როგორ ავაშენოთ კლიმატმეგობრული ცათამბჯენი: დაიწყეთ მცირე სინჯებით

Prometheus Materials-ის თანადამფუძნებელი და აღმასრულებელი დირექტორი ლორენ ბერნეტი კომპანიის ბიოცემენტის საპილოტე ქარხანაში.

PROMETHEUS MATERIALS-ს, MICROSOFT-ის ფინანსური მხარდაჭერითა და სწრაფი ზრდის აგრესიული გეგმით, სათბური გაზების ერთ-ერთი მსხვილი კონტრიბუტორის შემცვლელის იდეა აქვს.

ჩვენ გვიყვარს ბეტონი. მას ყველგან ვიყენებთ – ცათამბჯენებში, მონაცემთა ცენტრებში, სახურავებში, ტროტუარებში, სახლებში… პრობლემა ისაა, რომ ბეტონს არ ვუყვარვართ. მისი მთავარი ინგრედიენტი, ცემენტი, ნახშირორჟანგის მსოფლიო გამონაბოლქვის 8%-ის წყაროა, რომელიც კატასტროფულად ათბობს პლანეტას.

მაგრამ შეიძლება თუ არა შეცვლა მასალის, რომელიც ასეთი იაფი, გამძლე და პოპულარულია?

Prometheus Materials-ს დამაინტრიგებელი პასუხი აქვს. University of Colorado-ს დაქვემდებარებული კომპანია, პროცესის გამოყენებით, რომელიც მარჯანსა და ზღვის ნიჟარებს ბუნებრივად წარმოქმნის, წყალმცენარეებს ცემენტად გადააქცევს. „კლიმატის ცვლილება პოტენციურად ეგზისტენციალური პრობლემაა და ჩვენ ვხვდებით, რომ შესაძლოა, გამოსავალი ბუნებამ გვიჩვენოს“, – ამბობს ლორენ ბერნეტი, კომპანიის თანადამფუძნებელი და აღმასრულებელი დირექტორი.

Prometheus-ი ჯერ კიდევ კომერციალიზაციის ადრეულ ეტაპებზეა მინიმალური შემოსავლით საცდელ ობიექტზე, რომელიც ლონგმონტში, კოლორადოში, ბოულდერის მახლობლად მდებარეობს. თუმცა მეთოდი უკვე ცნობილია და ახლა ის, ბერნეტის მოლოდინით, $15-დან 35 მილიონამდე ვენჩურული დაფინანსების (პლუს დამატებითი პროექტის დაფინანსების) მოზიდვის სტადიაშია, 35000 კვადრატული ფუტის ფართობის ქარხნის ასაშენებლად, სადაც, სულ მცირე, ნახევარი ათეული ასაწყობი, ბიობეტონის ნაწარმი, მათ შორის ბლოკები, პანელები და სხვადასხვა სახეობის მოსაპირკეთებელი პროდუქცია უნდა შეიქმნას.

ბერნეტი იმედოვნებს, რომ ქარხნის წარმოებისა და ლიცენზირების სტრატეგიის ერთობლიობა, რომელიც მას თავისი ფხვნილად ქცეული ბიომასალის მთელ მსოფლიოში მწარმოებ­ლებისთვის მიყიდვის საშუალებას მისცემს, ეს კი მას 2027 წლისთვის $75 მილიონამდე შემოსავალს მოუტანს. „მთავარი ისაა, რომ ჩვენ ცემენტისა და ბეტონის მსხვილ მწარმოებლებზე უპირატესობას მათივე წარმოებისა და დისტრიბუციის საშუალებების გამოყენებით მოვიპოვებთ“, – ამბობს ის.

ეს დიდი რიცხვია, მაგრამ იმ შემთხვევაშიც კი, თუ Prometheus-ი ამ მიზანს მიაღწევს, $300 მილიარდზე მეტს გლობალური ცემენტის ინდუსტრიისთვის, ეს ზღვაში წვეთი იქნება. ეს გვეხმარება იმის ახსნაში, თუ რატომაა Prometheus-ი ერთ-ერთი იმ სტარტაპთაგანი, რომლებიც ახლა ცემენტის რთული პრობლემის მოგვარებას ცდილობენ.

