Jonathan Trent: Energía de algas en recipientes flotantes

Lo llaman "petróleo sin fósiles": Jonathan Trent está trabajando en un plan para producir un nuevo biocombustible, cultivando, en recipientes flotantes en las costas, microalgas que purifican las aguas residuales de las ciudades. Vea su visión audaz del proyecto OMEGA (Cápsulas Costeras de Membrana para Cultivo de Algas) y cómo producir energía en el futuro.

Años atrás, intenté entender

si era posible desarrollar biocombustibles

de manera que pudiera reemplazar los combustibles fósiles

sin competir por el agua, los fertilizantes o la tierra

para la agricultura.

Aquí está lo que se me ocurrió.

Imaginen que construimos un recipiente, que lo ponemos

apenas bajo el agua, y lo llenamos con aguas residuales

y un tipo de microalgas para producir petróleo,

y lo hacemos de material flexible

que se mueve con las olas bajo el agua.

El sistema que construiremos, por supuesto,

utilizará energía solar para hacer crecer las algas,

y ellas usarán CO2, lo que es bueno.

Y producirán oxígeno a medida que crecen.

Las algas crecen en un recipiente que

disipa el calor en el agua circundante,

y uno puede cosecharlas para producir biocombustibles,

cosméticos, fertilizantes o para alimentar animales.

Por supuesto, se tendría que usar una gran área,

y habría que preocuparse por otros grupos involucrados

como pescadores, barcos y demás.

Estamos hablando de biocombustibles,

y sabemos la importancia de obtener

combustibles líquidos alternativos.

¿Por qué hablamos de microalgas?

Aquí ven un gráfico que muestra los diferentes tipos

de cultivos que considerados para la fabricación de biocombustibles.

Se pueden ver algo como soja,

que genera 470 litros por hectárea por año,

o el girasol, la canola, la jatrofa o la palma, y

esta barra alta muestra lo que las microalgas pueden aportar.

Es decir, las microalgas aportan entre 19 000

y 47 000 litros por hectárea por año,

en comparación con los 470 litros por hectárea por año de la soja.

¿Qué son las microalgas? Son micro,

es decir, son extremadamente pequeñas, como pueden ver aquí

en una foto de esos organismos unicelulares

comparados con un cabello humano.

Esos pequeños organismos han existido

durante millones de años y hay miles

de especies diferentes de microalgas
en el mundo,

algunas son las plantas de más rápido
crecimiento en el planeta,

y producen, como ya les mostré
gran cantidad de petróleo.

y, ¿por qué queremos
hacerlo en la costa?

Bueno, la razón para hacerlo
en la costa es porque

al ver nuestras ciudades costeras,
no hay otra opción,

ya que utilizaremos aguas residuales,
como dije,

y la mayoría de las plantas de tratamiento

de aguas residuales, están dentro las ciudades.

Esta es la ciudad de San Francisco,
que tiene 1450 km

de tuberías de alcantarillado

para descargar sus aguas residuales en el mar.

Cada ciudad del mundo trata sus aguas residuales

de manera diferente. Algunas las procesan.

Otras simplemente las liberan.

Pero en todos los casos, el agua vertida es

perfecta para el cultivo de microalgas.

Así que imaginemos cómo se vería el sistema.

Lo llamamos OMEGA, que es el acrónimo
(en inglés) para

Cápsulas Costeras de Membrana para
Cultivo de Algas.

En la NASA, se deben tener buenos acrónimos.

¿Cómo funciona? Trataré de mostrárselos.

Ponemos las aguas residuales y una fuente de CO2

en la estructura flotante.

Las aguas residuales proporcionan nutrientes para que las algas crezcan,

y capten el CO2 que de lo contrario se iría

a la atmósfera como un gas de efecto invernadero.

Por supuesto utilizan energía solar para crecer,

y la energía de las olas sirve

para mover las algas. La temperatura

se controla con el agua circundante.

Las algas que crecen producen oxígeno, como dije,

y también producen biocombustibles, fertilizantes, alimentos y

otros productos valiosos.

El sistema está confinado. ¿Qué quiero decir?

Es modular. Es decir, si acaso le pasa algo

totalmente inesperado a uno de los módulos;

aparecen fugas, lo alcanza un rayo.

El agua residual que se filtrara es agua
que ahora mismo,

llega a ese ambiente costero; y

las algas que salen son biodegradables,

y, como viven en aguas residuales,

son de agua dulce, lo que significa que no pueden

vivir en agua salada, y mueren.

El plástico con que se construyen es

bien conocido, con él tenemos experiencia.

Podremos reconstruir los módulos para reutilizarlos.

Y podremos ir más allá de

este sistema que les muestro, es decir,

podremos pensar en términos del agua,
el agua dulce,

que también será un problema en el futuro.

Ahora estamos trabajando en métodos

para recuperar las aguas residuales.

