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Feb 09, 2024

Äthers Nano

Nano-Engineering geschieht den ganzen Tag in unserem Körper, und das kalifornische Startup Aether entwickelt und testet Millionen neuer Enzyme, um eine Reihe anderer nützlicher Aufgaben zu erfüllen – wie beispielsweise die direkte Extraktion

Nano-Engineering geschieht den ganzen Tag in unserem Körper, und das kalifornische Startup Aether entwickelt und testet Millionen neuer Enzyme, um eine Reihe anderer nützlicher Aufgaben zu erfüllen – wie zum Beispiel die direkte Gewinnung von Lithium in Batteriequalität aus Quellen, die sonst niemand nutzen kann.

Diese Enzyme können so konzipiert werden, dass sie mehr oder weniger jedes bestimmte Atom oder Molekül selektiv greifen und es entweder in seine Bestandteile aufspalten, es zur Bindung an ein anderes Molekül zwingen oder es einfach auf Befehl fangen und freigeben.

Am Ende steht ein Haufen völlig abstimmbarer molekularer Fabriken, die einen bestimmten Input in einen bestimmten Output umwandeln können und alle Arten chemischer Herstellungsprozesse durch neue Versionen ersetzen, die unglaublich billig und energieeffizient sein können, weil sie es nicht tun Benötigt keine Hitze.

Und darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, völlig neue Verbindungen zu schaffen, die die Chemie bisher nicht synthetisieren konnte. Neue Chemikalien, Materialien und Moleküle mit beispiellosen Eigenschaften.

Da viele dieser Enzyme völlig neu sind und in der Natur nicht vorkommen, stellt Aether sie in enormer Zahl her und testet sie rigoros, um ihre Wirkung auf eine Reihe anderer Elemente und Moleküle zu bestimmen. Dabei werden große Datenmengen generiert und in alle Daten eingespeist in individuell trainierte maschinelle Lernalgorithmen umzuwandeln, um die Auswirkungen zu katalogisieren.

Und es sind bereits Runs auf dem Brett. Aether-Mitbegründer Pavle Jeremic teilte uns in einem Videoanruf mit, dass das Unternehmen eine Klasse von Enzymen entwickelt hat, die Lithiumatome direkt aus niedrig konzentrierten Solen einfangen können, die sonst niemand wirtschaftlich gewinnen kann, und sie freisetzen können, um reines, batterietaugliches Material zu erzeugen Lithium – zu einem Preis, der weit unter dem liegt, was herkömmliche Methoden liefern können.

In den nächsten Jahren plant das Unternehmen, diese Technologie unter Beweis zu stellen und ein molekulares Lithium-Bergbaugeschäft aufzubauen – und die Gewinne zu nutzen, um in alle möglichen anderen Bereiche zu expandieren, mit dem letztendlichen Ziel, eine „Zukunft nach der Knappheit“ aufzubauen. von ungeheurem Überfluss, in dem alle Arten von Rohstoffen zu deutlich geringeren Kosten verfügbar sind und in dem komplexe und neuartige Moleküle schnell und kostengünstig synthetisiert werden können.

Wir haben per Videolink mit Jeremic gesprochen. Was folgt, ist ein bearbeitetes Transkript.

Loz: Ich habe irgendwo ein Interview gehört, in dem Elon Musk aus der Perspektive der ersten Prinzipien über die Natur der Fertigung spricht. Das heißt, man hat einen Haufen Atome in einer Formation und möchte sie in einer anderen haben, und zwar auf die einfachste, billigste und effizienteste Art und Weise.

Pavle Jeremic: Ja, ich meine, das Ziel dessen, was wir zu entwickeln versuchen, ist eine Technologie zum Zusammenbau von Molekülen. Irgendwann wirklich, um jedes gewünschte Atommuster zusammenzusetzen.

Ich stelle mir das gerne so vor: Wir haben gesehen, wozu die Menschheit in der Lage ist, Silizium in nur zwei Dimensionen zu strukturieren. Was wäre also, wenn wir mehr als nur Silizium strukturieren könnten – und mehr als zwei Dimensionen, oder? Womit können wir anfangen zu bauen? Welche Technologie könnte möglich werden, die heute einfach nicht möglich ist?

Und Sie verwenden Enzyme, von denen einige natürlicherweise im Körper vorkommen – wie funktionieren sie im Grunde?

Man kann sich ein Enzym als eine sehr, sehr kleine Maschine vorstellen. Es dient dazu, bestimmte Moleküle oder Anordnungen von Atomen zu erkennen, zu ergreifen und festzuhalten und sie dann entweder auseinanderzubrechen oder sie dazu zu bringen, ein neues Muster zu bilden.

Eine nützliche Metapher ist, wenn man sich anschaut, wie unsere Spezies traditionell Dinge hergestellt hat. Es ist eine Art brutaler, stochastischer Prozess. Wenn Sie sich zum Beispiel die chemische Herstellung ansehen, wollen zwei Atome nur dann eine Bindung eingehen, wenn sie effektiv in einem bestimmten Winkel und mit einer bestimmten Geschwindigkeit zusammenkommen. Andernfalls wollen sie keine Bindungen eingehen.

Was wir als Spezies also sehr erfolgreich gemacht haben, ist, dass wir herausgefunden haben, dass in manchen Situationen, wenn wir eine Reaktion ausreichend erhitzen, die Atome oft genug in diesem bestimmten Winkel aufeinander treffen in der Lage sein, das Molekül herzustellen, das wir wollen. Es ist so, als würde man einen Lego-Bausatz zusammenbauen, indem man den Karton schüttelt, bis er richtig zusammengebaut ist. Statistisch gesehen wird es irgendwann passieren, wenn man die Schachtel ausreichend schüttelt. Und genau das tun wir als Spezies, und wir haben dafür gesorgt, dass es funktioniert.

