חברת ביוטיק הישראלית מציעה טכנולוגיה חדשנית לייצור ביופולימרים מתכלים תוך שימוש במשאבי ים. עם זאת, התהליך עליו מתבססת החברה קיים עוד משנות ה-80. אז מה הופך את החברה לייחודית בנוף הפולימרים ברי-הקיימא?
29 מאי, 2024
תמונה 1: עדי גולדמן מימין, ודרור קרפלד משמאל, עם האצות מזן אולווה (Ulva), הנקראות גם חסת ים.
בין חוף מכמורת הציורי לכביש החוף, לא רחוק משפך נחל אלכסנדר, מסתתר בקצה שביל עפר פתלתל אתר צנוע למראה. לא המקום בו הייתם מצפים לפגוש פיילוט של רעיון טכנולוגי מתקדם לתעשיית הפלסטיק. אצות ירוקות מזן אולווה (Ulva), או חסת ים, אשר נפוצות באופן טבעי בימים ואוקיאנוסים, משמשות בעיקר כסופר פוד לתעשיית המזון. אך באופן מפתיע, הן גם מהוות את חומר הגלם של חברת ביוטיק, חלוצה בתחום הפלסטיק המתכלה.
עדי גולדמן וערן פרלשטיין, צמד המייסדים של ביוטיק, בכלל לא הגיעו מתעשיית הפלסטיק. הם הכירו לראשונה בסטארט-אפ APM, שלאחר מכן נרכש על ידי הענקית האמריקאית Emerson ב-2013. החברה פיתחה טכנולוגיה למדידה מדויקת של חומרי גלם מוצקים במכלים. לא בדיוק העבר המשותף שהייתם מצפים מיזמים בתחום הביופלסטיק, הדורש ידע נרחב בביולוגיה וכימיה.
"ב-2019 האמריקאים סגרו את החברה. אנחנו ראינו בזאת הזדמנות לאתגר חדש", נזכר עדי גולדמן, בעודו מראה לנו את אתר הפיילוט והמעבדה של החברה, "מכרים הציעו לנו להיכנס לתחום הביופולימרים, ואחרי סקר שוק מעמיק בחרנו בתהליך שראינו בו את הפוטנציאל הגדול ביותר".
סינטזה של פולימרים על ידי מיקרואורגניזמים היא לא חדשה. התהליך קיים עוד משנת 1983. חברת ICI הבריטית הייתה זו שהפיקה לראשונה את PHBV, פוליאסטר תרמופלסטי ממשפחת הפולימרים של PHA הניתן להזרקה או תרכוב. זהו תהליך הדורש לרוב עבודה בתנאים סטריליים וקפדניים.
לטובת הפקת הביופולימר, בתהליך של ביוטיק, יש צורך בקצירת הפחמימות (סוכרים) מהאצה. אלה משמשים להזנת מיקרואורגניזמים הצורכים אותם ומייצרים בתוך התא שלהם את הביופולימר, המשמש להם מקור אנרגיה עתידי. כמו שהגוף שלנו אוגר עמילן לטובת אנרגיה עתידית, כך המיקרואורגניזם אוגר את הביופולימר PHBV. בסוף תהליך הגידול, הביופולימר נקצר לטובת שימושים בתעשיית הפלסטיק.
תמונה 2: הביופולימר של חברת ביוטיק – כלי שחמט.
לביוטיק ארבעה תחומי התמחות מגוונים, כאשר כל אחד מהם יכול היה להיות חברה נפרדת. בתחום הביולוגיה הימית, מתמחה החברה בהפרדה וטיפול רטוב באצות. בתחום הפרמנטציה פיתחה החברה ביוריאקטור יעיל אנרגטית, העובד בתהליך רציף ולא סטרילי. בתחום המיקרוביולוגיה, החברה מתעסקת בהנדסה גנטית והתאמת תנאי גידול של המיקרואורגניזם. בתחום האקסטרקציה (הפרדת הפולימר), החברה פיתחה תהליך ידידותי לסביבה ובלי כימיה כבדה.
לטובת הנושא היא ריכזה אנשי מקצוע מתחומים שונים, ביניהם מומחה עולמי בטיפול באצות שיובא מאוקראינה בעקבות המלחמה, ביוטכנולוגים המתמחים בהנדסת תהליך, ביולוגים מולקולריים המתעסקים בהנדסה גנטית, ומהנדסי חומרים ופלסטיקה. האתר במכמורת הוא מתקן הפיילוט שמקשר את כל המומחים הללו ובודק את התיאוריות בשטח. מעבדות הפיתוח של החברה נמצאות בקיסריה.
תחילתו של תהליך הפקת הפולימר של ביוטיק מתחיל באצות הגדלות במי ים. החידוש שמציעה החברה מאפשר עיבוד אצות רטובות ולא מסוננות, לטובת הפקת הסוכרים. "המטרה היא לעבוד בשיתוף עם החקלאים", מסביר עדי, "אנחנו נעבד את האצות, נקצור קודם את הסוכר ונעביר להם, או לחברות אחרות בתעשיות מקבילות, את שאר התוצרים. מאלו יופקו פיגמנטים, חלבונים, חומצות שומן ועוד. בצורה כזו, אנחנו מייעלים משמעותית את התהליך, כך שהוא מביא לערך סוכר גבוה באצה של 20%-65% (בהתאם לסוג האצה) ומאפשר להגדיל את התפוקה".
