ג'ונתן טרנט: אנרגיה ממיכלי אצות צפים.

לפני שנים אחדות התחלתי לנסות להבין אם ישנה אפשרות לפתח דלק אורגני בקנה מידה שיתחרה למעשה עם דלק מאובנים אך לא יתחרה עם החקלאות בנושאי מים דשנים וקרקע.

כך, זה מה שהעליתי דמיינו שאנו בונים גידור ומניחים אותו מתחת למים, וממלאים אותו במי שפכים וסוג כלשהו של מיקרו-אצות שמייצרות שמן ועושים אותו מסוג כלשהו של חומר גמיש שנע עם הגלים מתחת למים והמערכת שאנו מתכוונים לבנות תשתמש באנרגיה סולרית כדי לגדל את האצות, והן ישתמשו בדו תחמוצת הפחמן, שזה טוב, והם ייצרו חמצן במהלך צמיחתן. האצות שגדלות נמצאות במיכל שמפזר את החום למים הסובבים וניתן לאסוף אותן ולעשות דלק אורגני וקוסמטיקה ודשן ומזון לבעלי חיים, וכמובן, יהיה צורך לעשות שטח גדול של זה, כך שיהיה צורך לדאוג לבעלי ענין אחרים כמו דייגים וספינות וכו', אבל היי, אנחנו מדברים על דלק אורגני, ואנו יודעים מהי החשיבות שיש בפוטנציאל להשיג דלק נוזלי אלטרנטיבי.

מדוע אנו מדברים על מיקרו-אצות? כאן אתם יכולים לראות גרף שמראה לכם את הסוגים השונים של יבולים שיהיו דרושים כדי לייצר דלק אורגני כך שניתן לראות דברים כמו פולי סויה, שמניבים 200 ליטר לכל 4 דונם בשנה, או חמניות או קנולה או יתרופית או דקל, והגרף הגבוה הזה מציג את מה שהמיקרו-אצות יכולות לתרום. כלומר, מיקרו-אצות מניבות בין 8,000 ו- 20,000 ליטר ל-כל 4 דונם בשנה, בהשוואה ל- 200 ליטר לכל 4 דונם בשנה מסויה.

אז מה הן המיקרו-אצות? הן מיקרו- כלומר, הן קטנות מאוד, כפי שניתן לראות כאן תמונה של אורגניזמים חד־תאיים אלה בהשווה לשיער אדם. אורגניזמים קטנים אלה מצויים כבר מזה מיליוני שנים, ויש אלפי זנים שונים של מיקרו-אצות בעולם, חלק מהן הם צמחים שגדלים הכי מהר על פני כדור הארץ, ומייצרים, כפי שזה עתה הראיתי לכם, הרבה, הרבה שמן.

עכשיו, למה אנו רוצים לעשות זאת רחוק מהחוף? טוב, הסיבה שאנחנו עושים זאת רחוק מהחוף היא משום שאם מסתכלים על הערים שלנו, אין ברירה, כי אנחנו עומדים להשתמש במי שפכים, כפי שהזכרתי, ואם מביאים בחשבון היכן רוב מפעלי הטיפול במי השפכים, הם משובצים בערים. זוהי סן פרנסיסקו, שיש לה כבר 1450 קילומטר של צינורות ביוב מתחת לעיר, והיא מזרימה את מי השפכים רחוק מהחוף. כך שערים שונות ברחבי העולם מטפלות במי השפכים שלהן באופן שונה. כמה ערים מעבדות אותם. כמה ערים פשוט מזרימות את המים. אבל בכל המקרים, המים המוזרמים מתאימים באופן מושלם לגידול מיקרו-אצות. אז בואו ונדמה כיצד המערכת עשויה להיראות. אנחנו קוראים לזה "אומגה", שהיא ראשי תיבות עבור "מגדרי ממברנות, לגידול אצות, הרחק מהחוף". בנאסא, אתה חייב שיהיה לך נוטריקון טוב.

אז איך זה עובד? איכשהו הראיתי לכם כיצד זה כבר פועל . אנו מכניסים את מי השפכים ומקור כלשהו של CO2 לתוך המבנה הצף שלנו, ומי השפכים מספקים בסיס תזונתי לגידול האצות, והן סופגות את ה- CO2 אשר אחרת היו נפלטים לאטמוספירה כגז חממה. הן כמובן משתמשות באנרגיה סולארית כדי לצמוח, וגל האנרגיה שעל פני השטח מספק אנרגיה לעירבול האצות, והטמפרטורה נשלטת על ידי טמפרטורת המים שמסביב. האצות שצומחות מייצרות חמצן, כפי שכבר ציינתי, והן גם מיצרות דלק ביולוגי ודשן ומזון, ומוצרי לוואי מעניינים אחרים של אצות.

