Genecis, ett startup-företag grundat av ingenjörer och akademiker vid University of Toronto Scarborough (UTSC), använder mikroorganismer, mikrobiellteknik och maskininlärning för att göra matavfall till biologiskt nedbrytbar plast som kan användas för att göra leksaker, flexibla förpackningar, filament till 3D-skrivare och medicinska applikationer som till exempel kirurgiska häften och suturer.
"Mat för mer än 1 miljard dollar slängs globalt varje år" säger Luna Yu, grundare och VD för Genecis. "Vad vi kan göra är att ta detta avfall och göra det till något av högre värde."
Efter att ha avslutat sin magisterexamen vid UTSC träffade hon flera begåvade ingenjörer vid en startup som omvandlade matavfall till biogas och lärde sig om mikrobiologin att omvandla bortkastad mat till andra material. Strax efter samarbetade hon med en miljövetenskaplig student på UoT Scarboroughs entreprenörer, för att ta reda på vilka andra produkter som skulle kunna göras från matavfall.
"Vi tittade på olika typer av biogummi och biokemikalier innan vi landade på PHA (biologiskt nedbrytbar plast). Vi kände att den hade den största marknadspotentialen. "
PHA, eller polyhydroxialkanoater, är en typ av biologiskt nedbrytbar polymer av hög kvalitet som produceras av bakterier som har många fördelar jämfört med andra former av bioplast. De kan vara termoplastiska, vilket betyder att det enkelt kan omformas till olika produkter och i motsats till många andra typer av bioplast förstör det inte återvinningsprocessen.
"Många kastar bioplast i återvinningsfacket i stället för komposten, men om det inte är termoplastiskt, kan det inte omformas. Detta stör de fysiska egenskaperna hos nya återvunna produkter - de kommer inte vara hållbara. Men PHA: er kommer inte att orsaka detta problem om det slutligen hamnar i återvinningsfack." säger Yu.
PHA försämras inom ett år i en terrestrisk miljö och under 10 år i marina miljöer. Under tiden kan syntetisk plast ta hundratals år att försämras i liknande miljöer.
Genecis använder en tre-stegsprocess för att producera PHA. För det första använder de en blandning av anaeroba (utan syre) bakterier som bryter ner matavfallet i fettsyror, vilket liknar hur maten bryts ner i våra mage. Därefter tillsätts fettsyrorna till en blandad odling av aeroba (med syre) bakterier som är speciellt utvalda för att producera PHA i sina celler. Slutligen använder de en extraktionsprocess för att bryta upp cellerna, samla och rena plasten.
Hela processen tar mindre än sju dagar från att matavfallet har den renade plasten, medan en liknande process för att producera biogas tar i genomsnitt 21 dagar.
Genecis arbetar närvarande på två platser. Deras huvudsakliga laboratorium i Banting där de arbetar med bioreaktorer, och den andra i vid U of T Scarborough, som ansvarar för forskning och utveckling. Företaget kommer att öppna sin demonstrationsanläggning senare nästa år och det kommer att kunna konvertera tre ton organiskt avfall till PHA varje vecka.
En liten bioreaktor vid Genecis laboratorium vid U of T Scarborough, som används för att optimera produktionsprocessen.
"Vi finjusterar saker för att ta reda på de bästa förutsättningarna för att driva våra bakteriekulturer", säger Vani Sankar, Genecis bioteknikchef på University of Toronto Scarborough. "Detta inkluderar vilka kombinationer av temperatur, pH och mängd mat som ger oss det bästa utbytet."
På mindre än två års drift har Genecis vunnit mer än 330 000 dollar i prispengar från startuptävlingar. Genecis använder prispengarna för att bygga prototyper av sina automatiserade maskiner som kan samla och bearbeta organiska material på plats. En gång i tiden sa Yu att en enda maskin kommer att kunna kompensera 243 ton koldioxidutsläpp varje år. "Personbilar släpper ut 4,7 ton CO2 varje år, vilket innebär att en restaurang kan kompensera utsläppen av 51,7 bilar bara genom att använda en av våra maskiner," tillade Yu.
Under tiden har Genecis odlat och isolerat hundratals bakteriearter som för närvarande inte existerar i databaser. "Vårt mål är att skapa det högsta värdet från organiskt avfall," sa Yu.
"Snart kommer vi att kunna syntetisera specialkemikalier och annat material från organiskt avfall, allt till en lägre kostnad än traditionella produktionsmetoder med syntetisk biologi", sa hon.
Dessa specialkemikalier kan användas i en rad produkter, inklusive de som finns i kosmetika och hälso- och wellnessindustrin, säger Yu. "Det är en riktigt spännande tid för oss."