Entre as tecnologias avançadas que correm para resolver grandes problemas, se destaca a biologia sintética. Syn-bio, como é conhecido-o Projeto e engenharia de sistemas biológicos Para criar e melhorar os processos e produtos - oferece novas maneiras de produzir quase tudo o que consumimos, desde sabores e tecidos a alimentos e combustíveis. Podemos agradecer a Syn-bio pelas vacinas de mRNA covid-19 e pela proteínas alternativas movimento, entre outras inovações. E muitos veem materiais, produtos químicos e ingredientes da Syn-Bio como oportunidades de alto potencial para produzir materiais de baixo carbono ou até a natureza positivos com nova funcionalidade.
Mas potenciais investidores da Syn-Bio-seja corporativo, capital de risco, ou private equity -Deve ter cuidado para não avaliar as oportunidades através de lentes cor de rosa. Embora o potencial e o investimento até o momento sejam reais, o progresso tem sido desigual. Os setores de saúde e alimentos viram muitos dos sucessos do mercado até agora e, por esse motivo, grande parte do investimento. A indústria de produtos químicos e materiais gerou apenas alguns sucessos comerciais e muitos contos de arrogância de tecnologia e angústia de mercado. Em materiais, novos players e produtos há muito encontram as dificuldades de penetrar nas cadeias de valor altamente eficientes, uma das razões pelas quais as startups de materiais receberam apenas 4% dos US $ 17 bilhões investidos em Syn-Bio em 2021, de acordo com um relatório da construção de biologia.
Synthetic biology is a difficult technology to master and especially tough to scale. In materials, new players and products have long encountered the difficulties of penetrating highly efficient value chains, one reason that materials startups received only 4% of the $17 billion invested in syn-bio in 2021, according to a report from Built with Biology.
Chemical and materials startups and their backers need to find the meeting place of Tecnologia capacidade, necessidade de mercado e custo em sua indústria ou área de foco. Ao trabalhar em direção aos fatores de sucesso certos, empreendedores, investidores e players corporativos podem estabelecer um pé de base comercial e financeiro que permitirá que os biomateriais sintéticos cumpram sua promessa de soluções e valor inovadores.
Real Potential…
According to an analysis by BCG’s Henderson Institute, synthetic biology could disrupt industries that account for as much as 30% do PIB global até 2030 . (Consulte “O que são materiais syn-bio?”) O tempo e o impacto esperado variam entre as indústrias, com os materiais e produtos químicos que se espera que vejam a concorrência baseada em custos de alternativas do Syn-Bio a médio prazo. Ainda assim, o investimento já está fluindo. Definimos materiais syn-bio como materiais produzidos por organismos que foram projetados geneticamente usando a abordagem sintética de biologia de design-build-test-learn. (Veja a exposição abaixo.)
What Are Syn-Bio Materials?
Dois anúncios em novembro de 2022 apontam como os biomateriais sintéticos podem encontrar mercados viáveis para produtos favoráveis ao carbono e atrair interesse e investimento de financiadores privados e parceiros corporativos. A Solugen, uma empresa sintética-química sediada no Texas, especializada na fabricação de produtos químicos negativos para carbono, levantou mais de US $ 200 milhões em uma rodada de financiamento da Série D que elevou sua avaliação total para mais de US $ 2 bilhões. Skokie, Lanzatech, com sede em Illinois, que busca transformar o desperdício de carbono em materiais úteis, como combustíveis e tecidos, anunciou uma joint venture com a empresa Sumitomo Riko do Japão, uma grande produtora de borracha e resina, para reutilizar a borracha, resina e resíduos de uretano na fabricação de síntéticos borracha.
Our analysis shows that 79 syn-bio materials companies are currently focusing on applications from apparel to chemicals to cosmetics and have attracted almost $8 billion in private investment. (See Exhibit 1.) Both the number of funding events and the amounts have increased in recent years. Funding events jumped by almost 10% per year between 2018 and 2022, from 21 to 35, a strong indicator of rising activity. Specialty-chemical and ingredient manufacturers accounted for 42% of the investment events, with the remainder divided roughly evenly among fibers, fabrics and composites, commodity chemicals, and polymers. The amount of funding per year soared over the same period, from $330 million to $2.22 billion, in line with broader syn-bio investments.
