Джонатан Трент: Енергия от водорасли

Наречете го "гориво без фосили": Джонатан трент работи по план за ново биогориво чрез отглеждане на микроводорасли в плаващи в морето платформи, които се хранят с отпадъчна вода от градовете. Чуйте дръзката визия на неговият тим за проект "Омега" и как той би могъл да захрани с енергия бъдещето.

Преди години си поставих за цел да разбера

дали е възможно да се разработят биогорива

в такъв мащаб, че те да се конкурират с фосилните горива,

но да не конкурират земеделието за вода,

тор или земя.

И ето какво измислих.

Представете си, че построим капсула, която да потопим

под вода и запълним с отпадъчна вода

и някаква форма на микроводорасли, произвеждащи петрол

и я направим от някой пластичен материал,

който се движи заедно с вълните под водата

и системата, която ще построим, разбира се,

използва слънчева енергия, за да подхранва водораслите,

а те, от своя страна, използват въглероден диоксид, което е добре,

и растейки произвеждат кислород.

Растящите водорасли са в контейнер,

който отдава топлината на околната вода

и можем да ги събираме и правим биогорива

и козметика, и тор, и фураж,

и, разбира се, за това ще е нужна голяма площ,

съответно трябва да се съобразим с други,

например рибари и кораби и такива неща,

но все пак говорим за биогорива,

а всички знаем колко важна е възможността да се сдобием

с алтернативно течно гориво.

Защо говорим за микроводорасли?

Виждате графика, показваща различните видове култури,

които са предвидени за производство на биогорива.

Така че виждате неща като соя,

която произвежда 50 галона от декар годишно,

или слънчоглед, рапица, ятрофа, палма,

а тази висока графа показва с какво може да допринесат микроводораслите.

Иначе казано, микроводораслите произвеждат между 2000

и 5000 галона от декар годишно,

сравнено с 50 галона от декар годишно от соята.

А какво са микроводорасли? Микроводораслите са

микро - това ще рече, че са изключително малки, както се вижда

това е снимка на тези едноклетъчни организми,

сравнена с човешки косъм.

Тези малки организми съществуват

от милиони години и има хиляди

различни видове микроводорасли по света,

някои от които са най-бързо растящите растения на планетата

и произвеждат, както ви показах, много петрол.

И така, защо искаме да направим това в морето?

Причината, поради която го правим в морето е защото

ако погледнете нашите крайбрежни градове, няма избор,

защото ще използваме отпадъчна вода, както подсказах,

а повечето пречиствателни станции

са в градовете.

Това е Сан Франциско, който вече има около

1500 километра канализационни тръби

и изхвърля отпадъчните си води в морето.

Различните градове по света третират отпадъчната си вода

по различен начин. Някои я обработват.

Някои просто я изхвърлят.

Но във всички случаи, водата, която се изхвърля

е абсолютно подходяща за отглеждането на микроводорасли.

Нека си представим как би изглеждала системата.

Наричаме я "Омега", което е акроним за

офшорни мембранни капсули за отглеждане на водорасли.

В "НАСА" трябва да имате хубави акроними.

А как работи? Отчасти вече ви показах как.

Слагаме отпадъчна вода и източник на въглероден диоксид

в нашата плаваща структура

и отпадъчната вода осигурява хранителни вещества на водораслите,

а те изолират въглеродния диоксид, който иначе

би се отделил в атмосферата като парников газ.

Те, разбира се, използват слънчева енергия, за да растат,

а енергията от вълните на повърхността осигурява енергия

за разбъркване на водораслите, а температурата

се контролира от температурата на околната вода.

Растящите водорасли произвеждат кислород, както споменах,

а също произвеждат и биогорива, тор, храна

и други подобни интересни продукти.

И системата е затворена. Какво имам предвид?

Тя е модулна. Да предположим, че нещо

абсолютно неочаквано се случи на един от модулите.

Тече. Ударен е от мълния.

Отпадъчната вода, която изтече е вода,

която така или иначе отива в крайбрежната околна среда,

а водораслите, които изтекат са биоразградими

и понеже живеят в отпадъчни води, това ще рече,

че са сладководни водорасли, което означава, че не могат

да живеят в солена вода, така че умират.

Пластмасата, с която ще го построим

е позната пластмаса, с която имаме добър опит

и ще рециклираме модулите, така че да можем да ги използваме отново.

Може да отидем и по-нататък, мислейки за

системата, която ви показвам, а това ще рече,

че трябва да помислим за питейната вода,

която също ще бъде проблем за в бъдеще

и ние работим върху методи

за възстановяване на отпадъчната вода.

Другото нещо, което трябва да се вземе предвид, е самата структура.

