Til sin senior-afhandling på Princeton studerede Mark Herrema landbrugsstøtte og udtænkte en markedsstyret løsning på verdenssult. Intet synes at være en for stor ordre for den målbevidste iværksætter, der har hovedpolitik i politik.
Herrema, 33, har siden skiftet sit fokus til klimaforandringer - specifikt at finde en måde at fange drivhusgasser og bruge dem godt til. Han og Kenton Kimmel, en klassekammerat i gymnasiet, grundlagde det Irvine, Californien-baserede selskab Newlight Technologies i 2003. Efter mange års forskning afslørede teamet en måde at fremstille plast på fra CO2-emissioner, der faktisk er mere overkommelige priser end oliebaseret plast . Den "hemmelige sauce" er en biokatalysator, der kombinerer luft og metan og samler alt kulstof, brint og iltmolekyler i en termoplast, som producenterne kalder AirCarbon.
Herrema deler sin historie med Smithsonian.com.
Lad os starte med problemet. Hvilket problem forsøger du at løse?
Newlight startede i 2003 med et spørgsmål. I stedet for at se på kulstofemissioner som et problem, hvad nu hvis vi kunne bruge kulstofemissioner som råmateriale til at fremstille materialer, og hvad hvis disse materialer kunne udkonkurrere oliebaserede materialer om pris og ydelse?
Hvis vi kunne gøre det, ville vi have en kraftfuld proces til at tackle to spørgsmål: for det første olieafhængighed ved at erstatte olie med fanget kulstofemission og for det andet klimaændringer ved at skabe en markedsdrevet carbon capture platform. Hvad hvis verden konkurrerer om brugen af kulstofemissioner som en ressource? Der er få ting, vi kan forestille os, som ville være så magtfulde til at tackle klimaændringer.
Så hvad er Newlight Technologies nøjagtigt? Kan du give mig din elevator pitch?
Newlight blev grundlagt for at realisere denne vision. Nettoresultatet, efter over et årti med forskning og udvikling, er AirCarbon, et termoplastisk materiale fremstillet ved at kombinere luft og indfanget metan-baseret kulstofemission, der ellers ville blive en del af luften. Materialet er lige så stærkt som oliebaseret plast og betydeligt billigere.
Hvordan fremstiller du plasten nøjagtigt?
Produktionsprocessen starter med metanemissioner genereret på steder som deponeringsanlæg, gårde, vandrensningsanlæg og energiproduktionsanlæg - hvor som helst metan udsendes, hvor det ellers ville blive udluftet eller blosset. Den første ting, vi gør, er at fange den metan.
For eksempel holdes organisk materiale på en gård ofte i et begrænset område, såsom en tank, hvor det producerer methan, og denne metan udluftes eller ledes ind i et rør og til sidst forbrændes, med i det væsentlige 100 procent af det kulstof, der frigives til luft. I vores proces omdirigerer vi røret til vores konverteringsreaktor i stedet for at lade røret udlufte eller føre en forbrændingsanordning. Inde i reaktoren blander vi metanemissionerne med vand, luft og vores biokatalysator. Her trækker biokatalysatoren ilt ud af luften og kulstof og brint ud af metanen og kombinerer disse molekyler for at fremstille et langkædet termoplastisk polymermolekyle, kaldet AirCarbon.
Dernæst fjerner vi AirCarbon fra reaktoren og smelter det efter et nedstrøms forarbejdningstrin til en pellet, hvor det derefter kan behandles til former og bruges til at erstatte oliebaseret plast.
Sådan ser plastikpillerne ud, inden de laves til andre produkter. (Newlight) Hvordan var du i stand til at gøre denne proces omkostningseffektiv?
Den grundlæggende videnskab til at omdanne metan til termoplastiske polymerer eksisterede i mange årtier. Desværre, mens videnskaben eksisterede, var den vigtigste udfordring og grunden til, at processen aldrig var blevet kommercialiseret, omkostninger. Før Newlight var omkostningerne til produktion af polymerer fra metanemission ca. 2 til 3 gange højere end omkostningerne til produktion af oliebaseret plast. Desværre har meget få virksomheder råd til at bruge et materiale på det prisniveau. Så vores grundlæggende udfordring var: hvordan gennemfører vi denne proces på en sådan måde, at vi kan udkonkurrere oliebaseret plast på pris? I sidste ende var vores centrale gennembrud vores biokatalysator.
Tidligere var alle biokatalysatorer selvbegrænsende, hvilket betyder, at de kun kunne fremstille en bestemt mængde polymer, før de slukkede sig selv og fremstilte kuldioxid i stedet for polymer. Numerisk, for at fremstille et kilogram plastik, var du nødt til at fremstille et kilogram biokatalysator, og det var det maksimale udbytte, hvilket gjorde produktionsomkostningerne meget dyre.
I løbet af cirka ti års arbejde udviklede vi en ny slags biokatalysator, der ikke slukker for sig selv. Hver kilde biokatalysator, vi fremstiller, producerer omkring ni kilogram polymer - ni gange mere materiale til samme input end tidligere indstillinger, hvilket gør det muligt for Newlight at fremstille polymer fra drivhusgasser til et prissted, der har en dobbeltcifret procentuel omkostningsreduktion sammenlignet med omkostningerne at fremstille plastik fra olie.
