نُشرت في الأصل على موقع C&EN.
قدّم قرّاء من جميع أنحاء العالم ترشيحاتهم عبر موقعنا الإلكتروني. كما تابعنا الشركات الجديدة التي تُنشر عنها تقارير C&EN أسبوعيًا. بعد دراسة أكثر من 200 شركة، اخترنا 10 منها بناءً على خبراتها العلمية ونطاق المشكلات التي تعمل على حلها.
زويتركو
استخدام الأيونات الزويترية لإنشاء مرشحات مياه مضادة للتلوث
تأسست شركة ZwitterCo عام ٢٠١٨ بهدف معالجة مشكلةٍ ما. فالعديد من أغشية ترشيح المياه التقليدية - المصنوعة من مواد مثل بولي سلفونات، وبولي أكريلونيتريل، وبولي أميدات - تميل إلى الاتساخ بالدهون والزيوت وجزيئات أخرى كارهة للماء. فإذا كانت هذه الملوثات موجودة في الماء بتركيزاتٍ قليلةٍ من المليون، فقد تتلف الأغشية في غضون أيامٍ أو حتى ساعات.
يقول أليكس رابابورت، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للشركة التي تتخذ من بوسطن مقرًا لها: "إحدى نقاط الضعف التي حدّت دائمًا من جدوى هذه الأغشية أو من جودة تطبيقها هي كيفية انسدادها. إذا استطعنا الحد من التلوث، وإذا استطعنا القضاء على هذا النمط من الفشل، يُمكننا استخدام الترشيح على نطاق أوسع بكثير".
كما يوحي اسمها، يعتمد نهج شركة ZwitterCo في حل هذه المشكلة على أيونات الزويتر، وهي جزيئات تتقارب فيها مجموعات موجبة وسالبة الشحنة. ولصنع أغشيتها، تقوم الشركة ببلمرة هذه الأيونات الزويتر لإنشاء طبقة الترشيح النشطة.
يقول رابابورت: "البوليمرات الزويترية هي من أكثر أنواع البوليمرات عالية الأداء، إن لم تكن الأكثر، محبةً للماء. البوليمرات التي نعمل بها محبة للماء لدرجة أنها تمتص الرطوبة من الهواء. يجب العمل بها في بيئة خالية من الرطوبة أثناء مرورها بمراحل التركيب المختلفة."
تعمل أيونات الزويتر في أغشية الشركة كقنوات للمياه، لكنها ترفض الدهون والزيوت الكارهة للماء. تأثير هذه العملية الكيميائية هائل. تقول شركة زويتر إن أغشيتها تتحمل 10,000 أو حتى 100,000 جزء في المليون من الزيت والشحوم. وبعض عناصر الترشيح الخاصة بالشركة تعمل في الميدان منذ أكثر من عام مع تنظيف دوري دون الحاجة إلى استبدالها.
يقول رابابورت إن تقنية الشركة خيار جيد لمعالجة مياه الصرف الصحي ذات التركيز العالي من الجزيئات العضوية. ونظرًا لعدم توفر أدوات الترشيح الأخرى حاليًا، تُعالَج هذه المياه الآن بمواد كيميائية مثل المواد المُرَشِّبة، التي تجمع المواد العضوية وتحولها إلى حمأة.
على سبيل المثال، من أسواق ZwitterCo مياه الصرف الصحي الناتجة عن أجهزة الهضم اللاهوائي، والتي غالبًا ما تُركّب في مزارع الألبان الكبيرة، وتلتقط غاز الميثان الناتج عن تحلل السماد الحيواني لإنتاج الكهرباء. تُركّز عناصر ترشيح ZwitterCo المواد الصلبة في خليط السماد الحيواني المُستهلك، أو ما يُعرف في الحقل باسم "السائل المُهضوم"، في سماد عضوي، بينما يُعاد تدوير الماء في العملية.
