Vài năm trước, tôi bắt đầu cố gắng tìm hiểu
liệu có cách nào để phát triển nhiên liệu sinh học
trên một quy mô đủ lớn để cạnh tranh với nhiên liệu hóa thạch,
mà không cạnh tranh với nông nghiệp
về nước, phân bón hoặc đất đai.
Và đây là những gì tôi đã nghĩ ra.
Tưởng tượng chúng ta xây một bể kín,
đặt nó ở dưới nước và bơm nước thải vào
cùng với một loại vi tảo nào đó có khả năng tổng hợp dầu,
và chúng ta làm nó từ vật liệu mềm dẻo nào đó
có thể chuyển động theo sóng ở dưới nước.
Tất nhiên là hệ thống chúng ta định xây dựng
sẽ dùng năng lượng mặt trời để nuôi tảo,
và chúng sẽ hấp thụ CO2, một điều rất tốt,
và sản xuất oxy trong quá trình sinh trưởng.
Tảo sinh trưởng trong một bể chứa
có khả năng tản nhiệt ra môi trường nước xung quanh,
và bạn có thể thu hoạch chúng và tạo ra nhiên liệu sinh học,
mỹ phẩm, phân bón, và thức ăn cho vật nuôi,
Dĩ nhiên là bạn phải làm việc này trên một quy mô lớn,
bạn sẽ cân nhắc những vấn đề khác
như ngư dân, tàu bè và những điều tương tự,
nhưng mà,
chúng ta đang nói về nhiên liệu sinh học,
và chúng ta biết tầm quan trọng của tiềm năng
có được một nhiên liệu lỏng thay thế.
Tại sao chúng ta nói về vi tảo?
Đây là biểu đồ các loại cây trồng khác nhau
được cân nhắc dùng để sản xuất nhiên liệu sinh học,
các bạn có thể thấy những cây như cây đậu nành,
sản xuất ra 467 lít / hecta mỗi năm,
hoặc cây hướng dương, hạt cải dầu, dầu mè, cây cọ,
và cái cột cao kia thể hiện mức vi tảo có thể sản xuất.
Điều đó nói rằng vi tảo đóng góp vào khoảng 18709
đến 46722 l / hecta một năm,
so với 187 l / hecta mỗi năm từ đậu nành.
Vậy vi tảo là gì? Vi tảo là tảo cực nhỏ,
tức là chúng vô cùng bé, như các bạn thấy ở đây
bức ảnh của những sinh vật đơn bào đó
so sánh với một sợi tóc của con người.
Những sinh vật nhỏ bé này đã tồn tại
từ hàng triệu năm trước và có hàng nghìn
loại vi tảo khác nhau trên thê giới,
một vài trong số đó là thực vật phát triển nhanh nhất hành tinh,
và sản xuất ra rất rất nhiều dầu, như tôi đã cho các bạn thấy.
Tại sao chúng tôi lại muốn nuôi chúng ngoài khơi?
Lí do chúng tôi thực hiện việc này ngoài khơi là vì
nếu bạn nhìn những thành phố ven biển,
thì không có một sự lựa chọn nào khác
bởi vì chúng ta sẽ sử dụng nước thải, nhu tôi đã đề nghị,
nếu bạn tìm nơi đặt hầu hết những nhà máy xử lý nước thải
chúng được đặt bên trong các thành phố này.
Đây là thành phố San Francisco, nơi đã có 1448 km
đường ống nước thải nằm bên dưới thành phố
và xả nước thải ra ngoài khơi.
Mỗi một thành phố trên thế giới lại xử lý nước thải
theo một cách khác nhau. Một số thành phố thì xử lý chúng.
Một số khác thì xả thẳng ra ngoài.
Nhưng trong tất cả các trường hợp, thứ nước được thải ra
cực kỳ thích hợp cho việc trồng vi tảo.
Vì thế hãy hình dung xem hệ thống sẽ trông như thế nào.
