Energie z plovoucích řas

Nazývejte to „palivo bez fosílií“: Jonathan Trent pracuje na plánu získávání nových biopaliv pěstováním mikroskopických řas v plovoucích mořských modulech, které se živí odpadní vodou z měst. Zde, jeho tým nastiňuje vizi Projektu OMEGA (Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae – Mořské Membránové Ohrazení pro Pěstování Řas) a ukazuje, jak by mohl pomoci v budoucnu.

Před několika lety,
jsem se rozhodl zkusit porozumět tomu,

zda by bylo možné vytvořit biopaliva,

v takovém měřítku, v kterém by byla
schopna soupeřit s fosilními palivy,

ale nesoupeřit se zemědělstvím o vodu,

hnojivo a půdu.

Zde je to, na co jsem přišel.

Představte si, že pod vodu

umístíme nádobu, naplníme ji odpadní vodou

a některou formou mikroskopických řas,
která produkují olej.

To vše uděláme z flexibilního materiálu,

který bude schopen pohybovat se s vlnami.

Tento vytvořený systém bude samozřejmě,

využívat solární energii
k růstu těchto řas,

k čemuž budou využívat CO2, což je pozitvní

a tím budou produkovat kyslík.

Tyto rostoucí řasy jsou umístěny v nádobě,

která distribuuje teplo okolí.

Můžeme je vzít a využít je pro biopaliva,

kosmetiku, hnojiva a zvířecí potravu.

Samozřejmě bychom museli
využít velkou plochu tak,

abychom se nemuseli
obávat o jiné subjekty

jako rybáře, lodě atd. ale přece,

my mluvíme o biopalivech,

známe důležitost využití potenciálu

alternativních tekutých paliv.

Proč mluvíme o řasách?

Tady vidíte graf ukazující
rozdílné druhy plodin,

které jsou zvažované jako zdroj biopaliv.

Tedy můžete vidět například sojové boby,

které produkují 40 litrů
na km2 za rok

nebo slunečnici, řepku, jatrophu, palmu,

ty vysoké hodnoty napravo ukazují,
čeho mohou dosáhnout řasy.

To je třeba říci,
řasy dosahují něco mezi 76

a 189 hl na km2 za rok,

v porovnání s 40 l na km2 za rok u sóje.

Tedy, co jsou mikroskopické řasy?
Mikroskopické řasy jsou mikro--

to je to, jsou velmi malé,
jak zde můžete vidět

na obrázku těchto
jednobuněčných organismů,

v porovnání s lidským vlasem.

Tyto malé organismy jsou kolem nás

miliony let a ve škále tisíců

rozdílných druhů jednobuněčných oranismů,

některé z nich jsou
nejrychleji rostoucí rostliny na zemi

a produkují, jak jsem ukázal,
mnoho a mnoho oleje.

Nyní, proč to chceme
vytvořit mimo pevninu?

Dobře, ten důvod
proč to tvoříme mimo pevninu je,

že když se podíváme na naše pobřežní města,
vidíme, že nemáme na výběr,

protože využijeme odpadní vodu tak,
jak jsem navrhl

a jestli se podíváme, kde je nejvíce

čističek odpadních vod, zjistíme,
že jsou zakořeněny ve městech.

Toto je San Francisco, které má 1440 km

kanalizačního potrubí pod městem již nyní

a vyprodukovanou odpadní vodu vypouští do moře.

Tedy, různá města na světě
zacházejí s odpadní vodou

odlišně. Některá ji zpracovávají,

některá ji pouze vypouští do okolí.

Ale ve všech případech,
voda, která je vypouštěna

zcela dostačuje
k růstu mikroskopických řas.

Představme si,
jak by tento systém mohl vypadat.

My jej nazýváme OMEGA, což je zkratka pro

Mořské Membránové Ohrazení
pro Pěstování Řas
(Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae).

V NASA, musíte mít dobrou zkratku.

Tedy, jak to funguje?
Trochu jsem vám to již ukázal.

Vložíme odpadní vodu a nějaký zdroj CO2

do našich plovoucích konstrukcí,

přičemž odpadní voda
poskytuje růstové živiny řasám,

ty pohlcují CO2, které by jinak šlo pryč

do atmosféry jako skleníkový plyn.

