Jonathan Trent : Energi fra flyende algerør

Kald det "Brændstof uden fossiler" : Jonathan Trent arbejder på en plan for at gro biiobrændsel ved at dyrke spildevandsspisende mikroalger i flydende rør offshore. Hør hans holds store vision for OMEGA projektet (Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae) og hvordan det måske kan producere fremtidens energi.

For nogle år siden satte jeg mig for at undersøge

om der var en mulighed for at udvikle biobrændsler

på en skala der faktisk kunne konkurrere med fossile brændstoffer

men uden at konkurrere med landbrug om vand,

gødning eller land.

Her er hvad jeg fandt frem til.

Forestil dig at vi bygger noget at have det i

lige under havoverfladen, og vi fylder det med spildevand

og en eller anden form for mikroalge der producerer olie

og vi bygger det af et fleksibelt materiale

der kan bevæge sig under vandet med bølgerne

og at systemet vi bygger,

selvfølgeligt vil bruge solenergi til at dyrke algerne,

og de bruger CO2, hvilket er godt.

og de producerer ilt mens de vokser.

Algerne er i en beholder

der fordeler varmen til det omgivende vand.

og du kan høste dem og lave biobrændsel,

kosmetik, gødning og dyrefoder.

du skal selvfølgeligt bruge et stort areal

så du skal også tænke på andre der bruger området

som fiskere, skibe og lign.

men vi snakker om biobrændsel

og vi ved hvor vigtigt det er potentielt at få

et alternativt flydende brændstof.

Hvorfor snakker vi om mikroalger?

Her ser i en graf, der viser de forskellige typer

af afgrøder der overvejes til at producere biobrændsel.

Så vi kan se at noget som sojabønner

som producerer cirka 33 liter per hektar om året.

Vi ser også solsikker, raps, jatropha eller palme

Og den høje søjle der, viser hvad mikroalger kan udføre,

det vil sige at mikroalger kan producere imellem 1,300 og 3,300

liter per hektar per år

sammenlignet med de 33 liter som soja kan producere.

Så hvad er mikroalger? mikroalger er mikroskopiske

de er ekstremt små, som i kan se her

på det her billede af de encellede organismer

sammenlignet med et menneskehår

Disse små organismer har været her

i millioner af år, og der er tusindvis

af forskellige arter af mikroalger i verden,

nogen af dem er de hurtigst voksende planter i verden,

og producerer, som jeg har vist jer, masser af olie

Hvorfor vil vi så udføre dette offshore?

Grunden til at vi gør det her offshore er :

hvis i ser på vores kystbyer, har vi intet valg,

for vi skal bruge spildevand som jeg foreslog

og hvis du ser hvor de fleste spildevandsanlæg

befinder sig, er dette inde i byerne.

Dette er San Francisco, som har 1,500 km kloakrør

under byen allerede,

og byen udleder sit spildevand offshore.

Forskellige byer rundt omkring i verden håndterer spildevand forskellig

nogen byer renser det først,

andre byer udleder blot vandet.

Uanset hvad er vandet der udledes

godt nok til at dyrke mikroalger.

Så lad os forestille os hvordan systemet vil se ud,

Vi kalder det OMEGA, som er et akronym for :

Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae,

hos NASA, er man nødt til at have gode akronymer.

Så hvordan virker det? jeg har lidt vist jer det allerede

vi putter spildevand og en CO2 kilde

ind i vores flydende konstruktion

og algerne får deres næring fra spildevandet

og de binder den CO2 der ellers ville gå op i atmosfæren

som en drivhusgas.

Algerne bruger selvfølgeligt solenergi til at vokse,

og bølgeenergien på overfladen

sørger for at blande algerne, temperaturen

styres af temperaturen på det omkringliggende vand.

De voksende alger producerer ilt, som jeg har nævnt,

og de producerer også biobrændsel, gødning, mad

og andre interessante alge-biprodukter.

Systemet er under kontrol. Hvad mener jeg med det?

Det er modulært, lad os sige at noget uforudset sker

ved et af modulerne,

det lækker, det bliver ramt af et lyn.

Spildevandet der lækker, er vand der allerede nu

lækkes ud i kystmiljøet,

algerne der lækker er bionedbrydelige,

og fordi de lever i spildevand,

er de ferskvandsalger, hvilket betyder

at de ikke kan leve i saltvand, så de dør.

Plastikken vi vil bygge det her af er en eller anden velkendt plastik

som vi har god erfaring med

og vi vil genbygge vores moduler så vi kan bruge dem igen.

Vi kan måske endda gå endnu længere

når vi tænker på det system jeg viser jer, hvilket vil sige

vi bliver nødt til at tænke på vandet, ferskvandet

som også vil blive et vigtigt emne i fremtiden,

vi arbejder nu på metoder

så vi kan genvinde spildevandet.

