равно получать достаточную прибыль для развития компании. Причем темпы нашего снижения цены опережают общемировые. Чтобы было понятно, мы продаем биокатализатор не килограммами, а единицами действия, гарантируя, что при добавлении в синтез определенного его количества, которое благодаря нашей работе постоянно уменьшается, получится определенное количество акриламида. А это удается благодаря наработанным интуиции и опыту».
Охотники за микробами
Акриламид, о котором мы рассказали выше, — важный промежуточный продукт органического синтеза, мономер, из которого получают целую гамму ценных и полезных полимеров. Главный из этих полимеров — полиакриламид — необходим многим отраслям хозяйства. Самые массовые его потребители — полеводы и нефтяники: раствор полиакриламида, внесенный в почву, улучшает ее структуру и предотвращает эрозию, а если тот же раствор закачать в нефтяной пласт, его нефтеотдача возрастает в несколько раз. Кроме того, полиакриламид — прекрасный коагулянт, он ускоряет осаждение любых твердых частиц, взвешенных в жидкости, и применяется для очистки самых разнообразных взвесей, от пульпы обогатительных фабрик до водопроводной воды. И много чего еще.
Годовая потребность России в полиакриламиде — около 60 тыс. тонн, а производят его в шесть-семь раз меньше, то есть страна завист от импорта этого важного химиката.
До недавнего времени акриламид на всех наших заводах производили с использованием серной кислоты. У этого способа множество недостатков, которые делают процесс дорогим и неэкологичным.
В развитых странах от сернокислотного способа получения акриламида давно отказались, заменив его более современным каталитическим.
Разработка «Биоамида» позволила заменить и его более простым и более безопасным методом.
Для получения акриламида биокаталитическим способом нужно было найти подходящий микроб, который нарабатывал бы только нужные ферменты. Дело в том, что имевшийся природный штамм не только вырабатывал акриламид, но разлагал его до акриловой кислоты и аммиака. Требовалось найти такой штамм, который бы вторую часть процесса не проводил.
Исследователи задались вопросом, где микробу может досаждать акрилонитрил? Скорее всего, поблизости от того места, откуда он может попадать в окружающую среду. В Саратове расположен крупнейший в стране производитель акрилонитрила — химкомбинат «Нитрон». Два года сотрудники «Биоамида» искали нужный штамм в очистных сооружениях и цехах «Нитрона», который производит полиакриламид из акрилонитрила сернокислотным способом. В конце концов найти такой штамм удалось в хранилищах для особо опасных веществ, где хранился акрилонитрил, в грязи, которая остается после чистки емкостей: даже за длительное время его пребывания в растворе акриламида акриловая кислота практически не нарабатывалась.
Но у найденного штамма активность составляла всего 0,4 единицы — за одну минуту микробная клетка нарабатывала на миллиграмм своего сухого вещества всего 0,4 микромоля акриламида. Для технологического процесса нужно было увеличить активность не менее чем раз в двести. В конце концов, в сотрудничестве с лабораторией Александра Яненко (ВНИИ генетики) удалось такой штамм получить: его активность достигла 80–100 единиц. В результате в некоторых отношениях отечественный штамм даже превосходит японский.
Новые разработки и левый поворот
Успехи компании на российском и мировом рынках позволили ей приступить к новым разработкам. Биотехнологический акриламид был только первым успехом саратовцев в применении биотехнологий. Следующей большой победой Сергей Воронин считает разработку «Биоамидом» собственной технологии получения теперь уже акриловой кислоты. Сегодня технология биокатализа акриловой кислоты отработана и запатентована. Этот процесс был разработан и внедрен в промышленное производство впервые в мире.
Акриловую кислоту, как и акриламид, получают биокаталитическим способом из акрилонитрила. В «Биоамиде» нашли штамм микроорганизмов, который выполняет эту работу.