Enzyme und was die Biologie tut, sind sehr unterschiedlich. Auf dieser Skala ist es nicht so, dass man sich auf diese Art von zufälligen Wechselwirkungen verlässt – na ja, es gibt natürlich immer noch Zufälligkeit –, aber auf der Nanoskala handelt es sich eher um eine Maschinerie. Wenn Sie möchten, dass Atom A und Atom B eine Bindung eingehen, schwebt die Maschine herum, bis sie ein Atom A sieht, greift danach, schwebt herum, bis sie Atom B sieht, greift danach und zwingt sie dann, eine Bindung einzugehen. Es handelt sich also um einen sehr mechanischen Prozess, im Gegensatz zu diesem zufälligen, stochastischen Prozess, den wir im industriellen Maßstab nutzen.

Was wir bei Aether tun, ist also stark von diesen Enzymen inspiriert, geht aber in vielerlei Hinsicht über das hinaus, was die Natur erfunden hat. Wissen Sie, wie können wir mit einigen Dingen beginnen, die die Natur erfunden hat, aber darüber hinausgehen und wirklich funktionierende molekulare Assembler bauen, bei denen man am Ende einfach eine Eingabeanordnung von Atomen und einen Ausgabebereich von Atomen festlegen kann? Und wir könnten herausfinden, welche Maschine wir konstruieren können, um dieses Neuordnungsgleichgewicht mit hoher Effizienz zu erreichen.

Und die Vorteile davon? Sicherlich gibt es Vorteile für die Umwelt. Selbst wie ich bereits erwähnt habe, müssen Sie Ihre Reaktion nicht erhitzen, um die Reaktion durchzuführen. Sie erfordert weniger Energie, weniger giftige Schadstoffe und so weiter. Das ist die eine Seite der Medaille, und das stimmt.

Aber das andere, was meiner Meinung nach sogar noch wertvoller ist, ist, wenn man sich die Arten von Molekülen und die Arten der Anordnung von Atomen ansieht, die möglich werden, wenn man wirklich über diese Art verallgemeinerbarer Technologie verfügt. Ich denke, es geht nicht nur darum, die Dinge reichlicher zu machen. Es geht darum, Produkte zu schaffen, die Eigenschaften haben, die heute einfach beispiellos sind.

Wir haben zum Beispiel eine Produktlinie, in der wir grundsätzlich einen neuen Polymertyp entwickeln, der so konzipiert ist, dass er bereits vor der Herstellung des Polymers hergestellt wird – bevor Sie es in eine Form schmelzen oder es in 3D drucken, oder was auch immer Sie für die Herstellung bevorzugen Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es äußerst formbar ist, was es sehr einfach macht, sehr komplexe Formen zu formen.

Aber sobald man es erhitzt, verändert es seine Mikrostruktur. Es ist also tatsächlich so programmiert, dass es sich völlig neu ordnet und unglaublich robust wird. Und es entsteht im Grunde wie ein nanoskaliger Verbundwerkstoff. Und dieses Molekül lässt sich mit der herkömmlichen Synthesechemie grundsätzlich nicht herstellen. Aber viele der Maschinen, die wir entwickelt haben, ermöglichen es uns, diese Moleküle herzustellen und dann Produkte auf Basis dieser Moleküle herzustellen.

Bemerkenswert. Die Grundidee für euch lautet also, so wie ich sie verstehe: „Lasst uns eine ganze Menge Scheiße an die Wand werfen, im Wesentlichen: Lasst uns Millionen und Abermillionen von Tests verschiedener Enzyme mit anderen Komponenten durchführen. Schauen Sie, was passiert. Stecken Sie etwas hinein.“ Irgendwo eine riesige Datenbank anlegen und alles mit maschinellem Lernen analysieren, um herauszufinden, welche welche wem was antun?

Das ist genau richtig. Das maschinelle Lernen wird anhand von Daten trainiert, bei denen Sie eine große Anzahl dieser Enzyme und anderer Proteine ​​testen. Ehrlich gesagt müssen wir uns dafür einen besseren Begriff einfallen lassen, denn sie sehen eigentlich nicht mehr wie irgendetwas in der Natur aus. Sie bestehen größtenteils aus Aminosäuren wie Proteine, aber es gibt Dinge an ihnen, die sich einfach völlig von dem unterscheiden, was in der Natur vorkommt.

Aber diese molekularen Maschinen, wir testen eine große Anzahl davon und was das maschinelle Lernen herauszufinden versucht, ist in Ordnung. Ich weiß, mit welcher Anordnung der Atome ich angefangen habe. Ich kenne die Maschine, die ich teste. Was ist also die neue Anordnung der Atome, die aus dem hinteren Ende kam? Und es beginnt, Muster zu erkennen; Okay, mit dieser Art von Maschine kann ich diese Art von Polymer herstellen. Mit dieser Art von Maschine kann ich dieses Gift abbauen, das wir derzeit nicht abbauen können. Dieser wird sich an Metalle binden, oder?

Ein Großteil unserer Mineralienarbeit basiert auf diesen winzig kleinen Nanoproteinen. Wir haben sie so konzipiert, dass sie beispielsweise bei Lithium in dem Moment, in dem sie auf ein Lithiumatom stoßen, dieses festhalten und in einer Version der Maschine auf den Boden der Lösung sinken. So können Sie Mineralien aus der Umwelt gewinnen, die heute metallurgisch nicht verfügbar sind.

Wissen Sie, ich bin zum Beispiel hier in Palo Alto und der Dreck in Palo Alto enthält wahrscheinlich genug Eisen, um den Rahmen von Hunderttausenden, wenn nicht einer Million Autos herzustellen, aber es gibt heute keine Technologie auf der Erde, die das aushält Einen Erdhaufen, stecke ihn in etwas und nimm einen Eisenstein heraus. So funktioniert die aktuelle Technologie nicht wirklich. Wir müssen auf hochwertige Erze zurückgreifen, um Eisensteine ​​zu gewinnen.