Chúng tôi gọi nó là OMEGA, viết tắt của cụm từ
Màng bọc trồng vi tảo ngoài khơi
Ở NASA, bạn phải đặt những tên viết tắt hay ho.
Vậy nó hoạt động ra sao?
Tôi đã phần nào cho các bạn thấy cách nó hoạt động rồi.
Chúng tôi đổ nước thải và nguồn khí CO2 nào đó
vào cơ cấu nổi của chúng tôi,
và nước thải đó cung cấp chất dinh dưỡng nuôi tảo,
và chúng hấp thụ khí CO2, thứ đáng lẽ được thải
ra ngoài không khí như một khí nhà kính
Tảo sử dụng năng lượng mặt trời để phát triển,
và năng lượng sóng trên mặt nước cung cấp năng lượng
để trộn lẫn tảo, và nhiệt độ được kiểm soát
bởi nhiệt độ nước xung quanh.
Tảo này, trong lúc phát triển, sẽ tạo ra khí oxi như tôi đã đề cập,
và chúng cũng sản xuất ra nhiên liệu sinh học,
phân bón, thức ăn, và những sản phẩm phụ khác có ích từ tảo.
Đây là một hệ thống lắp ráp. Điều đó có nghĩa là gì?
Nó được mô đun hóa. Giả dụ nếu có điều gì
bất ngờ xảy xa với một trong những mô đun.
Bị rò rỉ. Bị sét đánh.
Nước thải bị rò rỉ ra ngoài là nước
vốn được thải ra ngoài biển trước đó,
và tảo bị rò rỉ cũng đều tự phân hủy sinh học được,
và bởi vì chúng sống trong môi trường nước thải,
chúng là những loại tảo nước ngọt, nghĩa là
chúng không thể sống trong nước mặn, nên chúng sẽ chết.
Chất nhựa dùng để làm bể là một loại chất nhựa khá nổi tiếng
mà chúng tôi đã có nhiều kinh nghiệm
và chúng tôi sẽ làm lại các mô đun để có thể tái sử dụng chúng
Có lẽ chúng tôi có thể sẽ đi xa hơn thế nếu nghĩ về
hệ thống mà tôi đang cho các bạn xem điều đó nói rằng
chúng tôi cần phải cân nhắc đến nguồn nước, nguồn nước ngọt,
có thể sẽ là một vấn đề trong tương lai,
và hiện tại chúng tôi đang xây dựng những phương pháp
để tái chế nước thải.
Vấn đề còn lại cần phải lưu tâm đó là bản thân của cấu trúc.
Cầu trúc này cung cấp một bề mặt cho những thứ ở trên biển,
và bề mặt này, được che phủ bởi rong biển
và những sinh vật biển khác,
sẽ trở thành môi trường sống tăng cường cho sinh vật biển
do đó nó làm tăng độ đa dạng sinh học.
Và cuối cùng, bởi vì nó là một cấu trúc nằm ngoài khơi,
chúng ta có thể nghĩ trên phương diện
có thể đóng góp cho các hoạt động nuôi trồng thủy sản ngoài khơi.
Các bạn có lẽ đang nghĩ rằng, "Được, ý tưởng này nghe có vẻ được.
Chúng ta có thể làm gì để chứng minh là nó khả thi?"
Tôi đã dựng nên các phòng thí nghiệm ở Santa Cruz
ở cơ sở California Fish and Game.
Ở đó chúng tôi có những bể nước mặn lớn
để thử nghiệm một vài ý tưởng trong số này.
Chúng tôi còn làm thí nghiệm ở San Francisco,
tại một trong ba nhà máy xử lý nước thải,
lại để thử nghiệm ý tưởng.
Và cuối cùng, chúng tôi muốn tìm một nơi
để quan sát tác động của của công trình
lên môi trường biển. Chúng tôi dựng một khu thực địa
ở một nơi gọi là Moss Landing Marine Lab
trong vịnh Monterey, chúng tôi đã làm việc ở cảng
và quan sát tác động của nó lên các sinh vật biển.