Um grande motivo para o aumento do investimento é CO 2 Emissões. Oito cadeias de suprimentos globais, incluindo alimentos, construção, moda, eletrônica e mobilidade (e a energia que eles consomem), representam 50% de todas as emissões, com extração e refinamento de materiais cruas responsáveis pela maior parte do CO 2. Substituindo Matérias-primas extraídas com alternativas de base biológica aceleraria a reestruturação atual das cadeias de suprimentos globais, teria efeitos cascata na logística e potencialmente gerará um impacto social positivo substancial. Materiais emergentes e plataformas Syn-bio estão sendo integradas em novos
…But a Tough Road to Realization
This has started to happen. Emerging materials and syn-bio platforms are being integrated into new Fabricação sistemas e oferecem os meios para romper com trocas de longa data envolvendo eficiência, escala, resiliência e Sustentabilidade . Mas as cadeias de valor existentes incentivam fortemente as substituições que são competitivas no preço e no desempenho, em vez de incentivar novos casos de uso e funcionalidade. Isso leva a um Catch-22 para os Materiais Syn-Bio esperançosos: eles precisam de economias de escala para combinar com os produtos convencionais com o preço, mas não conseguem escalar com um produto biológico mais caro. Mesmo entre os que levantaram fundos substanciais, a taxa de falhas é alta e, para outros, o sucesso é tipicamente muito tempo em fabricação. Quatro fracassaram ou foram adquiridos. O desempenho das poucas empresas públicas foi desigual. As empresas privadas (todas, exceto três, com sede nos EUA) variam de 2 a 25 anos, com 12 iniciadas em 2015 ou anterior, das quais 6 nasceram antes de 2010 - outra indicação de que avaliar o potencial das tecnologias avançadas é difícil e encontrar um
Consistent with deep-tech startups generally, syn-bio materials companies face a tough road. Even among those that have raised substantial funds, the failure rate is high, and for others, success is typically a long time in the making.
We identified 19 companies that attracted more than $100 million each in private investment. Four have since failed or been acquired. The performance of the few public companies has been uneven. Private companies (all but three are US based) range in age from 2 to 25 years, with 12 started in 2015 or earlier, of which 6 were born before 2010—another indication that evaluating the potential of advanced technologies is tough, and finding a Combinação vencedora de necessidade de mercado e tecnologia emergente Isso percebe que o potencial ainda é mais difícil.
The considerable list of specific challenges facing syn-bio materials companies includes the following issues.
Product–Market Mismatches. direcionando o segmento ou subsegmento correto com um produto que atende com precisão suas necessidades está longe de ser simples, e os empreendedores de materiais geralmente superestimam a facilidade com que um novo material pode ser integrado a um produto ou processo. As soluções de queda verdadeiras são raras porque os requisitos de desempenho ao longo da cadeia de valor tendem a ser opacos a pessoas de fora e difíceis de testar, geralmente resultando em falha ou decepção. Como já observamos antes em relação ao Indústria de vestuário , materiais biológicos como PHA, seda de aranha e quitosana não conseguiram fazer incursões substanciais devido à falta de incentivos para moinhos e integradores assumirem os riscos de novos materiais que são incompatíveis com seus produtos de processamento existentes.
Syn-bio materials hopefuls need economies of scale to match conventional products on price but cannot get to scale with a more expensive bio-sourced product.
economia. Mesmo que o Produto e o ajuste do mercado sejam convincentes, as startups ainda precisam acertar a economia, pois a sensibilidade ao preço e o risco pode ter um impacto determinante na captação de novos produtos. Isso geralmente é uma questão do valor do novo produto para o usuário ou OEM final, mas também pode pertencer a todas as empresas que fazem processamento ou conversões no meio. Muitos mercados grandes, como embalagens de alimentos, são extremamente sensíveis aos preços, e as empresas não estão dispostas ou incapazes de absorver os custos mais altos ou outros riscos de novos materiais. Por exemplo, uma startup de têxteis com um novo material que tinha um bom potencial de longo prazo para reduzir as emissões e o custo de carbono não poderia superar a realidade do mercado de curto prazo dos custos de produção mais baixos da alternativa convencional (e, portanto, mais baixo preço).