Den anden ting at overveje er konstruktionen selv,

den giver en overflade for ting i havet,

og denne overflade, som er dækket af tang

og andre hav-organismer,

vil blive forbedret hav-miljø,

så konstruktionen fremmer biodiversitet.

og til sidst : fordi det er en offshore konstruktion,

kan vi overveje hvordan den kan bidrage

til havbrugs-aktiviteter.

Nu tænker du sikkert, "Det lyder da som en god ide,

hvad kan vi gøre for at se om det er virkeligt?"

Jeg har sat laboratorier op i Santa Cruz

ved den californiske fisk- og vildt-facilitet

og de tillod os at have store saltvandstanke

til at teste nogen af de her ideer.

Vi satte også eksperimenter op i San Francisco

ved et af deres tre spildevandsanlæg,

igen en facilitet til at teste ideer.

Vi ville også se på hvilken påvirkning

konstruktionen ville have

på havmiljøet, og vi satte et teststed op i felten

på et sted kaldet Moss Landing Marine Lab

i Monterey Bay, hvor vi arbejdede i en hav

for at se hvordan det ville påvirke havlivet.

Laboratoriet vi satte op i Santa Cruz var vores hobbysted,

Det var et sted hvor vi groede alger,

svejsede plastik, byggede værktøjer,

og lavede masser af fejl,

eller som Edison sagde :

Vi fandt de 10.000 måder hvor systemet ikke ville virke.

Vi dyrkede alger i spildevand, og vi byggede værktøjer

der tillod os at følge med i algernes liv

så vi kunne holde øje med hvordan de groede,

hvad der gør dem glade og hvordan vi kan sikre os

at vi kommer til at have alger der overlever og trives.

Så det allervigtigste at udvikle var disse

såkaldte fotobioreaktorer eller FBR'er.

Det er disse konstruktioner der ville flyde på overfladen,

og de ville være lavet af noget billigt plastik,

der tillader algerne at gro, og vi havde bygget masser af

forskellige designs, hvoraf de fleste var frygtelige fejltagelser.

Da vi endeligt fandt et design der virkede

med omkring 110 liter, skalerede vi det op

til omkring 1700 liter i San Francisco.

Lad mig vise jer hvordan systemet virker,

basalt set tager vi spildevandet med vores udvalgte alge i

og cirkulerer det igennem denne her flydende konstruktion,

der består af fleksible plastik rør.

Det cirkulerer igennem

Den ligger i overfladen, og der er selvfølgeligt sollys

og næringen lader algerne vokse.

Men dette er lidt som at putte sit hoved i en plastikpose,

algerne vil ikke kvæles på grund af CO2en

ligesom os,

de vil derimod kvæles fordi de laver ilt,

de kvæles ikke rigtigt men ilten de producerer

er problematisk og de opbruger al CO2en.

Så det næste vi skulle finde ud af var hvordan vi skulle

fjerne ilten. Hvilket vi gør ved at bygge denne sølje

som cirkulerer noget af vandet,

og putter CO2 tilbage i systemet, dette gjorde vi ved at

lade bobler stige igennem systemet før vi lod vandet løbe tilbage.

Hvad i ser her er prototypen,

som var det første forsøg på at bygge sådan en søjle,

den større søjle som vi derefter installerede i San Francisco

i det installerede system.

Søjlen havde faktisk en anden god egenskab,

og det er at algerne falder til bunds i søjlen,

og dette lod os samle algemassen

et sted hvor vi nemt kunne høste den.

Så vi kunne fjerne algerne der samlede sig

i bunden af søjlen, og vi kunne høste den

med en procedure hvor du lader algen flyde på overfladen

og du samler det fra overfladen med et net.

Vi ville også undersøge hvilken påvirkning systemet

ville have på hav-miljøet,

jeg nævnte at vi satte et felteksperiment op

i Moss Landing marinelaboratorium,

vi fandt ud af at materialet selvfølgeligt blev overgroet

af alger, og vi havde så brug for at udvikle

en renseteknik, og vi så også på hvordan

havfugle og havpattedyr reagerede, og i kan faktisk se her

at en havodder fandt det utroligt interessant,

og den ville fra tid til tid arbejde sig over den her lille

flydende vandseng, vi ville gerne have hyret den

og trænet den til at rense overfladen på systemet

men det må blive i fremtiden.

Det vi gjorde var,

at vi arbejdede på fire områder,

vores forskning dækkede biologien i systemet,

hvilket inkluderede at studere hvordan algerne gror,

men også hvad der spiser algerne, og hvad der dræber dem.

Vi udførte ingeniørkunst for at forstå hvad vi havde brug for

for at være i stand til at bygge det her,

ikke kun i lille skala, men hvordan vi kunne bygge det

i den enorme skala som i sidste ende ville være nødvendig.

Jeg nævnte at vi så på fugle og havpattedyr,

og vi så basalt set på den miljømæssige påvirkning,

af systemet, og til sidst så vi på økonomien.

Hvad jeg mener med økonomien er,

hvor meget energi kræver det at køre systemet?

Får du mere energi ud af systemet,

end du skal putte ind i det

for at få det til at fungere?

og hvad koster det at have kørende?

og hvad koster det at bygge?

og hvad med hele den økonomiske struktur?

