Vilja nýta köngulóarsilki í sjávarútvegi á Íslandi
Hópur nemenda við Háskóla Íslands vinnur nú að þróun vara úr afar óhefðbundnu efni, köngulóarsilki. Rannsóknarteymið, sem ber nafnið ARAXNI, segir silkið geta nýst í stað ýmissa plastefna, til dæmis í sjávarútvegi og textíliðnaði á Íslandi.
Köngulóarsilki er eitt sterkasta og teygjanlegasta lífræna efnið sem fyrirfinnst í náttúrunni. Auk þess er það lífbrjótanlegt og því umhverfisvænn kostur. Með því að hafa sjálfbæra framleiðslu í fyrirrúmi vill ARAXNI sýna fram á að framtíðin í efnisvinnslu geti verið bæði nýstárleg og umhverfisvæn.
Teymið á bakvið ARAXNI samanstendur af fimm meistaranemum og einum bakkalárnema í lífvísindum við Verkfræði- og náttúruvísindasvið Háskóla Íslands, þeim Snorra Birni Magnússyni, Mikael Norðquist, Eneku Abel Sigurðardóttur, Waqas Ahmad, Heiðrúnu Ingu Guðmundsdóttur og Rökkva Birgissyni.
Hópurinn á bak við ARAXNI tók m.a. þátt í Gullegginu fyrr á árinu. Frá vinstri: Waqas Ahmad, Mikael Norðquist, Eneka Abel Sigurðardóttir, Snorri Björn Magnússon og Heiðrún Inga Guðmundsdóttir. Á myndina vantar Rökkva Birgisson. MYND/Gulleggið
Áhugamál í æsku verður að sprotafyrirtæki
Upphaf verkefnisins má rekja allt aftur til æskuáhugamáls Mikaels Norðquist. Sem barn og unglingur las Mikael „Lifandi vísindi“ af miklum áhuga og rakst þar eitt sinn á umfjöllun um einstaka eiginleika köngulóarsilkis. Þetta vakti forvitni hans enda var hann á þessum tíma aðdáandi Köngulóarmannsins sem gerður hefur verið ódauðlegur í fjölda myndasagna og kvikmynda.
Köngulóaáhuginn fylgdi Mikael áfram en lokaverkefni hans í framhaldsskóla snerist einmitt um köngulóarsilki. „Fyrir verkefnið las ég grein eftir Inga Agnarsson, prófessor í dýrafræði við Líf- og umhverfisvísindadeild á Verkfræði- og náttúruvísindasviði hér í HÍ. Ég held að þetta hafi verið fyrsta vísindagreinin sem ég las eftir Íslending og það má segja að hún hafi eflt áhuga minn á efninu enn frekar,“ segir Mikael.
Að loknum framhaldsskóla hóf Mikael nám í lífefna- og sameindalíffræði við HÍ þar sem hann kynntist verðandi samstarfsfólki sínu í ARAXNI. Þarna má segja örlögin hafi tekið í taumana. „Við viljum meina að verkefnið hafi ekki einungis orðið til vegna áhuga á köngulóm heldur líka vegna þess að þarna hittist rétta fólkið á réttum stað og á réttum tíma,“ segir hópurinn.
Köngulóarsilki býr yfir einstökum eiginleikum
Köngulóarsilki er eitt magnaðasta náttúrulega lífefni sem þekkist. Það býr yfir einstökum eiginleikum á borð við mikið togþol, seiglu, léttleika, teygjanleika og svo mætti lengi telja. Köngulóarsilkið sem ARAXNI notar við sína framleiðslu spinnur köngulóartegund sem uppgötvuð var árið 2010. Silkið sem tegundin vefur er það sterkasta sem fundist hefur í lífheiminum. Vefir köngulóarinnar eru stórir og liggja oft þvert yfir ár og hefur silki hennar verið líkt við ofurstál sem er teygjanlegt eins og gúmmí.
„Silkið hefur vakið athygli fyrir framúrskarandi seiglu og styrk og býður upp á spennandi möguleika í þróun nýrra lífefna. Markmið okkar hjá ARAXNI er að þróa skalanlega framleiðslu á völdum silkipróteinum úr þessari köngulóartegund. Þetta verður gert með því að einangra erfðaefni úr henni og erfðabreyta gersvepp og láta hann framleiða þessi silkiprótein. Próteinin eru síðan hreinsuð og ofin saman í þráð,“ útskýrir Snorri.
