https://frosthead.com

Stvaranje plastike iz stakleničkih plinova

Za svoj viši rad na Princetonu, Mark Herrema proučavao je subvencije na poljoprivrednim gospodarstvima i osmislio tržišno rješenje gladi u svijetu. Ništa se ne čini previsokim nalogom za odlučnog poduzetnika koji je započeo politiku.

Herrema (33) se od tada usredotočila na klimatske promjene - konkretno, pronalazeći način za hvatanje stakleničkih plinova i njihovo dobro korištenje. On i Kenton Kimmel, srednjoškolski razred, osnovali su tvrtku Newlight Technologies sa sjedištem u Kaliforniji 2003. godine. Nakon višegodišnjeg istraživanja, tim je otkrio način za proizvodnju plastike od emisija ugljika koja je po povoljnijim cijenama od plastike na bazi ulja, "Tajni umak" biokatalizator je koji kombinira zrak i metan te ponovno sastavlja sve molekule ugljika, vodika i kisika u termoplastiku koju proizvođači nazivaju AirCarbon.

Herrema svoju priču dijeli sa Smithsonian.com.

Počnimo s problemom. Koji problem pokušavate riješiti?

Newlight je započeo 2003. s pitanjem. Umjesto da se na emisije ugljika gleda kao na problem, što ako bismo mogli koristiti emisije ugljika kao sirovinu za izradu materijala, i što ako ti materijali mogu nadmašiti cijene nafte na osnovu cijene i performansi?

Da bismo to uspjeli, imali bismo snažan proces za rješavanje dva pitanja: prvo, ovisnost o nafti, zamjenom nafte rezerviranim emisijama ugljika, i drugo, klimatske promjene, stvaranjem tržišne platforme za hvatanje ugljika. Što ako se svijet natjecao za korištenje emisija ugljika kao resursa? Malo je stvari koje možemo zamisliti da bi bile tako moćne u rješavanju klimatskih promjena.

Dakle, što je Newlight Technologies? Možete li mi dati visinu dizala?

Newlight je osnovan da ostvari tu viziju. Neto rezultat, nakon više od desetljeća istraživanja i razvoja, je AirCarbon, termoplastični materijal proizveden kombiniranjem zraka i zarobljenih emisija ugljika na bazi metana koji bi inače postali dio zraka. Materijal je snažan poput plastike na bazi ulja i značajno jeftiniji.

Kako točno pravite plastiku?

Proizvodni proces započinje emisijom metana na mjestima poput odlagališta otpada, farmi, postrojenjima za pročišćavanje vode i postrojenjima za proizvodnju energije - bilo gdje da se metan emitira tamo gdje bi se inače odvodio ili spalio. Prvo što radimo je uhvatiti taj metan.

Na primjer, na farmi se organski materijal često drži u ograničenom području, kao što je rezervoar, gdje se proizvodi metan, a taj se metan odzračuje ili pretvara u cijev i na kraju sagorijeva, pri čemu se otpušta u osnovi 100 posto ugljika u zrak. U svom procesu, umjesto da pustimo da se cijev odzrači ili napuni uređaj za izgaranje, cijev preusmjerimo u naš pretvorbeni reaktor. Unutar reaktora miješamo emisije metana s vodom, zrakom i biokatalizatorom. Ovdje biokatalizator izvlači kisik iz zraka, a ugljik i vodik iz metana, te kombinira te molekule da bi stvorio dugolančani molekul termoplastične polimere, nazvan AirCarbon.

Zatim uklanjamo AirCarbon iz reaktora, a nakon koraka daljnje obrade, otopimo ga u pelet, gdje se može preraditi u oblike i koristiti za zamjenu plastike na bazi ulja.

Pellete od plastike Kako izgledaju plastične pelete prije nego što se pretvore u druge proizvode. (Newlight)

Kako ste uspjeli ovaj proces učiniti isplativijim?

Osnovna znanost za pretvaranje metana u termoplastične polimere postojala je mnogo desetljeća. Nažalost, dok je znanost postojala, ključni izazov i razlog koji proces nikada nije komercijaliziran bili su troškovi. Prije Newlight-a, trošak proizvodnje polimera iz emisija metana bio je oko 2 do 3 puta veći od troškova za proizvodnju plastike na bazi ulja. Nažalost, vrlo malo tvrtki može priuštiti upotrebu materijala na toj razini cijena. Dakle, naš je osnivački izazov bio: kako provesti ovaj postupak na takav način da nadmašimo plastiku na bazi ulja na cijeni? U konačnici, naš ključni proboj bio je naš biokatalizator.

Naime, u prošlosti su se svi biokatalizatori samoograničavali, što znači da su mogli napraviti samo određenu količinu polimera prije nego što se sami isključe i umjesto ugljika naprave polimer ugljičnog dioksida. Numerički, da biste napravili jedan kilogram plastike, trebalo vam je napraviti jedan kilogram biokatalizatora, a to je bio maksimalni prinos, što je proizvodnju skupo koštalo.

Tijekom desetak godina rada razvili smo novu vrstu biokatalizatora koja se ne isključuje. Svaki kilogram biokatalizatora koji proizvedemo proizvodi oko devet kilograma polimera - devet puta više materijala za isti unos od prethodnih opcija, omogućavajući Newlightu proizvodnju polimera iz stakleničkih plinova po cijeni koja ima dvoznamenkasto smanjenje postotnog troška u odnosu na troškove za proizvodnju plastike iz ulja.

