Umjetna inteligencija ima novu upotrebu? Evo šta bi to moglo biti

Materijal će postati hrana za enzim stvoren uz pomoć vještačke inteligencije (AI), koju je kreirao startup Protein Evolution. Kompanija želi da koristi vještačku inteligenciju za stvaranje novih enzima koji mogu da razbiju plastiku i tekstil napravljen od plastike.

"Sada ćemo ovo baciti ajkulama", šali se glavni tehnološki direktor Jay Konieczka stajajući u laboratorijskom mantilu pored reaktora enzima i vode. Materijal koji će biti stvoren u procesu, koji kompanija naziva Biopure, trebalo bi da bude isti kao i poliester dobijen iz nafte, a na isti način bi trebalo da se može koristiti i u tkaninama. Protein evolution se nada da će ovaj proces omogućiti potpunu reciklažu stare odjeće, čaršava i drugih tkanina.

Svijet ima ozbiljan problem sa plastikom: 460 miliona tona se proizvodi širom svijeta svake godine, a taj broj samo raste kako kupujemo nove stvari. Samo devet posto plastike se zapravo reciklira, pokazuju podaci Organizacije za ekonomsku saradnju i razvoj (OECD). Ostatak završava na deponijama ili spalionicama, a upravo to je problem koji suosnivač startupa Jonathan Rothberg želi da riješi. "Morate da reciklirate onih 91 posto koje ljudi ne recikliraju, to smeće, miješane stvari, a ne savršeno čiste, oprane flaše za vodu", kaže Rotberg, serijski pronalazač i preduzetnik koji je stekao ime izmišljanjem i komercijalizacijom brzog sekvenciranja DNK.

Upravo u ovih 91 posto naučnici vide potencijal za takozvanu biološku reciklažu: korištenje enzima za brzo razlaganje plastike, pri čemu se ne stvara mikroplastika niti se materijal uništava. Međutim, broj enzima koji bi mogli da pojedu plastiku veći je od broja atoma u poznatom univerzumu, zbog čega istraživači nisu uspjeli da naprave konkretan napredak.

Ovdje dolazi do izražaja umjetna inteligencija. "U posljednjih pet godina, svijet enzima i inženjeringa je eksplodirao zbog umjetne inteligencije", kaže Koniecka. AI model startupa uključuje javno dostupne podatke o desetinama hiljada proteina koji mu pomažu da stvori hiljade sekvenci aminokiselina koje predstavljaju nove enzime. Protein evolution zatim koristi algoritme, uključujući AlphaFold AI sistem koji je razvio Google DeepMind, da predvidi strukturu proteina iz sekvence aminokiselina i testira one koji izgledaju obećavajuće.

Kada je kompanija počela, većina novih enzima koje je AI model predložio bili su smeće, kaže Koniecka, ali je model postao bolji jer je tim uključio nove informacije o tome šta je funkcionisalo, a šta nije.

Koniecka vjeruje da može da nastavi da prilagođava dizajn tako da enzimi mogu da rade svoj posao brže ili na nižim temperaturama, što bi cio proces učinilo efikasnijim i jeftinijim. "Od prvog dana vodimo računa o troškovima", kaže Connor Lynn, suosnivač kompanije koji upravlja poslovanjem.

Naoružan sa 25 miliona dolara (45.5 miliona KM) finansiranja i planovima da prikupi još najmanje toliko ove godine, trogodišnji startup se priprema da izgradi pilot postrojenje koje bi moglo da proizvodi 300 tona reciklirane plastike godišnje od 2025. godine. Nakon toga žele da do 2028. godine izgrade komercijalnu fabriku kapaciteta 50.000 tona godišnje.

"Morate reciklirati onih 91 posto što ljudi ne recikliraju, to smeće, miješane stvari, a ne savršeno čiste, isprane boce za vodu" kaže Jonathan Rothberg, suosnivač startupa.

Protein Evolution nije jedina kompanija koja pokušava da biološko recikliranje postane stvarnost. Francuska kompanija Carbios čijim se dionicama trguje na berzi, čija je vrijednost oko 400 miliona dolara (72.8 miliona KM), prošle sedmice je počela izgradnju fabrike za bio-reciklažu PET ambalaže u blizini granice sa Belgijom.