והמערכת היא בפיקוח, למה אני מתכוון בכך? היא מודולרית. נניח שמשהו לגמרי בלתי צפוי קורה לאחד המודולים. הוא דולף. הוא נפגע מברק. מי השפכים שדולפים החוצה הם מים שכבר כעת נכנסים לסביבת החוף, והאצות שדולפות החוצה עוברות פירוק ביולוגי, ובגלל שהן חיות במי שפכים, הן אצות מים מתוקים, כלומר הן לא יכולות לחיות במי-מלח, כך שהן ימותו. הפלסטיק שאתו נבנה הוא סוג של פלסטיק ידוע שיש לנו נסיון טוב אתו, ואנחנו נבנה מחדש את המודולים שלנו כך שנוכל למחזר אותם שוב.

כך שנוכל ללכת מעבר לכך כאשר חושבים על מערכת זו שאני מציג בפניכם, וזה אומר שאנחנו צריכים לחשוב במונחים של המים, המים המתוקים, מה שגם יהווה בעיה בעתיד, ואנחנו עובדים כעת על שיטות לטהר את מי השפכים.

הדבר השני שיש לקחת בחשבון הוא המבנה עצמו. הוא מספק משטח לדברים באוקיינוס, ומשטח זה, שמכוסה באצות ים ואורגניזמים אחרים באוקיינוס, ייעשה לבית גידול ימי כך שזה מגדיל את המגוון הביולוגי. ולבסוף, מכיוון שהמבנה נמצא רחוק מהחוף, אנו יכולים לחשוב במונחים של כיצד זה עשוי לתרום לפעילות חקלאות ימית הרחק מהחוף.

כך שאתם חושבים כנראה, "ווי, זה נשמע כמו רעיון טוב. מה אנחנו יכולים לעשות כדי לנסות לראות אם זה מעשי?" ובכן, הקמתי מעבדות בסנטה קרוז במתקן ה"דגים וחיות הבר של קליפורניה", ומתקן זה איפשר שיהיו לנו מיכלים גדולים של מי-ים כדי לבדוק כמה מרעיונות אלה. אנחו גם ערכנו ניסויים בסן פרנסיסקו באחד משלושת המפעלים לטיפול במי שפכים, שוב מתקן כדי לבחון רעיונות. ולבסוף, רצינו לראות היכן נוכל לראות מה תהיה ההשפעה של מבנה זה בסביבה ימית, והקמנו אתר שדה במקום שנקרא "מעבדת נחיתה ימית מוס" במפרץ מונטריי, שבו עבדנו בנמל כדי לראות איזו השפעה תהיה לזה על אורגניזמים ימיים.

המעבדה שהקמנו בסנטה קרוז הייתה ה"סקאנק-וורקס" שלנו. זה היה מקום שבו גידלנו אצות ריתכנו פלסטיק, ובנינו כלים ועשינו הרבה טעויות, או, כפי שאדיסון אמר, עלה בידנו למצוא את 10,000 הדרכים שבהן המערכת לא פעלה. כעת, גידלנו אצות במי שפכים, ובנינו כלים שאיפשרו לנו להיכנס לתוך החיים של האצות כך שיכולנו לפקח על הדרך שהן גדלות, מה מסב להן אושר, איך אנחנו מבטיחים שתהיה לנו תרבית שתשרוד ותשגשג. כך שהמאפין החשוב ביותר שהיינו צריכים לפתח היה מה שמכונה פוטוביוריאקטורים, או PBRs. אלה היו מבנים שצפו על פני השטח, עשויים מאיזשהו חומר פלסטי זול שאיפשר לאצות לגדול, ואנחנו ייצרנו הרבה מאד עיצובים, שרובם היו כישלון נורא, וכאשר הגענו לבסוף לעיצוב שעבד, ב- כ-120 ליטרים, העלינו זאת לכדי 1800 ליטרים בסן פרנסיסקו.

אז הרשו לי להראות לכם כיצד המערכת פועלת. בעיקרון אנחנו לוקחים מי שפכים עם האצות שבחרנו ומזרימים אותם דרך מבנה צף זה, מבנה צינורי, מפלסטיק גמיש, הם מסתובבים דרך הדבר הזה, ויש כמובן אור שמש, בכל השטח, והאצות גדלות על החומרים המזינים.