Kako ste došli do ovog koncepta?

Pročitao sam članak iz Los Angeles Timesa o emisiji metana od krava 2003. godine, nazvan "Nabaviti krave da se ohlade." U članku je opisana precizna količina metana - 634 kvarta - koji se emitira po kravi dnevno, a taj je broj pokrenuo lanac pitanja: koliko metana proizvodi poljoprivredno gospodarstvo? Što je sa županijom, državom, odlagalištem ili energetskim postrojenjem?

Ono što se činilo apstraktnim konceptom emisija ugljika sada se činilo tako stvarno, tako dirljivo. Goruće pitanje je bilo, ako je toliko naših materijala načinjeno od ugljika, zašto puštamo sav taj ugljik u zrak? Zašto ga ne biste koristili za izradu materijala, posebno materijala koji bi se inače izrađivali od ulja, poput plastike?

Udružio sam se s Kentonom Kimmelom kako bih osnovao Newlight, a 2006. godine Evan Creelman pridružio se našem timu. Devet godina Newlight je radio u radio-tišini - nema web mjesta, nije bilo prisutnosti javnosti - jer rekli smo da dok nismo uspjeli nadmašiti plastiku na bazi ulja na cijeni, nije se moglo razgovarati.

AirCarbon stolica Stolica izrađena od AirCarbona. (Newlight)

Kako biste opisali svoj dosadašnji uspjeh?

U kolovozu 2013., deset godina nakon osnivanja, Newlight je započeo s radom na prvom svjetskom proizvodnom pogonu AirCarbon na komercijalnoj razini. u Kaliforniji, gdje kombiniramo zrak s metanom s farme da bismo napravili AirCarbon termoplastiku.

Od Newlight-ove komercijalne razmjere, AirCarbon se koristi u mnogim proizvodima, uključujući stolice KI, torbe tvrtke Dell i futrole za mobitele tvrtke Sprint. U 2013. godini Newlight je imao pet aplikacija za proizvode. U roku od 12 mjeseci našeg komercijalnog opsega, narasli smo na više od 75 aplikacija, a danas radimo s preko 60 tvrtki Fortune 500 na lansiranju AirCarbona u raznim proizvodima u SAD-u, Europi i Aziji, od automobilskih aplikacija i elektroničkih komponenti, do boce, čepove i filmove.

Danas smo u fokusu na širenju, s tim da je naš sljedeći korak mjerilo proizvodnju do 50 milijuna funti godišnje. Jedna od posljednjih glavnih inovacija u proizvodnji plastike - UNIPOL tehnologija Union Carbidea - smanjila je kapitalni i operativni trošak procesa proizvodnje plastike i od ideje povećala na preko 60 milijardi funti godišnje u proizvodnji. Vidimo jednako značajnu korak u promjeni uštede troškova i cilj nam je postići slične razmjere.

Paralelno s tim, naš fokus je izgradnja više postrojenja za pretvorbu, tako da možemo brzo i učinkovito proširiti tehnologiju proizvodnje AirCarbona na mjestima poput farmi i odlagališta na [fracking] baklje u Sjevernoj Dakoti i Teksasu, gdje se količina ugljika svakodnevno zapali i emitira - ugljik koji mogli bismo pretvarati u materijale - toliko je intenzivan da noću, iz ovih prostora, ova ruralna područja osvjetljavaju nebo poput Chicaga ili New Yorka.

Članovi Newlight tima u jednom od njihovih proizvodnih pogona u Kaliforniji. Članovi Newlight tima u jednom od njihovih proizvodnih pogona u Kaliforniji. (Newlight)

Kakav utjecaj vidite Newlight Technologies na smanjenje emisije stakleničkih plinova?

Kad držite AirCarbon u ruci, oko 40 posto težine koju osjećate je kisik izvučen iz zraka, a 60 posto ugljik i vodik iz zarobljenih emisija ugljika - ugljik koji bi inače postao dio zraka.

Nadamo se da će AirCarbon započeti promjenu paradigme, gdje počinjemo promatrati emisije stakleničkih plinova kao resurs, sirovinu koja se može koristiti za proizvodnju najkvalitetnijih, najodrživijih materijala na svijetu.

Mislite li da Newlight može pomoći u rješavanju napetosti između onih koji su zainteresirani za ograničavanje emisije ugljika i onih koji osjećaju da će takva ograničenja biti osakaćen ekonomiji? Ako da, kako?

Apsolutno. AirCarbon je jedan dio Atlas slegnuo ramenima, a jedan dio Neugodna istina . Vjerujemo da klimatske promjene neće biti riješene subvencijama ili porezima. Mislimo da je jedini način na koji ćemo riješiti klimatske promjene, u vremenu i u mjeri koja je potrebna, kroz tržišno usmjerena rješenja, gdje su potrošači i brendovi dio rješenja, gdje proizvodi koje stvaramo koštaju manje i hvatamo ugljik i tamo svi mi u tome sudjelujemo.

U konačnici, ono što nas toliko zanima u AirCarbonu je da mijenja uvjete rasprave. Ako je stvarnost politički zastoj, moramo se prestati boriti protiv iste borbe i usredotočiti se na zajedničko tlo i rješenja. Svi se možemo složiti da bismo radije koristili domaću sekvestraciju ugljika nego naftu za izradu proizvoda, a svi se možemo složiti da bismo radije koristili materijale za hvatanje ugljika koji koštaju manje od materijala na bazi nafte.

Stvaranje plastike iz stakleničkih plinova