Phòng thí nghiệm ở Santa Cruz là phòng thí nghiệm độc lập
Đó là nơi chúng tôi nuôi tảo,
dính các mảnh nhựa, làm các công cụ,
và mắc rất nhiều sai lầm,
hay, như Edison nói, chúng tôi
đang tìm 10 000 cách khiến hệ thống không hoạt động.
chúng tôi đã nuôi tảo trong nước thải, và làm các công cụ,
cho phép chúng tôi đi sâu vào đời sống của tảo
để chúng tôi có thể giám sát sự sinh trưởng của chúng,
điều gì kích thích chúng, làm sao để chúng tôi
đảm bảo ràng chúng có một môi trường để tồn tại và phát triển.
Tính năng quan trọng nhất mà chúng tôi cần phát triển là thứ
được gọi là lò phản ứng quang sinh học, hay PBR.
Đây là những cấu trúc nổi được trên mặt nước,
được làm từ những loại chất dẻo rẻ tiền,
cho phép tảo sinh trưởng. Chúng tôi đã xây dựng
rất rất nhiều thiết kế, hầu hết trong số đó đều thất bại thảm hại,
và khi chúng tôi tìm được một thiết kế thích hợp,
ở khoảng 113 lít, chúng tôi nhân nó lên
1700 lít ở San Francisco.
Để tôi cho các bạn thấy cách hệ thống hoạt động.
Về cơ bản chúng tôi lấy nước thải và chọn một loại tảo cho vào đó,
và chúng tôi luân chuyển chúng trong cấu trúc này,
cấu trúc bằng nhựa dẻo, hình ống này,
và chúng luân chuyển trong thứ này,
và đương nhiên có cả ánh sáng mặt trời, phía trên bề mặt,
và tảo sẽ sinh trưởng dựa vào dưỡng chất.
Nhưng điều này cũng giống như bạn trùm đầu trong một túi ni lông vậy.
Tảo sẽ không bị ngạt bởi CO2 như chúng ta.
Chúng bị ngạt bởi chúng tạo ra oxy
và chúng không hẳn bị ngạt, tuy nhiên
oxi mà chúng tạo ra là một vấn đề, và chúng sử dụng hết lượng CO2.
Vì thế việc tiếp theo mà chúng tôi phải tìm cách
là làm sao để loại bỏ oxy, và chúng tôi đã dựng cái cột này
với nhiệm vụ luân chuyển nước
và đẩy CO2 trở lại bằng cách sục vào hệ thống
trước khi cho nước lưu thông trở lại.
Và thứ các bạn đang thấy là mẫu thử nghiệm,
nỗ lực đầu tiên trong việc chế tạo ra kiểu cột này.
Trục lớn hơn được chúng tôi lắp đặt ở San Francisco
trong hệ thống ở đấy.
Cột này thực ra còn một tính năng nữa rất hay, đó là
tảo sẽ tích tụ lại trong cột,
và điều này cho phép chúng tôi thu gom sinh khối tảo
trong điều kiện dễ dàng nhất.
Từ đó chúng tôi sẽ loại bỏ tảo lắng dưới đáy của cột này
và sau đó chúng tôi có thể
thu gom chúng bằng cách để cho tảo nổi
lên trên bề mặt và vớt chúng bằng lưới.
Rồi chúng tôi cũng muốn tìm hiểu xem hệ thống này
sẽ có tác động gì lên môi trường biển,
và tôi đã đề cập rằng chúng tôi đã làm thí nghiệm này tại một khu thực địa
ở phòng thí nghiệm Moss Landing Marine Lab.
Và đương nhiên chúng tôi phát hiện ra rằng vật liệu này
bị quá tải bởi sự phát triển của tảo,
nên chúng tôi cần phát triển một chu trình làm sạch
Chúng tôi quan sát tương tác giữa chim biển và các sinh vật biển khác,
và các bạn thấy đây là một con rái cá đang lấy làm thích thú với thứ này,
và thỉnh thoảng lại trườn qua chiếc giường nổi này,
và chúng tôi muốn thuê nó hoặc huấn luyện nó làm sạch bề mặt những thứ này.