Em nossa experiência, alguns fabricantes em indústrias sensíveis ao carbono estão dispostas a pagar mais-às vezes 20% a 30% a mais-se um produto ajudar a atender às necessidades identificadas, como reduzir as emissões do escopo 3 ou ajudar a valer os participantes da cadeia a atender seus compromissos climáticos. Mas, com muita frequência, a Syn-Bio Companies Bank ao cobrar prêmios verdes substanciais (até 200%) para fazer com que a economia funcione, sem consideração adequada de como esses custos afetarão os outros a jusante. Nossa pesquisa Indica que, embora até 80% dos consumidores dizem que pensam em sustentabilidade em suas compras diárias, apenas 1% a 7% (dependendo do setor) relatam que estão pagando um prêmio por produtos e serviços sustentáveis. Mesmo nos casos em que os consumidores podem estar dispostos a pagar mais, pode ser difícil para eles apreciar a contribuição da Syn-Bio para o produto geral. Os mercados (e os ciclos de preços de commodities) determinam o contrário. Historicamente, muitas inovações em materiais envolvendo polímeros, compósitos e nanomateriais falharam em criar novos mercados, apesar dos recursos exclusivos que eles fornecem. Da mesma forma, apenas ser "baseado em biodudação" (ou ter uma "plataforma syn-bio") não é suficiente. Um empreendimento fracassado, por exemplo, construiu uma planta para produzir 50.000 toneladas por ano de seu produto, mas não conseguiu vender 500 toneladas no primeiro ano de operações. Para materiais funcionais, em particular, os grandes clientes geralmente possuem ciclos de qualificação para novos produtos que são mais exigentes e demorados do que os inovadores da Syn-Bio podem tolerar. Mesmo tecnologias que demonstram dificuldades reconhecidas para encontrar dificuldades. Vários empreendimentos têm lutado para obter capital ou resolver problemas de expansão. As organizações típicas de desenvolvimento e fabricação de contratos se concentram principalmente em aplicações de assistência médica e carecem de conhecimentos com cepas e processos de purificação para biomateriais, o que cria riscos adicionais. Uma startup assumiu dívidas pesadas para construir sua primeira fábrica, mas depois foi vítima de custos persistentemente baixos de energia e material bruto que foram produzidos convencionalmente.
Technology Push Rather Than Market Pull. Even large and established companies often convince themselves that the technological superiority of a new product or process will win out. Markets (and commodity pricing cycles) determine otherwise. Historically, many innovations in materials involving polymers, composites, and nanomaterials have failed to create new markets despite the unique capabilities they provide. Similarly, merely being “bio-based” (or having a “syn-bio platform”) is not sufficient. One failed venture, for example, built a plant to produce 50,000 tons a year of its product but could not sell 500 tons in the first year of operations. For functional materials, in particular, large customers often have qualification cycles for new products that are more demanding and time-consuming than syn-bio innovators can tolerate.
Scaling. Chemical and materials startups face a double-barreled challenge: they need to ramp up sales to bring costs down, but many of the applications they target are well served by conventional products produced at massive scale with commensurate economies. Even technologies that demonstrate recognized promise encounter difficulties. Multiple ventures have struggled to obtain capital or resolve scale-up issues. Typical contract development and manufacturing organizations focus primarily on health care applications and lack expertise with strains and purification processes for biomaterials, which creates additional risk. One startup took on heavy debt to build its first plant but then fell victim to persistently low energy and raw-material costs that advantaged conventionally produced products.
Lack of Business Model Clarity. novos materiais podem ter muitos mercados em potencial e S Tartups geralmente vêem várias oportunidades. Isso pode levar à falta de clareza no design de produtos e no modelo de negócios. As principais perguntas a serem feitas são: o produto é um ingrediente ou um bem acabado? Uma molécula ou um produto semifinizado? E o produto tem como alvo fornecedores para outros ou usuários finais? Inscreva -se
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Quando os fundadores da Syn-Bio lutam com uma ou mais dessas perguntas, eles geralmente procuram mudar o modelo de negócios (do licenciamento ao serviço ao consumidor direto, por exemplo) em vez de priorizar a proposta de valor subjacente. Essas mudanças de direção levam a confusão e distração entre a equipe de gerenciamento quando deve se concentrar em questões críticas, como comercialização e escala. Os empresários precisam aplicar um foco rigoroso no mercado desde o início. Investidores e parceiros corporativos podem ajudar a guiá -los nas fases médias e posteriores da startup, desde que todos concordem com o mesmo conjunto de fatores de sucesso.