Wenn unsere Technologie funktioniert und wir sie einsetzen können, können Sie diese Art von Fülle erschließen. Jetzt erwähnen wir nicht Eisen, weil es ein besonders häufig vorkommendes Metall ist, sondern Lithium, Kobalt, Seltenerdelemente, Titan? Dies sind die Dinge, auf die wir abzielen und die wir idealerweise in großer Menge produzieren.

Richtig, Sie haben also dieses Enzym entwickelt, das Lithium aus Meerwasser oder Salzlake herausholt. War das ein Zufallsfund? Oder war das etwas, auf das Sie gezielt abzielten?

Das war gerichtet! Es ist allerdings eine tolle Frage. Die Art und Weise, wie unser Produktprozess funktioniert, besteht darin, dass wir immer mit der Idee beginnen – und es ist eine sehr bewusste strategische Entscheidung –, nur an dem zu arbeiten, was wir neuartige Chemie nennen. Wir werden nur versuchen, Dinge mit einer Funktionalität zu schaffen, die chemisch unpraktisch oder nicht realisierbar und biologisch unpraktisch oder nicht realisierbar ist.

Wenn wir ein Enzym entwickeln würden, um eine chemische Reaktion zu katalysieren, die bereits bekannt ist oder die jemand anderes ausführen kann, dann wette ich bei der Entwicklung dieses Produkts, dass Aether intelligenter ist als Zehntausende Chemiker, die arbeiten bei DuPont, oder? Ich fühle mich nicht wohl dabei, diese Wette einzugehen. Es sind sehr kluge Leute, die dort arbeiten, und es gibt Zehntausende von ihnen.

Ich würde viel lieber an Produkten arbeiten, von denen diese Leute vielleicht geträumt haben, aber nie herausgefunden haben, wie man sie umsetzt. Und wenn wir uns diese Produkte ansehen, stoßen wir auf zwei Arten auf diese Chemikalien. Wir können sie zufällig entdecken – ein gutes Beispiel sind unsere PFAS-abbauenden Enzyme. Wir haben das Enzym, das PFAS abbaut, nicht zufällig entdeckt, aber wir haben die Chemie zufällig entdeckt, als wir ein anderes Programm ausgeführt haben. Wir sagen: „Warte, können wir das schaffen?“ Was können wir damit machen? Was für ein Produkt könnten wir erstellen?

Was den Bergbau betrifft, haben wir gut gesagt, dass Lithium unserer Meinung nach wahrscheinlich der beste Ausgangspunkt für unser Mineralienprogramm ist. Und wir haben unsere maschinelle Lernschaltung für einige dieser Proteine ​​entwickelt, die sich an Lithium binden können, und mal sehen, wo wir hinkommen. Und wir haben tatsächlich einige gefunden, was sehr aufregend war.

Okay, wie sieht der weitere Weg damit aus? Werden Sie ein Lithium-Bergbauunternehmen? Lizenzieren Sie diese Technologie?

Ja, die aktuelle Strategie für Lithium besteht also darin, dass wir irgendwo in den Vereinigten Staaten ein Pilotprojekt vor Ort durchführen wollen, etwa Mitte nächsten Jahres, wenn die Dinge weiter steigen, was immer schwieriger ist, als ich es mir wünsche. Also vielleicht etwas später.

Und sobald wir die Technologie in der Praxis erprobt haben, würden wir wahrscheinlich ein Lithiumlieferant werden, oder zumindest ein Teil unseres Unternehmens würde ein Lithiumlieferant werden, und dann würden wir anfangen, darüber hinaus weitere Metalle zu stapeln. Denn das Spannende an der Mineralienkomponente unseres Unternehmens ist der Ansatz und die Technologie, die einigermaßen modular ist, nicht 100 % modular, aber einigermaßen modular.

Wenn wir zum Beispiel ein System in der Größe eines Schiffscontainers hätten, das ein Filterbett voller unserer Proteine ​​hätte, die sich zum Beispiel an Lithium binden, und wir würden etwas Sole durch das System laufen lassen, und sagen wir mal, wir entscheiden, nun ja, Wir möchten auch Kobalt aus diesem Wasserstrom gewinnen? Wir müssen lediglich die Nanoproteine, die an Lithium binden, gegen solche austauschen, die an Kobalt binden. Und im Großen und Ganzen ist der Rest des Prozesses derselbe. Ich meine, am hinteren Ende ändert sich natürlich ein wenig, abhängig vom Metall und der Art und Weise, wie man es lagert.

Dieses Maß an Modularität bedeutet jedoch, dass wir, während wir lernen, wie wir unsere Lithiumanlage skalieren und kommerzielle Versionen bauen können, auch lernen, wie wir unsere Titananlagen, unsere Kobaltanlagen und unsere Seltenerdanlagen bauen. Wir wollen das wirklich ausbauen, insbesondere in den Vereinigten Staaten.

Was die Materialien angeht, werden wir wahrscheinlich auch zunächst einige unserer Polymere direkt verkaufen, und dann kann es von Fall zu Fall sinnvoller sein, einige Dinge zu lizenzieren. Wir haben beispielsweise einige Chemikalien entdeckt, die für die pharmazeutische Entwicklung sehr wertvoll sein können. Wir sind kein Pharmaunternehmen. Irgendwann könnten Sie sich also dafür entscheiden, diese Chemikalien an ein Pharmaunternehmen zu lizenzieren und zu sagen: „Hey, schauen Sie mal, ob Sie ein lebensrettendes Therapeutikum entwickeln können.“ Wir konzentrieren uns auf die Bereiche, auf die wir uns spezialisiert haben.

