Za svojo diplomsko nalogo na Princetonu je Mark Herrema študiral subvencije na kmetiji in zasnoval tržno rešitev svetovne lakote. Nič se ne zdi previsoko naročilo za odločnega podjetnika, ki se je potegoval za politiko.
33-letna Herrema se je osredotočila na podnebne spremembe - natančneje tako, da najde način, kako zajeti toplogredne pline in jih uporabiti. On in Kenton Kimmel, srednješolski sošolec, sta leta 2003. ustanovila Irvine, kalifornijsko podjetje Newlight Technologies. Po dolgih letih raziskav je ekipa predstavila način za proizvodnjo plastike iz emisij ogljika, ki je dejansko cenovno ugodnejša od plastike na oljni osnovi . "Tajna omaka" je biokatalizator, ki združuje zrak in metan ter znova zbere vse molekule ogljika, vodika in kisika v termoplastiko, ki jo izdelovalci imenujejo AirCarbon.
Herrema svojo zgodbo deli z Smithsonian.com.
Začnimo s težavo. Kateri problem poskušate odpraviti?
Newlight se je začel leta 2003 z vprašanjem. Namesto da bi na emisije ogljika gledali kot na problem, kaj, če bi lahko uporabili emisije ogljika kot surovino za izdelavo materialov in kaj, če bi lahko ti materiali v primerjavi z nafto presegli ceno in učinkovitost?
Če bi to lahko storili, bi imeli močan postopek za reševanje dveh vprašanj: prvič, odvisnost od nafte z nadomeščanjem nafte z zajetimi emisijami ogljika in drugič, podnebnimi spremembami z ustvarjanjem tržne platforme za zajemanje ogljika. Kaj pa, če bi se svet potegoval za uporabo emisij ogljika kot vira? Lahko si predstavljamo nekaj stvari, ki bi bile tako močne pri obravnavi podnebnih sprememb.
Torej, kaj točno je Newlight Technologies? Mi lahko daste svoj dvigalo?
Newlight je bil ustanovljen za uresničitev te vizije. Po več kot desetletjih raziskav in razvoja je neto rezultat AirCarbon, termoplastični material, ki je narejen s kombiniranjem zraka in zajetimi emisijami ogljika na osnovi metana, ki bi sicer postali del zraka. Material je močan kot plastika na oljni osnovi in bistveno manj drag.
Kako natančno izdelujete plastiko?
Proces proizvodnje se začne z emisijami metana, ki nastajajo na mestih, kot so odlagališča, kmetije, čistilne naprave in naprave za proizvodnjo energije - kjer koli se ta metan oddaja tam, kjer bi ga drugače odzračili ali razstrelili. Prva stvar je, da ujamemo ta metan.
Na primer, na kmetiji se organski material pogosto zadržuje na omejenem območju, na primer v rezervoarju, kjer proizvaja metan, ta metan pa se odzrači ali usmeri v cev in se na koncu zgore, pri čemer se v bistvu sprosti 100 odstotkov ogljika v zrak. V tem procesu namesto da bi pustili ventil za cev ali dovajali napravo za zgorevanje, preusmerimo cev v naš pretvorbeni reaktor. Znotraj reaktorja mešamo emisije metana z vodo, zrakom in biokatalizatorjem. Tukaj biokatalizator izvleče kisik iz zraka, ogljik in vodik pa iz metana in združi te molekule, da nastane dolgo verižna termoplastična polimerna molekula, imenovana AirCarbon.
Nato odstranimo AirCarbon iz reaktorja in ga po nadaljnjem koraku obdelave stopimo v pelet, kjer ga lahko nato predelamo v oblike in uporabimo za nadomeščanje plastike na oljni osnovi.
Kako izgledajo plastični peleti, preden so jih dali v druge izdelke. (Newlight) Kako ste lahko naredili ta postopek stroškovno učinkovit?
Osnovna znanost za pretvorbo metana v termoplastične polimere je obstajala več desetletij. Na žalost, čeprav je znanost obstajala, je bil ključni izziv in razlog, da proces ni bil nikoli komercializiran, stroški. Pred Newlightom so bili stroški za proizvodnjo polimerov iz emisij metana približno 2 do 3-krat višji od stroškov za proizvodnjo plastike na olju. Na žalost si zelo malo podjetij lahko privošči uporabo materiala na tej ravni cen. Naš ustanovni izziv je bil torej: kako izvesti ta postopek na tak način, da bomo lahko cenovno premagali plastiko na oljni osnovi? Navsezadnje je bil naš ključni preboj naš biokatalizator.
Natančneje, v preteklosti so bili vsi biokatalizatorji samoomejevalni, kar pomeni, da so lahko naredili le določeno količino polimera, preden se bodo izklopili in namesto iz polimera naredili ogljikov dioksid. Če želite narediti en kilogram plastike, ste morali narediti en kilogram biokatalizatorja in to je bil največji pridelek, zaradi česar so bili stroški proizvodnje zelo dragi.
V približno desetih letih dela smo razvili novo vrsto biokatalizatorja, ki se ne izklopi. Vsak kilogram biokatalizatorja, ki ga izdelamo, ustvari približno devet kilogramov polimera - devetkrat več materiala za enak vnos kot prejšnje možnosti, kar Newlightu omogoča, da proizvaja polimer iz toplogrednih plinov po ceni, ki ima dvomestno znižanje odstotka stroškov v primerjavi s stroški za proizvodnjo plastike iz olja.
