Voor zijn senior scriptie bij Princeton studeerde Mark Herrema landbouwsubsidies en bedacht hij een marktgestuurde oplossing voor honger in de wereld. Niets lijkt een te lange opdracht voor de vastberaden ondernemer, die zijn hoofdvak in de politiek heeft.
De 33-jarige Herrema heeft sindsdien zijn aandacht verlegd naar klimaatverandering, met name door een manier te vinden om broeikasgassen op te vangen en goed te gebruiken. Hij en Kenton Kimmel, een klasgenoot van de middelbare school, richtten in 2003 het Irvine, Californië gevestigde bedrijf Newlight Technologies op. Na jaren van onderzoek heeft het team een manier onthuld om uit koolstofemissies plastic te produceren dat eigenlijk goedkoper is dan op olie gebaseerde plastics . De "geheime saus" is een biokatalysator die lucht en methaan combineert en alle koolstof-, waterstof- en zuurstofmoleculen weer samenvoegt tot een thermoplast die de makers AirCarbon noemen.
Herrema deelt zijn verhaal met Smithsonian.com.
Laten we beginnen met het probleem. Welk probleem probeer je op te lossen?
Newlight begon in 2003 met een vraag. In plaats van CO2-uitstoot als een probleem te beschouwen, wat als we CO2-uitstoot als grondstof zouden kunnen gebruiken om materialen te maken, en wat als die materialen op olie gebaseerde materialen zouden kunnen concurreren op prijs en prestaties?
Als we dat zouden kunnen doen, zouden we een krachtig proces hebben om twee problemen aan te pakken: ten eerste, afhankelijkheid van olie, door olie te vervangen door vastgelegde koolstofemissies, en ten tweede, klimaatverandering, door een marktgestuurd platform voor koolstofafvang te creëren. Wat als de wereld concurreerde voor het gebruik van koolstofemissies als hulpbron? Er zijn maar weinig dingen die we ons kunnen voorstellen die zo krachtig zouden zijn in het aanpakken van klimaatverandering.
Wat is Newlight Technologies precies? Kun je me je elevator pitch geven?
Newlight is opgericht om deze visie te realiseren. Het netto resultaat, na meer dan tien jaar van onderzoek en ontwikkeling, is AirCarbon, een thermoplastisch materiaal dat is gemaakt door lucht te combineren met afgevangen koolstofemissies op basis van methaan die anders deel van de lucht zouden worden. Het materiaal is zo sterk als op olie gebaseerde kunststoffen en aanzienlijk goedkoper.
Hoe maak je het plastic precies?
Het productieproces begint met methaanemissies die worden gegenereerd op plaatsen zoals stortplaatsen, boerderijen, waterzuiveringsinstallaties en energieproductiefaciliteiten - overal waar methaan wordt uitgestoten waar het anders zou worden ontlucht of geflakkerd. Het eerste wat we doen is dat methaan vangen.
Op een boerderij wordt organisch materiaal bijvoorbeeld vaak in een besloten ruimte bewaard, zoals een tank, waar het methaan produceert en dit methaan wordt ontlucht of in een pijp geleid en uiteindelijk verbrand, waarbij in wezen 100 procent van de koolstof vrijkomt luchten. In ons proces, in plaats van die pijp te laten ontluchten of een verbrandingsapparaat te voeden, richten we de pijp naar onze conversiereactor. In de reactor mengen we de methaanemissies met water, lucht en onze biokatalysator. Hier trekt de biokatalysator zuurstof uit de lucht, en koolstof en waterstof uit het methaan, en combineert deze moleculen tot een thermoplastisch polymeermolecuul met lange keten, AirCarbon genaamd.
Vervolgens verwijderen we AirCarbon uit de reactor en smelten het na een stroomafwaartse verwerkingsstap tot een pellet, waar het vervolgens in vormen kan worden verwerkt en kan worden gebruikt om op olie gebaseerde kunststoffen te vervangen.
Hoe de plastic pellets eruit zien, voordat ze in andere producten worden verwerkt. (Nieuw licht) Hoe hebt u dit proces kosteneffectief kunnen maken?
De basiswetenschap om methaan om te zetten in thermoplastische polymeren bestond al vele decennia. Helaas, terwijl de wetenschap bestond, waren de belangrijkste uitdaging en de reden waarom het proces nooit gecommercialiseerd was, kosten. Vóór Newlight waren de kosten om polymeren te produceren uit methaanemissies ongeveer 2 tot 3 keer hoger dan de kosten om op olie gebaseerde kunststoffen te produceren. Helaas kunnen zeer weinig bedrijven het zich veroorloven om een materiaal met dat prijsniveau te gebruiken. Onze oprichtingsuitdaging was dus: hoe voeren we dit proces op zo'n manier uit dat we op olie gebaseerde plastics op prijs kunnen overtreffen? Uiteindelijk was onze belangrijkste doorbraak onze biokatalysator.
Meer in het bijzonder waren alle biokatalysatoren in het verleden zelfbeperkend, wat betekent dat ze alleen een bepaalde hoeveelheid polymeer konden maken voordat ze zichzelf zouden uitschakelen en koolstofdioxide zouden maken in plaats van polymeer. Om één kilo plastic te maken, moest je een kilo biokatalysator maken, en dat was de maximale opbrengst, waardoor de productiekosten erg duur waren.