אבל זה קצת כמו לדחוף את הראש לשקית פלסטיק. האצות לא עומדות להיחנק בשל ה- CO2, כפי שהיה קורה לנו. הם נחנקות מכיוון שהן מייצרות חמצן, והן לא באמת נחנקות, אך החמצן שהן מפיקות הוא בעייתי, והן משתמשות בכל ה- CO2. כך שהדבר הבא שהיינו צריכים לפתור היה כיצד נוכל לסלק את החמצן, ועשינו זאת על-ידי בניית עמודה זו שמזרימה חלק מהמים, ומחזירה CO2, שעשינו על-ידי ביעבוע המערכת לפני שאנחנו מזרימים חזרה את המים. ומה שאתם רואים כאן הוא אב-טיפוס, שהיה הניסיון הראשון בבניית סוג זה של עמודה. העמודה הגדולה יותר שהתקנו אז בסן פרנסיסקו במערכת המותקנת.

כך שלעמודה היה למעשה עוד מאפיין נחמד מאוד, וזה שהאצות השתכנו בעמודה, וזה איפשר לנו לצבור ביומסה של אצות באופן שבו נוכל בקלות לאסוף אותן . כך נסיר את האצות שהתרכזו בחלק התחתון של עמודה זו, ולאחר מכן יכולנו לאסוף בתהליך שבו גורמים לאצות לצוף על פני השטח, וניתן להסירן עם רשת.

כך, רצינו גם לחקור מה תהיה ההשפעה של מערכת זו בסביבה ימית, וציינתי שמיקמנו ניסוי זה באתר שדה ב"מוס-מעבדת נחיתה ימית" . טוב, מצאנו כמובן שחומר זה התכסה באצות, ונאלצנו אז לפתח הליך ניקוי, ואנחנו גם התבוננו באופן שבו עופות מים, ויונקים ימיים פועלים באופן הדדי, ולמעשה אתם רואים כאן את לוטרת-הים שמצאה שזה מאוד מעניין, ומעת לעת פילסה דרך וחצתה את מיטת המים הקטנה הצפה, ואנחנו רוצים להעסיק את הבחורה הזו או לאמן אותה כדי שתוכל לנקות את פני השטח של הדברים האלה, אבל זה משהו לעתיד.

עכשיו באמת מה שאנחנו עושים , עבדנו בארבעה אזורים. המחקרים שלנו כיסו את הביולוגיה של המערכת, שכללה למידה של הדרך שבה האצות גדלות, אך גם מה אוכל את האצות, ומה הורג את האצות. עשינו תכנון הנדסי כדי להבין למה נזדקק כדי שנהיה מסוגלים לבנות מבנה זה, לא רק בקנה מידה קטן, אבל איך נבנה בקנה מידה עצום שיהיה בו צורך בסופו של דבר. הזכרתי שהסתכלנו בציפורים, וביונקים ימיים והתבוננו למעשה בהשפעה הסביבתית של המערכת, ולבסוף בדקנו את הכלכליות, ולמה שאני מתכוון בכלכליות הוא, מהי האנרגיה הדרושה להפעלת המערכת? האם מקבלים מהמערכת יותר אנרגיה מאשר מכניסים לתוכה כדי שיתאפשר להפעיל את המערכת? ומה לגבי עלויות התפעול? ומה עם עלויות ההון? ומה לגבי, המבנה הכלכלי השלם?

אז תנו לי לומר לכם שזה לא הולך להיות קל, ויש עוד הרבה עבודה לעשות בכל ארבעת אזורים אלה כדי שניתן יהיה לגרום למערכת לפעול. אבל אין לנו הרבה זמן, והייתי רוצה להראות לכם את תפיסת האמן איך תראה מערכת זו אם אנו מוצאים את עצמנו במפרץ מוגן במקום כלשהו בעולם, ויש לנו ברקע בתמונה זו, מפעל לטיהור מי שפכים ומקור פליטת גז של CO2, אך כאשר מחשבים את הכלכליות של מערכת זו, מוצאים שלמעשה יהיה קשה לגרום לה לפעול. אלא אם רואים את המערכת כדרך לטפל במי שפכים, ללכידת פחמן, ופוטנציאל ללוחות סולאריים פוטו-וולטאיים או אנרגיית גלים או אפילו אנרגיית רוח, ואם מתחילים לחשוב במונחים של שילוב כל הפעילויות השונות האלו, אפשר יהיה לכלול במתקן כזה חקלאות ימית. כך שיתאפשר לנו לקבל מתחת למערכת זו חקלאות ימית של פירות-ים שבה אנו נגדל מולים או סקאלופס. נגדל צדפות וגידולים שיפיקו מוצרים ומזון בעלי ערך גבוה, וזה יהיה מוביל-שוק בזמן שאנו בונים את המערכת לממדים גדולים יותר ויותר כך שהיא , בסופו של דבר, תתחרה ברעיון לעשות זאת עבור דלקים.

