从高中科学项目到 1830 万美元：AI 加速的酶技术将解决快时尚的塑料废物问题

一家英国初创公司从创始人 Jacob Nathan 的高中科学项目起步，该项目研究使用酶分解塑料废物，现已获得超额认购的 1830 万美元 A 轮融资。

Epoch Biodesign 成立于 2019 年的伦敦，现有超过 30 名化学家、生物学家和软件工程师组成的跨学科团队。他们将利用这笔新资金扩大塑料降解酶的生产规模。这意味着要将生物回收工艺从实验室转移到今年的首个生产设施，Nathan 表示该设施投入运营后每年可处理 150 吨废物。

如果不出意外，首批商业规模化生产预计将在 2028 年或更早开始，Nathan 表示公司正在寻找加速扩张的方法。他告诉 TechCrunch，在未来 12 个月内，随着工作进入更高档位，团队规模将扩大一倍。

塑料问题严峻

根据联合国数据，全球每年产生约 4 亿吨塑料废物，情况令人震惊。目前只有很小一部分得到回收，因为从成本角度来看，生产新塑料比处理已有的塑料废物要便宜得多。

同时，不受控制的塑料污染对环境和健康造成的影响非常严重。因此，监管机构和使用塑料的企业都面临着越来越大的压力，需要采取行动。

目前有越来越多的初创公司在开发针对塑料废物的各种技术，包括使用 AI 加速塑料分类回收的公司，以及开发非化石燃料基塑料替代品的公司。而 Epoch Biodesign 希望在生物回收领域，即利用生物实体帮助分解顽固废物方面有所作为。

该生物技术公司正在开发一系列塑料降解酶，目标是通过提升基于生物回收的循环利用来打破塑料污染循环，首先从常见合成纤维中使用的几种塑料开始。他们已开发出可处理聚酯和两种尼龙 (尼龙 6 和尼龙 66) 的酶。

其网站上的动画图示展示了整个流程：废弃服装进入后，经过工业分类和/或预处理、解聚、纯化和重聚，最后产出可直接使用的尼龙 (挤出) 或聚酯 (颗粒)。

生成式 AI 来助力？

虽然在自然界中已发现一些塑料降解酶，但问题是它们分解速度非常慢，远不足以在有意义的时间范围内帮助人类摆脱塑料废物堆积的困境。而且，我们生产的塑料种类远多于目前在野外发现的可降解它们的酶。随着塑料持续堆积，加快处理速度的需求也在增加。

Epoch 希望通过使用技术工具来加速发现能快速处理塑料废物的生物催化剂，从而助力进化的智慧。而生成式 AI 的发展，特别是强大的大语言模型 (LLM) 的兴起，正在帮助加速寻找可以精确针对这个问题的生物制剂。

"生物学的挑战在于它太复杂了，"Nathan 解释道。"人类无法完全理解它的运作方式。我们永远无法完全理性地解释它。我们有很多生物学问题仍然没有答案。所以这里的重大突破在于我们理解大型复杂数据集的能力 - 这实际上就是 AI。"

"我们基本上是在'解构蛋糕'，然后在另一端重新组合，"他这样描述生物回收过程的本质。他补充说，从废弃织物到回收分子级别完全相同的材料 (尼龙或聚酯)，使其可以重新用于制作新衣物或其他产品，整个过程只需要"几个小时"。

他将酶设计描述为一个"规模惊人的搜索问题"。但通过转向生成式 AI，该初创公司的科学家们基本上能够绕过筛选氨基酸和蛋白质的可能组合，直接找到潜在有用的制剂 - 他们用蛋白质和氨基酸的信息对大语言模型进行微调，同时还输入了自己实验室研究塑料降解酶的"专有数据"。

"我们已经在实验室生成了数万种独特的塑料降解酶，"他解释说，在查询 AI 模型得到有希望的候选酶后，他们转向实验室测试，然后将"预测酶"的更多结果数据输入进去，不断迭代模型，直到找到"以我们期望的方式发挥作用的酶"。