Jeg kan fortælle jer at det ikke bliver nemt,

der er meget mere arbejde at udføre i alle fire

af de områder, før at vi virkeligt kan få systemet til at fungere.

Men vi har ikke lang tid, og jeg vil godt lige vise jer

en kunsters fortolkning af hvordan systemet vil se ud

hvis vi befinder os i en beskyttet bugt

et eller andet sted i verden, og i baggrunden

på dette billede har vi spildevandsanlægget,

og en udstødningsgaskilde for CO2en

men når du ser på økonomien i systemet

vil du finde ud af at det er svært at få til at virke.

med mindre du ser på systemet som en måde at behandle spildevand

binde CO2 og potentielt et sted at sætte solceller

eller bølgeenergi eller endda vindenergi,

og hvis du begynder at tænke på at

integrere alle de her forskellige ting,

kan du også inkluderede havbrug i sådan en konstruktion,

så under hele systemet kunne der være krebsdyr havbrug,

hvor der kunne dyrkes muslinger

vi kunne dyrke østers og lignende ting

der ville producere produkter og mad af høj værdi,

og dette ville gøre systemet markedsvenligt,

imens vi bygger større og større systemer

så det til sidst bliver rentabelt at gøre det for brændstof.

Der er altid et stort spørgsmål der dukker op,

for plastik i havet har et virkeligt dårligt ry lige nu

og vi har tænkt "vugge til vugge".

hvad skal vi gøre med al den plastik som vi bliver nødt til

at bruge i vores havmiljø?

Jeg ved ikke om i kender til det her

men i Californien, er der en enorm mængde plastik

der bruges på marker til at holde fugten i jorden,

det bruges til at lave små drivhuse,

langs jordoverfladen, og dette sørger for

at varme jorden op, og forlænger gro-sæsonen

det skaber større kontrol med ukrudt,

og det gør vandingen meget mere effektiv.

Så OMEGA systemet vil være en del af

den her type af dyrkning, og når vi er færdige

med at bruge det i havmiljøet, vil vi bruge det,

forhåbentligt, på marker.

Hvor vil vi placere systemet?

og hvordan vil det se ud offshore?

Her er et billede af hvad vi kunne gøre i San Francisco bugten.

San Francisco producerer 250 mio. liter spildevand

om dagen, hvis vi forestiller os at det skal være i systemet i 5 dage,

så har vi brug for at kunne have 1200 mio. liter

i systemet, og det vil betyde omkring 320 kvadratkilometer

af disse OMEGA moduler, i San Francisco bugten.

Men det er mindre end en procent

af overfladen i bugten.

og det ville producere, med 1900 liter per kvadratmeter om året,

ville det producere 7.6 mio. liter brændstof,

hvilket er omkring 20% af det diesel

der ville være behov for i San Francisco,

og det er uden at gøre noget ved effektiviteten.

Hvor kunne vi ellers placere systemet?

Der er mange muligheder,

der er som nævnt San Francisco bugten,

San Diego bugten er et andet eksempel,

Mobile eller Chesapeake bugten er andre,

men eftersom havet stiger vil der komme flere og flere muligheder

at overveje (Latter)

Så det jeg fortæller jer om her, er et system

med integrerede aktiviteter,

produktion af biobrændsel af integreret med alternativ energi,

der er integreret med havbrug.

Jeg havde sat mig for at finde en vej

til en ny måde at producere bæredygtigt biobrændsel,

og på vejen opdagede jeg at hvad der var brug for

for bæredygtighed er integration mere end nyskabelse.

I det lange løb, har jeg stor tiltro

til vores kollektive og sammenkoblede opfindsomhed.

Jeg tror at der næsten ingen grænser er for hvad vi kan opnå

hvis vi er radikalt åbne

og er ligeglade med hvem der får æren.

Bæredygtige løsninger til fremtidens problemer,

kommer til at være forskellige,

og kommer til at være mange.

Jeg tror at vi bliver nødt til at overveje

alt fra alfa til OMEGA

Mange tak (Bifald)

(Bifald)

Bare et hurtigt spørgsmål Jonathan.

Kan projektet fortsætte med at blive udviklet indenfor NASA

eller har du brug for en eller anden meget ambitiøs

grøn energifond som kan komme og tackle det?

- Det er nået til et sted nu i NASA

hvor de gerne vil have det til virkeligt at blive til noget

der kunne være offshore, og der er mange problemer

ved at gøre det i USA, pga. begrænsede

tilladelser og den tid det tager at få tilladelser

til at gøre ting offshore.

Lige nu afhænger det at folk udefra,

og vi vil være radikalt åbne med den her teknologi,

vi vil lade den ligge derude

så enhver der er interesseret

kan tage fat i den og prøve at virkeliggøre det.

- Det er interessant, i vil ikke tage patent på det,

i udgiver det.

- lige præcist.

- Okay, mange tak.

- Tak (Bifald)