יצירת פלסטיק מגזי חממה

עבור התזה הבכירה שלו בפרינסטון, למד מרק הרמה סובסידיות לחוות ומצא פיתרון מונע שוק לרעב עולמי. שום דבר לא נראה בסדר גבוה מדי עבור היזם הנחוש, שהתמקד בפוליטיקה.

הרמה, 33, מאז העביר את המיקוד שלו לשינויי אקלים - במיוחד, למצוא דרך לתפוס גזי חממה ולהשתמש בהם היטב. הוא וקנטון קימל, חבר כיתות בתיכון, הקימו את חברת אירליין, קליפורניה, Newlight Technologies בשנת 2003. לאחר שנים של מחקר, הצוות חשף דרך לייצר פלסטיק מפליטת פחמן במחיר משתלם יותר מאשר פלסטיק מבוסס שמן. . "הרוטב הסודי" הוא ביו-קטליסט המשלב אוויר ומתאן, ומרכיב מחדש את כל מולקולות הפחמן, המימן והחמצן לתרמופלסטית שמכנה היצרנים AirCarbon.

הרמה משתף את סיפורו עם Smithsonian.com.

נתחיל בבעיה. איזו בעיה אתה מנסה לתקן?

ניולייט התחיל בשנת 2003 בשאלה. במקום להסתכל על פליטות פחמן כבעיה, מה אם היינו יכולים להשתמש בפליטות פחמן כחומר גלם לייצור חומרים, ומה אם חומרים אלו יכולים להשלים חומרים מבוססי שמן על מחיר וביצועים?

אם היינו יכולים לעשות זאת, היה לנו תהליך רב עוצמה לטיפול בשני סוגיות: ראשית, תלות בנפט, על ידי החלפת נפט בפליטות פחמן שנתפסו, ושנית, שינויי אקלים, על ידי יצירת פלטפורמת לכידת פחמן שמונעת בשוק. מה אם העולם יתמודד על השימוש בפליטות פחמן כמשאב? יש מעט דברים שאנחנו יכולים לדמיין שיהיו כה חזקים בהתמודדות עם שינויי אקלים.

אז מה בדיוק Newlight Technologies? אתה יכול לתת לי את מגרש המעליות שלך?

ניולייט הוקמה למימוש חזון זה. התוצאה נטו, לאחר למעלה מעשור של מחקר ופיתוח, היא AirCarbon, חומר תרמופלסטי המיוצר על ידי שילוב של אוויר ופליטת פחמן על בסיס מתאן אשר יהפוך לחלק מהאוויר. החומר חזק כמו פלסטיקה על בסיס שמן ופחות יקר משמעותית.

איך בדיוק אתה מכין את הפלסטיק?

תהליך הייצור מתחיל בפליטת מתאן שנוצרת במקומות כמו מזבלות, חוות, מתקני טיהור מים ומתקני ייצור אנרגיה - בכל מקום בו מתאן נפלט במקום בו היה אוורור או התלקח אחרת. הדבר הראשון שאנחנו עושים הוא לתפוס את המתאן הזה.

לדוגמה, בחווה, חומר אורגני מוחזק לרוב באזור מוגבל, כגון מיכל, שם הוא מייצר מתאן, ומתאן זה מאוורר או מוביל לצינור ובסופו של דבר בעירה, כאשר בעצם 100 אחוז מהפחמן משתחרר. לאוויר. בתהליך שלנו, במקום לתת לאותו צינור לפרוק או להזין מכשיר בעירה, אנו מפנים את הצינור לכור ההמרה שלנו. בתוך הכור, אנו מערבבים את פליטת המתאן עם מים, אוויר וביו-קטליסט שלנו. כאן, הבי-קטליסט מושך חמצן מהאוויר, ופחמן ומימן מהמתאן, ומשלב מולקולות אלה ליצירת מולקולת פולימרית תרמופלסטית ארוכת שרשרת, הנקראת AirCarbon.

בשלב הבא, אנו מוציאים את האייר פחמן מהכור, ואחרי שלב עיבוד במורד הזרם נמיס אותו לכדורייה, שם ניתן לעבד אותו לצורות ומשמש להחלפת פלסטיק מבוסס שמן.