K růstu samozřejmě
využívají sluneční energii a

vlny na hladině poskytují energii

na promíchávání řas a teplota

je stabilizována teplotou okolní vody.

Jak jsem již zmínil,
tyto řasy produkují při růstu kyslík

a také biopaliva, hnojiva, potravu

a jiné využitelné řasové produkty.

Tento system je kompaktní. Co tím myslím?

Je přizpůsobivý.
Řekněme, že se něco stane

jednomu z modulů,
něco naprosto nečekaného.

Bude prosakovat. Bude zasažen bleskem.

Odpadní voda, která uniká, je již voda,

která je vypouštěna
do pobřežního prostředí,

uniklé řasy jsou biologicky odbouratelné

a jelikož žijí v odpadní vodě,

nesnesou čerstvou vodu,
což znamená, že nemohou

žít ve slané vodě a zemřou.

Plastový materiál, který použijeme, bude

dobře známý plast,
s kterým máme dobré zkušenosti a

moduly budou takové stavby,
aby mohli být znovu použity.

Když nad tím přemýšlím,
my jsme tedy schopni vytvořit

systém, který vám ukazuji
a to je třeba říci.

My se musíme zamýšlet nad vodou,
nad čerstvou vodou,

která také bude
vážným tématem budoucnosti.

Pracujeme na metodách

úpravy odpadní vody.

Další věc pro zvážení
je vlastní konstrukce.

Ona poskytuje povrch pro různé věci v oceáně

a tento povrch,
který je pokrytý mořskými řasami

a jinými oceánskými organismy,

se samo stane mořským prostředím

a tím tedy zvýší biodiverzitu.

A konečně, protože je to mořská konstrukce,

můžeme zvážit, jak to přispěje

k akvakulturní aktivitě
mořského prostředí.

Tedy, vy si pravděpodobně myslíte:
" To zní

jako dobrý nápad.
Co můžeme udělat, abychom
viděli, jestli to tak opravdu funguje?"

No, já jsem založil
laboratoře v Santa Cruz

při kalifornském ústavu pro rybářství a myslivost,

toto zařízení nám umožňuje mít
velké nádrže s mořskou vodu

pro vyzkoušení těchto nápadů.

Také jsme začali experimenty v San Fraciscu

na jedné ze tří čističek odpadní vody,

opět se jedná o zařízení
pro ověřování nápadů.

A nakonec, bychom chtěli vědět,

jaký by byl dopad této konstrukce

na mořské prostředí,
proto jsme vytvořili takové zařízení

na místě nazývaném Moss Landing Marine Lab

v Monterey Bay, kde pracujeme v přístavu,

abychom zjistili dopady na mořské organismy

Laboratoř, kterou jsme založili v Santa Cruz,
byla náš rozvojový projekt.

Bylo to místo, kde jsme pěstovali řasy,

svařovali plasty, vytvářeli nástroje,

a dělali mnoho chyb,

nebo, jak říká Edison, my jsme

hledali těch 10 000 způsobů,
kterými by náš systém nemohl fungovat.

Nyní, pěstujeme řasy v odpadní vodě
a stavíme zařízení,

která nám dovolují
nahlédnout do života řas,

můžeme monitorovat jejich růst,

zjistit, co jim prospívá,
ujišťujeme se, že

budeme mít buněčné kultury,
které přežijí a bude se jim dařit.

Tedy nejdůležitějším prvkem,
který bylo potřeba vyvinout byly

tzv. fotobioreaktory
nebo také PBRs (photobioreactors)

To jsou ty konstrukce plovoucí

na hladině, vytvořené z levného plastu,

který dovoluje řasám růst.
Postavili jsme mnoho a mnoho

konceptů,
většina z nich byla hrozná chyba,

ale když jsme nakonec
dostali fungující koncept

na 100 litrů, zvětšili jsme jej

na 1 700 litrů v San Franciscu.

Ukážu Vám,
jak tento systém funguje.

