以「藻類」為基礎推動生物經濟為目標，由 CHITOSE 研究所股份有限公司發起的跨產業倡議「MATSURI」，已有來自各產業超過 100 家企業參與，其中資生堂與花王也著眼於實現藻類來源的化妝品原料與容器（如瓶身）而加入。本次針對該倡議所描繪的生物經濟社會框架，以及其專案之一—利用微細藻類製成的 100% 生質 PET 樹脂，訪問了 CHITOSE 研究所 Tech＆Biz Development Div. 總經理大嶋俊介先生。
促進生物經濟的跨產業舉措
CHITOSE 研究所股份有限公司一直致力於微生物育種和細胞培養等生物技術業務，目前正專注於名為「 MATSURI 」的全新框架，旨在促進跨行業的生物經濟發展。生物經濟是指利用生物資源，打造環境影響低的永續經濟區。該公司倡導的 MATSURI 計劃，旨在以微藻等微生物為原料，創造可再生材料和產品，最終實現不依賴石油的循環型社會。
2019 年，日本政府制定了生物經濟戰略 ，目標是在 2030 年實現生物經濟社會， 並力爭在國內外創造一個價值 100 兆日圓的市場 。在這個策略中，微藻被定位為「生物製造和生物衍生產品」類別中「極具潛力的生物燃料和材料生物質」。然而，微藻的培養需要大量的土地和陽光，因此從這個角度來看，低成本生產和規模化生產面臨許多挑戰。
MATSURI 成立於 2021 年，旨在透過在所有產業（從化妝品、藥品、日用品到食品、燃料和塑膠）以微藻衍生原料取代石油衍生原料，實現生物經濟。目前，MATSURI 是一個由 116 家公司組成的聯盟，其中包括資生堂、花王和高絲等美容公司，以及食品、能源、金融和資訊通訊領域的公司。透過推進從藻類原料生產到加工、產品製造和銷售的跨行業供應鏈，參與公司可以受益於稀有藻類的獲取、透過公司間的合作降低開發風險，以及展示其 ESG（環境、社會和治理）管理能力。
關於公司為何採用跨產業專案來利用微藻，千歲研究所股份有限公司技術與業務開發部總經理大島俊介解釋道：「事實上，過去包括兩家全球大型企業在內的許多公司都曾嘗試大規模培養微藻，但都以失敗告終。我們分析了其中的原因，發現除了培養技術本身的挑戰之外，另一個原因是他們只專注於特定產品的生產，因此無法覆蓋生產成本。平台應運而生，它全面開發與微藻相關的各個要素，涵蓋從培養技術到特定產品和服務。
簡介：從筑波大學研究所畢業後，他先後從事植物工程和半導體設備工程工作，之後加入CHITOSE 研究所。他曾與參與 MATSURI 專案的公司合作，參與了許多利用微藻開發產品和技術的共同開發專案。 2024 年，他啟動了「PET-MATSURI」項目，旨在利用微藻衍生的碳氫化合物開發 100%生物質塑料，並持續致力於挖掘微藻的獨特價值。
2023 年，資生堂在馬來西亞開設了一座佔地 5 公頃的藻類生產基地，這是當時全球最大的同類基地，該計畫由新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）委託。目前，多個利用該基地生產的微藻的子項目正在進行中。例如，資生堂正在開發源自微藻的化妝品成分。
由於 MATSURI 生產的原材料和配料均可追溯，因此有望贏得客戶的信任並證明產品質量，這一點也得到了參與該計劃的合作夥伴公司的重視。
透過微藻大規模培養開發 100%生物基 PET 樹脂
MATSURI 子計畫催生的產品之一是 100%由微藻製成的生物基 PET 樹脂。雖然目前已有部分使用植物性原料的生物基 PET 樹脂，但它們通常以玉米和甘蔗為原料，存在與食品應用領域競爭以及佔用農業用地等缺點。
從微藻生產 PET 樹脂在技術上被認為很困難，但該公司於 2024 年 11 月啟動了一個名為「PET-MATSURI」的子項目，並一直在努力實現這一目標。
「關鍵在於我們獨特的戶外大規模微藻培養技術。為了將 PET 樹脂應用於各種產品，必須能夠穩定地生產大量作為原材料的微藻。而這一切的基礎就是我們的大規模戶外培養技術，」大島先生說。
該公司目前正在戶外培養多種微藻。為了開發 PET 樹脂，他們選擇了一種名為葡萄藻（Botryococcus）的藻類，這種藻類富含脂質。然而，葡萄藻本身就難以培養，而戶外培養又因易受其他生物污染而面臨更多挑戰。儘管困難重重，該公司憑藉自成立以來積累的育種技術和專業知識，最終克服了這些困難。