მაგალითად, Biomason-მა აგურისა და ფილების ბაქტერიებით ცემენტის გამოყვანის მსგავსი გზა შეიმუშავა. Terra CO2 -მ, ცემენტის განსხვავებული დაბალი ნახშირბადის ალტერნატივით, ფული ბილ გეიტსის Breakthrough Energy Ventures-იდან მოიზიდა. Brimstone Energy მუშაობს ნახშირბადუარყოფითი ცემენტის კომერციალიზაციაზე და ვენჩურული ფირმა DCVCის მხარდაჭერით, რენოს მახლობლად, ნევადაში საპილოტე ქარხანას აშენებს. სამივემ Prometheus-ზე მეტი ვენჩურული დაფინანსება მოიპოვა. ვენჩურული კაპიტალის მონაცემთა ბაზის, PitchBook-ის მიხედვით, Brimstone-მა – $60 მილიონი, Biomason-მა – $87 მილიონი და Terra CO2 -მა $99 მილიონი შეაგროვა.

გეიტსმა, რომელმაც დაწერა წიგნი სახელწოდებით „როგორ ავიცილოთ თავიდან კლიმატური კატასტროფა“, განაცხადა, რომ კლიმატის ცვლილებასთან საბრძოლველად ცემენტის უფრო სუფთა და ხელმისაწვდომი ალტერნატივის შექმნის გარდაუვალი აუცილებლობა არსებობს. ცემენტი სათბურის გაზების მთავარი მწარმოებელია, როგორც მისი შექმნისას წარმოებული ქიმიური რეაქციის, ასევე მისი საწარმო ღუმელების ასანთებად საჭირო წიაღისეული საწვავის გამოც. „ჩვენ არ გვაქვს ამის გაკეთების საშუალება ისე, რომ ის იყოს სუფთა, და არ ჯდებოდეს ბევრად მეტი, ორჯერ უფრო ძვირი, – განუცხადა მან NPR’s Marketplace-ს 2021 წელს. – ასე რომ, თუ ხალხი ფიქრობს, რომ ლაპარაკია მხოლოდ სამგზავრო ავტომობილებსა და ელექტროენერგიაზე, ისინი გამოტოვებენ იმას, რაც ნულოვან ნიშნულამდე მისასვლელად გვჭირდება”.

იმისთვის, რომ ცემენტის ინდუსტრია კლიმატის ცვლილების შესახებ პარიზის შეთანხმებასთან შესაბამისობაში მოიყვანოს, მისი წლიური გამონაბოლქვი 2030 წლისთვის, მინიმუმ, 16%-ით უნდა შემცირდეს, მიუხედავად იმისა, რომ ცემენტის წარმოების ზრდა იგეგმება, ნათქვამია ლონდონში დაფუძნებული think-tank-ის, Chatham House-ის 2018 წლის მოხსენებაში. „ეს პრობლემა იმდენად დიდია, რომ ყველა ჩვენგანს საოცრად უნდა გაგვიმართლოს, – ამბობს ბერნეტი მისი კომპანიისა და კონკურენტების შესახებ. – სადაც არ უნდა გაიხედო, ბეტონს დაინახავ. ის ყველგანაა”.

საცდელი სინჯარის დღეები

University of Colorado Boulder-ის ოთხი მეცნიერი: ჯეფ კამერონი, შერი კუკი, მაია ჰაბლერი და ვილ სრუბერი – Prometheus-ის ყველა დამფუძნებელი და მრჩეველი – ამ იდეას სხვა პრობლემის გადაწყვეტის ძიებისას წააწყდნენ.