V podstatě vezmeme
odpadní vodu s vybranými řasami

a poženeme je skrz
tyto plovoucí konstrukce,

válcové, flexibilní plastové konstrukce.

Necháme je tu cirkulovat

se slunečním zářením
dopadající na jejich povrch

a řasy porostou díky příjmu živin.

Ale to je trošku jako
navlečení si sáčku na hlavu.

Řasy se nebudou dusit kvůli CO2

jako my.

Ony se dusí, protože produkují kyslík,

ony se ve skutečnosti nedusí, ale vzniklý kyslík

je problematický a řasy vypotřebují všechen CO2.

Tedy další neodkladná věc byla, jak můžeme

odstranit kyslík, což
jsme udělali postavením tohoto trychtýře,

ve kterém cirkuluje část vody

a navrací CO2,
což jsme udělali probubláváním systému

před tím než vrátíme vodu zpět.

Tady vidíte prototyp,

na kterém jsme se poprvé
pokusili vyzkoušet tento typ trychtýře.

Větší trychtýř, který jsme pak v San Franciscu

použili v systému.

Vlastně ten trychtýř měl ještě
jinou velmi dobrou vlastnost,

a to, že se v něm řasy usazují,

což nám dovoluje
sbírat tuto řasovou biomasu

a jednoduše ji sklidit.

Tedy bychom mohli vzít řasy,
které se koncentrují

na dně trychtýře
a potom bychom je mohli

sklidit procedurou,
kdybychom je nechali vyplout

na povrch a sesbírali je síťkou.

My jsme také chtěli zjistit,
jaký by byl dopad

tohoto systému na mořský ekosystém.

Jak jsem zmínil, začali jsme pokus v terénu

v Moss Landing Marine Lab.

Zjistili jsme, že ten materiál

přerostl řasami,
proto jsme potřebovali vyvinout

čistící proces. Také jsme sledovali

vliv na mořské ptáky a savce.

A zde vidíte mořskou vydru,
která o to měla neuvěřitelný zájem

a která v pravidelných intervalech
přeplouvala přes tuto malou

plovoucí vodní postel.
My jsme ji chtěli najmout

nebo vytrénovat, tak aby čistila povch

těchto modulů,
ale to je jen budoucnost.

A teď, co jsme dělali:

pracovali jsme na čtyřech oblastech.

Náš výzkum se zabýval biologií systému,

což zahrnuje studium způsobu růstu řas,

ale také co se jimi živí a co je zabijí.

Chtěli jsme porozumět,
co bychom potřebovali

abychom mohli postavit tyto konsrukce

a to ne pouze v malém měřítku, ale

v obrovském, které bude opravdu potřeba.

Zmínil jsem,
že jsme pozorovali ptáky a mořské savce,

sledovali jsme dopad našeho systému

na ekosystém.
A také nás zajímaly ekonomické aspekty,

co myslím tím ekonomické,

kolik energie je zapotřebí
pro funkci našeho systému?

Dostaneme více energie z našeho systému

než do něj vložíme

za účelem toho, aby fungoval?

Jaké jsou provozní náklady?

Jaké jsou investiční náklady?

A jaká je celá ekonomika provozu?

Musím Vám říci, že to nebude lehké,

čeká nás ještě mnoho práce
ve všech čtyřech

oblastech, abychom to mohli rozběhnout.

My ale nemáme moc času,
chtěl bych vám ukázat

uměleckou koncepci,
jak by náš systém mohl vypadat,

pokud se budeme nacházet
v chráněném zálivu,

v jakékoli části světa a
budeme mít v pozadí

tento obrázek, čističky odpadní vody

a zdroj přívodu plynu CO2.

Když však spočítáte
ekonomickou stránku systému,

zjistíte, že bude obtížné to rozběhnout.

Pokud se nebudete na tento systém dívat,
jako na cestu nakládání se znečištěnou vodou,

skladování uhlíku a
potenciálně pro fotovoltaické panely

nebo případně přílivové
či větrné zdroje energie.

Jestli začnete přemýšlet z pohledu

propojení těchto všech různých možností,

mohli byste také zahrnout takové věci,
jako akvakulturní zařízení.

