Jonathan Trent: Energie din capsule de alge plutitoare

Numiţi-l "combustibil fără fosile". Pe Jonathan Trent îl preocupă un plan de obţinere a unui nou biocombustibil, cultivând micro-alge în capsule plutitoare în larg, care să consume apa menajeră evacuată din oraşe. Vă prezentăm viziunea îndrăzneaţă a echipei sale din Proiectul OMEGA (Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae - Țarcuri membranare de cultivare a algelor în larg) şi modul în care acesta va propulsa viitorul.

Acum câţiva ani am dorit să aflu

dacă există posibilitatea de a dezvolta biocombustibili

la o scară la care să concureze cu combustibilii fosili

dar să nu concureze cu agricultura pentru apă,

îngrăşăminte sau teren.

Iată rezultatul.

Imaginaţi-vă că am clădi o incintă unde băgăm doar apa

freatică, pe care o umplem cu apă menajeră

şi o microalgă care produce ulei.

Facem incinta dintr-un material flexibil

care se mişcă pe valuri sub apă,

iar sistemul, desigur, va folosi

energie solară ca să crească algele,

şi folosim CO2, ceea ce-i bine,

iar ele produc oxigen pe măsură ce se dezvoltă.

Algele se află într-un container

care distribuie căldura în apa dimprejur.

Le poţi culege să faci biocombustibili,

cosmetice, îngrăşăminte, furaje

şi sigur vei avea nevoie de o suprafaţă mare,

aşa că vei interfera cu alţe părţi interesate:

pescari, vase şi alte asemenea,

dar vorbim de biocombustibili,

şi ştim cât de important este

să ai un combustibil lichid alternativ.

De ce discutăm despre microalge?

Aici e un grafic cu mai multe tipuri de culturi

care se consideră că produc biocombustibili,

şi vedeţi boabele de soia

care dau 200 de litri pe acru pe an,

sau floarea soarelui, jatropha sau palmierul,

iar cilindrul mare, arată cu cât pot contribui algele.

Microalgele contribuie cu 7.500 şi 19.000 litri

pe acru pe an,

comparat cu 190 de litri / acru / an din soia.

Ce sunt microalgele? Sunt micro-

adică extrem de mici, aşa cum observaţi

în această fotografie a organismelor unicelulare

comparate cu firul de păr uman.

Aceste mici organisme există

de milioane de ani şi sunt mii

de specii diferite de microalge în lume,

unele cu cel mai rapid ritm de creştere de pe planetă

şi care produc multe, multe uleiuri.

De ce să facem asta în larg?

Motivul e că

dacă privim oraşele de coastă, nu avem alternativă,

deoarece vom folosi apa menajeră, cum am sugerat,

iar apa menajeră are cele mai multe uzine

de purificare în oraşe.

Acesta e San Francisco, care deja are 1450 km

de ţevi de canalizare pe sub oraş

care deversează apa menajeră în larg.

Diferite oraşe în lume tratează apa menajeră diferit.

Unele o procesează.

Altele doar o eliberează în apă.

În toate cazurile apa eliberată

e potrivită pentru creşterea microalgelor.

Să ne imaginăm cum ar arăta sistemul.

Îl numim OMEGA, un acronim pentru

Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae. (Incinte membranare de cultivare a algelor în larg.)

La NASA trebuie să ai acronime bune.

Cum funcţionează? V-am arătat mai devreme.

Pui apă şi o sursă de CO2

într-o structură plutitoare,

iar apa menajeră oferă nutrienţi pentru creşterea algelor,

care reţin CO2, care altminteri s-ar pierde

în atmosferă ca gaz de seră.

Ele folosesc energia solară ca să crească,

iar energie valurilor de la suprafaţă oferă energia

necesară amestecării algelor, iar temperatura

e reglată de temperatura apei înconjurătoare.

Algele în timpul creşterii produc oxigen

şi produc şi biocombustibili, îngrăşăminte, hrană

şi alte produse algifere de interes.

Sistemul e autonom. E modular.

Presupunem că ceva neaşteptat

se întâmplă cu unul dintre module.

Are scurgeri. E lovit de trăsnet.

Apa menajeră care se scurge e apa care deja oricum

e deversată în mediul de coastă,

iar algele existente sunt biodegradabile,

pentru că ele trăiesc în apa menajeră,

şi fiind alge de apă dulce, înseamnă că

nu supravieţuiesc în apa sărată şi mor.

Materialul plastic folosit,

cu care se lucrează foarte bine,

construim modulele aşa încât să le putem refolosi.

Putem să mergem mai departe cu acest sistem

şi să ne gândim la partea referitoare la apă,

apa proaspătă,

care şi ea va fi o problemă în viitor,

şi acuma lucrăm la metode

pentru a recupera apa menajeră.