大島先生說：“早在 30 多年前，我們就在實驗室層面發表了利用葡萄球菌生產對二甲苯（PET 樹脂的原料）的研究成果。如今，我們已經將這一理論概念應用於工業生產。”
該公司位於馬來西亞的藻類生產設施採用「自養」系統，讓微藻透過光合作用自行產生營養物質。一種名為平板光生物反應器的薄板狀培養設備排列在室外，鄰近燃煤電廠的二氧化碳被吹入平板底部。
「目前全球大多數微藻養殖採用的是異養法，即利用醣類而非陽光來培養微藻。雖然這種方法能夠實現穩定的養殖，但需要種植玉米等作物來獲取用作飼料的醣類，而且在生產、加工和分銷過程中還會產生二氧化碳排放。此外，將原本供人類食用的作物用於微藻養殖也是一個不利因素，」大島先生說。
與此相反，該公司也專注於培養過程，力求實現真正的永續發展。 「我們採用僅利用陽光和二氧化碳即可生產的自養系統，是因為我們認真著眼於未來可持續發展的社會。此外，計算表明，每公頃自養系統生產的微藻油量是異養系統的100倍，」大島先生說。
其物理性質與石油衍生的物質相同，現有系統可以重複使用
以從這些培養的微藻中提取的碳氫化合物－葡萄藻碳烯為原料，經由化學轉化製成生物對二甲苯，開發出了 PET 樹脂。雖然尚未達到工業化生產規模，但據稱其物理性能與石油基 PET 樹脂幾乎相同。
「石油是由動植物遺骸經過數十億年的時間形成的，一些理論認為其中大部分是由微藻組成的。由於用這種微藻製成的 PET 樹脂與石油基樹脂具有相同的分子結構，我們認為它們的物理性質幾乎完全相同，」大島先生說道。
微藻衍生 PET 樹脂的優點在於可以直接融入現有的 PET 樹脂供應鏈。 「由於其物理性能不會改變，用微藻衍生 PET 樹脂製成的塑膠在使用後也可以在現有的塑膠回收系統中重複利用。雖然微藻衍生 PET 樹脂仍處於發展初期，但我們可以預見，在未來 10 到 20 年內，我們周圍的塑膠將被微藻製成的塑膠所取代，而無需改變現有的回收系統。」大島說道。
另一方面，如前文所述，成本是一大挑戰。與目前價格低廉、易於使用的石油基 PET 樹脂相比，微藻的生產成本要高得多。不過，該公司已製定發展路線圖，計劃到 2027 年將其微藻生產設施擴大到 100 公頃，是目前規模的 20 倍；到 2030 年，再擴大到 2000 公頃，同樣是目前規模的 20 倍。
「在成本與環境層面的一個里程碑，是我們設定於 2030 年的目標，達到 2,000 公頃的規模。若能實現如此大規模的培養，我們認為藻類的生產與銷售業務將可轉為獲利。此外，當達到這一規模時，微細藻類所吸收的二氧化碳量將超過因藻類生產設施運作所排放的二氧化碳量，亦有望實現負碳（Carbon Negative）。」（大嶋先生）
此外，大島預測，到 2040 年至 2050 年左右，從微藻中提取的 PET 樹脂的成本將與石油衍生樹脂的成本相當。
與化妝品原料子專案相互合作，新創企業亦參與其中
在 MATSURI，許多子專案並行並相互協作。例如，除了像本計畫一樣利用微藻生產 PET 樹脂外，還可以生產化妝品原料和可持續航空燃料（SAF），而培養過程中產生的殘渣則可以用作食品配料。
MATSURI 專案涵蓋各種規模的企業，從大型企業到中小企業（SME），該系統自然地促進了企業間的合作，共同開發基於微藻的產品。例如，CHITOSE 集團和資生堂就與多家中小企業合作開發化妝品原料，並透過合作創造出新產品。 MATSURI 的另一個主要特點是促進跨企業合作，例如其他企業利用生產過程中產生的廢料，以及建立 PET 樹脂的橫向回收系統。
「日本許多中小企業沒有自己的研發部門，但透過參與 MATSURI，他們可以利用自身的技術和專業知識共同推進研發。這是一個平台，只要對專案有強烈的熱情和方向，任何規模的公司都可以進行聯合研發。」（大島先生）
在2025年大阪關西世界博覽會上，日本館約有三分之一的展品以「藻類」為主題。這足以說明藻類目前在各行各業都受到了多麼廣泛的關注。
「我參與這個計畫是因為我相信，在未來，我們周圍的一切都將被微藻衍生的產品所取代。」（大島）
撰文: 佐藤まきこ（Makiko Sato） (原文網址)
精選圖片:CHITOSE研究所股份有限公司
本文出自經營 @cosme的日本上市公司 istyle 集團 旗下媒體 BeautyTech.jp，專注報導全球美妝科技與創新趨勢。並由CMRI美妝行銷總研全責翻譯。
CMRI美妝行銷總研 隸屬於istyle集團台灣子公司 i-TRUE 艾思網絡，專注台灣美妝市場趨勢與消費洞察分析。