Топливо из растений, которым можно заправлять самолёты

Водоросли плюс солёная вода равно… топливо? На TEDxNASA@SiliconValley, Билал Бомани рассказывает о самоподдерживающейся экосистеме производящей биотопливо — без использования плодородных земель или пресной воды.

Сейчас я расскажу вам

про супер-экологичную идею,

разработанную в исследовательском
центре Гленна (GRC) агентства NASA,

в Кливленде, Огайо.

Но перед этим пройдёмся

по определению «экологичный»,

потому что многие из нас
понимают это по-разному.

«Экологичный». Это продукт, созданный

экологичными и социально
ответственными способами.

Сейчас многие вещи называют «зелёными».

Что это на самом деле означает?

Мы используем три параметра
для определения экологичности.

Первый параметр: технология устойчивая?

Что означает, сохраняете ли вы ресурсы
для повторного использования

или для следующих поколений?

Технология альтернативная?
Отличается ли от используемых сегодня,

или имеет меньше парниковых выбросов

по сравнению
с уже применяемыми технологиями?

И третий параметр:
технология возобновляемая?

Использует ли она
восполняемые природные ресурсы,

такие как солнце, ветер и воду?

Моей задачей в NASA
является разработка

следующего поколения
авиационного топлива.

Супер-экологичного.
Почему авиационного?

В авиации используется больше топлива,
чем во всех остальных отраслях

вместе взятых.
Мы должны найти альтернативу.

Также это государственная директива
в области аэронавтики.

Одна из задач в аэронавтике —
это разработка

топлива следующего поколения,
биотоплива,

использование местных и безопасных,
нетоксичных ресурсов.

Приняв этот вызов

мы также должны придерживаться
трёх больших параметров.

Вообще-то, супер-экологичность
для нас это все три вместе,

поэтому вы видите плюс здесь.
Мне поручили так сказать.

Так что это большая тройка GRC.
Это ещё один параметр.

97% воды в мире является солёной.

Как насчёт её использования?
Соединим это с номером три.

Не использовать плодородные земли.

Потому что они уже используются

и таких земель очень мало в мире.

Номер два. Не конкурировать
с пищевыми сельхозкультурами.

Это уже прочная устоявшаяся индустрия,
и конкуренты ей не нужны.

И напоследок самый
ценный ресурс на Земле —

это пресная вода.
Не использовать пресную воду.

Если 97,5% воды в мире — солёная,

значит 2,5% — это пресная вода.
Менее 0,5% из этого

доступно для использования.

Но 60% населения живёт
с этим одним процентом.

То есть, проблемой являлось,
как мне быть супер-экологичным

и соответствовать большой тройке.
Дамы и господа,

добро пожаловать
в GreenLab Research Facility.

Это лаборатория, ориентированная
на авиационное топливо

нового поколения из галофитов.

Галофит — это солеустойчивое растение.

Большинство растений соль не любят,
но галофиты хорошо переносят соль.

Мы также используем сорняки

и ещё мы используем водоросли.

Что особенно хорошо,
в нашей лаборатории

побывало 3 600 посетителей
за последние два года.

Почему мы так думаем?

Потому что мы нацелены
на кое-что особенное.

Так что внизу вы видите,
самой собой, GreenLab,

а справа вы видите водоросли.

Если вы занялись разработкой
авиатоплива нового поколения,

водоросли — подходящий вариант.

Это сейчас хорошо финансируется,

и у нас есть водоросли
для топливных программ.

Есть два способа
выращивания водорослей.

Первый — это закрытый фотобиореактор
который вы здесь видите,

а то, что вы видите с другой стороны,
это наши водоросли —

мы сейчас используем вид
Scenedesmus dimorphus.

Наша работа в NASA —
заниматься расчётами и экспериментами,

а также улучшить рециркуляцию
фотобиореакторов закрытого типа.

А сейчас о проблемах
с закрытыми фотобиореакторами:

Они дорогие, они автоматизированы,

их очень сложно использовать
в больших масштабах.

Что же применяется в больших масштабах?

Мы используем системы открытых прудов.
По всему миру

выращивают водоросли, используя
такой дизайн «гоночной трассы»

который вы видите. Выглядит
как овал с водяным колесом

и очень хорошо
обеспечивает рециркуляцию,

но на последнем повороте,
четвёртом, возникает застой.

Мы знаем, как с этим справиться.

В GreenLab в нашей
системе открытых водоёмов

мы используем природное явление: волны.