Alt aspect de luat în calcul e structura în sine.

Oferă suprafaţă pentru lucruri din ocean,

suprafaţă acoperită de plante marine

şi alte organisme oceanice,

care va deveni un habitat marin îmbunătăţit

şi creşte biodiversitatea.

Pentru că e o structură în larg,

putem considera cum ar putea contribui

la o activitate piscicolă în larg.

Vă gândiţi: "Ce idee grozavă!

Cum facem să vedem dacă merge?"

Am aranjat laboratoare în Santa Cruz

la crescătoria California Fish and Game,

unde ne-au permis să avem containere mari

cu apă de mare să testăm ideile.

Am făcut experimente în San Francisco

la una din cele 3 uzine de purificare a apei menajere,

o altă locaţie unde să testăm ideile.

În cele din urmă am vrut să testăm

impactul pe care l-ar avea această structură

în mediul marin şi am construit un loc pentru cultură

la Moss Landing Marine Lab

în golful Monterey, unde am lucrat într-un port

ca să observăm ce impact ar avea asupra organismelor marine.

Laboratorul din Santa Cruz era pentru startul experimentelor.

Acolo creşteam algele,

modelam plasticul şi uneltele de construit

şi acolo am făcut o grămadă de greşeli,

sau, cum ar fi spus Edison,

găseam 10 mii de moduri în care sistemul n-ar funcţiona.

Am crescut alge în apă menajeră şi am construit dispozitive

care să ne permită accesul în lumea algelor

ca să le putem urmări pe măsură ce cresc,

ce le face fericite, cum să ne asigurăm

o cultură viabilă şi înfloritoare.

Cea mai importantă parte pe care trebuia s-o dezvoltăm

erau foto-bioreactoarele, sau PBR-urile.

Aceste structuri care ar pluti la suprafaţă

confecţionate dintr-un material plastic ieftin

care să permită creşterea algelor. Am imaginat multe

forme, marea majoritate eşecuri oribile,

şi când, în final am obţinut o formă care funcţiona,

la 100 de litri, am mărit-o proporţional

la 1700 de litri în San Francisco.

Să vă arăt cum funcţionează sistemul.

Luăm apă folosită cu algele dorite,

și o circulăm prin această structură plutitoare,

tubulară, din plastic.

Circulă prin plastic,

cu suprafaţa expusă la soare,

iar algele se dezvoltă pe seama nutrienţilor.

Doar că e ca şi cum ţi-ai băga capul într-o pungă de plastic.

Algele nu se vor sufoca din cauza CO2,

ca noi.

Ele se sufocă pentru că produc oxigen,

care nu le sufocă, dar prezintă probleme,

iar ele folosesc tot CO2-ul.

Următorul pas a fost să vedem

cum scoatem oxigenul. El iese prin această coloană

care a circulat o parte din apă,

şi a readus CO2, prin barbotarea sistemului

înainte de recircularea apei.

Aici vedeţi prototipul

primei coloane.

Coloana mai mare pe care am instalat-o

în sistemul activ din San Francisco.

Coloana mai avea o proprietate bună:

algele se aşezau în coloană,

şi asta ne permitea să adunăm biomasa de alge

într-o formă pe care s-o putem recolta uşor.

Îndepărtăm algele comasate la baza coloanei

apoi le recoltăm printr-o procedură

în care le lăsăm să se ridice la suprafaţă,

de unde le adunăm cu o plasă.

Am vrut să studiem şi impactul

acestui sistem asupra mediului marin.

V-am spus că aveam un loc pentru experiment

în Moss Landing Marine Lab.

Am observat că materialul se încărca cu alge

aşa că trebuia să găsim o metodă de curăţare.

Am observat şi modul în care interacţionau

păsările şi mamiferele marine.

Aici e o focă interesată de obiect,

care periodic va trece peste acest

pat plutitor. Ne-ar fi plăcut să-o angajăm

sau s-o dresăm să cureţe suprafaţa

baloanelor, dar asta în viitor.

Lurcram de fapt

pe patru direcţii.

Cercetam biologia sistemului

adică modul de creştere al algelor,

dar şi ce le mânca sau ce le omora.

Am făcut şi inginerie

ca să putem construi structura la scară redusă

dar şi ca să aflăm cum o vom construi

la scara enormă ce urma să fie folosită.

Am studiat păsările şi mamiferele marine

şi impactul sistemului asupra mediului,

dar şi partea economică

constând în

ce energie era necesară ca sistemul să funcţioneze?

Energia rezultată e mai mare

decât energia necesară

ca sistemul să funcţioneze?

Dar costurile de funcţionare?

Dar costurile de investiţie?