Okay, auf einer grundlegenderen Ebene: Wie komplex sind diese Moleküle?

Wissen Sie, sie sind nicht so komplex. Bei vielen der Nanoproteine, die wir herstellen, handelt es sich um ein paar hundert Aminosäuren und einige zusätzliche Dinge, die damit verbunden sind. Das ist nicht besonders komplex. Das wirklich Einzigartige an den Maschinen, die wir entwickeln, ist, dass sie normalerweise überhaupt nicht mit denen in der Natur übereinstimmen. Und durch diesen Prozess konnten wir Maschinen schaffen, die über Funktionalitäten verfügen, die niemand für möglich gehalten hätte. Das kleinste Design, das wir derzeit aktiv testen, ist nur etwa 300-mal schwerer als ein Lithiumatom.

So eine große Bandbreite, so viele Größenordnungen. Ich denke, wenn man die Zukunft in fünf, zehn oder mehr Jahren hochrechnet und davon ausgeht, dass wir überleben, erfolgreich sind und so weiter ... Die Art von molekularer Maschinerie, die wir bauen, soll sie haben viele der unglaublichen Fähigkeiten, über die man in Science-Fiction, Arthur C. Clarke und all dem Zeug liest. Was ich vielleicht echte Nanotechnologie nennen würde. Aber es wird nicht sehr danach aussehen.

Die Maschinen auf der Nanoskala funktionieren nach ganz anderen Prinzipien als die Maschinen auf unserer Skala. Ich meine, es gibt viele Dinge, die sich einfach grundlegend unterscheiden. Sogar etwas so Einfaches wie ein Zahnrad würde im Nanomaßstab ganz anders funktionieren.

Im Moment versuchen wir also nicht herauszufinden, wie wir die vollständigen Nanomaschinen bauen können. Wir werden in ein paar Jahren damit beginnen, daran zu arbeiten. Im Moment versuchen wir nur herauszufinden: Wie bauen wir die Bestandteile auf? Wie kommen wir an den Punkt, an dem ich nur ein nanoskaliges Teil benötige, das aus so vielen Atomen in diesem Muster besteht? Wie baue ich das ganz, ganz schnell zusammen, damit ich das Teil testen und sehen kann, was es macht?

Und es stellt sich heraus, dass es einige wirklich wunderbare Möglichkeiten gibt, dies durch die Mineralextraktion und neue Arten von Polymeren zu kommerzialisieren, die wir verfolgen. Aber langfristig gesehen geht es in Wirklichkeit darum, diese Bestandteile für noch komplexere Maschinen im Nanomaßstab zu bauen.

Wie baut man diese kleinen Maschinen im Grunde zusammen?

Eigentlich ist es ziemlich einfach. Die meisten dieser Maschinen sehen auf den ersten Blick wie Proteine ​​aus. Der erste Teil unseres Prozesses besteht also darin, dass wir DNA nehmen, die wir individuell bestellt, modifiziert oder selbst synthetisiert haben, und dass die DNA für den Proteinbausteinkern kodiert, der auch immer sein wird. Wir durchlaufen einen automatisierten Prozess und wandeln diese DNA in Protein um. Und wir haben viele Techniken entwickelt, um dies wirklich effektiv, schnell und kostengünstig zu tun. Und je nachdem, an welchem ​​Programm wir arbeiten, werden wir diese Maschinen dann noch weiter chemisch modifizieren.

Zum Beispiel unterscheiden sich viele unserer mineralbindenden Nanoproteine, wenn man sie so nennen will, nicht nur dadurch von normalen Proteinen, dass es in der Natur nichts gibt, was so aussieht, sondern wir tatsächlich... Sie wissen schon Typische Proteine ​​sind linear. Es gibt also einen Anfang und ein Ende dieser Kette, die sich zu einer Struktur zusammenfügt. Wir verbinden sie tatsächlich zu Ringen und sogar zu Ringsätzen.

Und das tun wir, weil wir im Grunde genommen diese Fäden dieser kleinen Proteine ​​herstellen, die aneinander befestigt sind. Und wenn Lithium vorbeischwebt, ist es fast wie ein Netz. Wasser darf durch sie fließen. Aber wenn Lithium durchdringt, bleibt es einfach hängen und lässt keine weitere Bewegung zu. Tatsächlich ist ein Fischernetz eine einigermaßen gute Analogie zu seiner Funktionsweise im Nanomaßstab. Wir beginnen also immer mit etwas, das man zumindest im Prinzip als Protein bezeichnen könnte, gehen dann aber irgendwie darüber hinaus und fragen uns: Welche Modifikationen müssen wir daran vornehmen, um es im großen Maßstab wirklich effizient zu machen?

Das ist bemerkenswert. Offensichtlich kann man diese Strukturen nicht sehen. Woher wissen Sie, zu welchen Strukturen sie sich zusammenfalten? Tut mir leid, wenn das eine Chemiefrage für das erste Jahr ist!

Wir kennen nicht unbedingt die Struktur, in die sie sich falten, aber wir testen ihre Funktion. Wissen Sie, wir können Software wie AlphaFold 2 verwenden, wir haben sicherlich Zugriff auf all diese Dinge. Aber am Ende kommt es vor allem darauf an, ob die Struktur die von uns gewünschte Funktion erfüllt, ganz gleich, um welche Struktur es sich handelt. Deshalb verwenden wir eine Laser-Massenspektrometrietechnik mit sehr hohem Durchsatz.

Was wir tun könnten, wäre zu sagen: Nun ja, wir würden wirklich gerne etwas finden, das sich an Lithium bindet, und zwar nur an Lithium. Wir wollen uns nicht an Magnesium, Kalzium, Eisen oder irgendetwas anderes binden. Also fragen wir das maschinelle Lernen: Können Sie bitte tausend Versionen dieser Maschine entwerfen?