Мы в самом деле используем волновую
технологию в наших водоёмах.

У нас 95%-я рециркуляция
и содержание липидов у нас выше,

чем у закрытого фотобиореактора

и мы думаем это существенно.

Но у водорослей есть и недостаток —
они очень дорогие.

Есть ли способ производить
водоросли недорого?

И ответ — такой способ есть.

Мы делаем то же самое
что и с галофитами,

а именно: применяем
климатическую адаптацию.

В нашей GreenLab есть
шесть основных экосистем

в диапазоне от пресной воды
последовательно до солёной воды.

Мы отбираем потенциальные виды,
начинаем с пресной воды,

добавляем постепенно соль,
и когда второй бак здесь

будет с такой же экосистемой
как в Бразилии —

рядом с полями сахарного тростника
у вас будут наши растения —

следующий бак представляет Африку,
следующий Аризону,

следующий Флориду,

и последний представляет Калифорнию,
или открытый океан.

Мы пытаемся вывести один вид,

который сможет выживать везде в мире,
где есть бесплодные пустыни.

Мы добились больших успехов.

А сейчас одна из проблем.

Фермерам нужны пять вещей:
нужны семена,

нужна почва, нужна вода и нужно солнце,

и последнее — необходимы удобрения.

Большинство людей использует
минеральные удобрения. Но знаете что?

Мы не используем минеральные удобрения.

Минутку! Столько зелени в GreenLab.
Вы должны использовать удобрения.

Хотите верьте, хотите нет, анализ
наших солёных водных экосистем

показывает — 80% того что нам нужно,
находится в самих баках.

Недостающие 20% — это азот и фосфор.

У нас есть натуральное решение — рыба.

Нет, мы не нарезаем рыбу в баки.

У нас используются отходы
жизнедеятельности рыб.

Фактически мы применяем
пресноводных моллинезий, которые прошли

всю климатическую адаптацию
от пресной воды до морской.

Пресноводные моллинезии:
дешёвые, любят размножаться,

и любят ходить в туалет.

И чем чаще они ходят в туалет,
тем больше удобрений,

и тем это лучше для нас,
представьте себе.

Стоит отметить, мы используем
песок в качестве почвы,

обычный песок с берега.
Окаменевшие кораллы.

Многие люди меня спрашивают:
«С чего вы начали?»

Мы начали с того, что мы называем
закрытой биотопливной лабораторией.

Это лаборатория рассады.
У нас есть 26 разных видов галофитов,

и 5 стали победителями.
Что мы здесь делаем это…

Скорее это стоит назвать
лабораторией смерти, потому что

мы пытаемся умертвить саженцы,
тем самым укрепляя их,

и затем мы попадаем в GreenLab.

Внизу слева вы видите

эксперимент с очисткой
сточных вод растением,

выращиваемой у нас макро-водорослью,
о которой я расскажу через минуту.

И наконец, я покажу вам себя
за работой в лаборатории,

чтобы доказать — я не только
умею разговаривать о своей работе.

А здесь ещё один вид растений.
Salicornia virginica.

Чудесное растение. Я его обожаю.

Куда бы мы ни пошли —
оно повсюду, от Мэйна

и до самой Калифорнии.
Мы любим это растение.

Второй вид — Salicornia bigelovii.
Редко встречается в мире.

Имеет наиболее высокое
содержание липидов,

но есть и недостаток —
это низкорослый вид.

Теперь рассмотрим europaea, наше
самое большое и высокорослое растение.

Естественным отбором

или направленным
мы хотим объединить все три вида,

чтобы вывести высокорослое растение
с высоким содержанием липидов.

Когда ураган обрушился на залив Делавэр,
и соевые поля были затоплены,

у нас появилась идея.
Есть ли растение, которое сможет расти

на отвоёванных у океана землях
в Делавэре? И ответ — да.

Оно называется seashore mallow.
Kosteletzkya virginica —

попробуйте
это быстро повторить раз пять.

Это растение используется на 100%.
Семена — биотопливо. Остальное — корм скоту.

Используется уже 10 лет,
и с большим успехом.

Теперь мы переходим к Chaetomorpha.

Это макро-водоросль,

любящая избыток питательных веществ.
Если вы занимаетесь аквариумами,

то вы знаете, что она используется
для очистки баков.

Этот вид очень важен для нас.

По свойствам он близок к пластику.

Мы пытаемся преобразовать
эту макро-водоросль в биопластик.