Kako ste prišli do tega koncepta?
Prebral sem članek v Los Angeles Timesu o emisijah metana pri kravah leta 2003, imenovan "Spodbujanje krav." V članku je opisan natančen obseg metana - 634 kvartov -, ki se izpušča na kravo na dan, in ta številka je začela verigo vprašanja: koliko metana proizvede kmetija? Kaj pa okrožje, država, odlagališče ali energetski objekt?
Kar se je zdelo kot abstraktni koncept emisij ogljika, se je zdaj zdelo tako resnično, tako dotikljivo. Pereče vprašanje je bilo, če je toliko naših materialov narejenih iz ogljika, zakaj izpustimo ves ta ogljik v zrak? Zakaj ga ne bi uporabili za izdelavo materialov, zlasti materialov, ki bi bili sicer narejeni iz olja, kot je plastika?
S Kentonom Kimmel sem se združil in ustanovil Newlight, leta 2006 pa se je naši ekipi pridružil Evan Creelman. Devet let je Newlight delal v radijski tišini - nobene spletne strani, nobene javne prisotnosti - ker smo rekli, da dokler ne bomo uspeli premagati plastike na oljni osnovi, se ni moglo nič pogovarjati.
Stol iz AirCarbona. (Newlight) Kako bi opisali svoj uspeh do zdaj?
Avgust 2013, deset let po ustanovitvi, je Newlight začel s poslovanjem v prvem proizvodnem obratu AirCarbon na komercialni ravni. v Kaliforniji, kjer združujemo zrak in metan s kmetije za izdelavo termoplastov AirCarbon.
AirCarbon je bil od komercialnega obsega podjetja Newlight uporabljen v številnih izdelkih, vključno s stoli KI, torbami podjetja Dell in etuiji za mobilne telefone podjetja Sprint. Leta 2013 je imel Newlight pet aplikacij za izdelke. V 12 mesecih našega komercialnega obsega smo narasli na več kot 75 aplikacij in danes sodelujemo z več kot 60 podjetji Fortune 500, da bi AirCarbon lansirali v različnih izdelkih v ZDA, Evropi in Aziji, od avtomobilskih aplikacij in elektronskih komponent, do steklenice, pokrovke in filmi.
Danes se osredotočamo na širitev, naš naslednji korak pa je povečanje proizvodnje do 50 milijonov funtov na leto. Ena zadnjih večjih novosti v proizvodnji plastike - UNIPOL tehnologija Union Carbide - je zmanjšala kapital in operativne stroške procesa izdelave plastike ter z idejo narasla na več kot 60 milijard funtov letno v proizvodnji. Enako pomembna je sprememba prihrankov pri stroških in stremimo k doseganju podobnega obsega.
Vzporedno je naš fokus izgradnja več obratov za pretvorbo, tako da lahko hitro in učinkovito razširimo tehnologijo proizvodnje AirCarbon, na mestih, kot so kmetije in odlagališča, na [fracking] bakle v Severni Dakoti in Teksasu, kjer se količina ogljika vsak dan izstreli in oddaja - ogljik, ki lahko pretvorimo v materiale - je tako intenziven, da po vesolju ta podeželska območja ponoči osvetljujejo nebo, kot sta Chicago ali New York.
Člani ekipe Newlight v enem od njihovih proizvodnih obratov v Kaliforniji. (Newlight) Kakšen učinek imate po mnenju Newlight Technologies na zmanjšanje emisij toplogrednih plinov?
Če držite AirCarbon v roki, je približno 40 odstotkov teže, ki jo čutite, kisik potegnjen iz zraka, 60 odstotkov pa ogljik in vodik iz zajetih emisij ogljika - ogljik, ki bi sicer postal del zraka.
Naše upanje je, da AirCarbon začne premik paradigme, kjer začnemo gledati na emisije toplogrednih plinov kot na vir, surovino, ki jo lahko uporabimo za proizvodnjo najbolj kakovostnih, najbolj stroškovno najugodnejših, najbolj trajnostnih materialov na svetu.
Ali menite, da lahko Newlight pomaga razrešiti napetost med tistimi, ki jih zanima omejitev emisij ogljika, in tistimi, ki menijo, da bodo takšne omejitve ogrozile gospodarstvo? Če je odgovor pritrdilen, kako?
Vsekakor. AirCarbon je en del Atlas slegnil ramenom in en del Neprijetna resnica . Prepričani smo, da podnebnih sprememb ne bomo rešili s subvencijami ali davki. Menimo, da bomo edini način, da rešimo podnebne spremembe, v času in v obsegu, ki je potreben, s tržno usmerjenimi rešitvami, kjer so potrošniki in blagovne znamke del rešitve, kjer izdelki, ki jih izdelujemo, stanejo manj in zajemamo ogljik in pri tem vsi sodelujemo.
Konec koncev je tisto, kar nas pri AirCarbonu tako navdušuje, da spreminja pogoje razprave. Če je realnost politični zastoj, se moramo nehati boriti proti istemu boju in se osredotočiti na skupno stališče in rešitve. Vsi se lahko strinjamo, da bi za proizvodnjo raje uporabili domačo sekvestracijo ogljika kot nafto in vsi se lahko strinjamo, da bi raje uporabili materiale za zajemanje ogljika, ki stanejo manj kot materiali na osnovi nafte.
