Категория
Инновации
Дата

ИИ против пластиковых отходов. Как стартап Protein Evolution смог натренировать искусственный интеллект для борьбы с мусором?

Співзасновник Protein Evolution Коннор Лінн /SHIRLEY YU/PROTEIN EVOLUTION

Соучредитель Protein Evolution Коннор Линн. Фото SHIRLEY YU/PROTEIN EVOLUTION

Мусорные свалки переполнены пластиковым хламом. Изобретатель Джонатан Ротберг нашел выход: с помощью ИИ создавать энзимы, способные перерабатывать вещи из полиэстера в новый материал, пригодный для повторного использования. Теперь его трехлетнему стартапу Protein Evolution нужно доказать, что эта технология пригодна к масштабированию.

На старом оружейном заводе в Коннектикуте специальный аппарат Protein Evolution нагревает пластиковые отходы и на выходе дает материал, который твердеет, как только его коснется воздух. Затем эту субстанцию измельчают и «скармливают» ее энзимам, созданным с помощью искусственного интеллекта авторства стартапа Protein Evolution.

Главный технологический директор компании Джей Конечка показывает реактор, наполненный энзимами и водой, разлагающий пластик на его ключевые компоненты. Этот процесс, который компания называет Biopure, дает материал, почти не отличающийся от полиэстера из нефти. Protein Evolution надеется, что Biopure можно будет применить и к синтетическим тканям, сделав их пригодными для переработки.

Горы пластикового мусора

В мире существует серьезная проблема с пластиком. Ежегодно его производят около 460 млн т, и цифра будет только расти. Только 9% пластика действительно перерабатывается, сообщает Организация экономического сотрудничества и развития. Остальное попадает на свалки или сжигается.

Именно на эти 91% непереработанного хлама и направляет свои усилия Джонатан Ротберг, соучредитель Protein Evolution, серийный изобретатель и предприниматель, который наиболее известен созданием и коммерциализацией скоростного секвенирования ДНК.

Многие ученые считают, что биологическая переработка – это возможность решения проблемы мусора. Этот процесс предусматривает использование энзимов, которые быстро измельчают пластик без продуцирования микропластика или разложения материала. Но в мире огромное количество возможных пластикоидных энзимов, что замедляет продвижение ученых.

Здесь в игру вступает искусственный интеллект. «За последние пять лет ИИ дал толчок развитию энзимной инженерии», – говорит Конечка.

Собственная ИИ-модель Protein Evolution использует общедоступные данные о десятках тысяч протеинов, что позволяет выдавать тысячи вариантов аминокислотной последовательности, которая составляет основу новых энзимов. Далее Protein Evolution использует алгоритмы, среди которых AlphaFold от Google DeepMind, чтобы прогнозировать структуру протеина на основе аминокислотной последовательности, и проверяет в реакторе кажущиеся наиболее перспективными.

Первоначально предложенные ИИ-моделью новые энзимы были не слишком эффективными, рассказал Конечко. Когда команда ученых начала давать модели информацию о том, что работает, а что нет, та научилась выдавать лучшие варианты пластикоидных энзимов.

Можно еще поработать над формулой энзимов, чтобы они работали быстрее или при более низких температурах, а значит, удешевляли и совершенствовали процесс, считает Конечко.

Инвестиции и конкуренты

Трехлетний стартап уже имеет $25 млн венчурных инвестиций. В этом году планирует привлечь еще по крайней мере столько же. Все эти деньги пойдут на пилотный завод, который сможет давать 300 т переработанного пластика в год в 2025 году. Далее соучредители надеются на коммерческий завод мощностью 50 000 т в год уже в 2028 году.

Protein Evolution не единственная компания, которая хочет воплотить идею биологической переработки мусора в жизнь. Французская компания Carbios, акции которой продаются на бирже при рыночной капитализации около $400 млн, на прошлой неделе приступила к строительству завода биопереработки PET-изделий. Его мощность будет 50 000 т в год.

Из компании Breaking, использующей микроб под названием X-32, который ест пластик, получился стартап Colossal Biosciences, который, среди прочего, занимается и биопереработкой.

Все эти компании только в начале своего пути, и масштабирование их технологий несет за собой риски. Сегодня у Protein Evolution небольшая выручка от сделок с несколькими потребительскими брендами, в том числе британского дизайнера Стеллы Маккартни. Чтобы добиться коммерческих масштабов, компании нужно будет построить свой завод на 50 000 т, стать частью «мусорной» цепи, чтобы забирать или покупать материалы для переработки. И весь этот процесс должен быть достаточно дешевым, чтобы полиэстер от Protein Evolution был экономически выгоден для брендов.

«Не вижу причин для того, чтобы эта технология не была подвергнута масштабированию. Энзимы успешно используют в различных промышленных процессах, – говорит Ричард Вилечевский, старший аналитик по текстилю в Planet Tracker. – Энзимы, например, применяют для очистки воды и для производства лекарств. Для меня всегда главным вопросом остается стоимость [использование технологии].»

Коннор Линн, соучредитель компании и ее руководитель, ожидает, что пилотный завод в следующем году даст несколько миллионов выручки, а коммерческий принесет $100 млн вскоре после открытия.