Wir synthetisieren sie und mischen sie dann in einer Lösung, die Lithium, Magnesium, Kalzium und Eisen enthält. Das lassen wir austrocknen. Wir schlagen mit dem Laser darauf und sehen, ob alle unsere Maschinen an Lithium gebunden sind, oder sind einige an Magnesium oder einige an Kalzium gebunden? Und dadurch können wir sagen: Hey, 96 % davon sind an Lithium gebunden. Das ist großartig. Bei einem anderen Design sind vielleicht nur 2 % an Lithium gebunden und es ist größtenteils an Magnesium gebunden – also entwickeln wir dieses nicht weiter.

Maschinelles Lernen trainiert diese Daten und wir spülen und wiederholen, spülen und wiederholen. Es handelt sich also weitgehend um einen automatisierten Experimentierprozess, bei dem die Struktur normalerweise so ist, wie wir es erwarten würden, wenn wir simulieren, wie die Struktur aussehen sollte. Aber es ist uns irgendwie egal, solange es das tut, was wir wollen. Das ist wirklich das, worauf es ankommt, und wenn die Struktur ein wenig anders ist, ist das in Ordnung.

Fair genug. Also Mineraliengewinnung als früher Fall. Was sind deine letztendlichen Träume für dieses Zeug?

Einer der wichtigsten Meilensteine ​​für das Unternehmen ist aus der Perspektive einer langfristigen Vision das Erreichen dessen, was ich derzeit als „Total Molecular Prototyping“ bezeichne. Ich bin mir sicher, dass mir mit etwas mehr Zeit ein besserer Name einfällt. Aber das ist die Idee, dass wir an einen Punkt kommen, an dem diese Art von Input-Output-Anordnung von Atomen beschlossene Sache ist. Wir wissen, wie es geht. Wir können eine dieser Maschinen so konstruieren, dass sie die Atome programmgesteuert neu anordnet. Wir können dies innerhalb kürzester Zeit und mit einer sehr hohen Erfolgsquote tun. Heutzutage dauert es immer noch Monate, bis wir diese Dinge entwickeln, und wir können nicht zu viele davon parallel ausführen. Im Idealfall kommen wir an einen Punkt, an dem es eine ausgemachte Sache ist, dass es funktionieren wird.

Ich denke, je mehr man gemacht hat, desto schneller kann man Dinge gezielt angehen.

Genau. Also bauen wir diese Vermögenswerte auf. Wir werden darin immer besser. Wir lernen, was funktioniert und was nicht. Und so werden wir immer schneller, und es wird wahrscheinlich noch zwei bis drei Jahre dauern, bis wir wirklich verdammt schnell fertig sind. Sobald Sie jedoch diesen Punkt erreicht haben, besteht die Mission des Unternehmens darin, eine Zukunft im Überfluss für die Menschheit aufzubauen. Wenn ich nur diesen ersten Meilenstein erreiche, bin ich nur noch wirklich gut darin, ausgefallene Moleküle herzustellen, die viel Umsatz generieren. Ich habe keine Zukunft im Überfluss aufgebaut. Wie gehen Sie also zu diesem zweiten Schritt vor?

Nun, es gibt ein Konzept in der chemischen Produktion, das sich kontinuierliche chemische Produktion nennt. Und alles, was es bedeutet, ist, dass man nicht über einen riesigen Reaktor verfügt, in dem man eine chemische Reaktion ablaufen lässt, sondern dass man dies quasi kontinuierlich durchführt. Vielleicht wird also kontinuierlich eine Gallone pro Minute hergestellt, und nicht eine Million Gallonen, die über eine Million Minuten hergestellt werden, oder? Es ist fast wie ein Fließband zur Herstellung von Molekülen.

Dieser Prozess wird heute nur noch sehr selten durchgeführt, ist aber bei richtiger Durchführung unglaublich effizient. Es ermöglicht Ihnen Maschinen in der Größe von Schiffscontainern, die genauso produktiv sein können wie riesige Chemieanlagen, aber in der Größe und den Kosten von etwas, das in einen Schiffscontainer passt.

Und der Grund, warum diese Technik heutzutage nicht mehr oft verwendet wird, liegt darin, dass die traditionelle Chemie nicht wirklich für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt ist, oder? Wenn man heute in der Chemieproduktion arbeitet, ist es nicht ungewöhnlich, einen Schritt bei 400 Grad Celsius und einen Schritt bei minus 20 Grad Celsius durchzuführen. Und wenn man darüber nachdenkt: Wenn man versucht, das kontinuierlich laufen zu lassen, ist das fast absurd. Man müsste es so schnell abkühlen, dass ein riesiger Kühlkörper nötig wäre, um das zu erreichen.

Wenn wir also in den nächsten, sagen wir drei oder vier Jahren, dieses vollständige molekulare Prototyping erreichen können, sind wir an einem Punkt angelangt, an dem wir alle diese chemischen Reaktionen im Wesentlichen unter den gleichen Bedingungen oder zumindest ungefähr bei Raumtemperatur ablaufen lassen können ungefähr die gleichen Bedingungen. Wir haben diese Einschränkung also nicht mehr.

Das bedeutet, dass Aether als Unternehmen mit dem Bau von Systemen in der Größe von Schiffscontainern beginnen kann – nicht nur zur Gewinnung von Metallen, sondern auch zur Herstellung äußerst kostengünstiger Ausgangsmaterialien, die in verschiedenen Teilen der Welt verfügbar sind, und zu sehr komplexen Arzneimitteln , Materialien oder was auch immer – ohne Milliarden von Dollar für den Bau gigantischer Fabriken ausgegeben zu haben.