Focusing on the Right Success Factors
The journey from lab to market for any syn-bio material is long, with plenty of opportunities for missteps or wrong turns. Entrepreneurs need to apply a strict market focus from the get-go. Investors and corporate partners can help guide them through the middle and later phases of startup so long as everyone agrees to the same set of success factors.
Market. Comece com o problema do mercado a ser resolvido em vez da tecnologia a ser desenvolvida. Essa análise deve incluir uma avaliação da importância e extensão das necessidades não atendidas e da provável linha do tempo para iniciar e, em seguida, efetuar uma mudança de mercado dos produtos ou processos atuais para novas soluções. Identifique a política e as alterações regulatórias que podem mover os postes ou remodelar o campo de jogo.
Lembre -se de que, para contribuir com a sustentabilidade ambiental, as soluções devem ser financeiras. A dura verdade é que, embora "Bio-Better" seja uma visão convincente, hoje existem poucos produtos no mercado que atingiram uma escala que realmente desacelera as mudanças climáticas. Muitas das falhas documentadas até o momento foram vítimas de preços inesperadamente baixos de petróleo e commodities que diminuem sua viabilidade financeira antes de conseguirem obter economias de escala adequadas.
Adoção. Como os rendimentos do produto Syn-Bio tendem a ser baixos, as soluções financeiramente viáveis têm muito mais probabilidade de assumir a forma de produtos de alto valor ou substitutos funcionais nos mercados de alto valor, em vez de substituições de queda para commodidades em massa. Houve vários sucessos de nicho Syn-Bio em compostos de sabor e fragrância, por exemplo, onde as moléculas em exercício são caras ou os suprimentos são limitados. Além disso, as empresas que desejam causar impacto projetarão soluções compatíveis com sistemas atuais ou cadeias de valor, em vez de exigir uma reengenharia de equipamentos ou processos existentes. Por exemplo, fios de parafuso projetados Mylo, uma alternativa sustentável ao couro feito de micélios (os filamentos ramificados que compõem um fungo típico), para serem facilmente usados nos processos de produção convencionais por clientes de vestuário, como a adidas e a Stella McCartney. de
Because syn-bio product yields tend to be low, financially viable solutions are much more likely to take the form of produtos de alto valor ou substitutos funcionais em mercados de alto valor.
Novas soluções às vezes podem se provar, concentrando -se em um segmento ou subsegmento de mercado apertado. Identificar um ponto de entrada alcançável pode ajudar a focar e dimensionar a organização adequadamente.
Suporte. startups e seus apoiadores não podem esperar que os clientes Renovar produtos ou processos de produção para acomodar uma nova entrada (especialmente se essa entrada for essencialmente uma nova molécula). O suporte ao aplicativo é fundamental. Os fornecedores precisam entender os processos de compra de seus clientes e, em muitos casos, seus critérios de fabricação crítica para qualidade. Eles podem precisar executar testes em uso para clientes em potencial. Parceiros corporativos que têm conhecimento e experiência relevantes da indústria podem ser especialmente úteis a esse respeito. As startups também devem investigar a adição de especialistas e profissionais do setor a suas equipes de desenvolvimento e vendas nos mercados -alvo.
Escala. muito startups sonham grandes, mas quantos planejam o dia em que precisam se escalar para realizar esses sonhos? Para as empresas de materiais, o problema de fabricar os frutos de seus trabalhos na escala paira grande, e nunca é muito cedo para planejar a primeira usina piloto, incluindo um orçamento e um esquema para acessar o talento de engenharia e gerenciamento de projetos necessários. Passando de laboratório para grandes reatores e de modelos para organismos de produção freqüentemente leva a problemas inesperados na eficiência da produção e na concentração do produto ou título final. O acesso às instalações de escala piloto e o uso de prototipagem sem células pode ajudar a reduzir o risco. Algumas empresas jovens reciclaram criativamente as plantas de produção existentes para atingir a escala rapidamente. A Genomatica, uma empresa de biotecnologia da Califórnia, produziu 5 milhões de libras de 1,4-butanodiol renovável (BDO) em cinco semanas em uma fábrica da Dupont Tate & Lyle no Tennessee em 2012. Duas grandes empresas químicas européias desde então licenciaram seu processo.