2017 წელს მათ მიიღეს $2.4 მილიონის გრანტი თავდაცვის დეპარტამენტის კვლევითი ჯგუფისგან, რათა დაენახათ, შეეძლოთ თუ არა ბიოლოგიის გამოყენება უდაბნოებსა და სხვა შორეულ გარემოში რთული რელიეფის მქონე დამცავი სტრუქტურების შესაქმნელად. „მათ იცოდნენ, რომ არ შეეძლოთ ბეტონის საჰაერო მიწოდება, რადგან ის ძალიან მძიმეა და იცოდნენ, რომ არ სურდათ მისი ტრანსპორტირება მტრული ტერიტორიის გავლით, – ამბობს ბერნეტი. – ასე რომ, თუ შესაძლებელი იყო ადგილობრივი მასალების გამოყენება ჯარებისა და მაღალი ღირებულების სამხედრო აქტივების დასაცავად და დამცავი სტრუქტურების შესაქმნელად, ეს სწორედ ის იყო, რაც მათ აინტერესებდათ”.

იმის სანახავად, თუ რის გაკეთება შეიძლებოდა, მკვლევრებმა საცდელ სინჯარებში ბაქტერიების ტესტირება დაიწყეს. თავდაპირველად ისინი მუშაობდნენ ურეოლიზურ ბაქტერიებთან, რომლებიც შესწავლილი იყო სამოქალაქო ინჟინერიისთვის, თუმცა საბოლოოდ გადავიდნენ ციანობაქტერიებზე, საყოველთაოდ ცნობილ ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებზე, რომლებიც ენერგიას ფოტოსინთეზიდან იღებენ. კვლევის აქტიურ ფაზაში, თავდაცვის დეპარტამენტმა მათი მასალით ორ-ორი კუბის დამზადება მოითხოვა. „ჩვენ მალევე მივხვდით, რომ ბევრ გამოწვევას, რომელთა გადაჭრაც მოგვიწია, ზრდის პოტენციალი ჰქონდა”, – ამბობს ჰაბლერი.

დღეს კომპანია წყალმცენარეებს ვიწრო 1,350-ლიტრიან ავზებში, ხელოვნური ზღვის წყლით ზრდის, რომელიც სავსეა საკვები ნივთიერებებით, ბუშტუკიანი ჰაერით ნახშირორჟანგის უზრუნველსაყოფად, და LED-განათებით მზის სხივების იმიტაციისთვის. Prometheus-ი აგროვებს წყალმცენარეებს, ათავსებს მათ ცალკე ავზში და საკუთარი პროცესის გამოყენებით ასტიმულირებს იმას, რასაც ბიომინერალიზაცია ეწოდება – მინერალების ბიოლოგიურ სტრუქტურებად ფორმირება. „ესაა ჩვენი საიდუმლო ინგრედიენტი”, – ამბობს ბერნეტი. შედეგი არის ნალექი, რომელიც შრება ფხვნილად და ერწყმის ბუნებრივ შემკვრელებს ნულოვანი ნახშირბადის მქონე ბიოცემენტის შესაქმნელად. ბიოლოგიური ბეტონის შესაქმნელად ის შეიძლება შეერიოს მარცვლოვან მასალას, რომელსაც აგრეგატორს უწოდებენ. საბოლოო შედეგი – ბიობეტონის ბლოკები ძალიან ჰგავს ინდუსტრიის სტანდარტის, Portland-ის ცემენტს.

დეკარბონიზაციის ხარვეზი

66 წლის ბერნეტმა, სერიულმა მეწარმემ, მანამდე დააარსა ხუთი კომპანია, რომელთაგან ოთხი უნივერსიტეტიდან ან ლაბორატორიიდან ტექნიკურ ტრანსფერზე იყო დაფუძნებული. 2011 წელს მან შექმნა აწ უკვე მიძინებული e-Chromic Technologies-ი. ის ეფუძნებოდა ენერგეტიკის დეპარტამენტის განახლებადი ენერგიის ლაბორატორიიდან მიღებულ ლიცენზიას ფანჯრის ტექნოლოგიისთვის, რომელიც კონდიცირებისა და გაგრილების საჭიროების შესამცირებლად ინფრაწითელ გამოსხივებას უკან, ატმოსფეროში ირეკლავს. „აი, სად ავიკიდე დეკარბონიზაციის ვირუსი”, – ამბობს ის.