אז תמיד מתעוררת שאלה גדולה מכיוון שלפלסטיק באוקיינוס יש עכשיו מוניטין ממש רע, וכך, התחלנו לחשוב חשיבה ירוקה C2C ("מעריסה לעריסה" ). מה אנחנו עומדים לעשות עם כל הפלסטיק הזה שאנחנו שנצטרך להשתמש בו בסביבה הימית שלנו? ובכן, אני לא יודע אם זה ידוע לכם, אבל בקליפורניה, יש כמות עצומה של פלסטיק שמשמשת כעת בחקלאות כגבבות פלסטיק, וזה פלסטיק שמשמש ליצירת החממות הקטנטנות האלו ממש על פני האדמה, וזה מספק חימום לקרקע כדי להאריך את עונת הגידול, זה מאפשר פיקוח על ניכוש העשבים, וזה, כמובן, מייעל מאד את ההשקיה . כך שמערכת האומגה תהיה חלק מסוג זה של תוצאה, וכאשר אנחנו נסיים להשתמש בזה בסביבה הימית, אנו מקווים להשתמש בזה, בחקלאות.

היכן אנחנו הולכים למקם את זה, ואיך זה ייראה הרחק מהחוף? הנה תמונה של מה שאנחנו יכולנו לעשות בסן פרנסיסקו. סן פרנסיסקו מפיקה 246 מיליון ליטרים ביום של מי שפכים. אם אנחנו מדמיינים אצירה של חמישה ימים במערכת זו, נזדקק להכיל 1230 מיליון ליטר וזה יהיה 5,180 דונם בערך של מודולים אלה של אומגה שצפים בסן פרנסיסקו. טוב, זה פחות מאחוז אחד של פני השטח של המפרץ. זה יניב, ב- 7560 ליטר ל 4 דונם בשנה, זה יניב מעל 7.5 מיליון ליטרים של דלק, שזה כ- 20 אחוזים של הביו-דיזל, או של הדיזל שיהיה נחוץ לסן פרנסיסקו, וזה מבלי לעשות דבר בקשר ליעילות.

איפה עוד היינו יכולים, באופן פוטנציאלי, למקם מערכת זו? יש הרבה אפשרויות. ישנו, כמובן, מפרץ סן פרנסיסקו, כפי שציינתי. מפרץ סן דייגו הוא דוגמה נוספת, מפרץ מובייל או מפרץ צ'ספיק, אבל המציאות היא, שככל שפני הים עולים, עומדות להיות המון הזדמנויות חדשות שניתן יהיה לשקול. (צחוק)

אז מה שאני מספר לכם עליו הוא מערכת של פעילויות משולבות. ייצור דלקים אורגניים בשילוב עם אנרגיה חלופית בשילוב עם חקלאות ימית.

יצאתי לחפש נתיב לייצור חדשני של דלק ביולוגי בר-קיימא, ובדרך גיליתי שמה שבאמת נחוץ ליכולת ההתמדה הוא שילוב של יותר חדשנות.

לטווח ארוך, יש בי אמונה גדולה בתחכום הקולקטיבי והמקושר שלנו. אני חושב שאין כמעט הגבלה למה שנוכל להשיג אם אנו גלויים באופן רדיקלי ולא איכפת לנו מי יזכה במוניטין. פתרונות ברי-קיימא לבעיות העתידיות שלנו יהיו מגוונים ויהיו רבים. אני חושב שאנחנו צריכים לשקול הכל, הכל מאלף עד תו. תודה. (מחיאות כפיים) (מחיאות כפיים) כריס אנדרסון: רק שאלה מהירה אחת, יונתן. האם פרוייקט זה ממשיך להתקדם בתוך נאסא או תזדקקו לאיזושהי קרן אנרגיה ירוקה שאפתנית שתבוא ותרים את הכפפה? יונתן טרנט: כך זה באמת הגיע כעת לשלב בנאסא שהם רוצים לפתח את זה למשהו שילך הרחק מהחוף, וישנן הרבה בעיות לעשות זאת בארצות הברית בשל ההגבלה במתן היתרים, והזמן שנדרש כדי לקבל היתרים כדי לעשות פרוייקטים הרחק מהחוף. זה באמת דורש, בשלב זה, אנשים מבחוץ, ואנו פתוחים באופן רדיקלי עם טכנולוגיה זו שאנחנו עומדים להשיק שם לכל אחד, ולכל מי שמעוניין לקחת ולנסות להפוך זאת לדבר ממשי. כ.א: אז זה מעניין. אתם לא רושמים זאת כפטנט. אתם מפרסמים זאת. ג'.ט.: בהחלט. כ.א.: טוב מאד. תודה רבה. ג'.ט.: תודה לך. (מחיאות כפיים)