Shamalov, nascido em São Petesburgo, é o filho mais novo de Nikolai Shamalov, amigo de longa data de Putin. Alguns dizem que os dois se conheceram durante os anos 1980, por meio da KGB, a agência de segurança soviética. Outros, no entanto, alegam que eles se conheceram na década seguinte, quando Shamalov distribuía equipamentos médicos da alemã Siemens no país.
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Kirill Shamalov começou a tomar proveito de suas conexões familiares em 2002, quando estudava Direito na Universidade de São Petesburgo. Aos 20 anos, ele foi nomeado conselheiro-chefe das atividades jurídicas no exterior na Gazprom, uma gigante estatal de gás natural na Rússia. Um ano depois de se formar, em 2004, ele se tornou o conselheiro-chefe de todo o departamento jurídico do Gazprombank, um dos maiores bancos do país. Shamalov trabalhou, mais tarde, em um departamento regional da Rosoboronexport, uma agência de importação e exportação de equipamentos de defesa, vigiada de perto por Putin. Ele foi também consultor no Ministério de Finanças nas áreas de propriedade estatal, privatização e reformas estatais.
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Em junho de 2008, então com 26 anos, Shamalov se tornou o vice-presidente administrativo da companhia petroquímica Sibur, posição que o fez rico. Entre 2011 e 2013, Shamalov adquiriu 4,3% das ações da Sibur por meio de um programa de investimentos para gerentes.
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Um ano após o casamento, Shamalov comprou 17% da Sibur de outro amigo de Putin, Gennady Timchenko, depois de tomar um empréstimo do Gazprombank. Uma pessoa próxima disse a FORBES Rússia que a ação valorizou a companhia em US$ 10 bilhões, informação confirmada por Shamalov na imprensa russa.
Por conta de suas relações próximas a Putin, Timchenko e Shamalov pai foram submetidos às sanções do ocidente depois que a Rússia anexou a Crimeia a seu território. De acordo com Kirill Shamalov, as vendas da petroquímica não tiveram nenhuma relação com as sanções.
As ações da Sibur são a maior parte da fortuna do empresário, a qual a FORBES estima ser mais de US$ 1,3 bilhão. O representante de Shamalov se recusou a confirmar o número.
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O empresário é também dono de 5% da Companhia Russa de Cimento, na qual ele investe desde março de 2014. O único recurso da companhia é uma porcentagem de 50,5% das ações da Angarsk Cimentos, valor estimado em menos de US$ 2 milhões.
Em março de 2015, Shamalov anunciou que sairia de sua posição na administração da Sibur para focar em outros negócios, mas que continuaria a ser da diretoria. Ele também fundou a Ladoga Management, cujos planos são investir na indústria de TI, engenharia e processo de polímeros.