Nhưng đó là chuyện trong tương lại.
Hiện tại điều mà chúng tôi đang làm
nằm trong bốn lĩnh vực.
Nghiên cứu của chúng tôi bao quát mặt sinh học của hệ thống
nó bao gồm việc tìm hiểu cách tảo phát triển,
những thứ ăn tảo và những thứ giết chết tảo.
Chúng tôi làm những công việc kĩ thuật để xem
chúng tôi cần gì để xây dựng công trình này
không những ở quy mô nhỏ mà còn ở quy mô khổng lồ sẽ được yêu cầu sau này.
Tôi đã đề cập đến việc quan sát chim và các loài động vật có vú dưới nước
và về cơ bản xem những tác động lên môi trường của hệ thống
và cuối cùng chúng tôi nhìn vào khía cạnh kinh tế,
ý tôi là
cần những năng lượng gì để chạy hệ thống?
Liệu bạn có thu được
nhiều năng lượng hơn lượng bạn phải bỏ vào hệ thống,
để hệ thống hoạt động?
Và rồi chi phí hoạt động?
Và rồi vốn?
Và về toàn bộ cơ cấu kinh tế?
Nên để tôi nói với các bạn rằng việc này sẽ không dễ dàng
và sẽ có rất nhiều việc để làm trong bốn lĩnh vực đó
để có thể thực sự khiến hệ thống hoạt động.
Nhưng ta không có nhiều thời gian. và tôi muốn cho các bạn thấy
thiết kế nguyên mẫu của các nghệ sĩ về hệ thống này
giả sử chúng ta đang ở một vịnh nào đó
trên thế giới, và sau lưng chúng ta
là hình ảnh của một nhà máy xử lý nước thải
với những ống khói thải khí CO2,
nhưng khi tính toán về mặt kinh tế của hệ thống,
các bạn sẽ thấy rằng thực tế sẽ rất khó để khiến nó hoạt động
Trừ khi bạn nhìn hệ thống như một biện pháp xử lý nước thải,
thu gom khí thải, nơi đặt những tấm bảng quang điện,
năng lượng sóng hay thậm chí năng lượng gió,
và nếu bạn bắt đầu xem xét trên phương diện
tích hợp tất cả những hoạt động khác này lại với nhau,
bạn cũng có thể gộp nuôi trông thủy sản vào một cơ sở như thế.
nơi mà chúng ta sẽ nuôi trồng hến hay sò điệp
chúng ta sẽ nuôi hàu và những thứ khác
có thể tạo ra những sản phẩm hay thực phẩm có giá trị
và nó sẽ trở thành đầu tàu thị trường
khi chúng ta xây dựng hệ thống này trên quy mô ngày càng lớn
để cuối cùng nó có thể cạnh tranh với ý tưởng vì mục đích nhiên liệu.
Thực ra luôn luôn có một câu hỏi lớn phát sinh.
Bởi vì hiện tại nhựa đang không được hoan nghênh trên biển
do đó chúng tôi đang tìm cách để tái chế hoàn toàn.
Chúng ta sẽ làm gì với toàn bộ số nhựa
cần thiết để dùng trong môi trường nước?
Tôi không rõ mọi người biết điều này,
nhưng ở California, có một số lượng nhựa khổng lồ
đang được sử dụng trên các cánh đồng để che phủ cho cây,
tấm màng này tạo nên những nhà kính tí hon ngay trên mặt đất,
và nó làm ấm đất giúp cải thiện vụ mùa
nó cho phép chúng ta kiểm soát cỏ dại,
và dĩ nhiên giúp cho việc tưới tiêu hiệu quả hơn.