Ich denke also, wenn wir eine Welt schaffen wollen, in der mehr als 10 Milliarden Menschen leben und in einem Ausmaß konsumieren, wie Sie oder ich vielleicht jeden Tag konsumieren, dann kann die Erde unser Konsumtempo derzeit nicht aufrechterhalten. Und es ist noch nicht so, dass alle sieben oder acht Milliarden von uns in diesem Tempo konsumieren.

Ich denke, Sie müssen eine neue Form der industriellen Fertigung schaffen, die unglaublich skalierbar ist. Es arbeitet mit Systemen in der Größe von Schiffscontainern, die über den ganzen Planeten verteilt sind. Es ist dezentral. Und es können Produkte entstehen, an die wir heute einfach nicht mehr denken können. Es ermöglicht Ihnen wirklich, Moleküle und Anordnungen von Atomen frei zu entwerfen, an die Sie vorher nicht gedacht hätten. Das ist also wirklich der langfristige Plan.

Ein Teil davon ist: Wie schaffen wir es wirklich, nahezu jedes Kernatom kostengünstig verfügbar zu machen? Das ist einer von ihnen. Zweitens: Wie gelingt es uns wirklich gut, diese Atome auf programmatische Weise neu anzuordnen? Und drittens: Wie kommen wir mit diesen Maschinen von der Herstellung komplexer Moleküle zur Schaffung noch größerer dreidimensionaler Strukturen? Wir arbeiten gerade an eins und zwei. Drittens wird es sicherlich sehr schwierig sein, mit diesen Maschinen tatsächlich dreidimensionale Strukturen zu erzeugen, aber es sollte möglich sein.

Rechts. Wie lange bist du schon dabei?

Mittlerweile etwa sechs Jahre. Ja, es ist schon eine Weile her.

Okay. Und was waren die Meilensteine, die in dieser Zeit erreicht wurden?

Also haben wir unsere Technologie unter Beweis gestellt. Es ist uns gelungen, einen Pharmavertrag abzuschließen. In unserer Partnerschaft mit Allonnia konnten wir die ersten PFAS-abbauenden Enzyme entdecken, was ziemlich aufregend war. Und ja, wir haben uns seitdem auf das Lithium-Materialprogramm konzentriert.

Mit den PFAS-abbauenden Enzymen ist das also das alte „ewige Plastik“. Angesichts der Tatsache, dass dieses Mikroplastik mittlerweile überall vorhanden ist, stellt sich die Frage, wie dieses Enzym praktisch genutzt werden kann, beispielsweise als Wasserfilter.

Genau, es ist ein Wasserfilter. Und tatsächlich ist das ein wirklich gutes Beispiel. Sie haben also vorhin gefragt: Lizenzieren wir oder vermarkten wir uns selbst? Daher finden wir manchmal eine Chemie, von der wir glauben, dass sie sehr wertvoll und auch für die Menschheit hilfreich wäre, die aber nicht direkt mit unserer Mission übereinstimmt.

Ein gutes Beispiel ist die Wasseraufbereitung. Wir glauben, dass es eine Menge Wert gibt. Aber Aether ist kein Wasseraufbereitungsunternehmen, wir wollen ein produzierendes Unternehmen sein. Als wir diese neue Chemie entdeckten, gingen wir eine Partnerschaft mit einem anderen Unternehmen ein, um die Technologie zu lizenzieren. Dies wird für jemanden wertvoll sein, es wird der menschlichen Gesundheit helfen. Aber wir sind es nicht. Das werden wir nicht tun. Und das Gleiche gilt auch für die Pharmaindustrie. Wir müssen uns auf etwas konzentrieren, sonst kommen wir nirgendwo hin.

Okay. Sie betrachten den Ressourcenabbau also als eine Möglichkeit, die exotischeren Dinge zu finanzieren?

Genau. Es wird sicherlich margenstarke Materialien geben, die wir verkaufen können. Auf der Metallseite werden wir, wenn unsere Berechnungen und unsere Modellierung korrekt sind, eine sehr hohe Marge erzielen, einfach weil wir einige dieser Metalle zu unglaublich niedrigen Kosten gewinnen können.

Stellen Sie sich zum Beispiel vor, was wir tun könnten, wenn Titan genauso billiger Stahl wäre. Die Dinge, die aus technischer Sicht möglich werden, sind ziemlich unglaublich, nicht nur im Automobilbereich ... Gebäude könnten aus Titan gebaut werden.

Lithium kommt also im Meerwasser und in bestimmten unterirdischen Solen vor. Wo kommt Titan in natürlicher Form vor?

Es gibt einige Formen, die es in der Natur annimmt. Es gibt einige Formen, die wasserlöslich sind, normalerweise die Titansalze, und dann gibt es einige Formen von Titan, die nicht wasserlöslich sind – die Hydroxide. Es gibt Grundwasserspiegel, die Titansalze in erheblichen Mengen enthalten. Sie sind einfach zu niedrig konzentriert, als dass jemand anderes darauf zugreifen könnte.

Es ist ähnlich wie bei Lithium: Jeder und seine Mutter versuchen, Lithium aus dem Saltonmeer zu gewinnen. Und das tun sie zum Teil, weil die Lithiumkonzentration im Saltonmeer mit 500, 600, 700 Teilen pro Million zu den höchsten in den Vereinigten Staaten gehört.

Wir vermuten jedoch stark, dass die überwiegende Mehrheit des Lithiums auf der Welt tatsächlich in geringeren Konzentrationen vorliegt, nämlich 100 bis 250 Teile pro Million. Meerwasser ist tatsächlich viel weniger vorhanden, wir werden uns nicht mit Meerwasser befassen. Selbst wenn ich 50 Teile pro Million Lithium statt 500 Teile pro Million extrahieren kann, muss ich die zehnfache Menge Wasser pumpen, um dieses Lithium zu extrahieren. Irgendwann ist es also okay, das ist einfach zu viel Pump.