Ráðgjafi verkefnisins uppgötvaði eiginleika köngulóarsilkisins
Auk sexmenninganna, koma að verkefninu tveir ráðgjafar, þeir Guðjón Ólafsson, lektor við Læknadeild, og áðurnefndur Ingi Agnarsson sem óafvitandi átti þátt í því að kveikja áhuga Mikaels á köngulóm í barnæsku. Guðjón er meðstofnandi frumkvöðlafyrirtækisins Gleipnis Lífsmiðju ehf. og er því þaulvanur frumkvöðlaumhverfinu á Íslandi. Ingi hefur um 30 ára reynslu af rannsóknum á köngulóm víða um heim og hefur m.a. uppgötvað fjölmargar nýjar kóngulóartegundir. Svo ótrúlega vill til að Ingi er einn af þeim sem kom að vísindalegri uppgötvun köngulóarinnar og eiginleikum silkisins sem hún spinnur sem ARAXNI hyggst nota. Þetta ýtir enn frekar undir kenningu hópsins á bakvið ARAXNI að tilurð verkefnisins megi rekja til þess að rétta fólkið hittist á réttum stað og tíma.
„Samstarf okkar með KLAK hófst þegar við tókum þátt í Gullegginu og komumst í 10 liða úrslit. Þar gafst okkur mikilvægt tækifæri til að þróa viðskiptahlið verkefnisins frekar og við fengum framúrskarandi ráðgjöf sem reyndist gríðarlega mikilvæg fyrir sýn okkar á verkefnið og næstu skref,“ segja þau Heiðrún, Snorri og Mikael og bæta enn fremur við að þátttakan í Gullegginu hafi sett „gylltan“ gæðastimpil á verkefnið.
Lentu í þriðja sæti í alþjóðlegri frumkvöðlakeppni
ARAXNI hefur nú þegar tekið þátt í nokkrum viðskiptahröðlum og frumkvöðlakeppnum en sú vegferð hófst þegar Guðjón, sem þá kenndi þeim sameindaerfðafræði, kynnti hluta hópsins fyrir iGEM, stærstu keppni á sviði hönnunarlíffræði (e. synthetic biology) í heimi. Guðjón hvatti jafnframt nemendur til að stofna fyrsta iGEM lið Íslands.
„Mikael og Heiðrún skráðu sig til leiks og skoðuðu nokkrar hugmyndir, til dæmis niðurbrot á sellulósa með þráðsveppum og erfðabreytingu á gersvepp með bessadýragenum (e. tardigrade specific genes) svo að gersveppurinn gæti hugsanlega lifað af í geimnum. Að lokum varð hugmyndin sem ARAXNI byggist á fyrir valinu: Erfðabreyttur gersveppur sem framleiðir köngulóarsilkisprótein úr könguló sem framleiðir sterkasta þekkta silki sem vitað er um,“ útskýra þau.
Það árið gekk ekki að fjármagna þátttöku í iGEM-keppninni en skrásetningargjaldið eitt og sér er rúmlega ein milljón íslenskra króna. Þess í stað tóku þau Mikael og Heiðrún þátt í háskólahraðlinum Snjallræði í fyrra og þar hófst saga ARAXNI. „Þarna sáum við að til þess að ná þessu metnaðarfulla verkefni á skrið þyrftum við að íhuga nýsköpunar- og viðskiptahlið þess. Þegar Snorri og Eneka bættust í hópinn, sem köngulóarsérfræðingar og vísindamiðlarar, fór verkefnið að taka á sig skýrari mynd og boltinn fór að rúlla,“ segja Mikael og Heiðrún.
„Síðan fór ég til Noregs fyrir hönd ARAXNI og tók þátt í High North Young Entrepreneur keppninni sem fram fór í Bodø og lenti í þriðja sæti. Þetta var fyrsti alþjóðlegi viðburðurinn sem við tókum þátt í og við hlökkum til að taka þátt í iGEM-keppninni á þessu ári sem fer fram í nóvember,“ segir Snorri.
