Как пройти «долину смерти»: сможет ли Россия занять собственную нишу в мировой биоэкономике
Россия делает ставку на биоэкономику. Как преодоление границ между биологией, химией и физикой позволяет превращать промышленные отходы в ценный ресурс и зарабатывать на этом? Что мешает научным прорывам быстро менять экономику страны? Где найти специалистов, способных работать одновременно в нескольких областях знаний? Об этом и многом другом рассказала доцент-исследователь кафедры металлургии цветных металлов Института новых материалов и технологий УрФУ Татьяна Луговицкая.
Биотехнология, как любое модное слово, быстро становится общеупотребительным, но при этом крайне невелико число тех, кто понимает его суть. Что уж говорить о понимании масштаба понятия «биоэкономика». Давайте начнем с банального. Как бы вы объяснили человеку, далекому от науки, что такое биотехнологии?
Биотехнология — это использование живых организмов, клеток, ферментов и биологических молекул как технологического инструмента. Мы просим живую систему выполнить полезную работу: синтезировать вещество, разрушить загрязнитель, извлечь металл, защитить растение или помочь восстановлению ткани. Это не только лекарства, вакцины и генная инженерия. Хлебопечение, сыроварение и кисломолочное производство тоже основаны на биотехнологиях. Современная наука добавила к этим древним практикам точную аналитику, молекулярную биологию, химическую технологию и автоматизацию.
Мне близка формула: биотехнология — это договор между живой системой и инженером. Биологический объект очень чувствителен к температуре, кислотности, составу среды и кислороду. Ученый должен понять эти условия, а инженер — воспроизводимо обеспечить их сначала в лаборатории, затем в промышленном аппарате. Поэтому промышленная биотехнология всегда находится на стыке биологии, химии, физики, экономики и инженерии.
Как сегодня выглядит финансовая модель коммерциализации химико-биотехнологической разработки в России?
Финансовая модель должна последовательно уменьшать риски. Сначала гранты и университетские средства подтверждают научную идею. Затем получают опытную партию, проверяют стабильность качества, разрабатывают аналитику и проводят пилотные испытания в масштабе, приближенном к промышленному. Между лабораторией и производством возникает «долина смерти»: научный грант уже закончился, банк еще не видит выручки, а предприятие хочет работающий образец на реальном сырье. Поэтому нужны средства разработчика, участие будущего заказчика и льготное финансирование после подтверждения технологии. Такие инструменты в России есть, но пока не всегда образуют непрерывный маршрут. Покупатель должен появляться в начале проекта: предоставить сырье, сформулировать требования и испытать опытную партию. Финансировать следует конкретное снятие рисков — лабораторный результат, пилотные испытания, демонстрационную установку и только затем промышленную линию.
С какими главными трудностями сталкивается ученый при масштабировании лабораторной технологии?
Главная ошибка — считать промышленный процесс лабораторным опытом, увеличенным в тысячу раз. Лабораторная колба — это не маленький завод. В крупном аппарате возникают неоднородность температуры и концентраций, ограничения перемешивания и переноса кислорода, пенообразование, риск заражения и проблемы отвода тепла. Даже форма мешалки может изменить результат. Например, в химической технологии и гидрометаллургии добавляются непостоянство состава сырья, изменение скорости растворения, осаждение примесей и коррозия. Отдельная задача — выделение и очистка продукта: иногда именно они формируют основную часть себестоимости. Производству нужны быстрые методы контроля, а самой технологии — разумный расход энергии, воды и реагентов. Слишком дорогой продукт рынку не нужен.
Почему крупный российский бизнес неохотно инвестирует в отечественный биотех?
Дело не столько в недоверии к российской науке, сколько в управлении рисками. Покупая готовую зарубежную технологию, предприятие получает регламент, гарантии, сервис, обучение и примеры действующих производств. Отечественный разработчик может показать сильный лабораторный результат, но еще не иметь длительной эксплуатации и стабильности нескольких партий. Для ученого технология существует, для директора завода она еще не завершена. Кроме того, неудачное внедрение способно остановить производство и стать личной ответственностью руководителя. Поэтому надо поддерживать первое промышленное применение: создавать демонстрационные площадки, страховать технологический риск и компенсировать часть затрат на апробацию. Бизнес инвестирует охотнее, когда видит не эксперимент, а решение с понятной гарантией, сервисом и экономическим эффектом.
Каков средний срок окупаемости промышленного биотех-проекта и готовы ли российские инвесторы к «длинным деньгам»?
Единой цифры нет. Специализированный фермент, биостимулятор или биоматериал на существующей площадке может окупаться за 3–5 лет после выхода на расчетную мощность. Новое ферментационное производство — за 7–12 лет. Оригинальный биофармацевтический препарат с доклиническими и клиническими исследованиями требует 10–15 и более лет, причем не каждый кандидат доходит до рынка. Биотех нельзя заставить окупаться как торговый или цифровой проект. Нужны льготные займы с отсрочкой до запуска, участие государства в пилотной стадии и долгосрочные контракты с потребителями. «Длинные деньги» — это не бесконтрольное финансирование, а длительный горизонт с четкими контрольными точками.
Насколько критична зависимость российской биотехнологической химии от импортного оборудования, реактивов и штаммов-продуцентов?
Зависимость значительна, но часто скрывается не в корпусе реактора, а в датчиках, мембранах, фильтрах, контроллерах, программном обеспечении и запасных частях. Можно изготовить аппарат в России, но зависеть от одного импортного датчика, без которого невозможно управлять процессом.
В биофармацевтике критичны высокочистые среды, сорбенты, стандарты и фильтры; в промышленной биотехнологии — штаммы, ферменты и оборудование для выделения продукта. Для штамма важны происхождение, стабильность, хранение и права на использование. Если исчезновение одного реагента останавливает завод, цепочка остается уязвимой.
Какие подотрасли нашего биотеха удалось эффективно импортозаместить, а где ситуация остается критической?
Лучше всего импортозамещение продвигается там, где есть сильная научная школа, крупный рынок и понятный заказчик: в отдельных вакцинах и диагностических системах, сельскохозяйственных биопрепаратах, части ветеринарных и ферментных средств, дженериках и биосимилярах — воспроизведенных версиях сложных биологических лекарств. Сложнее с рядом аминокислот, высокоочищенных ферментов, компонентов питательных сред, хроматографических материалов, аналитических стандартов и малотоннажной химии. Уязвимы также сервис и отдельные узлы оборудования. Замена европейского поставщика азиатским решает логистику, но не создает компетенцию. Настоящее импортозамещение начинается с понимания состава, способа производства и критериев качества продукта.