من مشروع علوم المدارس الثانوية إلى 18.3 مليون دولار: إنزيمات AI-Ai-Acecserated قادمة من أجل النفايات البلاستيكية للأزياء السريعة

قامت شركة ناشئة في المملكة المتحدة ، والتي نشأت من مؤسس المؤسس جاكوب ناثان في العلوم في المدارس الثانوية حول استخدام الإنزيمات لتكسير النفايات البلاستيكية ، بتأمين مبلغ زائد بقيمة 18.3 مليون دولار من التمويل من السلسلة A.

تأسست Epoch Biodesign في عام 2019 في لندن ، وهو الآن فريق قوي متعدد التخصصات من الكيميائيين وعلماء الأحياء ومهندسي البرمجيات. سوف تستخدم التمويل الجديد لتوسيع نطاق إنتاج إنزيمات الأكل البلاستيكية. هذا يعني نقل عملية التدوير الحيوي من المختبرات حيث قاموا بتطويرها إلى مرفق الإنتاج الأول هذا العام ، والتي يقول إنها ستكون قادرة على الالتزام من خلال 150 طنًا في السنة من النفايات بمجرد تشغيلها.

بعد ذلك ، من المتوقع أن يكون الإنتاج الأول من السعة التجارية على نطاق تجاري بحلول عام 2028 إن لم يكن عاجلاً ، حيث يقول ناثان إن بدء التشغيل تبحث عن طرق لتسريع التحجيم. سيضاعفهم تقريبًا حجم الفريق على مدار الـ 12 شهرًا القادمة حيث يعملون على التحول إلى معدات أعلى ، كما يقول لـ TechCrunch.

البلاستيك غير مراسى

تعود إلى الوراء لثانية واحدة ، فإن مشكلة النفايات البلاستيكية في العالم واسعة بشكل مذهل ، مع حوالي 400 مليون طن من الأشياء التي تم إنتاجها سنويًا ، وفقًا للأمم المتحدة. فقط جزء صغير من إعادة تدويره يتم إعادة تدويره حاليًا ، من حيث التكلفة الخام ، من الأرخص بكثير ضخ البلاستيك البكر أكثر من التعامل مع معالجة الأشياء التي أنتجناها بالفعل.

في الوقت نفسه ، فإن التكاليف البيئية والصحية لتلوث البلاستيك غير المرتفع صارخ. لذلك هناك ضغط متزايد على المنظمين للعمل على التلوث البلاستيكي وعلى الشركات التي تستخدم البلاستيك في منتجاتها لتنظيف أعمالهم.

هناك أيضًا عدد متزايد من الشركات الناشئة التي تعمل على التقنيات التي تستهدف النفايات البلاستيكية من زوايا مختلفة-بما في ذلك الشركات الناشئة التي تطبق الذكاء الاصطناعي لتسريع فرز المواد البلاستيكية لإعادة التدوير وغيرها من البدائل البلاستيكية غير القائمة على الوقود. لكن التدوير الحيوي ، الذي يميل إلى الكيانات البيولوجية للمساعدة في تحطيم النفايات المقاومة ، هو المكان الذي تأمل فيه Epoch Biodesign في جعل بصماتها على البلاستيك.

تقوم التكنولوجيا الحيوية بتطوير مكتبة من إنزيمات الأكل البلاستيكية بهدف تعطيل دورة التلوث البلاستيكية من خلال تشغيل التعميم القائم على التدوير الحيوي-بدءًا من حفنة من المواد البلاستيكية التي يتم استخدامها في الأقمشة الاصطناعية الشائعة. المواد الأولى التي طوروها إنزيمات لمعالجة البوليستر ونوعين من النايلون (النايلون 6 و Nylon 66).

تصور الرسوم المتحركة الرسومية للعملية على موقعها على شبكة الإنترنت ملابس النفايات في نهاية واحدة ، حيث يتم فرزها و/أو معالجتها مسبقًا ، أو إزالة البلمرة ، وتنقيتها ، وتنقيتها ، ثم النايلون الجاهز للاستخدام (القذف) أو البوليستر (الكريات) التي تخرج من الطرف الآخر.

Genai للإنقاذ؟

في حين تم اكتشاف بعض الإنزيمات التي تتناولها البلاستيك موجودة في الطبيعة ، فإن الصيد هي أنها جداً بطيئة في هضم هذه الأشياء – بطيئة للغاية لمساعدة الإنسانية على الهروب من جبل النفايات البلاستيكية على أي نطاق زمني مفيد. كما أنه تم العثور على أنواع أكثر بكثير من البلاستيك أكثر بكثير من الإنزيمات التي يمكن العثور عليها في البرية التي يمكن أن تحطمها ، حتى الآن. وبينما يستمر البلاستيك في التراكم ، تزداد الحاجة إلى السرعة.