איך נראות כדוריות הפלסטיק, לפני שהן הופכות למוצרים אחרים. (אור חדש)

איך הצלחת להפוך את התהליך הזה לעלות וחסכונית?

המדע הבסיסי להמרת מתאן לפולימרים תרמופלסטיים היה קיים במשך עשורים רבים. למרבה הצער, בעוד שהמדע היה קיים, עלות האתגר העיקרי והסיבה לכך שהתהליך מעולם לא סוחר. לפני ניולייט העלות לייצור פולימרים מפליטת מתאן הייתה גבוהה פי 2 עד 3 מהעלות לייצור פלסטיק מבוסס שמן. למרבה הצער, מעט מאוד חברות יכולות להרשות לעצמן להשתמש בחומר באותה רמת מחיר. אז האתגר המכונן שלנו היה: כיצד אנו מבצעים את התהליך הזה באופן בו אנו יכולים להשלים פלסטיקה על בסיס שמן במחיר? בסופו של דבר, הפריצה העיקרית שלנו הייתה הביו-קטליטיקאי שלנו.

באופן ספציפי, בעבר, כל הבי-קטליסטים היו מגבילים את עצמם, כלומר הם יכולים רק להכין כמות מסוימת של פולימר לפני שהם יכבו את עצמם וייצרו פחמן דו חמצני במקום פולימר. מבחינה מספרית, כדי להכין קילוגרם אחד של פלסטיק, היית צריך להכין קילוגרם אחד של ביו-קטליסט, וזה היה התשואה המקסימלית, שהפכה את עלות הייצור ליקרה מאוד.

במהלך כעשר שנות עבודה, פיתחנו סוג חדש של ביו-קטליסט שאינו מכבה את עצמו. כל קילוגרם של ביו-קטליסט שאנחנו מייצרים מייצר כתשעה קילוגרמים של פולימר - פי תשעה יותר חומר לאותה קלט מאשר אפשרויות קודמות, מה שמאפשר ל- Newlight לייצר פולימר מגזי חממה בנקודת מחיר הכוללת הפחתת עלות דו ספרתית לעומת העלות. לייצור פלסטיק משמן.

איך הגעת למושג הזה?

קראתי מאמר של לוס אנג'לס טיימס על פליטות מתאן מפרות בשנת 2003, שנקרא "להביא את הפרות לקירור". המאמר תיאר את הנפח המדויק של מתאן - 634 ליטרים - הנפלטים לכל פרה ביום, והמספר הזה התחיל שרשרת של שאלות: כמה מתאן מייצרת משק? מה עם מחוז, מדינה, מטמנה או מתקן אנרגיה?

מה שנראה כמו מושג מופשט של פליטת פחמן נראה עכשיו כל כך אמיתי, כל כך נוגע ללב. השאלה הבוערת הייתה, אם כל כך הרבה מחומרים שלנו עשויים מפחמן, מדוע אנו נותנים לכל הפחמן הזה להיכנס לאוויר? מדוע לא להשתמש בו כדי לייצר חומרים, ובמיוחד חומרים שאחרים היו עשויים משמן, כמו פלסטיק?

התחברתי עם קנטון קימל כדי למצוא את ניולייט, ובשנת 2006 הצטרף אוואן קרלמן לצוות שלנו. במשך תשע שנים עבד ניולייט בשתיקת רדיו - שום אתר, שום נוכחות ציבורית - מכיוון שאמרנו שעד שנוכל להשלים פלסטיקה על בסיס שמן על מחיר, לא היה על מה לדבר.

כסא העשוי מ- AirCarbon. (אור חדש)

איך היית מתאר את ההצלחה שלך עד היום?

באוגוסט 2013, עשר שנים לאחר הקמתנו, החלה ניולייט בפעילות במפעל הייצור הראשון בקנה מידה מסחרי של AirCarbon. בקליפורניה, שם אנו משלבים אוויר עם מתאן מחווה לייצור תרמופלסטים של AirCarbon.