Тя осигурява повърхност за нещата в океана

и тази повърхност, която е покрита с водорасли

и други морски организми

ще се превърне в своеобразен морски хабитат,

така че ще се увеличи биоразнообразието.

И накрая, понеже е морска структура,

може да помислим как може да допринесе

като аквакултурна дейност в морето.

Вероятно си мислите, "Брей, това звучи

като добра идея. Какво можем да направим, за да пробваме дали ще стане?"

Е, аз установих лаборатории в Санта Круз,

в Калифорнийската ловно-риболовна сграда

и в тази сграда имаме възможността да използваме големи резервоари

с морска вода, за да изпробваме тези идеи.

Провеждаме експерименти също и в Сан Франциско,

в една от трите пречиствателни станции,

отново сграда, в която да тестваме тези идеи.

И накрая искахме да видим къде може да видим

какво би било въздействието на тази структура

върху морската среда и построихме полеви обект

на място, наречено "Морска лаборатория Мос Лендинг"

в Монтерей, където работихме в пристанище,

за да видим какво би било въздействието върху морските организми.

Лабораторията в Санта Круз беше нашата иновативна работилница.

Беше място, където отглеждахме водорасли,

топяхме пластмаса и правехме инструменти,

правехме много грешки.

Или, както е казал Едисон,

намирахме 10 000 начина, по които системата не работи.

Отглеждахме водорасли в отпадъчна вода, създадохме инструменти,

които ни позволиха да надникнем в живота на водораслите,

така че да следим как растат,

какво ги прави щастливи, как да сме сигурни,

че ще имаме култура, която ще оцелее.

Така че най-важното нещо, което трябваше да разработим бяха

т.нар. фото-биореактори.

Това са структурите, които щяха да плават

на повърхността, направени от евтина пластмаса,

в които ще растат водораслите. Създадохме много

варианти, повечето от които бяха пълен провал

и когато накрая стигнахме до вариант, който работеше

с капацитет около 100л., го увеличихме

до 1700л. в Сан Франциско.

И нека ви покажа как работи системата.

На практика взимаме отпадъчна вода с водорасли по наш избор в нея

и я циркулираме през тази плаваща структура -

тази цилиндрична, гъвкава структура -

и тя циркулира през това нещо

и, разбира се, има слънчева светлина на повърхността

и водораслите покарват от хранителните вещества.

Но това си е малко като да си сложиш главата в торба.

Водораслите няма да се задушат заради въглеродният диоксид,

както ние бихме.

Те се задушават, защото произвеждат кислород, при това те

не точно се задушават, а кислорода, който произвеждат

е проблемен, така че те изразходват целия въглероден диоксид.

Така че следващото важно нещо, което трябваше да разберем, бе как да премахнем

кислорода, което постигнахме с построяването на тази колона,

която циркулира част от водата

и връща въглероден диоксид, което направихме чрез разпенване

преди да върнем водата.

И тук виждате прототипът,

който беше първият опит в построяването на тази колона.

По-голямата колона, която инсталирахме в Сан Франциско

във вече направената система.

Колоната имаше и друга много готина способност,

чрез която водораслите се установяваха в колоната,

което ни позволяваше да натрупаме биомаса,

така че да можем лесно да ги събираме.

Така че премахваме водораслите,

които се утаяваха на дъното и след това можем

да ги съберем чрез процедура, с която разстиламе водораслите

на повърхността и ги обираме с мрежа.

Искахме също да разберем какво ще е въздействието

на тази система върху морската среда

и споменах вече, че направихме този експеримент

в морската лаборатория в Мос Лендинг.

Е, разбира се, разбрахме, че този материал

се препълваше с водорасли и тогава трябваше да разработим

прочистваща процедура, а също гледахме и взаимодействието

с птиците и морските бозайници и всъщност

тук виждате морска видра, която го намира за доста интересно

и периодично си проправя път през това малко

плаващо водно легло. Искахме да я наемем

или да я обучим да чисти повърхността,

но това за в бъдеще.

А какво правехме наистина -

работехме в четири области.

Проучването ни покри биологията на системата,

което включваше изучаването на растежа на водораслите,

но също и какво яде водорасли и какво ги убива.

Проектирахме, за да разберем от какво ще се нуждаем,

за да можем да построим тази структура,

не само в умален мащаб, но и как бихме могли да я построим

в огромния мащаб, който би бил нужен.

Споменах, че гледахме птици и бозайници

и общо взето екологичното взаимодействие

на системата и накрая гледахме икономиката.

А под икономика имам предвид

каква енергия е необходима, за да работи системата.

Получава ли се повече енергия от системата,

отколкото трябва да вложиш в нея,

за да работи?