Aber es gibt einige Grundwasserleiter. Und es gibt nicht nur Grundwasserleiter – es gibt auch gefördertes Wasser, das heute in den Vereinigten Staaten ein Abfallprodukt der Ölförderung ist. Und überall in den Vereinigten Staaten gibt es riesige Felder mit Ölbohrtürmen, die nicht mehr in Betrieb sind und kein Öl mehr fördern, weil sie den Grundwasserspiegel erreichen. Nun, dieses Wasser enthält Metalle. Daher können wir uns in einigen Fällen vorstellen, dass wir verbrauchte Ölfelder in Lithiumfelder umwandeln.

Können Sie uns die geschätzten Kosten mitteilen, zu denen Sie Lithium möglicherweise zurückgewinnen könnten?

Ja. In der aktuellen Version des Systems, das wir entwerfen, wären wir also preislich konkurrenzfähig gegenüber Leuten, die versuchen, Lithium mit 500 Teilen pro Million zu extrahieren, aber mit 100 Teilen pro Million. Und wenn wir als Quelle eine Sole mit 500 Teilen pro Million verwenden würden, wären wir etwa 60 bis 70 % billiger als alle anderen.

Um es auf den Punkt zu bringen: Soweit wir das beurteilen können, liegt der Preis der meisten Leute, die behaupten, Lithium aus dem Saltonmeer fördern zu können, bei etwa 4.500 US-Dollar pro Tonne. Für uns lägen wir, zumindest in dem von uns entworfenen System, wahrscheinlich bei etwas unter 2.000 US-Dollar pro Tonne. Mit der Zeit werden wir deutlich besser werden und uns der Marke von 1.000 US-Dollar pro Tonne nähern. Und wenn wir mit niedrigeren Konzentrationen arbeiten, sagen wir bei 100 Teilen pro Million, die heute niemand sonst wirtschaftlich erreichen kann, kommen wir auf etwa 4.000 US-Dollar pro Tonne.

Okay, Sie müssten also nicht mit anderen um Standorte konkurrieren.

Genau deshalb ist es für uns spannend. Diese Seiten sind für niemanden sonst von Nutzen. Und der überwiegende Teil des Lithiums ist dort vorhanden.

Sehr cool. Ihr habt also gerade eine Gehaltserhöhung vorgenommen.

Ja. 49 Millionen Dollar.

Wie hoch ist zum jetzigen Zeitpunkt Ihr Gesamtfinanzierungsniveau?

Etwas nördlich von 60 Millionen US-Dollar.

Okay, und das bringt Sie zu dem Punkt, an dem Sie Ihr eigenes Lithium produzieren sollten?

Der Zweck dieser Serie A besteht im Wesentlichen darin, unsere Pilotsysteme im Feld einzusetzen. Und es geht wirklich um die Validierung – hey, wir haben im Labor etwas Interessantes gefunden, um nun anhand eines Ölfelds oder einer Soleprobe zu zeigen, dass es tatsächlich funktioniert, oder dass wir diese Materialien in großem Maßstab herstellen können, und dann die Lieferverträge zu unterzeichnen und Dann erhöhen wir unsere Serie B.

Hmm. Was sind also die Herausforderungen bei der Massenfertigung?

Sie sind für beide Bereiche unterschiedlich. Was die Materialien betrifft, ist die Herstellung dieser Materialien eigentlich relativ einfach, was großartig ist. Ich bin froh, dass es so geklappt hat. Es ist eigentlich eher die Formulierung und die Entwicklung des Endprodukts, die eine ziemliche Herausforderung darstellt. Wie mischt man es? Wie schmilzt man es, all diese Dinge. Wir haben es hier mit einer neuen Klasse von Polymeren zu tun, mit denen bisher wirklich noch nicht gearbeitet wurde. Darin liegt meiner Meinung nach die Herausforderung.

Beim Lithiumprodukt ist das Gegenteil der Fall. Wir wissen also, was mit dem Lithium zu tun ist. Sobald wir es haben, wissen wir, wie wir es verkaufen und wie wir es auf Batteriequalität umrüsten. Das ist ein gut etablierter Prozess, aber es ist noch niemandem gelungen, aus diesen niedrigeren Konzentrationen etwas zu extrahieren.

Daher konzentrieren wir uns sehr darauf, das Risiko für Lithium so schnell wie möglich zu verringern. Beginnen Sie also mit dem Bau immer größerer Systeme. Wir nehmen Proben von Solen aus den gesamten Vereinigten Staaten und sogar aus der ganzen Welt und testen unser System an diesen Solen. Und auf der Materialseite konzentrieren wir uns viel mehr darauf, wie wir sicherstellen können, dass das Produkt genau die richtige Wirkung hat, dass es richtig formuliert und über einen langen Zeitraum stabil ist und so weiter.

Nachdem Sie also eine bestimmte Menge Lithium aufgenommen haben, füllen Sie einfach die Enzyme wieder auf?

Ja genau.

Wie bekommt man das Lithium wieder heraus?

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu tun. Der einfachste Weg, der eigentlich dem ähnelt, was alle anderen tun, besteht darin, Wasser hindurchlaufen zu lassen. Also nehmen Sie im Grunde von Anfang an Ihren Filter, der mit Ihren Nanoproteinen gefüllt ist, und lassen Ihre Salzlösung hindurchlaufen, und während sie hindurchläuft, bleibt das Lithium in den Netzen all dieser kleinen Maschinen hängen. Nach vielleicht einer Stunde ist es gesättigt. Also schalten Sie die Sole ab.