מאז ההיקף המסחרי של ניולייט נעשה שימוש ב- AirCarbon במספר מוצרים, כולל כסאות מ- KI, תיקים של Dell ומארזי פלאפון של ספרינט. בשנת 2013 היו ל- Newlight חמישה יישומי מוצר. תוך 12 חודשים מההיקף המסחרי שלנו, צמחנו ליותר מ -75 יישומים, וכיום אנו עובדים עם למעלה מ- 60 חברות Fortune 500 להשקת AirCarbon במוצרים שונים בארצות הברית, אירופה ואסיה, החל מיישומי רכב ורכיבי אלקטרוניקה, ועד בקבוקים, כובעים וסרטים.

המיקוד שלנו כיום הוא בהתרחבות, כאשר צעד המבחן הבא שלנו הוא בהיקף הייצור של עד 50 מיליון פאונד לשנה. אחד החידושים הגדולים האחרונים בייצור הפלסטיקה - טכנולוגיית UNIPOL של יוניון קרביד - הפחית את ההון ואת עלות התפעול של תהליך ייצור הפלסטיק וצמח מרעיון ליותר מ -60 מיליארד פאונד בשנה בייצור שנתי. אנו רואים שינוי צעד לא פחות משמעותי בחיסכון בעלויות, ואנחנו שואפים להשיג סולם דומה.

במקביל, המוקד שלנו הוא בניית מתקני המרה נוספים, כך שנוכל להרחיב את טכנולוגיית הייצור של אייר-פחמן במהירות וביעילות, במקומות כמו חוות ומטמנות לפיצוציות [דקקינג] בצפון דקוטה וטקסס, שם כמות הפחמן המתלקחת ונפלטת מדי יום - פחמן אנו יכולים להמיר לחומרים - הוא כה עז עד כי החלל האזורים הכפריים האלה מאירים בשמיים בלילה כמו שיקגו או ניו יורק.

חברי צוות נילייט באחד ממפעלי הייצור שלהם בקליפורניה. (אור חדש)

איזו השפעה אתה רואה שיש ל- Newlight Technologies על צמצום פליטת גזי החממה?

כשאתה מחזיק את אייר פחמן בידך, כ 40 אחוז מהמשקל שאתה מרגיש שהוא נשאב מהאוויר ו 60 אחוז זה פחמן ומימן מפליטות פחמן שנתפסו - פחמן שאחרת היה הופך לחלק מהאוויר.

תקוותנו היא כי אייר-פחמן מתחיל שינוי פרדיגמה, בו אנו מתחילים לראות בפליטות גזי חממה כמשאב, חומר גלם אשר ניתן להשתמש בו כדי לייצר חומרים בר קיימא באיכות הגבוהה ביותר, המועילים בעלויות, ביותר בעולם.

האם אתה חושב ש- Newlight יכול לעזור לפתור את המתח בין המעוניינים להגביל את פליטת הפחמן, לבין אלה שחשים שמגבלות כאלה יתקשו למשק? אם כך, איך?

בהחלט. AirCarbon הוא חלק אחד אטלס משך בכתפיו וחלק אחד אמת לא נוחה . האמונה שלנו היא ששינוי האקלים לא ייפתר על ידי סובסידיות או מיסים. אנו חושבים שהדרך היחידה בה אנו הולכים לפתור את שינויי האקלים, בזמן ובקנה המידה הנדרש, היא באמצעות פתרונות מונעי שוק, בהם צרכנים ומותגים הם חלק מהפתרון, שם המוצרים שאנו מייצרים עולים פחות ו ללכוד פחמן, ואיפה כולנו משתתפים בכך.

בסופו של דבר, מה שמרגש אותנו כל כך לגבי AirCarbon הוא שזה משנה את תנאי הוויכוח. אם המציאות היא נקודת מבט פוליטית, עלינו להפסיק להילחם באותה קטטה ולהתמקד בשטח ופתרונות משותפים. כולנו יכולים להסכים שאנחנו מעדיפים להשתמש בהפרשת פנים פחמן ביתית מאשר בשמן לייצור מוצרים, וכולנו יכולים להסכים שאנחנו מעדיפים להשתמש בחומרים ללכידת פחמן שעולים פחות מחומרים על בסיס שמן.