In de loop van ongeveer tien jaar werk hebben we een nieuw soort biokatalysator ontwikkeld die zichzelf niet uitschakelt. Elke kilogram biokatalysator die we maken produceert ongeveer negen kilogram polymeer - negen keer meer materiaal voor dezelfde input dan eerdere opties, waardoor Newlight polymeer kan produceren uit broeikasgassen tegen een prijs met een tweecijferige procentuele kostenreductie in vergelijking met de kosten om kunststoffen uit olie te produceren.
Hoe zijn jullie op dit concept gekomen?
Ik las een artikel in Los Angeles Times over methaanemissies van koeien in 2003, genaamd "De koeien laten koelen." Het artikel beschreef het precieze volume methaan - 634 liter - uitgestoten per koe per dag, en dit aantal startte een keten van vragen: hoeveel methaan produceert een boerderij? Hoe zit het met een graafschap, een staat, een stortplaats of een energiefaciliteit?
Wat een abstract concept van koolstofemissies leek, leek nu zo echt, zo tastbaar. De brandende vraag was, als zoveel van onze materialen van koolstof zijn gemaakt, waarom laten we al deze koolstof in de lucht gaan? Waarom zou u het niet gebruiken om materialen te maken, met name materialen die anders van olie zouden zijn gemaakt, zoals kunststoffen?
Ik werkte samen met Kenton Kimmel om Newlight op te richten en in 2006 kwam Evan Creelman bij ons team. Negen jaar lang werkte Newlight in radiostilte - geen website, geen publieke aanwezigheid - omdat we zeiden dat er niets was om over te praten op oliebasis op prijs.
Een stoel die is gemaakt van AirCarbon. (Nieuw licht) Hoe zou je je succes tot nu toe beschrijven?
In augustus 2013, tien jaar na onze oprichting, is Newlight gestart met de eerste commerciële AirCarbon-productiefaciliteit ter wereld in Californië, waar we lucht combineren met methaan van een boerderij om AirCarbon thermoplasten te maken.
Sinds de commerciële opschaling van Newlight is AirCarbon gebruikt in een aantal producten, waaronder stoelen van KI, tassen van Dell en mobiele telefoonhoesjes van Sprint. In 2013 had Newlight vijf producttoepassingen. Binnen 12 maanden na onze commerciële opschaling zijn we gegroeid tot meer dan 75 applicaties en vandaag werken we samen met meer dan 60 Fortune 500-bedrijven om AirCarbon te lanceren in verschillende producten in de VS, Europa en Azië, van automobieltoepassingen en elektronische componenten tot flessen, doppen en films.
Onze focus ligt vandaag op uitbreiding, met onze volgende benchmarkstap om de productie op te schalen tot 50 miljoen pond per jaar. Een van de laatste belangrijke innovaties in de kunststofproductie - de UNIPOL-technologie van Union Carbide - verlaagde de kapitaal- en bedrijfskosten van het kunststofproductieproces en groeide van een idee tot meer dan 60 miljard pond per jaar in de jaarlijkse productie. We zien een even belangrijke stapsgewijze verandering van kostenbesparingen en we streven naar een vergelijkbare schaal.
Tegelijkertijd is onze focus meer conversiefaciliteiten bouwen, zodat we de AirCarbon-productietechnologie snel en efficiënt kunnen uitbreiden, op plaatsen zoals boerderijen en stortplaatsen naar de [fracking] fakkels van North Dakota en Texas, waar de hoeveelheid koolstof die elke dag wordt geflakkerd en uitgestoten - koolstof die we kunnen in materialen veranderen - is zo intens dat vanuit de ruimte deze landelijke gebieden 's nachts de hemel oplichten, zoals Chicago of New York.
Leden van het Newlight-team in een van hun fabrieken in Californië. (Nieuw licht) Welke impact heeft Newlight Technologies op de vermindering van broeikasgasemissies?
Wanneer u AirCarbon in uw hand houdt, bestaat ongeveer 40 procent van het gewicht dat u voelt uit zuurstof getrokken uit lucht en 60 procent uit koolstof en waterstof uit vastgelegde koolstofemissies - koolstof die anders een deel van de lucht zou zijn geworden.
Onze hoop is dat AirCarbon een paradigmaverschuiving in gang zet, waarbij we broeikasgasemissies gaan beschouwen als een hulpbron, een grondstof die kan worden gebruikt om de hoogste kwaliteit, meest kostenbesparende, meest duurzame materialen ter wereld te produceren.
Denkt u dat Newlight kan helpen de spanning op te lossen tussen diegenen die geïnteresseerd zijn in het beperken van koolstofemissies en diegenen die denken dat dergelijke beperkingen de economie verlammen? Zo ja, hoe?
Absoluut. AirCarbon is een deel Atlas Shrugged en een deel An Inconvenient Truth . Wij zijn van mening dat klimaatverandering niet zal worden opgelost met subsidies of belastingen. We denken dat de enige manier om klimaatverandering op te lossen, in de tijd en op de schaal die nodig is, is door marktgestuurde oplossingen, waarbij consumenten en merken deel uitmaken van de oplossing, waar de producten die we maken goedkoper zijn en koolstof vast te leggen, en waar we allemaal aan deelnemen.
Wat voor ons zo opwindend is aan AirCarbon, is dat het de voorwaarden van het debat verandert. Als de realiteit een politieke impasse is, moeten we stoppen met hetzelfde gevecht te bestrijden en ons richten op gemeenschappelijke grond en oplossingen. We zijn het er allemaal over eens dat we liever binnenlandse koolstofvastlegging gebruiken dan olie om producten te maken, en we zijn het er allemaal over eens dat we liever koolstofafvangmaterialen gebruiken die minder kosten dan op olie gebaseerde materialen.
