A aplicação da inteligência artificial à reciclagem enzimática do plástico é o foco da pesquisa realizada pela Protein Evolution, sediada em New Haven, CT, em colaboração com cientistas e engenheiros do Departamento de Energia dos EUA (DOE).
A pesquisa abrange dois projetos complementares. O primeiro usará inteligência artificial para criar enzimas que decompõem resíduos plásticos, inclusive têxteis. O segundo irá simplificar os métodos de fabricação das enzimas em escala.
A Protein Evolution está se associando à Unidade de Desenvolvimento de Processos de Biocombustíveis e Bioprodutos Avançados (ABPDU) do DOE; ao Instituto Conjunto de Bioenergia (JBEI); e à Agile BioFoundry (ABF), um consórcio de sete laboratórios nacionais voltados para a biofabricação sustentável de produtos químicos e combustíveis acessíveis.
O ABPDU e o JBEI são liderados pelo Lawrence Berkeley National Laboratory, com sede em Emeryville, CA. O Berkeley Lab também é um dos laboratórios do consórcio ABF.
O objetivo geral das parcerias da Protein Evolution é reduzir as emissões da fabricação de plásticos à base de petróleo e oferecer uma opção de gerenciamento de resíduos mais sustentável para plásticos e têxteis, em vez de aterros sanitários e incineração. Os pesquisadores têm em vista uma abordagem de baixo carbono para a reciclagem de plástico e uma abordagem circular para a produção de plástico.
A Protein Evolution traz para ambos os projetos sua experiência em reciclagem biológica de plásticos para produzir monômeros de alta qualidade que podem ser usados para fabricar novos plásticos e têxteis.
Projeto 1: Aplicação de IA à criação de enzimas
O primeiro projeto – um dos cinco projetos de descarbonização recentemente selecionados pela ABF – usará IA generativa e pesquisa e otimização aprimoradas por aprendizado de máquina para desenvolver um sistema enzimático de degradação de poliéster.
A Protein Evolution colaborará com dois membros do consórcio da ABF, o National Renewable Energy Laboratory (NREL), em Golden, CO, e o Oak Ridge National Laboratory (ORNL), em Oak Ridge, TN, usando a experiência e a infraestrutura desses laboratórios para a expressão de enzimas de alto rendimento, caracterização e aprendizado de máquina.
As novas enzimas criadas com inteligência artificial serão usadas “para transformar vários tipos de resíduos de poliéster em blocos de construção de novos poliésteres”, explica Maren Wehrs, diretora de desenvolvimento de bioprocessos da Protein Evolution.
Projeto 2: Aumento de escala da fabricação de enzimas
No segundo projeto, a Protein Evolution está trabalhando com a ABPDU, a ABF e o JBEI para fazer a transição da prova de conceito para a produção de enzimas em escala total, incluindo testes de métodos de produção em larga escala.
A tecnologia que a Protein Evolution traz para as parcerias é um processo enzimático que torna os resíduos têxteis e plásticos infinitamente reutilizáveis.
“Os resultados do processo de reciclagem enzimática da Protein Evolution são o ácido tereftálico purificado (PTA) e o monoetilenoglicol (MEG). Esses produtos são indistinguíveis dos monômeros derivados do petróleo usados atualmente na produção de plástico virgem, mas têm uma pegada de carbono muito menor e são adequados para a produção de aplicações têxteis e de embalagens”, diz Connor Lynn, cofundador e diretor de negócios da Protein Evolution.
“Nossa tecnologia foi validada em escala laboratorial e agora estamos desenvolvendo-a para o nível comercial”, acrescenta Lynn. “Temos várias colaborações de P&D em andamento, incluindo uma parceria em andamento com a marca de moda Stella McCartney, na qual estamos transformando os resíduos do chão de fábrica da Stella McCartney – tecidos de poliéster e náilon não utilizados de coleções anteriores – em materiais novos para coleções futuras.”