Växtbränslen som kan driva en jet | Bilal Bomani | TEDxNASA@SiliconValley

Alger plus saltvatten är lika med... bränsle? På TEDxNASA@SiliconValley redogör Bilal Bomani för ett självförsörjande ekosystem som producerar biobränslen - utan att använda varken åkermark eller sötvatten.

Det jag ska göra är att förklara

ett extremt grönt koncept för er,

som utvecklats vid
NASA:s Glenn Research Center (GRC)

i Cleveland i Ohio.

Men först måste vi
definiera termen "grön",

eftersom många av oss
har olika definitioner.

Grön: Produkten är tillverkad utifrån
miljömässigt och socialt medvetna metoder.

Idag finns det mängder av
så kallade gröna produkter.

Men vad betyder det egentligen?

Vi använder tre parametrar
för att avgöra om något är grönt.

Den första är:
Är produkten hållbar?

Med andra ord,
tänker du på framtida användning

eller framtida generationer?

Är produkten alternativ?

Skiljer den sig från dagens produkter,

eller har den lägre koldioxidutsläpp

än vad som används traditionellt?

Och tre:
Är produkten förnybar?

Är den tillverkad av förnybara resurser,

såsom sol, vind och vatten?

Min uppgift på NASA är att utveckla

nästa generations flygbränslen.

Extremt grön - så varför luftfart?

Luftfartsindustrin använder mer bränsle

än all annan industri sammantaget.

Vi måste hitta ett alternativ.

Detta är även fastställt i
ett nationellt luftfartsdirektiv.

Ett av de nationella målen
för luftfarten är att utveckla

nästa generations bränslen, biobränslen,

utifrån inhemska och säkra,
miljövänliga resurser.

För att möta denna utmaning

måste även vi uppfylla
de tre stora parametrarna -

Extremt grönt för oss
innebär alla tre tillsammans,

det är därför ni ser ett plus.
Jag ombads säga det.

Hos oss på GRC är de stora tre ett måste.
Det är ytterligare en parameter.

97 procent av världens vatten
är saltvatten.

Varför inte använda det?

Kombinera det med nummer det tre.

Använd inte åkermark.

För det växer redan grödor på denna mark

som är en bristvara i hela världen.

Nummer 2:
Konkurrera inte med livsmedelsgrödor.

Det är redan en väletablerad enhet
som inte behöver fler användningsområden.

Och slutligen,
vår mest värdefulla resurs -

sötvatten.

Använd inte sötvatten.

Om 97,5 procent av världens vatten
är saltvatten,

så är 2,5 procent sötvatten.

Mindre än en halv procent av det
finns tillgängligt för oss.

Men 60 procent av befolkningen
bor inom denna procent.

Så, för att lösa mitt problem
behövde jag vara extremt grön

och uppfylla de stora tre.

Mina damer och herrar,

välkomna till forskningscentret Greenlab.

Detta center är ägnat åt

nästa generations flygbränslen
gjorda på halofyter.

En halofyt är en växt som tål salt.

De flesta växter gillar inte salt,
men halofyter tål salt.

Vi använder oss också av ogräs

och alger.

Det positiva med vårt labb är

att vi har haft 3 600 besökare
de senaste två åren.

Vad tror ni detta beror på?

Det beror på att vi är något på spåren.

Längst ner ser ni vårt labb,

och till höger ser ni alger.

Om ni arbetar med framtidens flygbränslen,
är alger ett hållbart alternativ.

Det finns mycket finansiering nu,

och vi har ett algbränsleprogram.

Det finns två typer av algodlingar.

Den ena är en sluten fotobioreaktor,
som ni ser här,

och vad ni ser på andra sidan
är våra arter -

vi använder oss för närvarande av
en art kallad Scenedesmus dimorphus.

Vårt jobb på NASA är att göra
experiment och beräkningar

för att förbättra cirkulationen
i de slutna fotobioreaktorerna.

Problemet med slutna fotobioreaktorer är

att de är relativt dyra, automatiserade,

och svåra att driva storskaligt.

Vad används då för storskalig drift?

Vi använder öppna dammsystem.

Runtom i världen odlas alger
med den racerbanskonstruktion

som ni ser här.

Det ser ut som en oval
med ett skovelhjul som blandar bra,

men när vi kommer till det sista varvet,
vad jag kallar varv fyra,

står det still.

Vi har dock en lösning.

I vårt labbs öppna dammsystem

använder vi ett naturligt fenomen:

vågor.