Hvordan kom du op med dette koncept?
Jeg læste en Los Angeles Times- artikel om metanemissioner fra køer i 2003, kaldet “Sådan får man køerne til at køle den ned.” Artiklen beskrev den nøjagtige mængde metan - 634 liter - udsendt per ko per dag, og dette nummer startede en kæde af spørgsmål: hvor meget metan producerer en gård? Hvad med et amt, en stat, et deponeringsanlæg eller et energianlæg?
Det, der havde virket som et abstrakt koncept med CO2-emissioner, virkede nu så rigtigt, så berørbart. Det brændende spørgsmål var, hvis så mange af vores materialer er lavet af kulstof, hvorfor lader vi alt dette kulstof gå i luften? Hvorfor ikke bruge det til at fremstille materialer, især materialer, der ellers ville være lavet af olie, som plast?
Jeg gik sammen med Kenton Kimmel for at finde Newlight, og i 2006 sluttede Evan Creelman sig til vores team. I ni år arbejdede Newlight i radio-tavshed - intet websted, ingen offentlig tilstedeværelse - fordi vi sagde, at indtil vi kunne udkonkurrere oliebaseret plast på pris, var der intet at tale om.
En stol der er lavet af AirCarbon. (Newlight) Hvordan vil du beskrive din succes til dato?
I august 2013, ti år efter vores grundlæggelse, påbegyndte Newlight aktiviteter på verdens første kommercielle produktionsanlæg til AirCarbon i Californien, hvor vi kombinerer luft med metan fra en gård for at fremstille AirCarbon termoplast.
Siden Newlight's kommercielle opskalering er AirCarbon blevet brugt i en række produkter, herunder stole fra KI, tasker fra Dell og mobiltelefonbeholdere fra Sprint. I 2013 havde Newlight fem produktapplikationer. Inden for 12 måneder efter vores kommercielle opskalering voksede vi til over 75 applikationer, og i dag samarbejder vi med over 60 Fortune 500 virksomheder om at lancere AirCarbon i forskellige produkter i USA, Europa og Asien, fra bilindustrien og elektronikkomponenter, til flasker, hætter og film.
Vores fokus i dag er på udvidelse, hvor vores næste benchmark-trin er at skalere produktionen op til 50 millioner pund om året. En af de sidste store nyskabelser inden for plastproduktion - Union Carbides UNIPOL-teknologi - reducerede kapital og driftsomkostninger ved plastproduktionsprocessen og voksede fra en idé til over 60 milliarder pund om året i den årlige produktion. Vi ser en lige så væsentlig skridtændring i omkostningsbesparelser, og vi sigter mod at opnå lignende skala.
Parallelt er vores fokus opbygning af flere konverteringsfaciliteter, så vi hurtigt og effektivt kan udvide AirCarbon-produktionsteknologien, på steder som gårde og deponeringsanlæg til [fracking] fakkelerne i North Dakota og Texas, hvor mængden af kulstof, der bliver brændt ud og udsendes hver dag - kulstof der vi kunne omdanne til materialer - er så intens, at fra landdistrikterne lyser disse landdistrikterne himlen om natten som Chicago eller New York.
Medlemmer af Newlight-teamet på et af deres produktionsanlæg i Californien. (Newlight) Hvilken indvirkning ser du, at Newlight Technologies har på reduktionen af drivhusgasemissioner?
Når du holder AirCarbon i hånden, drages cirka 40 procent af den vægt, du føler, ilt fra luften, og 60 procent er kulstof og brint fra fanget kulstofemission - kulstof, der ellers ville være en del af luften.
Vores håb er, at AirCarbon starter et paradigmeskifte, hvor vi begynder at se drivhusgasemissioner som en ressource, et råmateriale, der kan bruges til at producere de mest bæredygtige og mest bæredygtige materialer i verden af højeste kvalitet.
Tror du, at Newlight kan hjælpe med at løse spændingen mellem dem, der er interesseret i at begrænse kulstofemissioner, og dem, der føler, at sådanne begrænsninger vil lamle økonomien? I bekræftende fald, hvordan?
Absolut. AirCarbon er en del af Atlas Shrugged og en del En Inconvenient Truth . Det er vores overbevisning, at klimaændringer ikke vil blive løst ved subsidier eller skatter. Vi tror, at den eneste måde, hvorpå vi vil løse klimaændringer, i den tid og i den skala, der kræves, er gennem markedsdrevne løsninger, hvor forbrugere og mærker er en del af løsningen, hvor de produkter, vi fremstiller koster mindre og fange kulstof, og hvor vi alle deltager i det.
I sidste ende er det, der er så spændende for os ved AirCarbon, at det ændrer betingelserne for debatten. Hvis virkeligheden er politisk dødvande, er vi nødt til at stoppe med at kæmpe den samme kamp og fokusere på fælles grund og løsninger. Vi kan alle være enige om, at vi hellere vil bruge indenlandsk kulstofbinding end olie til at fremstille produkter, og vi kan alle være enige om, at vi hellere vil bruge kulstofindfangningsmaterialer, der koster mindre end oliebaserede materialer.
