W swojej pracy dyplomowej w Princeton Mark Herrema studiował dotacje do gospodarstw rolnych i opracował rynkowe rozwiązanie problemu głodu na świecie. Nic nie wydaje się zbyt wysokim zamówieniem dla zdecydowanego przedsiębiorcy, który specjalizował się w polityce.
33-letni Herrema od tego czasu skupił się na zmianach klimatu - w szczególności na znalezieniu sposobu na wychwytywanie gazów cieplarnianych i odpowiednie ich wykorzystanie. Wraz z Kentonem Kimmelem, kolegą z liceum, założył w 2003 r. Kalifornijską firmę Newlight Technologies z Irvine w Kalifornii. Po latach badań zespół przedstawił sposób produkcji plastiku z emisji dwutlenku węgla, który jest w rzeczywistości bardziej przystępny cenowo niż tworzywa na bazie oleju . „Tajny sos” to biokatalizator, który łączy powietrze i metan i ponownie składa wszystkie cząsteczki węgla, wodoru i tlenu w termoplast, który twórcy nazywają AirCarbon.
Herrema dzieli się swoją historią z Smithsonian.com.
Zacznijmy od problemu. Jaki problem próbujesz rozwiązać?
Newlight rozpoczął się w 2003 roku od pytania. Zamiast patrzeć na emisje węgla jako problem, co gdybyśmy mogli wykorzystać emisje węgla jako surowiec do produkcji materiałów, a co, gdyby materiały te mogły konkurować z materiałami na bazie ropy pod względem ceny i wydajności?
Gdybyśmy mogli to zrobić, dysponowalibyśmy potężnym procesem rozwiązania dwóch problemów: po pierwsze, uzależnienia od ropy naftowej, poprzez zastąpienie ropy naftowej wychwyconymi emisjami dwutlenku węgla, i po drugie, zmiany klimatu, poprzez stworzenie rynkowej platformy wychwytywania dwutlenku węgla. Co jeśli świat konkurowałby o wykorzystanie emisji dwutlenku węgla jako zasobu? Jest kilka rzeczy, które możemy sobie wyobrazić, które byłyby tak potężne w walce ze zmianami klimatu.
Czym dokładnie są Newlight Technologies? Czy możesz podać mi swoją windę?
Newlight został założony, aby zrealizować tę wizję. Rezultatem netto, po ponad dekadzie badań i rozwoju, jest AirCarbon, materiał termoplastyczny wytwarzany przez połączenie powietrza i wychwyconych emisji węgla na bazie metanu, które w przeciwnym razie stałyby się częścią powietrza. Materiał jest tak wytrzymały, jak tworzywa sztuczne na bazie oleju i znacznie tańszy.
Jak dokładnie wykonujesz plastik?
Proces produkcji rozpoczyna się od emisji metanu generowanej w miejscach takich jak składowiska odpadów, farmy, stacje uzdatniania wody i zakłady produkujące energię - wszędzie tam, gdzie metan jest emitowany tam, gdzie w przeciwnym razie zostałby uwolniony lub spalony. Pierwszą rzeczą, którą robimy, jest wychwytywanie tego metanu.
Na przykład w gospodarstwie materiał organiczny jest często przechowywany w zamkniętym obszarze, takim jak zbiornik, w którym wytwarza metan, a ten metan jest odprowadzany lub kierowany do rury i ostatecznie spalany, przy czym uwalniane jest zasadniczo 100 procent węgla w powietrze. W naszym procesie zamiast przepuszczać rurę lub zasilać urządzenie do spalania, przekierowujemy rurę do naszego reaktora konwersji. W reaktorze mieszamy emisje metanu z wodą, powietrzem i naszym biokatalizatorem. Tutaj biokatalizator wyciąga tlen z powietrza, a węgiel i wodór z metanu i łączy te cząsteczki, aby utworzyć długołańcuchową termoplastyczną cząsteczkę polimeru o nazwie AirCarbon.
Następnie usuwamy AirCarbon z reaktora, a po dalszym etapie przetwarzania stapiamy go w granulkę, gdzie można go następnie przetwarzać w kształty i zastępować tworzywa sztuczne na bazie oleju.