לאחר פירוק האצות, החברה מעבירה את תוצרי הסוכר לביוריאקטור, שבו מתרחש תהליך הפלמור על ידי המיקרואורגניזם. התהליך הראשוני דורש הגעה למסה קריטית, ולוקח כארבעה ימים, ולאחר מכן החברה קוצרת מהמסה כל יום באופן רציף. הביוריאקטור של ביוטיק הוא אחד הפתרונות הייחודיים שעליו היא אף רושמת פטנט.
"רוב התעשייה עובדת עם ביוראקטורים מזכוכית או מתכת, מערכות מסובכות ויקרות עם דרישה לסטריליות ועלויות תפעול גבוהות", מסביר עדי. משאבת הביוריאקטור של ביוטיק עושה מספר פעולות בו זמנית – גם את הערבוב, החימום, והחימצון. המיכל יעיל אנרגטית פי 4-8 ממערכות מסורתיות. עלות הרכישה הראשונית ותחזוקת הציוד השוטפת נמוכות משמעותית.
"הריאקטור שלנו מאפשר עבודה רציפה בתפוקות גבוהות", אומר עדי, "אין חלקים זזים שצריך להחליף והתהליך מתבצע כולו במי ים, אשר זולים משמעותית ממים מזוקקים, מי ברז ואפילו מים אפורים בהם התעשייה משתמשת".
פיתוח משמעותי נוסף של החברה נעשה בתחום המיקרוביולוגיה, באמצעות מניפולציות גנטיות והנדסת תהליך הגידול של המיקרואורגניזם שמייצר את הביופולימר. התוצר הסופי, PHBV, הוא למעשה קופולימר המורכב מיחידות של HB ו-HV. באמצאות שליטה על המיקרואורגניזם ניתן לקבוע את יחסי המונומרים, ובכך לשלוט על תכונות הפולימר הסופי. הדבר מאפשר לקבל מנעד רחב של תכונות, החל מחומרים אלסטיים ועד קשיחים. ניתן לעבוד עם הפולימר גם ללא תרכוב, בניגוד ל-PHBV הקיים היום בשוק. גם הישגים אלו מוגנים בפטנט.
תמונה 3: הביוריאקטור החדשני של חברת ביוטיק.
תהליך האקסטרקציה של הפולימר הינו השלב הבא בפיתוח החברה, והיא בחרה להשתמש בממס ידידותי לסביבה לצרכיה. הממס הנפוץ בתעשייה כיום הינו כלורופורם, כימיקל דליק, לא ניתן למיחזור ומסוכן לעובדים. "המטרה הסופית היא להוריד את השימוש בממסים כימיים ולעבור לתהליכי הפרדה מכאניים. נכון להיום הורדנו את השימוש בממס ב-90%", אומר עדי.
הביופולימר של ביוטיק מגיע נכון לעתה בשני צבעים עיקריים, כתום ושקוף. הצבע הכתום הוא למעשה פיגמנט הנוצר על ידי המיקרואורגניזם ומקנה לו מראה טבעי קרמלי לאחר עיבוד הפלסטיק. הוצאה שלו מהפולימר משאירה צבע לבן חלבי או שקוף. הפיגמנט עצמו שימושי בתעשיית הקוסמטיקה, ויכול להיות תוצר עתידי של התהליך.
נכון להיום עובדים בחברה 18 אנשים. באופן מפתיע, גם בתקופה מורכבת זו הצליחה החברה לגייס 1.5 מיליון דולר ממשקיעים פרטיים ועוד 700 אלף מהרשות לחדשנות. הקרנות שמשקיעות בחברה מגיעות מדנמרק, מרוקו, סינגפור, וארה"ב וכולן באות מתחומים של חקלאות ים וקיימות. הניסיון והידע של החברות המשקיעות בתחומים אלו מאפשרים שיתוף פעולה הדוק עם ביוטיק.
ביוטיק אינה מתכננת לייצר תרכובות משלה, אך עובדת בשותפות עם חברות שונות בתחום אשר מעוניינות להשתמש בביופולימר שלה כחומר גלם. אחת מאותן חברות היא Carbon Upcycling Technologies הקנדית, אשר מייצרת תוספים לענף הבנייה המבוססים פסולת נייר ועץ. התרכוב משנה את צבע הפולימר לשחור ומשפר את תכונותיו המכניות.
"המטרה ברגע זה היא הגדלת הייצור פי 10 והגעה לכושר ייצור שיאפשר לנו בדיקות היתכנות בתעשייה", מסביר עדי. "לטובת זאת, אנחנו מתכננים לבנות מפעל חדש וגדול יותר בארץ בשנת 2025".
בין הלקוחות של ביוטיק אחת מיצרניות חלקי הרכב הגדולות בעולם. החברה מעוניינת להשתמש בביופולימר לייצור קופסאות לרכיבים האלקטרוניים שלה. כמו כן, ביוטיק עובדת על הוכחת היתכנות של המוצר שלהם לאריזות למזון.
"כשהתחלנו הכול אמרו לנו שהרעיונות שלנו לא אפשריים, אבל אנחנו חשבנו אחרת," מסכם עדי את הריאיון. "העובדה שאנחנו מגיעים מחוץ לתחום היא אחד היתרונות הגדולים שלנו. לא היינו צריכים לחשוב מחוץ לקופסה, כי היינו מחוץ לקופסה".