Ами оперативните разходи?

Ами капиталовите разходи?

Ами цялата икономическа структура?

Така че, нека ви кажа, че няма да е лесно

и има още доста работа във всички четири области,

за да може системата наистина да работи.

Но ние нямаме много време и бих искал да ви покажа

художествена концепция на това как би изглеждала системата,

ако се намираме в защитен залив

някъде по света и на заден план, на тази картинка

е и пречиствателната станция

тръби за въглеродния диоксид,

но когато направим сметките по системата,

разбираме, че всъщност ще е трудно тя да заработи.

Освен, ако не погледнем на системата като начин за пречистване на отпадъчна вода,

изолиране на въглерод и евентуално за фотоволтаични панели

или енергия от вълните, или дори вятърна енергия.

И ако се замислим за обединение

на всички тези различни дейности,

може също да включим и аквакултурите.

Така че ще имаме под системата мидена аквакултура,

където да отглеждаме миди и раковини.

Ще отглеждаме стриди и други,

които ще произвеждат продукти с висока стойност

и това би било пазарен стимул докато строим системата

във все по-голям мащаб, така че, в крайна сметка,

тя да бъде конкурентна, чрез идеята това да се прави за горива.

И винаги изниква един голям въпрос,

понеже пластмасата в океана има наистина лоша репутация,

а сега ние мислим екологично.

Какво ще правим с цялата тази пластмаса,

която ще трябва да използваме в нашата морска екосистема.

Не знам дали знаете това,

но в Калифорния има огромно количество пластмаса,

която се използва на полето като пластмасов тор.

Това е пластмаса, от която се правят малки парници

точно по повърхността на земята и това

затопля почвата, за да увеличи сезона на растеж;

това ни позволява да контролираме плевелите

и, разбира се, прави напояването много по ефикасно.

Така че системата "Омега" ще е част от

такъв вид решение и след като вече

не я използваме в морска среда, ще я използваме,

надявам се, на полето.

Къде ще я поставим

и как ще изглежда?

Ето изображение на това, което бихме могли да направим в залива на Сан Франциско.

Сан Франциско произвежда почти 250 хиляди кубични метра

отпадъчна вода. Ако си представим петдневен период

на системата, ще трябва да задържа 1,2 милиона кубични метра вода

и това би било около 1280 декара

"омега" модули, плаващи в залива на Сан Франциско.

Това е по-малко от един процент

от площта на залива.

От 7500 л. на декар годишно

ще произвежда 7,5 милиона литра гориво,

което е около 20 процента от биодизела

или от дизела, нужен за Сан Франциско

и това е без да се прави нищо за по-добра ефективност.

Къде другаде бихме могли да сложим системата?

Има много възможности.

Разбира се, заливът на Сан Франциско, както вече споменах.

Друг пример е заливът на Сан Диего,

заливите Мобайл и Чесапийк, но истината е,

че с покачването на морското равнище ще има

много нови възможности.

Така че ви разказвам за система

на интегрирани дейности.

Производството на биогорива е съчетано с алтернативната енергия,

която е съчетана с аквакултурата.

Отправил съм се да намеря път

към иновативно производство на устойчиви биогорива

и пътьом открих, че интеграцията е това, което наистина се изисква

за устойчивост, за сметка на иновацията

В дългосрочен план имам вяра

в нашата колективна и свързана изобретателност.

Мисля, че почти няма граници на това, което можем да постигнем,

ако сме изцяло отворени

и не се интересуваме кой получава признанието.

Устойчивите решения за бъдещите ни проблеми

ще са различни

и ще има много от тях.

Мисля, че трябва да обмислим всичко,

всичко от алфа до "Омега".

Благодаря ви! (Ръкопляскания)

(Ръкопляскания)

Крис Андерсън: Един бърз въпрос към теб, Джонатан.

Може ли този проект да прожължи

с "НАСА" или ще се нуждае от някой много амбициозен

фонд за зелена енергия да дойде и да го хване за гушата?

Джонатан Трент: Сега наистина е на такъв етап в "НАСА",

където биха искали да го завъртят като нещо,

което би могло да бъде в морето, а има много проблеми

с това в Щатите, заради

проблеми с разрешенията и с времето да се вземат разрешения

да се правят неща в морето.

В този момент наистина се нуждае от външни хора

и ние сме изцяло отворени с тази технология,

така че ще я пуснем за всеки

и всеки, който е заинтересован да я поеме

и да се опита да я направи реалност.

К. А.: Това е интересно. Няма да я патентовате.

Публикувате я.

Дж. Т.: Абсолютно.

К. А.: Добре, благодаря ти много.

Дж. Т.: Благодаря! (Ръкопляскания)