„Meginmarkmið okkar er að verða nokkurs konar „efnavettvangur“ (e. material platform) þar sem við getum aðlagað og sérhannað þráðinn að ýmsum krefjandi aðstæðum og þannig komið sjálfbærum, lífvænum og lífniðurbrjótanlegum kosti að sem víðast,“ segir hópurinn. MYND/Tryggvi Már Gunnarsson
Þátttaka í viðskiptahröðlum hefur reynst ómetanleg
Síðan þá hefur hópurinn tekið þátt í fleiri frumkvöðlakeppnum og -hröðlum. Þau tóku þátt í Gullegginu í febrúar síðastliðnum og nýttu þar þekkinguna sem þau höfðu öðlast í Snjallræði. „Í Snjallræði mótaðist grundvöllur fyrir viðskiptahluta verkefnisins en það hjálpaði okkur mikið sem vísindafólk með lítinn bakgrunn í viðskiptum og setti tóninn fyrir þá þróun. Samstarf okkar með KLAK hófst þegar við tókum þátt í Gullegginu og komumst í 10 liða úrslit. Þar gafst okkur mikilvægt tækifæri til að þróa viðskiptahlið verkefnisins frekar og við fengum framúrskarandi ráðgjöf sem reyndist gríðarlega mikilvæg fyrir sýn okkar á verkefnið og næstu skref,“ segja þau og bæta enn fremur við að þátttakan í Gullegginu hafi sett „gylltan“ gæðastimpil á verkefnið.
Nú eru þau meðal þátttakenda í Hringiðu hjá KLAK Icelandic Startups, sem er sex vikna viðskiptahraðall fyrir grænar lausnir. Sá hraðall hefur reynst þeim afar mikilvægur fyrir þróun sjálfbærs viðskiptamódels með jákvæð samfélagsleg áhrif að leiðarljósi. „Í Hringiðu fáum við ráðgjöf mentora sem eru sérfræðingar á sviðum tengdum verkefninu en þeir hafa reynst okkur algjörlega ómetanlegir! Þetta ferli hefur verið okkur vísindafólkinu ótrúlega dýrmætt til þess að koma hugmyndinni út af rannsóknastofunni og gera hana að sjálfbæru viðskiptamódeli með skýr skref inn á markað, mynda tengsl við fjárfesta og fá fleiri reynslubolta í ráðgjafarteymið hérlendis og erlendis frá,“ segja þau.
Hópurinn er sammála um að sprotaferlið hér á landi sé vel skipulagt og veiti sprotafyrirtækjum mikilvæg tækifæri til að þróa hugmyndir sínar, koma þeim á framfæri og tengjast viðeigandi aðilum, sem dæmi á Iceland Innovation Week og viðburðum á vegum KLAK.
Gæti veitt Íslandi aukið sjálfstæði á sviði efnisframleiðslu
Markmið ARAXNI er að köngulóarsilki geti komið í stað ýmissa plastefna sem bæði raunhæfur og samkeppnishæfur sjálfbær kostur þar sem notaðar eru umtalsvert umhverfisvænni aðferðir til framleiðslu. „Framleiðslan gæti veitt Íslandi aukið sjálfstæði á sviði efnisframleiðslu og það gæti jafnframt spilað stærra hlutverk innan hátæknitextílgeirans. Það er gríðarlega mikilvægt fyrir eyríki eins og Ísland á viðsjárverðum tímum í heiminum,“ segir Snorri og bætir við: „Það kemur sífellt betur í ljós að verkefnið gæti nýst ýmsum geirum, allt frá sjávarútvegi til geimgeirans eða þar sem sóst er eftir sjálfbærum og samkeppnishæfum textíl,“ útskýrir hann og hin taka undir.
Með hverju kílói af silki sem notað er í stað plastefna má ná fram ákveðnum umhverfis- og félagslegum ávinningi sem lýsir sér meðal annars í minni losun gróðurhúsalofttegunda við framleiðslu, minni mengun af völdum plastefna og þar af leiðandi bættri heilsu vistkerfa og mannfólks.
„Meginmarkmið okkar er að verða nokkurs konar „efnavettvangur“ (e. material platform) þar sem við getum aðlagað og sérhannað þráðinn að ýmsum krefjandi aðstæðum og þannig komið sjálfbærum, lífvænum og lífniðurbrjótanlegum kosti að sem víðast,“ segir hópurinn að lokum.