Jak wyglądają plastikowe granulki, zanim zostaną przetworzone na inne produkty. (Nowe światło) Jak udało ci się uczynić ten proces opłacalnym?
Podstawowa nauka przekształcania metanu w polimery termoplastyczne istniała przez wiele dziesięcioleci. Niestety, podczas gdy nauka istniała, kluczowym wyzwaniem i powodem, dla którego proces nigdy nie został skomercjalizowany, były koszty. Przed wprowadzeniem Newlight koszt produkcji polimerów z emisji metanu był około 2 do 3 razy wyższy niż koszt produkcji tworzyw na bazie oleju. Niestety, bardzo niewiele firm może sobie pozwolić na użycie materiału o tym poziomie cenowym. Tak więc naszym założycielskim wyzwaniem było: w jaki sposób przeprowadzamy ten proces w taki sposób, abyśmy mogli konkurować cenowymi tworzywami sztucznymi na bazie oleju? Ostatecznie naszym kluczowym przełomem był nasz biokatalizator.
W szczególności w przeszłości wszystkie biokatalizatory były samoograniczające, co oznacza, że mogły wytworzyć tylko pewną ilość polimeru, zanim same się wyłączyłyby i wytworzyłyby dwutlenek węgla zamiast polimeru. Liczbowo, aby wyprodukować jeden kilogram plastiku, trzeba było wyprodukować jeden kilogram biokatalizatora, a to była maksymalna wydajność, co spowodowało, że koszt produkcji był bardzo drogi.
W ciągu około dziesięciu lat pracy opracowaliśmy nowy rodzaj biokatalizatora, który się nie wyłącza. Każdy kilogram wytwarzanego przez nas biokatalizatora wytwarza około dziewięciu kilogramów polimeru - dziewięciokrotnie więcej materiału przy takim samym nakładzie niż poprzednie opcje, umożliwiając Newlight wytwarzanie polimeru z gazów cieplarnianych w cenie, która oferuje dwucyfrową procentową redukcję kosztów w porównaniu do kosztu do produkcji tworzyw sztucznych z oleju.
Jak wymyśliłeś tę koncepcję?
Przeczytałem artykuł z Los Angeles Times na temat emisji metanu przez krowy w 2003 r., Zatytułowany „Uzyskiwanie krów do ochłodzenia”. W artykule opisano dokładną ilość metanu - 634 kwarty - emitowaną na krowę dziennie, a liczba ta rozpoczęła łańcuch pytania: ile metanu wytwarza gospodarstwo? A co z hrabstwem, stanem, składowiskiem odpadów lub obiektem energetycznym?
To, co wydawało się abstrakcyjną koncepcją emisji dwutlenku węgla, wydawało się teraz tak realne, tak dotykalne. Płonące pytanie brzmiało: skoro tak wiele naszych materiałów wykonanych jest z węgla, dlaczego pozwalamy, aby cały ten węgiel wyszedł w powietrze? Dlaczego nie wykorzystać go do produkcji materiałów, zwłaszcza materiałów, które w innym przypadku byłyby wykonane z oleju, takich jak tworzywa sztuczne?
Połączyłem siły z Kentonem Kimmelem, aby założyć Newlight, aw 2006 roku Evan Creelman dołączył do naszego zespołu. Przez dziewięć lat Newlight pracował w ciszy radiowej - bez strony internetowej, bez obecności publicznej - ponieważ mówiliśmy, że dopóki nie będziemy w stanie konkurować cenowo plastikami na bazie ropy, nie ma o czym rozmawiać.
Krzesło wykonane z AirCarbon. (Nowe światło) Jak opisałbyś swój dotychczasowy sukces?
W sierpniu 2013 r., Dziesięć lat po naszym założeniu, Newlight rozpoczął działalność w pierwszym na świecie komercyjnym zakładzie produkcyjnym AirCarbon w Kalifornii, gdzie łączymy powietrze z metanem z farmy, aby tworzyć termoplasty AirCarbon.