يريد Epoch تقديم يد العون للإبداع التطوري باستخدام أدوات التكنولوجيا لتسريع اكتشاف المحفزات البيولوجية التي يمكن أن تتعامل مع النفايات البلاستيكية بسرعة. ومفتاح فتح هذه المهمة هي التطورات في الذكاء الاصطناعي التوليدي – وتحديداً صعود نماذج اللغة الكبيرة القوية (LLMS) – التي تساعد على تسريع البحث عن العوامل البيولوجية التي يمكن أن تكون مستهدفة لهذه المشكلة.

يوضح ناثان: “التحدي مع علم الأحياء هو أنه معقد للغاية”. “البشر لا يفهمون كيف يعمل. لن نتمكن أبدًا من ترشيده. معظم هذه الأسئلة البيولوجية التي بقينا دون إجابة. لذلك كان التحول الكبير هنا هو قدرتنا على فهم مجموعات البيانات الكبيرة والمعقدة-وهو أمر فعال منظمة العفو الدولية. “

يقول أيضًا: “نحن مجرد نوع من خلع الكعكة ثم نعيد الأمور معًا في الطرف الآخر”. ويضيف أن الأمر لا يستغرق سوى “مسألة ساعات” للانتقال من الأقمشة النفايات إلى استعادة المواد المتطابقة الجزيئية (النايلون أو البوليستر) في شكل جاهز لإعادة استخدام ملابس جديدة أو منتجات أخرى.

يصف تصميم الإنزيم بأنه “مشكلة بحث كبيرة يبعث على السخرية” لمعالجة. ولكن من خلال التحول إلى Genai ، تمكن علماء بدء التشغيل بشكل أساسي من اختصار الغربلة من خلال مجموعات محتملة من الأحماض الأمينية والبروتينات للهبوط على العوامل التي يمكن أن تكون مفيدة-LLMs الدقيقة مع معلومات عن البروتينات والأحماض الأمينية ولكن أيضًا تتغذى في “بيانات الملكية” من عمل المختبر الخاص بها على الإنزيمات المصنعة.

يقول: “لقد تمكنا من توليد عشرات الآلاف من الإنزيمات التي تتناولها البلاستيك في مختبرنا الفريدة” ، موضحًا أنه بعد الاستعلام عن نماذج الذكاء الاصطناعى لإعطاء المرشحين الواعدين ، يقومون بالتبديل إلى الاختبارات المعملية ثم تغذي المزيد من البيانات من نتائجهم على الأداء “.

ويضيف: “ما نقوم به بفعالية هو أن نركز مئات الملايين من السنين ، ومليارات من السنين من التطور إلى بضع دورات في المختبر التي تحدث على مدار الأيام والأسابيع والأشهر”. “نحن نقدم قفزات تطورية كبيرة من غير المرجح أن تحدث بشكل طبيعي استنادًا إلى الطفرات العشوائية والانتقاء الطبيعي.”

كما مكّنه البحث عن تصميم الإنزيم الذي يحركه AI-EPOCH من الحصول على تحسينات في السرعة على الإنزيمات في منطقة 25x ، وفقًا لما ذكره ناثان.

“هذا يعني أنه يمكننا استخدام إنزيم أقل في عمليتنا” ، يلاحظ. “يمكننا صنع أقل منه. ال [capital expenditure] يرتبط بالتصنيع هذا الإنزيم في المقام الأول ينخفض. وفي النهاية ، كل ذلك يترجم إلى تكلفة أقل من البضائع للإنتاج. “

ويضيف: “لسنا الشركة الوحيدة التي تحاول تصميم علم الأحياء للقيام بأشياء مختلفة … لكننا نعتقد حقًا أننا فريدون تمامًا في النهج الذي نتخذه في تطبيق مجموعات الأدوات هذه على إعادة التدوير – ثم إلى نكهة إعادة التدوير: Biorecycling”.

التركيز على التكلفة والمقياس التجاري

حتى الآن ، قامت الشركة الناشئة ببناء ثلاث عمليات “أفضل في فئتها لإعادة تدوير ثلاث أنواع متميزة كيميائيًا للغاية من المواد البلاستيكية”-وتوسيع نطاقها إلى مجلدات مفيدة تجاريًا هو التالي على قائمة النقد الجديد.

يقول: “نحن نبني أول منشأة للإنتاج لدينا في المملكة المتحدة هذا العام لعملية النايلون الأولى” ، مدعيا: “تستخدم هذه التقنيات عمليات حيوية جديدة تمامًا. إنها تحول تمامًا قواعد التكلفة لإعادة التدوير إلى مناطق جديدة تجعل إعادة تدوير الخيار الأرخص مقارنةً بالعذراء. ”

جزء رئيسي من سبب قدرة Epoch على تقليل تكاليف إعادة التدوير هو حقيقة أن عمليةها لا تتطلب درجات حرارة عالية – توفير تكاليف الطاقة مقارنة بأشكال إعادة التدوير الأخرى التي تتطلب تسخين النفايات و/أو ذوبانها. يشير ناثان أيضًا إلى أن هذا يعني انخفاضًا في هذا المرفق (أقل من الطاقة) لإعادة التدوير – تقلص تكاليف المشروع الإجمالية.