Care e economia întregii structuri?

N-o să fie uşor,

şi e mult de lucru în toate cele patru domenii

ca să putem pune sistemul în funcţiune.

Dar nu avem mult timp la dispoziţie

şi vă voi arăta cum a conceput sitemul un artist

dacă s-ar afla într-un golf protejat

undeva în lume, iar în fundal

se vede uzina de tratare a apei menajere

şi o sursă de aducţie pentru CO2.

Când calculezi economia sistemului

vezi că va fi greu să-l realizezi, dacă nu ţii cont

că-i o cale de tratare a apei menajere,

de captare a carbonului şi că poate avea implicaţii

la panourile fotovoltaice, energia valurilor sau eoliană.

Dacă începi să te gândeşti cum să integrezi

toate aceste activităţi diferite,

ai putea include într-un asemenea sistem şi acvacultura.

Am avea sub sistem o crescătorie de crustacee

unde să creştem midii sau scoici.

Am creşte stridii care ar furniza

produse cu mare valoare alimentară,

şi ăsta va fi indicele nostru pentru

extinderea treptată a sistemului până va fi

competitiv pentru producerea de carburant.

E o mare problemă care se iveşte,

cea a plasticului în ocean, deloc agreat în prezent,

aşa că am căutat argumente.

Ce vom face cu tot acest plastic

pe care-l vom folosi în mediul marin?

Nu ştiu dacă ştiţi, dar în California

o cantitate uriaşă de plastic cu utilizări

în diverse domenii, cu rol protector,

iar acesta e un plastic folosit pentru mici sere

chiar pe suprafaţa solului, cu rol de încălzire

pentru extinderea sezonului de creştere,

care permite controlul buruienilor,

şi care fac eficientă irigarea.

Aşa că sistemul OMEGA aparţine

categoriei cu astfel de rezultate,

iar când îl vom folosi în mediul marin,

sperăm că-l vom folosi şi pe terenuri.

Unde o să-l punem

şi cum va arăta în larg?

Iată ce am realizat în golful San Francisco.

San Francisco produce 250 milioane de litri/zi de apă menajeră.

Considerând un timp de retenţie de 5 zile

necesar sistemului, avem nevoie de 1230 milioane l,

adică 5200 m pătraţi de module OMEGA

să plutească prin golful San Francisco.

Asta înseamnă mai puţin de 1%

din suprafaţa golfului.

Ar produce la 7500 l / 4000 mp / an

peste 7,5 mil. l de combustibil,

adică 20% combustibil biodiesel (motorină),

din combustibilul diesel folosit în San Francisco,

şi asta fără să eficientizăm deloc sistemul.

Unde altundeva putem pune acest sistem?

Sunt multe variante.

Golful San Francisco e una.

Golful San Diego, o alta.

Golful Mobile sau Chesapeake,

dar nivelul mării creşte, vor fi multe

alte variante de luat în calcul. (Râsete)

V-am vorbit despre un sistem

de activităţi integrate.

Producerea de biocombustibil e integrată

cu energie alternativă, integrată cu acvacultură.

Am plecat să găsec o cale inovativă

şi durabilă de producere a biocombustibililor,

ca să descopăr pe parcurs că integrarea

oferea o sustenabilitate mai mare decât inovaţia.

Pe termen lung am mare încredere

în ingeniozitatea noastră colectivă interdisciplinară.

Cred că nu există limite pentru ce putem realiza

dacă suntem total deschişi

şi nu ne pasă cine ia premiu.

Soluţii sustenabile pentru problemele viitoare

vor fi diverse

şi numeroase.

Cred că trebuie să ţinem cont de tot,

absolut tot, de la ALFA la OMEGA.

Vă mulţumesc.

(Aplauze)

Chris Anderson: O întrebare scurtă, Jonathan.

Acest proiect va putea continua cercetarea

în cadrul NASA sau aveţi nevoie de un fond

foarte ambiţios pentru energie verde?

Jonathan Trent: Acum se află într-un stadiu

în care NASA ar dori să-l propulseze afară, în larg,

dar ne confruntăm cu destule probleme

cu realizarea în SUA din cauza aprobărilor limitate

şi a timpului necesar obţinerii aprobărilor

ca să realizăm asta în larg.

La momentul de faţă avem nevoie de oameni dinafară,

şi suntem extrem de deschişi cu această tehnologie

aşa încât dorim s-o lansăm cu ajutorul

oricui şi a tuturor celor interesaţi

să o adopte şi să o facă să devină realitate.

CA: Interesant. Nu o patentaţi,

ci o publicaţi.

JT: Absolut.

CA: Bine, îţi mulţumesc din suflet.

JT: Mulţumesc. (Aplauze)