Cost. O custo em uso de um material substituto precisa ser competitivo, e o novo material não deve exigir outras substituições ou alterações no Cadeia de suprimentos que adicionam custo ou criem gargalos. As empresas da Syn-Bio precisam entender como seu produto contribui para o custo total dos produtos de seus clientes, absolutamente e comparado com os materiais concorrentes. A Amyris oferece alta qualidade, sustentabilidade, um suprimento constante e um preço estável, sendo este último uma parte importante de sua proposta de valor geral.
Amyris, for example, has had success with its sugarcane substitute for squalene (an important vaccine adjuvant) because squalene is a natural ingredient harvested from shark livers. Amyris offers high quality, sustainability, a steady supply, and a stable price, the latter being an important part of its overall value proposition.
Empresas de sucesso têm como alvo indústrias e necessidades específicas. Um fabricante de cosméticos pode estar disposto a pagar mais por corantes ou pigmentos produzidos usando biologia sintética, dado o alto preço de seus produtos. Por outro lado, uma empresa têxtil provavelmente não usaria esses substitutos em seus produtos de mercado de massa, para os quais o preço é uma grande consideração competitiva; No entanto, a empresa pode considerar usá-los com moderação em produtos de nicho de preço mais alto comercializados para certos segmentos de consumidores.
Proposição de valor. Acima de tudo, os novos jogadores precisam entender sua proposta de valor - uma que foi validada pelo feedback do cliente - e cumpra -se religiosamente. O produto oferece desempenho superior? Menor intensidade do carbono? Custo mais baixo? Suprimento constante? Sua origem circular é um ponto de venda? Amyris, como observado acima, enfatiza a qualidade, a sustentabilidade, o fornecimento e o preço de seu substituto de esqualeno. A Genomatica enfatiza o desempenho, a sustentabilidade e a "redução de carbono e a economia competitiva" dos produtos em seu portfólio, que incluem alternativas ao óleo de nylon e palma, entre outros insumos, que podem ser usados em uma ampla gama de bens de consumo e industrial, como sapatos, componentes de carro, eletrônicos e produtos de limpeza. Nesses casos, as proposições de valor das empresas também estão alinhadas com as necessidades de mercado e clientes. O financiamento está em ascensão, e preocupações com sustentabilidade e promessas de zero líquido estão impulsionando as tecnologias. Dito isto, o roteiro para a escala e o valor que mudam o jogo ainda está sendo desenhado, e as startups, investidores e parceiros corporativos precisam se concentrar em avançar as soluções. (Veja o Anexo 2.)
There are ample early demonstrations of the impact that syn-bio materials can have in multiple B2B and B2C sectors, including fashion, fast-moving consumer goods, and specialty chemicals. Funding is on the rise, and sustainability concerns and net-zero pledges are pushing the technologies forward. That said, the roadmap to game-changing scale and value is still being drawn, and startups, investors, and corporate partners all need to focus on moving solutions forward. (See Exhibit 2.)
As startups precisam colocar tanto energia e esforço nos aspectos comerciais de seus negócios quanto se dedicam ao tecnológico. Os investidores devem entender as longas linhas de tempo envolvidas em novas tecnologias e substituições de materiais e substituições. Eles também devem estar preparados para oferecer mais do que apenas financiamento para empresas de portfólio. Os parceiros corporativos, que geralmente têm conhecimento, experiência e acesso ao mercado que não têm startups, desempenham um papel crítico - desde que eles também tenham seus próprios objetivos e expectativas claramente desenvolvidos. Os grandes vencedores manterão os olhos abertos e se concentrarão nos fatores que promovem o progresso comercial e tecnológico. Adam Rothman