También hay que tener en cuenta la propia estructura

que proporciona una superficie
para las cosas en el mar,

y esta superficie, que está cubierta por algas

y otros organismos,

se convertirá en un hábitat marino mejorado

que aumenta la biodiversidad.

Finalmente, dado que es una estructura costera,

podemos pensar en cómo podría contribuir

a una actividad de acuicultura.

Probablemente estén pensando,

"¡Que buena idea! ¿Qué se puede hacer
para hacerla realidad?"

Bien, puse laboratorios en Santa Cruz,

en las instalaciones de Pesca y Caza de California

donde nos permitieron tener grandes
tanques de agua marina

para probar algunas de estas ideas.

También montamos experimentos
en San Francisco,

en una de las tres plantas de tratamiento
de aguas residuales,

un centro de prueba de ideas.

Y por último, queríamos encontrar un sitio para

investigar el impacto de esta estructura

en el medio marino; creamos
una planta experimental

en un laboratorio llamado
"Moss Landing Marina Lab."

en la Bahía de Monterrey.
Allí trabajamos en un puerto

para ver el impacto que tendría
en los organismos marinos.

El laboratorio que establecimos en Santa Cruz fue nuestro "skunkworks".

Era un lugar donde hacíamos crecer algas,

soldando plástico, construyendo herramientas

y cometiendo un montón de errores.

O, como decía Edison, estábamos

encontrando las 10 000 maneras para que el sistema no funcionara.

Hicimos crecer algas en aguas residuales, y construimos herramientas

que nos permitían entrar en la vida de las algas.

Así podíamos vigilar la manera como crecen,

qué las hace felices, y cómo asegurarnos que

el cultivo sobreviva y prospere.

El aspecto más importante que necesitábamos desarrollar fueron los

llamados fotobiorreactores.

Estas son estructuras que flotan en la

superficie, de algún material plástico barato

para que crezcan las algas. Llegamos
a producir montones

de diseños, la mayoría de ellos fueron
horribles fracasos.

Y cuando finalmente llegamos
a un diseño que funcionó,

en cerca de 110 litros, escalamos a

1700 litros en San Francisco.

Permítanme mostrarles cómo funciona.

Hacemos circular las aguas residuales
con algas de nuestra elección,

hacia esta estructura flotante,

tubular, de plástico flexible,

para que la atraviesen.

Por supuesto hay luz solar en la superficie,

y las algas crecen por los nutrientes.

Pero esto es como meter la cabeza en una bolsa plástica.

Las algas no se asfixian por el CO2,

como nosotros.

Se asfixiarían por el oxígeno que producen,

aunque en realidad no las asfixia, sino que

es problemático. El CO2 sí lo aprovechan todo.

Lo siguiente que hicimos
fue encontrar la manera

de retirar el oxígeno, lo cual logramos
con esta columna

que hace circular parte del agua,

y devuelve el CO2, por medio de burbujeo en el sistema

antes de recircular el agua.

Lo que Uds. ven aquí es el prototipo,

del que fue el primer intento de construcción
de este tipo de columna.

La columna más grande fue la que luego

instalamos en San Francisco.

La columna tenía en realidad
otra característica muy interesante,

y es que hacía asentar las algas en ella,

lo que nos permitía acumular
la biomasa de algas

donde podríamos cosecharla fácilmente.

Para retirar las algas concentradas

en la parte inferior de la columna, aplicamos

un procedimiento para hacerlas flotar

en la superficie y así poderlas extraer con una red.

Queríamos investigar también
cuál sería el impacto

de este sistema en el ambiente marino.

Mencioné que hemos puesto
este experimento en una estación

en el "Moss Landing Marine Lab".

Bien, encontramos, por supuesto, que este material

se saturó de algas y fue necesario desarrollar

un procedimiento de limpieza. También vimos cómo

las aves y los mamíferos marinos interactuaban.

Aquí se ve una nutria de mar que encuentra esto increíblemente interesante,

y periódicamente pasaría por esta pequeña

cama flotante. Hubiéramos querido
contratar a este chico

o entrenarlo para limpiar la superficie.

Pero eso es para el futuro.

En realidad estábamos

trabajando en cuatro áreas.

Nuestra investigación cubría la biología del sistema,

que incluía el estudio de cómo crecen las algas,

lo que comen y lo que las mata.

Hicimos ingeniería para comprender lo que necesitaríamos

para construir esta estructura,

no solo en pequeña escala, sino cómo construirla

en la gran escala que finalmente será necesaria.

Mencioné que estudiamos aves y mamíferos marinos

y básicamente el impacto ambiental

del sistema. Finalmente miramos la economía,

lo que quiero decir con economía es,

¿cuánta energía se requiere
para operar el sistema?

¿Se obtendrá más energía del sistema

que la que hay que emplear

en hacer que funcione?

¿Y acerca de los costos de operación?

¿Y los costos de capital?