Штамм был запатентован. Лицензию на него в 2006 году приобрела американская компания Ashland, и он «работает» в совместном российско-американском предприятии «Ашленд МСП» в Перми (С 2014 года компания называется ЗАО «Соленис Технолоджис МСП»).
Еще одна разработка компании — производство аспарагиновой кислоты. Это аминокислота из числа тех, которые участвуют в строительстве белков всех живых организмов. Кроме того, она играет роль нейромедиатора в центральной нервной системе. Она входит в состав питательных растворов, которые вводят больным через капельницу. На ее основе изготавливают известный кардиопрепарат аспаркам, известный также под торговой маркой «Панангин», содержащий аспарагинаты калия и магния. Ионы калия и магния, которые переносятся аспарагиновой кислотой, регулируют метаболические процессы в организме. На основе аспарагиновой кислоты также изготавливают заменитель сахара аспартам
Вообще-то аспарагиновую кислоту выпускают тоннами на химических заводах во многих странах. Но дело в том, что такие сложные органические молекулы (в которых есть асимметрический атом углерода, добавят химики) существуют в виде двух зеркальных стереоизомеров — L и D, правых и левых. При абсолютном структурном сходстве эти изомеры различаются тем, что по-разному вращают плоскость поляризованного света — вправо или влево. Отсюда и название — L (levo) и D (dextro). Но весь живой мир построен только из «левых» изомеров: ферменты-катализаторы, которые обеспечивают метаболизм живого организма, распознают только их.
А при традиционном химическом синтезе всегда получается смесь двух оптических изомеров, которую обычно не разделяют. Эта смесь и идет на изготовление, в частности, того же аспаркама, который представляет собой калий-магниевые соли аспарагиновой кислоты.
А раз живые существа потребляют только «левые» изомеры, то и производят они такие же. Вот почему биотехнологии больше подходят для производства аспарагиновой кислоты, предназначенной для фармацевтических целей.
В компании возникла идея сделать на основе биокатализа этот лекарственный препарат. Ведь традиционные производители используют аспарагиновую кислоту, полученную химическим путем, в которой присутствуют оба изомера: один — природной конфигурации и второй, который в природе не встречается. Получается, что половина продукта неэффективна.
«Это был наш первый проект с Фондом Бортника (Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. — “Стимул”), — вспоминает Сергей Воронин. — Нам там дали грант. На этот грант мы сделали разработку, а доклинику и клинику мы уже делали за собственные средства, полученные от экспорта продукции, и запустили в России и в Белоруссии жизненно важный кардиологический импортозамещающий препарат аспаркам-L».
У компании вообще большая история работы с Фондом Бортника, который ей шесть грантов. «Каждый из них, — рассказывает г-н Воронин, — мы довели до инновационного продукта. Какие-то приносят деньги, какие-то пока находятся в раскрутке. Но хочу подчеркнуть, что налогов, в том числе с этих разработок, мы заплатили раза в два-три больше, чем получили денег от государства».
Не забыть о животных
Этот успех натолкнул Воронина на мысль искать счастья не только в фармакологической, но и в комбикормовой промышленности. Тем более что среди знакомых был крупный предприниматель, чей бизнес был связан с поставками, а потом и с производством кормов и премиксов — смесей, используемых для обогащения комбикормов биологически активными веществами. В премиксах необходимо наличие семи важных микроэлементов: пяти металлов, включая железо, марганец, медь, кобальт, цинк, а также двух неметаллов — йода и селена. «Раньше они давались в корма в лучшем случае в виде сульфатов — солей серной кислоты. А это абсолютно чуждые живой природе вещества. Усваиваются они совершенно незначительно, а основная масса идет транзитом через организм животного и становится отходами. Мы поставили задачу получить премиксы с оптимальным содержанием микроэлементов, а значит, по оптимальной цене. Я подумал, почему бы не сделать его на основе аспарагината по аналогии с фармацевтическим препаратом».
Проникновение в клетку микроэлементов, соединенных с органической молекулой, происходит в несколько раз более эффективно, чем в случае с неорганическими солями.