Изобретатель Джонатан Ротберг нашел способ с помощью ИИ создавать энзимы, способные перерабатывать вещи из полиэстера в новый материал, пригодный для повторного использования. На фото Джонатан Ротберг после получения от Барака Обамы Национальной медали по технологиям и инновациям в 2016 году. /Getty Images

Изобретатель Джонатан Ротберг нашел способ с помощью ИИ создавать энзимы, способные перерабатывать вещи из полиэстера в новый материал, пригодный для повторного использования. На фото Джонатан Ротберг после получения от Барака Обамы Национальной медали по технологиям и инновациям в 2016 году. Фото Getty Images

В поисках идеального энзима

Джонатан Ротберг, 61, основал 12 компаний, среди которых Detect, которая одной из первых начала продавать домашние ПЦР-тесты на COVID, и Butterfly Network, создавшей компактный УЗИ-аппарат.

Продав RainDance Technologies, тоже занимавшуюся энзимными технологиями, компании медицинской диагностики Bio-Rad Laboratories за $73 млн, Ротберг вместе с 25-летним Линном начали думать о том, где бы еще можно было использовать энзимы. Линн занимался стратегией и финансами в других стартапах серийного бизнесмена.

Уже достаточно давно существуют доказательства того, что энзимы способны разлагать пластик. В 2016-м японская команда исследователей написала работу об энзиме «PETase», способном «разжевать» PET-бутылку.

Но природа не задумана, чтобы энзимы перерабатывали пластик, поэтому они делают это слишком медленно, чтобы существенно решить нашу проблему пластиковых отходов. Но если создать правильный энзим, который будет идеальным для пластика, все может измениться.

Ротберг осознал, что энзимы для переработки пластика могут стать его новым проектом, после знакомства с физиком Людвиком Лайблером, десятилетиями изучающим пластик. Команда ученого в Парижском университете ESPCI работала над созданием энзимов, которые могут разлагать полимеры на его основные составляющие под названием мономеры, чтобы обеспечить переработку сложного пластика.

В октябре 2021-го Ротберг и Линн основали Protein Evolution, которая сосредотачивается на переработке пластика. (У компании еще нет гендиректора.) Затем исследователи стартапа занялись изобретением энзимов с помощью ИИ, ускоряющего процесс поиска потенциально успешной формулы среди бесчисленного количества вариантов.

Чтобы продемонстрировать эффективность ее биопереработки, Protein Evolution объединилась с дизайнером Стеллой Маккартни. Компания предоставила ей свои переработанные материалы, полученные из индустриальной веревки для крепления грузовых контейнеров. Во время климатической конференции COP28 в декабре прошлого года Маккартни представила свой легкий бежевый жакет из полученного материала – первый в своем роде.

Хотя жакет был только демонстрацией, Маккартни сказала Forbes, что надеется использовать материал компании для производства повседневной одежды ее бренда и веганских аксессуаров.

«Такие решения, как Protein Evolution, – это будущее модной индустрии, ведь они позволяют превращать мусор в продукты люксового качества без использования новых материалов», – написала Маккартни в e-mail.

Лаборатория стартапа Protein Evolution. /protein-evolution.com

Лаборатория стартапа Protein Evolution. Фото protein-evolution.com

Золотой грааль

Protein Evolution подписала разработочные соглашения с пятью модными брендами в дополнение к Маккартни, но Линн отказался их называть из-за пункта о неразглашении. Теперь у компании жесткий график для коммерциализации.

Линн надеется получить льготы от правительства на строительство новых заводов, а законы некоторых штатов могут способствовать спросу на переработанный пластик. Например, в Массачусетсе запрещено вывозить на свалки текстильные изделия.

Линн рассказал, что его компания, скорее всего, сможет производить переработанный полиэстер по цене, которая будет почти равна цене нового полиэстера.

Тиффани Хуа, аналитик в Lux Research, которая наблюдает за текстильной промышленностью и переработкой текстиля, видит огромный потенциал в энзимной переработке. Впрочем, эта инновация на ранних этапах развития, и лакмусовой бумажкой для Protein Evolution станет строительство задуманных заводов. «Масштабные производственные процессы требуют корректив, а с биологической переработкой все будет еще сложнее», – считает Тиффани Хуа.

В долгосрочной перспективе Линн надеется выйти за пределы модной индустрии и перерабатывать другие синтетические материалы, кроме полиэстера, такие как нейлон или вещи, покрытые PFAS.

Protein Evolution задумывается и о том, чтобы использовать энзимы для разработки нового типа пластика, который сам по себе биоразлагается. Это золотой грааль для тех, кого волнует состояние окружающей среды.

«Только что вы разложили PET на составляющие, можно ли снова собрать их в PET? Да, конечно. Можно ли их составить так, чтобы получить что-нибудь новое? Да, можно, – уверен Пол Анастас, преподаватель химии в Йеле. – Главное же не просто разобрать пластик на основные компоненты и снова собрать их тем же способом. Главное – превратить плохой пластик в потенциально хороший».

Материалы по теме

Вы нашли ошибку или неточность?

Оставьте отзыв для редакции. Мы учтем ваши замечания как можно скорее.

Исправить
Предыдущий слайд
Следующий слайд
Новый выпуск Forbes Ukraine

Заказывайте с бесплатной курьерской доставкой по Украине