UTSC Startup verwandelt Lebensmittelabfall in Bio 3D-Drucker Filament

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Genecis, ein Startup-Unternehmen, das von Studenten und Absolventen der Universität von Toronto Scarborough (UTSC) gegründet wurde, nutzt aktuelle Fortschritte in den Bereichen Biotechnologie, maschinelles Lernen und mikrobielles Engineering, um Lebensmittelabfälle in PHAs umzuwandeln. Eine vollständig biologisch abbaubare Form von Kunststoff, PHAs können verwendet werden, um nachhaltigere Spielzeuge, medizinische Geräte und 3D-Drucker Filament zu machen.

„Ich wurde von meinen Großeltern schon früh unterrichtet, niemals Lebensmittel zu verschwenden, da so die harte Arbeit von Bauern und Lebensmittelproduzenten einfach weggeschmissen wird“, sagt Yu, die gerade seinen Master in Umweltwissenschaften an der Universität von Toronto in Scarborough abgeschlossen hat.

„Jedes Jahr wird weltweit mehr als eine Billion Dollar an Lebensmitteln verschwendet. Was wir tun können, ist diese Verschwendung zu verhindern und sie in etwas Höherwertiges zu verwandeln.“

Es ist kein Wunder, dass die Leidenschaft Yu dazu brachte, sich mit einer talentierten Gruppe von Wissenschaftlern und Ingenieuren zusammenzutun, von denen viele U-Studenten oder frisch gebackene Absolventen sind, um Genecis zu gründen. Das Unternehmen nutzt neueste Fortschritte in der Biotechnologie, dem mikrobiellen Engineering und dem maschinellen Lernen, um Lebensmittel, die für die Deponie bestimmt sind, in PHAs umzuwandeln – eine hochwertige, vollständig biologisch abbaubare Form von Kunststoff.

Es ist nicht Yus erster Ausflug in das Unternehmertum. Sie arbeitete bei einer Softwarefirma als Studentin, bevor sie zu einem anderen Startup wechselte, das Speiseabfälle von Restaurants in Biogas verwandelte. Dort lernte sie mehrere talentierte Ingenieure kennen, lernte die Mikrobiologie der Umwandlung von weggeworfenen Nahrungsmitteln in andere Materialien kennen und entdeckte eine wertvolle Lektion in Sachen Recycling von Lebensmittelabfällen.

„Die Umwandlung von Lebensmittelabfällen in Biogas ist ein zeitaufwändiger Prozess, und das Endprodukt hat einen relativ niedrigen Wert“, sagt sie.

Nachdem sie sich mit einem anderen Umweltwissenschaftler in The Hub, U of T Scarboroughs Gründerzentrum, verbunden hatten, begannen sie sich zu überlegen, was aus Essensverschwendung noch entstehen könnte.

„Wir haben uns verschiedene Arten von Biokautschuken und Biochemikalien angeschaut, bevor wir auf PHAs landeten. Wir hatten das größte Marktpotenzial. “

PHAs, oder Polyhydroxyalkanoate, sind Polymere, die von Bakterien produziert werden, die viele Vorteile gegenüber anderen Formen von Biokunststoffen haben, erklärt Yu. Zum einen können sie thermoplastisch sein, was bedeutet, dass sie leicht zu verschiedenen Produkten geformt und geformt werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Gegensatz zu vielen anderen Formen von Biokunststoffen der Recyclingprozess nicht zerstört wird.

„Viele Menschen werfen Biokunststoffe in den Papierkorb und nicht in den Kompost, aber wenn es kein Thermoplast ist, kann es nicht umgestaltet werden, was die physikalischen Eigenschaften neuer recycelter Produkte stört. Sie werden am Ende auseinanderfallen“, sagt sie.

PHAs haben dieses Problem nicht, wenn sie versehentlich in Recyclingbehältern landen, was es für Entsorgungsunternehmen viel einfacher macht, damit umzugehen.

Aber was Yu wirklich an den Vorteilen von PHAs verkauft hat, ist die Tatsache, dass sie vollständig biologisch abbaubar sind. PHAs degradieren innerhalb eines Jahres in der Umwelt und weniger als 10 Jahre in Wasser. Synthetische Kunststoffe können in ähnlichen Umgebungen Hunderte von Jahren benötigen, um abgebaut zu werden.

Während PHAs verwendet werden können, um praktisch alles aus Kunststoff zu machen, sind die von Genecis hergestellten nach Ansicht von Yu bestens geeignet für höherwertige, vielseitig verwendbare Produkte wie Spielzeug, flexible Verpackungen, 3D-Druckfilamente und medizinische Anwendungen einschließlich chirurgischer Klammern. Nähte und Stents.

Genecis verwendet einen dreistufigen Prozess, um ihre PHAs zu erstellen. Zuerst zerlegt eine Bakterienkultur den Nahrungsmittelabfall in flüchtige Fettsäuren. Die Fettsäuren werden einer anderen Bakterienkultur hinzugefügt, die speziell ausgewählt wurde, um PHAs in ihren Zellen zu produzieren. Schließlich werden durch einen Extraktionsprozess die Zellen aufgebrochen und der Kunststoff gesammelt und gereinigt.

Der gesamte Prozess dauert sieben Tage. „Die Herstellung von Biogas hingegen dauert im Durchschnitt 21 Tage“, sagt Yu.

Im Hauptlabor des Unternehmens im Banting und Best Center für Innovation und Entrepreneurship des Unternehmens befinden sich Bioreaktoren im Pilotmaßstab, die den dreistufigen Prozess abwickeln können. Der andere Standort im Environmental Science and Chemistry Building in U of T Scarborough ist für Forschung und Entwicklung auf der Suche nach Möglichkeiten zur Optimierung des Produktionsprozesses verantwortlich. Wenn Genecis im nächsten Jahr seine Demonstrationsanlage mit einem Industriepartner eröffnet, wird es in der Lage sein, wöchentlich drei Tonnen organischen Abfalls in PHAs umzuwandeln.

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Foto: University of Toronto

In weniger als zwei Jahren hat Genecis bereits mehr als $ 330.000 an Preisgeldern aus Startup-Wettbewerben gewonnen. Yu sagt, dass Unterstützung, Anleitung und Mentoring, die sie von The Hub, dem Creative Destruction Lab und der Hatchery, einem Startup-Beschleuniger an der Fakultät für Angewandte Wissenschaft und Technik, erhalten haben, ebenfalls zu ihrem Wachstum beigetragen haben.

Mit dem Ziel, die Produktion zu steigern, sagt Yu, dass diese Unterstützung und die aus ihrer Arbeit in anderen Start-ups gezogenen Lehren von unschätzbarem Wert sein werden.

„Unser Ziel ist es, den höchsten Wert aus organischen Abfällen zu schaffen“, sagt Yu und fügt hinzu, dass sie Hunderte von Bakterienarten kultiviert und isoliert haben, die es derzeit in Datenbanken nicht gibt.

„Bald werden wir in der Lage sein, Spezialchemikalien und andere Materialien aus organischen Abfällen zu synthetisieren, alles zu geringeren Kosten als herkömmliche Produktionsmethoden mit synthetischer Biologie“, sagt sie.

Diese Spezialchemikalien können in einer Reihe von Produkten verwendet werden, unter anderem in Kosmetika und der Gesundheits- und Wellnessbranche, sagt Yu.

„Es ist eine wirklich aufregende Zeit für uns.“

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