عملية إعادة التدوير البيولوجية هي أيضًا “عائد مرتفع بشكل لا يصدق” مقارنةً بإعادة التدوير الصناعي – يقول إنهم يحصلون على ما يصل إلى 90 ٪ ، مما يعني أن معظم النفايات التي يتم تغذيتها تعود إلى الطرف الآخر في حالة قابلة لإعادة الاستخدام.

بالإضافة إلى ذلك ، لا توجد “منتجات جانبية غير مرغوب فيها” من Biorecycling – والتي ، مرة أخرى ، تقلل من تكلفة وتعقيد إعادة تدوير البلاستيك.

“كل هذه الأشياء تضيف ، في الأساس ، لخفض التكلفة في جميع المجالات العملية وجعلنا في وضع حيث – على هذا النطاق التجاري – نصل إلى القدرة التنافسية التكلفة مع المواد الموجودة في السوق اليوم المصنوعة من الكربون الأحفوري” ، كما يقترح.

يتضمن إنتاج الإنزيم نفسه كائنًا دقيقًا تم تصميمه وراثيًا ليشمل الحمض النووي لصنع الإنزيم ويضمه في مخمر حتى يتمكن من تكرار الكثير من الأشياء الكيميائية إلى الأطعمة الجديدة.

يمكن أن يكون لمقاربة Epoch في إعادة تدوير البلاستيك بعض الفوائد الإضافية حيث يشير ناثان إلى أنه يمكن أن يتضمن تنقية إضافية – من خلال وجود إنزيمات “مواد كيميائية” غير مرغوب فيها – لأن بعض المواد البلاستيكية تحتوي على مواد كيميائية يمكن أن تسبب مخاوف لإعادة تدوير المادة.

على الرغم من أنه يعترف أنه حتى تدوير البلاستيك الحيوي لن يحل مشكلة البلاستيك الدقيقة حيث يمكن أن تغسل قطع صغيرة من البلاستيك من الملابس المصنوعة من الأقمشة الاصطناعية وتجد طريقها إلى البيئة – مما يشكل خطرًا على الحياة البيولوجية.

ومع ذلك ، يجادل بأننا سنتعثر في حاجة إلى استخدام البلاستيك الاصطناعي لعقود ، مضيفًا: “أعتقد أنه من المهم حقًا أن يكون البلاستيك الاصطناعي الجديد مصنوعًا من مواد قديمة ، وليس من الكربون الأحفوري المستخرج حديثًا.”

يعد تصميم الإنزيمات لهضم أنواع أخرى من النفايات البلاستيكية – مثل العبوة – هدفًا أوسع لبدء التشغيل. على الرغم من أن ناثان يقول إنهم يركزون على الأقمشة أولاً لأنها مشكلة كبيرة كانت تحظى باهتمام علني أيضًا. تبدو حالة العمل أيضًا أكثر نظافة.

والجدير بالذكر أن سلسلة بدء التشغيل A تتضمن استثمارًا استراتيجيًا من قبل شركة Inditex الإسبانية السريعة ، مالك العلامة التجارية للملابس زارا ، التي وقعت على “اتفاقية تنمية مشتركة” متعددة السنوات مع Epoch-مع مراقبة تحسين استدامة أعمالها في وقت من خلال زيادة الوعي العام ، فإن دور صناعة الأزياء في كريس البلاستيك العالمي.

“نريد إنتاج مواد مفيدة بالفعل” ، يلاحظ ناثان. “نريد أن ننتج شيئًا للعلامات التجارية ، كما تعلمون ، لا يمكن تمييزها عن الأشياء التي يستخدمونها اليوم – لذلك لكي يكون ذلك صحيحًا ، نحتاج إلى إجراء اختبارات مختلفة. نحن بحاجة إلى القيام بذلك على نطاق أكبر وأكبر وأكبر. وهكذا ، بفعالية ، آلية عمل مثل Inditex مع المقياس الذي لديهم فقط يساعدنا على تسريع هذه العملية. “

يقود جولة السلسلة A من قبل صندوق Extantia Capital الذي يركز على المناخ ، مع Day One Ventures ، و Leagbeenge Capital ، و Kibo Invest ، و LowerCarbon Capital وغيرهم يشاركون إلى جانب Inditex ، ومنحة بقيمة مليون دولار من حكومة المملكة المتحدة. يبلغ إجمالي رأس مال Epoch Biodesign الذي تم جمعه حتى الآن 34 مليون دولار ، بما في ذلك آخر زيادة.