Vi använder vågteknik
i våra öppna dammsystem.

Vi har 95 procent cirkulation,
och vårt lipidinnehåll är högre

än i ett slutet fotobioreaktorsystem,

vilket vi tycker är viktigt.

Alger har dock en nackdel:

Det är väldigt dyrt.

Går det att producera alger billigt?

Svaret är: Ja.

Vi gör samma sak
som vi gör med halofyterna;

vi klimatanpassar dem.

I vårt gröna labb har vi
sex primära ekosystem

som sträcker sig från sötvatten
hela vägen till saltvatten.

Vi tar helt enkelt en potentiell art,
vi börjar med sötvatten

och tillsätter sedan salt
tills dess att behållare två

motsvarar Brasiliens ekosystem -

våra växter kan leva
precis intill sockerrörsfälten -

nästa behållare representerar Afrika,
nästa behållare representerar Arizona,

nästa behållare representerar Florida,

och nästa behållare representerar
Kalifornien eller det öppna havet.

Vad vi försöker göra är
att få fram en enda art

som kan överleva
överallt i världen där det råder öken.

Hittills har vi haft stora framgångar.

Här är ett av problemen.

Om du är jordbrukare
behöver du fem saker för att lyckas:

Du behöver frön,

du behöver mark, du behöver vatten,
du behöver sol,

och du behöver gödningsmedel.

De flesta använder kemiska gödningsmedel,
men gissa vad?

Vi använder inte kemiska gödningsmedel.

Men vänta nu,
vi såg ju fullt av grönska i labbet.

Ni måste använda gödningsmedel.

Tro det eller ej, men enligt vår analys
av våra saltvattenekosystem

finns redan 80 procent
av det vi behöver i själva behållarna.

De 20 procent som fattas
är kväve och fosfor.

Vi har en naturlig lösning: fisk.

Nej, vi skär inte upp fisken
och lägger den i behållarna.

Vi använder fiskavfall.

Vi använder sötvattenfisken molly,
som vi med vår teknik har klimatanpassat

från sötvatten hela vägen till saltvatten.

Mollys är billiga,

älskar att föröka sig

och älskar att uträtta sina behov.

Och ju mer avföring,
desto mer gödsel får vi,

vilket, tro det eller ej,
är bra för oss.

Det bör påpekas att
vi använder sand istället för jord,

vanlig strandsand, förstenade koraller.

Det är många som frågar mig:
"Hur började allt?"

Vi började i vad vi kallar
biobränslelabbet.

Det är ett växtlabb
med 26 olika halofytarter,

varav fem är vinnare.

Vad vi gör här -

det borde kallas dödslabbet

eftersom vi försöker
döda fröplantorna, göra dem tuffare -

och sen kommer vi till GreenLab.

Det ni ser längst ner i hörnet

är ett försök att rena vatten med växter,

närmare bestämt en makroalg
som jag kommer att prata mer om.

Och slutligen ser ni mig i labbet
för att bevisa att jag faktiskt arbetar

och inte bara pratar om vad jag gör.

Här är växtarten Salicornia virginica.

Det är en fantastisk växt.
Jag älskar den växten.

Var man än går ser man den.
Den finns överallt, från Maine

hela vägen till Kalifornien.
Vi älskar den växten.

Den andra är Salicornia bigelovii,
som är mycket svår att få tag på.

Den har det högsta lipidinnehållet,

men har en brist:

Den är kortväxt.

Så vad vi gör är att vi tar Europaea,
vår största och högsta växt.

och vad vi försöker göra

genom naturligt urval
eller biologisk anpassning

är att kombinera de tre för att få fram
en högväxt växt med hög lipidnivå.

Vi går vidare.

När en orkan förstörde delar av
Delaware Bay och sojafälten försvann

kom vi på följande idé:

Kan en växt användas
för att återvinna mark i Delaware?

Svaret är ja.

Den kallas Kosteletzkya virginica-

säg det fem gånger om ni kan.

100 procent av denna växt kan användas.

Fröna: biobränsle.

Övrigt: kreatursfoder.

Den har växt där i tio år nu,
och det funkar väldigt bra.

Låt oss nu titta på Chaetomorpha.

Detta är en makroalg
som älskar extra näringsämnen.

Är ni i akvarieindustrin

så vet ni att den används
för att rengöra akvarier.

Denna art är ytterst viktig för oss.

Den påminner mycket om plast.