Od czasu komercyjnej rozbudowy Newlight, AirCarbon był wykorzystywany w wielu produktach, w tym w krzesłach KI, torbach Dell i pokrowcach na telefony komórkowe Sprint. W 2013 r. Newlight miał pięć aplikacji. W ciągu 12 miesięcy od naszej komercyjnej ekspansji urosliśmy do ponad 75 aplikacji, a dziś współpracujemy z ponad 60 firmami z listy Fortune 500, aby wprowadzić AirCarbon w różnych produktach w Stanach Zjednoczonych, Europie i Azji, od aplikacji motoryzacyjnych i komponentów elektronicznych, po butelki, nakrętki i filmy.
Dzisiaj koncentrujemy się na ekspansji, a naszym kolejnym krokiem odniesienia jest zwiększenie produkcji do 50 milionów funtów rocznie. Jedna z ostatnich dużych innowacji w produkcji tworzyw sztucznych - technologia UNIPOL firmy Union Carbide - zmniejszyła kapitał i koszty operacyjne procesu produkcji tworzyw sztucznych i wzrosła z pomysłu do ponad 60 miliardów funtów rocznie w rocznej produkcji. Widzimy równie znaczącą zmianę oszczędności kosztów i dążymy do osiągnięcia podobnej skali.
Jednocześnie naszym celem jest budowanie większej liczby obiektów do konwersji, abyśmy mogli szybko i skutecznie rozszerzyć technologię produkcji AirCarbon w miejscach takich jak farmy i składowiska odpadów do [szczelinowania] rozbłysków w Północnej Dakocie i Teksasie, gdzie ilość węgla jest spalana i emitowana każdego dnia - węgiel, który moglibyśmy przekształcać się w materiały - są tak intensywne, że z kosmosu te wiejskie obszary rozświetlają niebo nocą, jak Chicago czy Nowy Jork.
Członkowie zespołu Newlight w jednym z ich zakładów produkcyjnych w Kalifornii. (Nowe światło) Jak widzisz wpływ Newlight Technologies na redukcję emisji gazów cieplarnianych?
Kiedy trzymasz AirCarbon w dłoni, około 40 procent ciężaru odczuwanego przez ciebie to tlen pobierany z powietrza, a 60 procent to węgiel i wodór z wychwytywanej emisji węgla - węgiel, który w przeciwnym razie stałby się częścią powietrza.
Mamy nadzieję, że AirCarbon rozpocznie zmianę paradygmatu, w której zaczniemy postrzegać emisje gazów cieplarnianych jako zasób, surowiec, który można wykorzystać do produkcji najwyższej jakości, najbardziej opłacalnych i najbardziej zrównoważonych materiałów na świecie.
Czy uważasz, że Newlight może pomóc w rozwiązaniu napięcia między zainteresowanymi ograniczeniem emisji dwutlenku węgla a tymi, którzy uważają, że takie ograniczenia będą paraliżować gospodarkę? Jeśli tak to jak?
Absolutnie. AirCarbon to jedna część Atlasu Wzruszyła ramionami, a druga Niewygodna prawda . Naszym zdaniem zmiany klimatu nie zostaną rozwiązane dzięki dotacjom ani podatkom. Uważamy, że jedynym sposobem na rozwiązanie problemu zmian klimatu w wymaganym czasie i skali jest zastosowanie rozwiązań rynkowych, w których konsumenci i marki są częścią rozwiązania, w którym wytwarzane przez nas produkty są tańsze i tańsze. wychwytywanie węgla i tam, gdzie wszyscy w tym uczestniczymy.
Ostatecznie to, co jest dla nas tak ekscytujące w AirCarbon, to to, że zmienia warunki debaty. Jeśli rzeczywistość jest impasem politycznym, musimy przestać walczyć w tej samej walce i skupić się na wspólnej płaszczyźnie i rozwiązaniach. Wszyscy możemy się zgodzić, że wolelibyśmy używać krajowych produktów pochłaniania dwutlenku węgla niż ropy do produkcji produktów, i wszyscy możemy się zgodzić, że wolelibyśmy używać materiałów wychwytujących węgiel, które kosztują mniej niż materiały na bazie ropy naftowej.