Takhle bychom mohli chovat korýše,

pěstovat slávky
nebo hřebenatky.

Pěstovali bychom ústřice
a další organismy,

které by produkovaly
hodnotné produkty a jídlo.

To by byl tržní pohon, jak bychom

budovali systém ve větším
a větším měřítku, čímž by to mohlo

převážit nad pouhým využitím pro produkci paliv.

Vždy nastává velká otázka,

protože plast v oceánu
má opravdu špatnou pověst,

přemýšlíme o ekologicky nezávadném řešení.

Co se chystáme dělat s plastem, který

budeme potřebovat v
našem mořském ekosystému?

Já nevím, jestli tom víte,

ale v Kalifornii je velké množství plastu,

které se používá na polích jako mulč,

což je plast,
který vytváří tyto malé skleníky

přímo v úrovni půdy a poskytuje

teplo půdě pro prodloužení sezóny,

pomáhá nám to mít pod kontrolou plevel

a samozřejmě
to zvyšuje účinnost zavlažování.

Tedy OMEGA systém bude tato část

výstupu a když skončíme užívání plastu

v mořském ekosystému, použijeme jej,

doufejme, na polích.

Kde se to chytáme postavit

a jak to bude vypadat na moři?

Tady je obrázek, jak by to
vypadalo v zátoce v San Franciscu.

San Francisco produkuje 250 milionů litrů

odpadní vody denně,
pokud bychom na 5 dní zastavili

tento odpadní systém,
potřebovali bychom uložit

1,2 mld litrů, což by bylo okolo 5 km2

OMEGA modulů v zálivu v San Franciscu.

To je méně, něž jedno procento

hladiny zmíněného zálivu.

Produkce by byla
1,8 milionů litru na km2 za rok,

což by bylo
7,5 milionů litrů paliva,

což je okolo 20 % bionafty,

nebo nafta spotřebovaná San Franciscem,

a to bez snah o zvýšení účinnosti.

Kde jinde bychom mohli
potenciálně využít tento systém?

Je mnoho možností.

Samozřejmě záliv v San Franciscu, jak jsem zmínil.

Jiný příklad je záliv v San Diegu,

Mobilský záliv nebo
zátoka Chesapeake, ale pravda je to,

že s rostoucí hladinou moře, bude

připadat v úvahu více a více možností.

Tedy to, o čem vám tu vyprávím, je systém

integrovaných technologií.

Produkce biopaliv je integrovaná
s alternativní energií

je integrovaná s akvakulturou.

Já jsem se vydal hledat cestu

inovativní produkce obnovitelných biopaliv

a na cestě jsem zjistil, že potřebnější

pro udržitelnost je integrace
více než inovace.

Již dlouhou dobu věřím

v naši společnou a sdílenou vynalézavost.

Myslím, že téměř neexistují bariéry pro to,
čeho můžeme dosáhnout,

pokud jsme otevření

a nestaráme se o to, kdo slízne smetanu.

Udržitelná řešení našich budoucích problémů

budou velmi rozmanitá

a bude jich mnoho.

Myslím si, že musíme zvážit vše,

vše od alfa po OMEGA.

Děkuji vám. (Potlesk)

(Potlesk)

Chris Anderson: Jen rychlá otázka, Jonathane.

Může tento projekt pokračovat pod záštitou

NASA nebo potřebujete velmi ambiciózní

fond podporující zelenou energie,
který by vás vzal pod křídla?

Jonathan Trent: Teď přichází

na scénu otázka, jak by to chtěla NASA rozšířit,

v něco dalekosáhlého.
Máme mnoho problémů s

aplikací ve Spojených Státech,
kvůli svazujícím

povolením a času
potřebného k získání povolení

k rozšíření.

V tuto chvíli,
velmi potřebujeme, lidi z vnějšku.

Jsme velmi otevřeni
poskytnout tuto technologii,

předat ji

komukoli a všem, kdo má zájem,

podílet se a zkusit ji realizovat.

CA: To je zajímavé.
Vy to nebudete patentovat?

Vy to zveřejníte.

JT: Přesně.

CA: Dobře. Velmi vám děkuji.

JT: Děkuji (Potlesk)