Fabrika će imati kapacitet da reciklira 50.000 tona plastike godišnje. Breaking, kompanija koja se oslanja na mikrotalasnu rernu Ks-32 koja "žvaće i jede" plastiku, nedavno je osnovala startup  Colossal Biosciences, čiji su suosnivači genetičar sa Harvarda George Church i preduzetnik Ben Lamm, najpoznatiji po potpuno drugačijem nastojanju: oživljavanju vunastih mamuta. "Mislimo da je ovo egzistencijalni problem, hiljadu kompanija bi trebalo da radi na tome", rekao je Lamm o recikliranju plastike.

Sve ove kompanije su tek na početku, a povećanje proizvodnje nosi svoje rizike. Danas, Protein evolution generiše veoma mali prihod od ugovora sa nekolicinom potrošačkih brendova, uključujući britansku dizajnerku Stella McCartney. Da bi dostigao nivo komercijalizacije, Protein evolution će morati da izgradi fabriku kapaciteta 50.000 tona, da se uključi u lanac odlaganja plastičnog otpada da bi nabavio ili kupio dovoljno materijala za reciklažu, i da istovremeno zadrži troškove dovoljno niske da brendovi zaista žele kupiti njihov poliester.

"Ne bi trebalo da postoji razlog zašto ova tehnologija ne radi i ne raste. Koristimo enzimsku tehnologiju u mnogim drugim industrijskim procesima," kaže Richard Vielechovski, viši analitičar ulaganja za tekstil u Planet Tracker. Enzimi se koriste u proizvodnji lijekova i prečišćavanju otpadnih voda. "Pravo pitanje za mene je uvijek pitanje troškova."

Lin očekuje da će godišnji prihod od pilot fabrike dostići milione sljedeće godine, a prvi komercijalni objekat će dostići 100 miliona dolara (180 miliona KM) prihoda ubrzo nakon otvaranja. "Ne možete riješiti klimatski problem, bez rješavanja problema plastike", kaže on.

Dokazi da enzimi mogu razgraditi plastiku stari su nekoliko decenija. Istraživački tim iz Japana objavio je 2016. godine istraživački rad koji pokazuje kako enzim nazvan PETase može „žvakati“ PET boce. Međutim, priroda ga nije napravila za plastiku i morala bi da razgradi taj materijal mnogo brže da bi napravila bilo kakvu razliku u problemu plastičnog otpada.

Međutim, ako se može razviti pravi enzim, to bi bilo idealno za rešavanje problema plastike kojoj su potrebne stotine godina da se prirodno razgradi, a čak i tada se samo pretvori u sve manju i manju mikroplastiku.

Rotberg je shvatio da bi plastika mogla da bude idealna meta za razvoj novih enzima uz pomoć umjetne inteligencije nakon što je upoznao Ludwika Leibler, fizičara u školi ESPCI ParisTech koji decenijama proučava ponašanje plastike. Tim je radio na stvaranju enzima koji mogu da razbiju polimere na njihove sastavne djelove, monomere, kako bi omogućili recikliranje.

"Ludwik mi je rekao: ‘Vidi, ne radi se samo o jedenju plastike’", kaže Rotberg. "Plastika nije pripremljena za to, ne dozvoljava enzimima da se približe bilo čemu. Prvo morate da otvorite plastiku, a tek onda možete da primijenite svoju enzimsku tehnologiju".

U oktobru 2021. godine Rotberg i Lin su pokrenuli Protein evolution sa fokusom na recikliranje plastike, a zatim su krenuli da dizajniraju enzime uz pomoć umjetne inteligencije koja vrtoglavom brzinom provjerava nevjerovatnu moć potencijalnih jedinjenja.

"Kombinacija umjetne inteligencije i biološkog inženjeringa omogućila im je brz napredak", kaže  Sophie Bakalar, investitor u Collaborative Fund, koji je analizirao nekoliko kompanija za reciklažu plastike prije nego što se odlučio za Protein evolution. "AI je trenutno veoma vruća tema, ali oni od početka rade na tome da je koriste. Ovo nije kompanija koja samo uskače u nešto što je u trendu."