Und das Coole an diesen kleinen Nanoproteinen ist, dass wir sie so konstruieren könnten, dass sie sich in einem Zustand an Lithium binden, das Lithium dann aber irgendwie freisetzen, wenn sie eine andere Flüssigkeit sehen. Das System, das wir wahrscheinlich in großem Maßstab einsetzen werden, wird zum Auswaschen des Lithiums kein Wasser verwenden, aber das hängt vom Standort ab. Wenn viel Wasser vorhanden ist, können wir es nutzen.

Aber wir werden wahrscheinlich ein ganz anderes Lösungsmittel verwenden. Ich kann nicht ... Wir haben das Patent noch nicht angemeldet, aber Sie können sich im Grunde vorstellen, dass sie in Gegenwart dieses Lösungsmittels so programmiert sind, dass sie sich quasi wie eine Feder lösen und das Lithium einfach herausschießen und es einfach herausschwimmt . Und dann bekommen Sie Ihr Lithium am hinteren Ende und konzentrieren es, und dann haben Sie Lithium in Batteriequalität.

Es ist also nicht nur so, dass Sie auf Lithium in geringerer Konzentration zugreifen können als alle anderen. Sie müssen Ihren Lithiumstrom auch nicht vorbehandeln, was bei vielen anderen Unternehmen der Fall ist. Und in vielen Versionen unseres Systems gelangen Sie im Backend direkt zu Lithium in Batteriequalität, was beispiellos ist. Heute fördern Sie Lithium und schicken es dann woanders hin, um es zu Batteriequalität zu verarbeiten. Wenn unser Prozess funktioniert, wird er unseres Erachtens nur Lithium in Batteriequalität produzieren, das direkt an einen Batteriehersteller geliefert werden kann.

Das ist ziemlich wild.

Und das liegt wirklich daran, dass diese kleinen Proteine ​​nur an Lithium binden. Es ist also keine Verfeinerung notwendig. Es ist einfach eine Art reines Lithium, das am hinteren Ende herauskommt.

Im Falle einer stillgelegten Ölquelle sprechen Sie also von einer Einheit in der Größe eines Schiffscontainers?

Nun, es hängt davon ab, wie viel Volumen Sie verarbeiten. Ich denke, das kommerzielle Demosystem, über das wir nachdenken, hat wahrscheinlich die Größe von etwa fünf Schiffscontainern. Und wenn ich von Schiffscontainern spreche, dann ist das nicht nur eine Maßeinheit. Wir denken tatsächlich über den Einsatz in Schiffscontainern nach.

Wenn Sie über die Komplexität des Baus einer Fabrik jeglicher Art nachdenken, explodieren die Kosten und der Zeitaufwand in dem Moment, in dem Sie Beton gießen und ein maßgeschneidertes System bauen müssen. Aber wenn wir ein halbmodulares System bauen können, das nur aus fünf Schiffscontainern besteht, die ein bisschen wie Lego sind, sodass man sie in verschiedenen Konfigurationen zusammenstapeln kann? Es wird für uns nicht nur günstiger sein, ich denke auch, dass wir viel schneller skalieren können.

Hmm, ja, Sie können einfach die Herstellung dieser Behälter zentralisieren und sie rausschmeißen.

Genau, man baut eine riesige Fabrik, die nur diese Dinge herstellt und Schiffscontainer produziert, und baut sie dann im ganzen Land auf.

Sehr cool. Was die Sicherheit dieses Zeugs, wissen Sie, des „Grey Goo“-Nanobots-Szenarios angeht, sind Sie auf dem Weg zu so etwas.

Das sehr Schöne an den Maschinen ist bisher, dass sie kompostierbar sind. Es ist eigentlich ein Problem für uns – Bakterien fressen sie gerne.

Okay. Also zum jetzigen Zeitpunkt kein Problem. Aber ich schätze, Sie nähern sich dem Punkt, an dem einige dieser Dinge, wenn sie entkommen, anfangen könnten, Dinge zu essen, die sie nicht essen sollten. Gibt es entsprechende Protokolle? Oder ist es zu früh, sich Sorgen zu machen?

Im Moment ist es noch etwas früh. Aber wir berücksichtigen dies, wenn wir unsere Maschinen konstruieren. Und wir versuchen sicherzustellen, dass immer eine Ausfallsicherheit besteht. Diese Maschinen sind für den Betrieb unter sehr begrenzten Bedingungen konzipiert und so konzipiert, dass sie außerhalb dieser Bedingungen nicht funktionieren. Nehmen Sie zum Beispiel unsere Lithium-Bindungsmaschine und verteilen Sie sie einfach auf einem Maisfeld. Bakterien werden es nicht nur sehr schnell fressen, es wird auch einfach nicht funktionieren. Das Maisfeld hat nicht den richtigen pH-Wert und die Temperatur.

Deshalb versuchen wir ganz bewusst, die Maschinen so abzustimmen, dass es ein sehr enges Fenster ist, in dem sie überhaupt funktionieren, und sie einfach kaputt gehen, wenn sie dieses Fenster verlassen. Das hat teilweise Sicherheitsgründe, aber ehrlich gesagt auch, weil es uns davor schützt, dass jemand versucht herauszufinden, wie unsere Maschinen funktionieren. Wenn Sie versuchen, die Maschine zu öffnen und etwas herauszuschöpfen, sind alle kaputt, wenn Sie Ihr Labor betreten.

Sehr ordentlich, das ist wirklich cooles Zeug. Sehr da draußen. Das Potenzial hier ist offensichtlich nahezu unbegrenzt. Also alles Gute. Viel Glück damit!

Danke, es war ein ausgezeichnetes Gespräch.

Vielen Dank an Pavle Jeremic sowie John Vollmer und Andrea Ambriz-Alvarez von VSC für ihre Unterstützung bei diesem Artikel.

Quelle: Äther