وبالمثل، تعمل الشركة على معالجة مياه الصرف الصحي الناتجة عن صناعات اللحوم والدواجن والألبان. قد يسمح استخدام الترشيح لمُعالج الطعام باستعادة البروتينات والزيوت أو غيرها من العناصر الغذائية التي يمكن إضافتها إلى أغذية الحيوانات الأليفة أو أعلافها. باستخدام المعالجة الكيميائية، تُنقل هذه المواد المفيدة المحتملة كنفايات. يمكن أن تخضع المياه لخطوات معالجة أخرى مثل التناضح العكسي، ثم يُعاد استخدامها كمياه عذبة.
"إذا تمكنت من تقليل التلوث، وإذا تمكنت من القضاء على نمط الفشل هذا، فيمكنك استخدام الترشيح على نطاق أوسع بكثير."
أليكس رابابورت، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة ZwitterCo
نشأت تقنية ZwitterCo في مختبر أستاذة الهندسة الكيميائية والبيولوجية بجامعة تافتس، آيس أساتكين، التي كانت تتمتع بخبرة سابقة في تسويق الأغشية المائية. في عام ٢٠١١، شاركت في تأسيس شركة Clean Membranes، التي تعتمد على أغشية بولي أكريلونيتريل طورتها في إطار بحثها لنيل درجة الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
في جامعة تافتس، أجرى أساتكين البحثَ الأساسيَّ على المواد الزويترية الأيونية، وأجرى اختباراتٍ معمليةً لتوليد بيانات أداءٍ أولية. وكان هذا العملُ بمثابةِ نواةِ شركة ZwitterCo.
عند إطلاقها في عام 2018، كانت ZwitterCo واحدة من الشركات الفائزة في مسابقة Tufts Gordon Institute للمشاريع الجديدة بقيمة 100 ألف دولار أمريكي، وذلك عن عرض قدمه رابابورت حول تنظيف مياه الصرف الصحي الناتجة عن حفر النفط والغاز.
استقطبت شركة ZwitterCo استثماراتٍ بعد ذلك بوقتٍ قصير. وحصلت الشركة، بالإضافة إلى مختبر أساتكين، على 225,000 ألف دولار أمريكي من المؤسسة الوطنية الأمريكية للعلوم، ومنحت وزارة الطاقة الأمريكية الشركة 1.25 مليون دولار أمريكي لاستكشاف تنقية مياه الصرف الناتجة عن استخراج النفط والغاز. تُمثل مياه الصرف الناتجة عن استكشاف النفط والغاز مشكلةً كبيرةً في الولايات المتحدة، حيث يُنتج إنتاج برميل النفط ما يصل إلى 10 براميل من مياه الصرف. وعادةً ما تُحقن هذه المياه في آبار التخلص من النفايات.
في عام ٢٠٢١، حصلت الشركة على تمويل تأسيسي بقيمة ٥.٩ مليون دولار أمريكي في جولة استثمارية قادتها شركة مان+هاميل المتخصصة في الترشيح وشركة رأس المال الاستثماري آر-كيوبِد كابيتال بارتنرز. وقبل شهرين، أكملت زويتركو جولة تمويلية من الفئة أ بقيمة ٣٣ مليون دولار أمريكي بقيادة شركة رأس المال الاستثماري DCVC، التي دعمت أيضًا شركة زيميرجين المتخصصة في علم الأحياء التركيبية، والتي استحوذت عليها لاحقًا شركة جينكو بيووركس.
منذ أن تولت شركة ZwitterCo التكنولوجيا من Asatekin، عملت بشكل رئيسي على تعبئتها كمنتج تجاري، وتحديد أفضل التطبيقات لاستخدامها، وتوسيع نطاقها حتى يمكن تصنيع الأغشية بكفاءة.
حتى الآن، جمعت شركة ZwitterCo تمويلًا بقيمة 45 مليون دولار أمريكي. ويعمل لديها الآن 45 موظفًا، ومنذ عام 2021، وقعت عقودًا مع 16 مشروعًا تجاريًا. وستتمكن وحداتها المُركّبة من تنقية ما يقرب من 4 ملايين لتر من المياه يوميًا بحلول نهاية العام.