Da bi ilustrovao svoj proces bio-recikliranja, Protein evolution je udružio snage sa dizajnerkom Stelom Makartni, šaljući joj reciklirane materijale napravljene od najgorih komada plastike koje su mogli da pronađu: industrijske trake koje se koriste za pričvršćivanje kontejnera na teretnim brodovima. Tokom prošlogodišnjeg samita COP 28 u Dubaiju, Makartni je pokazala lepršavu bež jaknu napravljenu upravo od tih materijala: to je bio prvi komad odjeće ikada napravljen korištenjem bio-recikliranja.

"Iako je jakna bila samo za pokazivanje, Mekartni, dugogodišnji zagovornik održive mode" rekla je za Forbes da želi da koristi materijale kompanije u svojoj konfekciji i veganskim dodacima.

"Rješenja kao što je Protein evolution su budućnost mode ona u kojoj možemo da transformišemo otpad kroz kružne procese i reciklažu i kreiramo poželjne luksuzne proizvode bez upotrebe novih materijala", kaže ona.

Mekartni, takođe specijalna savjetnica giganta LVMH za održivost, kaže da promoviše materijale konglomeratu i njegovom predsjedniku Bernardu Arnault najbogatijem čovjeku u svijetu. "Nadam se da će nastaviti da slijede koncepte održivosti", dodaje on.

Uz Stelu Mekartni, Protein evolution je do sada potpisao razvojne ugovore sa pet modnih brendova, kaže Lin, iako je odbio da ih imenuje, pozivajući se na ugovore o povjerljivosti. Sada imaju veoma kratke rokove za komercijalizaciju.

Lin se nada da će dobiti vladine subvencije za izgradnju novog objekta i vjeruje da će federalni podsticaji pružiti određenu motivaciju povećanjem potražnje za recikliranom plastikom. On dodaje da bi kompanija trebalo da bude u mogućnosti da proizvodi reciklirani poliester po približno istoj cijeni kao i novi poliester, napravljen od nafte.

"Ništa neće funkcionisati sve dok nema istu cijenu kao ono što pokušavate da zamijenite", kaže Rotberg. "Procesi koje razvijaju sada su konkurentni novoj plastici, a postaće još konkurentniji ako bude ratova i cijena nafte ode u nebo. Mislim da u slučaju da cijena nafte pređe 80 dolara (145 KM) po barelu (kao što je danas), nismo samo jednaki, mi smo bolji".

Tiffany Hua, analitičarka u Lux Research koja prati tekstil i njihovu reciklažu, kaže da enzimska reciklaža ima mnogo obećanja, ali upozorava da je to inovacija koja je još u ranoj fazi, a Protein evolution će početi da se suočava sa velikim pitanjima nakon izgradnje fabrike. "Smatram to kao izuzetno ambiciozan projekat", kaže ona. "Dolazi do mnogo prilagođavanja industrijskih procesa, a sve postaje još komplikovanije sa ovim procesima biološke reciklaže".

U dužem roku, Lin želi da uzme zamah izvan svijeta mode i radi na reciklaži drugih sintetičkih materijala osim poliestera, kao što je najlon ili čak tkanine presvučene takozvanim "trajnim hemikalijama" (PFAS). "Poliester je svuda", kaže on. "Prodor u jeftinu odjeću i alternativnu upotrebu poliestera i tepiha je oblast od interesa za nas, kao i pakovanja".

Protein evolušn razmatra još jedan, potencijalno još veći cilj: korištenje enzima za razvoj potpuno nove vrste plastike koja bi se sama razgrađivala. Ovako nešto je sveti gral za sve one koji brinu o životnoj sredini.

"Jednom kada odvojite PET na njegove osnovne elemente, možete li ih ponovo sastaviti kao PET? Da, apsolutno. Ali možete li ih sastaviti u nešto novo, nešto sa novim funkcijama i aplikacijama? Naravno da možete“, kaže Paul Anastas, profesor hemije na Yaleu koji je naučni savjetnik kompanije. "Ovo nije samo pitanje razdvajanja sastavnih djelova i njihovog ponovnog sastavljanja na isti način. Ovde govorimo o mogućnosti potencijalnog pretvaranja loše plastike u dobru plastiku", piše RTCG.