Если мы достигнем успеха, то совершим
революцию в производстве пластика.

Итак, у нас есть семена
для топливной программы.

Мы должны что-то сделать с биомассой,
которая у нас осталась.

И мы проводим экстракцию для Г.Х.,
липидную оптимизацию, и т.д. и т.п.,

потому что наша задача — получить

авиатопливо нового поколения,
по авиационным спецификациям, и т.п.

Пока что мы говорили о воде и топливе,

но по пути мы узнали
кое-что интересное о Salicornia:

Это пищевой продукт.

Мы говорим об идеях достойных
распространения, правильно?

Как насчёт такого — в Тропической
Африке, рядом с морем, солёной водой,

бесплодной пустыней,
мы возьмём это растение,

посадим, и одну половину используем
для питания, а другую — для топлива.

Мы можем реализовать это, недорого.

Вы можете здесь видеть
теплицу в Германии,

продающую Salicornia
как продукт для здорового питания.

Это урожай, и посередине здесь
блюдо с креветками, и всё замариновано.

Сейчас я вам расскажу анекдот.
Salicornia известна как морские бобы,

морская спаржа и трава для маринада.

То есть мы маринуем траву для маринада.

О, мне это показалось забавным.
(Смех)

И на дне горчица моряка.
Это имеет смысл,

это логическая закуска.
У вас есть горчица,

вы моряк, вы видите галофита,
смешиваете одно с другим,

получается хорошая закуска, с печеньем.

И наконец, чеснок с Salicornia,
то, что я люблю.

Таким образом, получаем воду,
топливо и пищу.

Это всё возможно только
с командой GreenLab.

Как у Майами Хит есть большое трио,
так у нас есть большая тройка в NASA GRC.

Это я, профессор Боб Хендрикс, наш
бесстрашный лидер, и доктор Арнон Чейт.

Основной костяк GreenLab это студенты.

За последние два года 35 студентов

со всего мира работали в GreenLab.

Шеф моего отдела часто говорит:
«У вас эко-университет».

Я отвечаю: «Это хорошо,
потому что мы выводим

новое поколение супер-экологичных
мыслителей, и это важно».

Таким образом, я представил вам
в первом приближении то,

что мы считаем глобальным решением
для проблем с пищей, топливом и водой.

Есть ещё кое-что, о чем необходимо
упомянуть в завершение.

Очевидно, мы используем электричество.
У нас есть решение для вас —

мы используем чистые источники энергии.

У нас есть два ветрогенератора,
соединённых с GreenLab.

Надеемся, что скоро их станет
четыре или пять.

Также мы используем кое-то интересное —

в исследовательском центре Гленна, NASA,
есть поле солнечных панелей,

которое не используется уже 15 лет.

Вместе с моими коллегами
инженерами-электриками,

мы пришли к выводу,
что их можно использовать,

и мы сейчас приводим их в порядок.

Примерно через 30 дней мы подключим
солнечные панели к GreenLab.

А сейчас вы видите красные и жёлтые
зоны парковки, потому что

многие думают, что сотрудники NASA
не работают по субботам.

Эта фотография сделана в субботу.

Вокруг нет машин, а моя — в жёлтой зоне.
Я работаю по субботам. (Смех)

Это чтобы доказать, что я работаю.

Потому что мы делаем всё возможное,
чтобы добиться результата, и многие это знают.

Вот связанная с этим концепция.

Мы используем энергосистему GreenLab
для тестирования

концепции умной энергосистемы в Огайо.

У нас есть возможности для этого,
и мы думаем, у нас всё получится.

Итак, исследовательская
лаборатория GreenLab.

Самоподдерживающаяся экосистема
на возобновляемой энергии.

Мы очень, очень надеемся эта концепция
распространится на весь мир.

Мы думаем, у нас есть решение для питания,
воды, топлива, и энергии. Всё в одном.

Супер-экологичное, устойчивое,
альтернативное и возобновляемое

и отвечает требованиям большой тройки GRC.

Не использовать плодородные земли,
не конкурировать с сельхозкультурами,

и самое важное,
не использовать пресную воду.

Меня часто спрашивают: «Чем вы
занимаетесь в этой лаборатории?»

И обычно я отвечаю «Это не ваше дело,
чем я занимаюсь в лаборатории». (Смех)

И хотите верьте, хотите нет,
но моя задача номер один,

работая над этим проектом,

я хочу помочь спасти мир.