«Именно по программе “Органический микроэлементный комплекс”, — говорит Сергей Воронин, — мы стали первыми сколковскими резидентами по направлению “Биотехнологии в сельском хозяйстве и промышленности”, и получили серьезный грант. Наш комплекс принципиально отличает от стандартных микроэлементных комплексов то, что количество микроэлементов мы уменьшаем в 12 раз в птицеводстве и в 10 раз — в животноводстве. Потому что животные практически на сто процентов усваивают наши микроэлементы. То есть помет курицы, которую кормят комбикормами, в состав которых входит наш органический микроэлементный комплекс, практически ничем не отличаются от помета птицы, которой вообще не давали никаких микроэлементов».
Сейчас «Биоамид» заканчивает комплектацию опытной установки по выпуску органического микроэлементного комплекса (ОМЭК 7М), в состав которого входят все семь микроэлементов в органической форме. Зарубежные аналогичные продукты содержат в лучшем случае четыре-пять органических компонентов.
«Я сначала наивно думал, — вспоминает Воронин, — что если на одной птицефабрике все это покажу, меня с ног собьют заказчики. Скажут: “Дай, дай, дай”. Не получилось. Сначала у меня было какое-то разочарование, а сейчас я понимаю, что нужна спокойная методическая работа по расширению сбыта, пока не создастся критическая масса, которая рванет».
Выгоды от применения таких кормов налицо, но у их распространения в России есть и другие препятствия. В Европе, если содержание марганца, цинка и меди в навозе или помете превышает определенный уровень, эти компании будут наказаны большими штрафами. В России этого нет.
«Нам, — говорит Сергей Воронин, — нужно к этому идти. Нужно выходить на Государственную думу и настаивать на принятии соответствующего закона. Иначе скоро вокруг ферм и птицефабрик можно будет добывать микроэлементы».
Аппаратный модуль производства кормовой добавки. Фото: «Биоамид».
Консервы для коров
«У нас есть еще одна интересная программа — “Биоконсервант”, — рассказывает Сергей Воронин, — которой мы тоже долго занимались, но самую последнюю, самую эффективную форму этого биоконсерванта мы сделали, уже будучи резидентом Сколково».
Известно, что силосованный корм составляет основу рационов коров. Для сокращения до минимума потерь питательных веществ при силосовании в зеленую массу вносятся химические и биологические консерванты, которые позволяют снизить потери питательных и биологически активных веществ. В качестве химических консервантов традиционно применяются органические кислоты и соли. Но стоимость органических кислот, используемых при силосовании кормов очень высока.
Одно из перспективных направлений повышения качества силоса — обработка зеленой массы биоконсервантами, которые разработали в компании «Биоамид». Такие корма отлично поедаются животными, потому что сохраняют естественный вкус, что приводит к увеличению среднесуточных удоев у коров, повышению прироста живой массы. Исследования показали, что консерванты «Биоамида» не уступают по эффективности консервантам зарубежных компаний, но существенно дешевле.
Сергею Воронину часто задают вопрос, не возникает ли у него желания перевести компанию за рубеж, благо ее разработки востребованы во всем мире. На это Сергей Петрович уверенно отвечает: «Для нас вопроса, делать ли бизнес в России, не существует. Конечно да! Мы делаем все, чтобы хорошо было там, где мы есть. В 2015 году объем реализации у нас был порядка 107 миллионов рублей, а в 2016-м он стал 168 миллионов, в 2017-м уже 326. А в этом году мы на полмиллиарда стремимся выйти. Мы собираемся и дальше завоевывать мировой рынок биокатализатора, доведя его производство до 200 тысяч тонн, стать доминантными производителями биоконсервантов для силоса на российском рынке и в будущем году полностью обеспечить Россию ферментными препаратами. Наконец, мы планируем создать в России рынок органических микроэлементных компонентов и развернуть их полноценное производство у нас в компании».
Источник: stimul.online