"我们实际上是在将数亿年、数十亿年的进化浓缩到实验室中几天、几周、几个月的几个周期内，"他补充道。"我们正在实现一些巨大的进化跳跃，这些跳跃仅仅依靠随机突变和自然选择是很难实现的。"

根据 Nathan 的说法，Epoch 的 AI 驱动的酶设计搜索还使其能够"相当规律地"实现酶的速度提升约 25 倍。

"这意味着我们可以在工艺中使用更少的酶，"他指出。"我们可以生产更少的酶。最初制造该酶所需的资本支出减少。最终，所有这些都转化为更低的产出成本。"

"我们并不是唯一一家试图设计生物来做不同事情的公司...但我们认为我们在将这些工具应用于回收，特别是我们这种类型的回收 - 生物回收方面的方法是相当独特的，"他补充道。

关注成本和商业规模

到目前为止，该初创公司已经建立了"三个最先进的工艺来回收三种化学性质截然不同的塑料" - 利用新的 A 轮融资将这些工艺扩大到商业可用规模是下一个目标。

"我们今年将在英国建立第一个生产设施，用于我们的第一个尼龙处理工艺，"他说，并声称："这些技术使用全新的生物化学反应。它们完全改变了回收的成本基础，基本上使回收成为比原生材料更便宜的选择。"

Epoch 能够降低回收成本的一个关键原因是其工艺不需要高温运行 - 与需要加热和/或熔化废物的其他回收形式相比，节省了能源成本。Nathan 还指出，这意味着这种(低功率)回收设施的资本支出更低 - 降低了整体项目成本。

与工业回收相比，生物回收工艺的产率也"非常高" - 他说他们能达到 90% 以上，这意味着大部分输入的废物都能以可重复使用的状态输出。

此外，生物回收没有"不需要的副产品" - 这再次降低了塑料回收的成本和复杂性。

"所有这些因素加起来，基本上降低了整个工艺的成本，使我们在商业规模上能够与目前市场上由化石碳制成的材料在成本上具有竞争力，"他表示。

酶本身的生产涉及一种经过基因工程改造的微生物，该微生物包含了制造酶的 DNA，并被放置在发酵罐中，这样它就能复制并产生大量的塑料消化物质 - 这是一种用于许多其他应用的合成生物学技术，从生产化学品到新型食品。

Epoch 的塑料回收方法可能还有一些额外的好处，因为 Nathan 表示它可以通过让酶也"清除"不良化学物质来实现额外的净化 - 因为有些塑料含有可能影响材料回收的化学物质。

虽然他承认即使是塑料的生物回收也无法解决微塑料问题，这些微小的塑料颗粒会从合成纤维制成的服装中脱落并进入环境，对生物生命构成危害。

不过，他认为我们在未来几十年内仍然需要使用合成塑料，他补充说："重要的是这些新的合成塑料是由旧材料制成的，而不是由新开采的化石碳制成的。"

设计酶来分解其他类型的塑料废物 - 如包装 - 是该初创公司的更广泛目标。不过 Nathan 说，他们首先关注织物，因为这是一个巨大的问题，而且也越来越受到公众关注。商业案例也看起来更清晰。

值得注意的是，该初创公司的 A 轮融资包括西班牙快时尚巨头 Inditex (Zara 品牌的所有者) 的战略投资，该公司与 Epoch 签署了多年的"联合开发协议" - 显然是着眼于在公众对时尚产业在全球塑料危机中所扮演角色的认识不断提高的时期改善其业务的可持续性。

"我们想生产真正有用的材料，"Nathan 指出。"我们想为品牌生产与他们今天使用的材料无法区分的东西 - 为了实现这一点，我们需要通过各种测试。我们需要以越来越大的规模来做这件事。因此，拥有像 Inditex 这样规模的企业的机制，实际上有助于我们加速这个过程。"

这轮 A 轮融资由专注于气候的基金 Extantia Capital 领投，Day One Ventures、Happiness Capital、Kibo Invest、Lowercarbon Capital 等公司以及 Inditex 参投，另外还获得了英国政府 100 万美元的赠款。包括最新一轮在内，Epoch Biodesign 迄今筹集的总资金达到 3400 万美元。