Cho nên hệ thống OMEGA sẽ là một phần trong kết quả này
và khi chúng tôi hết sử dụng nó ở dưới nước,
chúng tôi hi vọng sẽ dùng chúng
trên cả những cánh đồng.
Chúng tôi sẽ đặt nó ở đâu,
và nó sẽ trông ra sao khi ở trên biển?
Đây là một bức hình những gì chúng tôi có thể làm ở vịnh San Francisco.
San Francisco xả ra 246 triệu lít nước thải mỗi ngày.
Và nếu chúng ta hình dung thời gian lưu trữ là năm ngày cho hệ thống này
thì chúng ta cần đến thể tích 1230 triệu lít để chứa,
và sẽ cần một diện tích khoảng 517 hecta
những mô đun OMEGA này nổi trên Vịnh San Francisco.
Diện tích đó hơn một phần trăm diện tích bề mặt của vịnh.
Nó sẽ sản xuất ra 18707 lít trên mỗi hecta mỗi năm
Nó sẽ sản xuất ra hơn 3.7 triệu lít nhiên liệu,
tức khoảng 20 phần trăm lượng dầu diesel sinh học,
hoặc lượng diesel tiêu thụ ở San Francisco,
và đó là chưa kể việc tối ưu hóa hệ thống.
Chúng ta có thể đặt hệ thống này ở những nơi nào nữa?
Có rất nhiều sự lựa chọn.
Tất nhiên là vịnh San Francisco như tôi đã đề cập.
Vịnh San Diego là một ví dụ khác,
Vịnh Mobile hay Vịnh Chesapeake, nhưng sự thực là,
khi mà mực nước biển đang dâng cao sẽ có rất nhiều cơ hội mới để xem xét.
(Cười)
Điều tôi muốn nói với các bạn là một hệ thống tích hợp các hoạt động.
Sản xuất nhiên liệu sinh học kết hợp với năng lượng thay thế
kết hợp với nuôi trồng thủy sản.
Tôi bắt đầu tìm cách để sản xuất nhiên liệu sinh học bền vững,
và trong quá trình đó tôi nhận ra điều cần thiết cho sự bền vững
là sự tích hợp hơn là sự sáng tạo
Về lâu dài, tôi có niềm tin lớn
ở trí tuệ tập thể và được kết nối của chúng ta.
Tôi nghĩ những gì ta có thể đạt được hầu như không có giới hạn
nếu chúng ta cởi mở triệt để
và không quan tâm đến việc công lao sẽ thuộc về ai.
Những giải pháp bền vững cho những vấn đề tương lai của chúng ta
sẽ rất đa dạng sẽ rất nhiều.
Tôi nghĩ chúng ta cần cân nhắc mọi việc
Mọi việc từ alpha đến OMEGA.
Cảm ơn.
Cảm ơn. (Vỗ tay).
(Vỗ tay).
Chris Anderson: một câu hỏi nhanh giành cho anh, Jonathan.
Liệu dự án này có phát triển tiếp ở NASA
hay các anh cần nguồn tài trợ rất lớn về năng lượng xanh
để đưa dự án vào thực tế?
Jonathan Trent: Hiện giờ tại NASA đã đến giai đoạn chúng tôi muốn đưa nó ra ngoài khơi
và có rất nhiều vấn đề để làm việc đó tại Mỹ
bởi việc cấp phép còn hạn chế và thời gian cần thiết để được chấp thuận.
để làm việc ngoài khơi.
Tại thời điểm này, thực sự cần những người bên ngoài
và chúng tôi đã công khai công nghệ này một cách triệt để
chúng tôi sẽ đưa đến bất kỳ những ai quan tâm
muốn dùng nó và nỗ lực biến nó thành hiện thực.
CA: Thú vị đó. Các anh không giữ bản quyền
Các anh công bố nó
JT: Hoàn toàn đúng.
CA: Được rồi. Cảm ơn anh rất nhiều.
JT: Cảm ơn.
(vỗ tay)