¿Y qué de la estructura económica completa?

Déjenme decirles que no será fácil,

que hay mucho más por hacer en esas cuatro

áreas para que el sistema realmente funcione.

Pero no tenemos mucho tiempo, y me gustaría mostrarles

un dibujo de cómo podría ser este sistema

si nos encontramos en una bahía protegida

en algún lugar en el mundo.
Tenemos en segundo plano

esta imagen, la planta de tratamiento
de aguas residuales

y una fuente de CO2 de gases de combustión.

Pero al estudiar la economía del sistema,

se ve que en realidad será difícil
hacer que funcione.

A menos que se vea como una manera de
tratar las aguas residuales,

de captar carbono y potencialmente
para paneles fotovoltaicos,

o para captar energía de las olas, o incluso
para energía eólica.

Y si se piensa en la

integración de todas estas actividades,

también se podría incluir la acuicultura.

Así podríamos tener cultivos de mariscos

donde produciríamos mejillones o vieiras.

Cultivaríamos ostras y otros

alimentos y productos de alto valor.

Así se puede generar un mercado a medida que agrandamos el sistema,

hasta convertirlo, en última instancia,

en algo competitivo para producir combustibles.

Surge entonces la gran cuestión del

plástico en el mar con su muy mala
reputación actual.

Hemos pensado en esto, de punta a punta.

¿Qué vamos a hacer con todo
este plástico que

necesitaremos en el medio marino?

Bueno, no sé si saben,

pero en California, hay una enorme
cantidad de plástico

que se utiliza en el campo para cubrir el suelo.

Con plástico se forman
estos pequeños invernaderos

sobre la superficie del suelo.

Calientan la tierra para prolongar
la estación de crecimiento,

permiten controlar las malezas,

y, por supuesto, hacen el riego
mucho más eficiente.

Así que el sistema OMEGA contribuirá

en producir estos resultados y,
cuando terminemos

de usarlos en el medio marino,
los podremos llevar

a los campos. Eso espero.

¿Dónde vamos a ponerlo?

¿Y cómo se verá en la costa?

Esta es una imagen de lo que podría hacerse
en la bahía de San Francisco.

San Francisco produce 245 millones de litros al día

de aguas residuales. Si imaginamos un tiempo
de retención de 5 días

para este sistema, necesitaríamos acomodar

1230 millones de litros, en unas 520 hectáreas, con

estos módulos OMEGA flotando en la bahía.

Bueno, eso es menos del 1%

del área de la bahía.

A 18 700 litros por hectárea por año,

se producirían más de 7,5 millones
de litros de combustible,

aproximadamente el 20% del biodiesel,

o del diesel que se necesitaría
en San Francisco,

y esto sin hacer nada con la eficiencia.

¿Dónde más podríamos poner este sistema?

Hay muchas posibilidades.

Por supuesto, la bahía de San Francisco,
como ya he mencionado.

La bahía de San Diego es otro ejemplo,

Mobile Bay, o la bahía de Chesapeake.
Pero la realidad es que,

a medida que sube el nivel del mar,
habrá montones

de nuevas oportunidades. (Risas)

Estoy hablando de un sistema

de actividades integradas.

Producción de biocombustibles, integrada
con energía alternativa,

integrada con acuicultura.

Me puse a buscar un camino

para la producción innovadora de
biocombustibles sostenibles,

y en el camino descubrí que lo que es
realmente necesario

para la sostenibilidad es integración,
más que innovación.

A largo plazo, tengo mucha fe

en nuestro ingenio colectivo y conectado.

Creo que casi no hay límite en lo que podemos lograr

si estamos radicalmente abiertos

y no nos importa quién se lleva el crédito.

Las soluciones sostenibles para
nuestros problemas en el futuro

tendrán que ser diversas

y tendrán que ser variadas.

Creo que tenemos que considerarlo todo,

todo, desde alfa hasta OMEGA.

Gracias. (Aplausos)

(Aplausos)

Chris Anderson: Solo una pregunta rápida, Jonathan.

¿Puede seguir avanzando este proyecto dentro de la

NASA o necesita algunos fondos ambiciosos

de energía verde que vengan y lo tomen por el cuello?

Jonathan Trent: Hemos llegado ya a una etapa

en la que a la NASA le gustaría liberarlo,

que se volviera externo. Hay un montón de asuntos

reapecto a hacerlo en los EE.UU., debido a las limitaciones

por los permisos y el tiempo requerido para obtenerlos,

si se quiere hacer algo en la costa.

Realmente, en este punto, se requiere gente externa.

Estamos radicalmente abiertos con esta tecnología

que vamos a lanzarla

para que cualquiera que esté interesado,

pueda tomarla e intentar hacerla realidad.

CA: Muy interesante. No la están patentando.

La están publicando.

JT: Así es.

CA: Muy bien. Muchas gracias.

JT: Gracias. (Aplausos)