Vi försöker just nu att omvandla
denna makroalg till bioplast.

Om vi lyckas kommer vi
att revolutionera plastindustrin.

Vi har alltså
ett frö till bränsle-program,

och vi måste förstås göra något
med den biomassa vi har.

Så vi ägnar oss åt gaskromatografi,
optimering av lipider med mera,

eftersom vårt mål
i slutändan är att ta fram

nästa generations flygbränslen,
flygdelar och så vidare.

Hittills har vi pratat om
vatten och bränsle,

men under vårt arbete fann vi
något intressant om Salicornia:

Det är en livsmedelsgröda.

Så vi talar om idéer värda att sprida,
eller hur?

Vad sägs om detta:
Söder om Sahara, vid havet,

råder öken, så varför inte
ta denna växt dit,

plantera den och använda
hälften som föda, hälften som bränsle.

Vi kan åstadkomma detta,
till en låg kostnad.

Det finns ett växthus i Tyskland

som säljer den som ett hälsolivsmedel.

Här är den skördade produkten
och i mitten en inlagd räkrätt.

Jag måste berätta ett skämt.
Salicornia kallas också för havsbönor,

saltvattensparris och inlagt ogräs.

Så vi lägger in inlagt ogräs i mitten.

Hm, jag tyckte det var kul. (Skratt)

Längst ner ser ni "sjömanssenap".
Det är logiskt.

Det är ett logiskt snack.
Du har senap,

du är sjöman, du ser en halofyt,
och du blandar de två.

Det är ett perfekt tillbehör till kex.

Och sist, Salicornia med vitlök,
som jag tycker om.

Så, vatten, bränsle och mat.

Inget av detta skulle vara möjligt
utan GreenLab-teamet.

Precis som Miami Heat har de tre stora,
har vi de stora tre på NASA GRC,

nämligen jag, professor Bob Hendricks,
vår orädde ledare, och Dr Arnon Chait.

Labbets ryggrad utgörs av studenterna.

Under de senaste två åren
har vi haft 35 olika studenter

från hela världen här i labbet.

Min enhetschef säger ofta:
"Du har ett grönt universitet."

Jag svarar att jag är OK med det,
eftersom vi fostrar

nästa generation av extremt gröna tänkare,
vilket är av avgörande betydelse.

Jag har alltså visat er vad vi tror

är en global lösning
vad gäller mat, bränsle och vatten.

Det fattas dock något
för en komplett lösning.

Vi använder förstås elektricitet.
Men vi har en lösning åt er -

Vi använder oss av en ren energikälla.

Vi har två vindkraftverk
kopplade till vårt labb,

och förhoppningsvis kommer vi att ha
ytterligare fyra eller fem inom kort.

Vi använder också
något väldigt intressant -

Det finns ett fält med solpaneler
vid NASA:s forskningscenter

som har stått oanvänt i 15 år.

Tillsammans med några elingenjörer

insåg vi att de fortfarande funkar,

så vi bygger just nu om dem.

Om cirka 30 dagar kommer de
att vara anslutna till vårt labb.

Och anledningen till
att ni ser rött, rött och gult,

är att många tror att vi på NASA
inte arbetar lördagar -

Denna bild är tagen en lördag.

Det är tomt på bilar,
men ni ser min gula pickup,

så jag jobbar lördagar. (Skratt)

Detta är beviset.

Vi gör vad som krävs för
att få jobbet gjort, det vet de flesta.

Här är ytterligare ett koncept
kopplat till energi:

Vi använder vårt labb
som en testbädd för mikronät

för konceptet med smarta nät i Ohio.

Vi har möjlighet att göra det,
och jag tror att det kommer att funka.

Detta är alltså
forskningscentret GreenLab.

Jag har idag presenterat ett förnybart,
självförsörjande energisystem.

Vi hoppas innerligt att detta koncept
sprids över hela världen.

Vi tror att vi har en komplett lösning
för mat, vatten, bränsle och nu även el.

Vår lösning är extremt grön,
hållbar, alternativ och förnybar,

och den uppfyller de stora tre hos GRC:

Använd inte åkermark,

konkurrera inte med livsmedelsgrödor

och viktigast av allt,
använd inte sötvatten.

Många frågar mig:
"Vad gör du egentligen i labbet?"

Oftast svarar jag:
"Det har du inte att göra med." (Skratt)

Och tro det eller ej,
men det främsta skälet

till att jag arbetar med detta projekt är

att jag vill hjälpa till
att rädda världen.