2021 წლის თებერვალში University of Colorado-ს ტექნიკური ტრანსფერის ოფისმა ბერნეტი ოთხ პროფესორთან დააკავშირა და მომდევნო თვეში მათ ერთობლივი კომპანია დააარსეს.

უნივერსიტეტიდან გამოყოფის ადრეული ეტაპები რთულია, რადგან აკადემიური მკვლევრები ვერ იყენებენ თავიანთ სასკოლო ლაბორატორიებს კომერციული სამუშაოებისთვის, მაგრამ ფულის შეგროვებას უფრო მეტი სჭირდება, ვიდრე მხოლოდ თეორიული მტკიცებულება, რომ ტექნოლოგია ნამდვილად მუშაობს. კამერონმა საკუთარ სახლში, თევზის ავზებითა და ცხოველების მაღაზიებში შეძენილი აერაციის ბუშტუკებით სარდაფის ლაბორატორია მოაწყო. „ინვესტორებს ჩვენ ვუგზავნიდით ნიმუშებს, რომლებიც რეალურად მე და ჩემმა შვილებმა დავამზადეთ“, – ამბობს კამერონი.

ერთი წლის შემდეგ სტარტაპმა მოიზიდა $8 მილიონის ვენჩურული დაფინანსება, რომელსაც ხელმძღვანელობდა ევროპული სიცოცხლის მეცნიერების ფირმა Sofinnova Partners-ი. მასში შედიოდნენ სტრატეგიული ინვესტორები: Microsoft-ი, არქიტექტურული ფირმა Skidmore Owings & Merrill-ი და გადახურვის გიგანტი GAF-ი. ამან Prometheus-ს საპილოტე პროექტების დაწყების საშუალება მისცა.

ვიდეოში Microsoft-ის პრეზიდენტი ბრედ სმიტი ბეტონში სათბურის გაზების ემისიების შესამცირებლად ახალი ინოვაციების საჭიროებისკენ მოუწოდებს, და გამოარჩევს Prometheus-სა და კიდევ ერთ კომპანიას, რომელშიც ინვესტიცია აქვს ჩადებული – CarbonCure-ს. „Microsoft-ში ბევრს ვფიქრობთ ამაზე, რადგან ბევრი ბეტონი მიდის ჩვენს კამპუსებსა და მონაცემთა ცენტრებში“, – ამბობს ის ვიდეოში. Prometheus-მა მას შემდეგ გააკეთა პროტოტიპული პროექტი Microsoft-თან, რომელიც მთელ მსოფლიოში ყოველწლიურად ასობით მონაცემთა ცენტრს აშენებს. „როდესაც ჩვენ ინვესტირებას ვახორციელებთ განვითარებად ტექნოლოგიებში, ჩვენ ვაფასებთ, აქვთ თუ არა მათ მეინსტრიმად ქცევის შანსი 2030 წლისთვის, – ამბობს ბრენდონ მიდო, Microsoft Climate Innovation Fund-ის უფროსი დირექტორი და აღნიშნავს, რომ პარიზის შეთანხმების 2030 წლის ვადა არც ისე შორსაა. – ჩვენ ვხედავთ, რომ პოტენციალი არსებობს, და არსებობს გზა მისი მასშტაბირებისთვის”.

„ტექნოლოგიების სათავეებთან“

Skidmore, Owings & Merrill-ი, გლობალური არქიტექტურული ფირმა, რომელიც მოიცავს ცათამბჯენებს, მათ შორის Burj Khalifa-ს დუბაიში, მსოფლიოში ყველაზე მაღალ შენობას, და ნიუ-იორკის One World Trade Center-ს, ასევე ეძებდა გზებს ახალი მასალებით ნახშირბადის კვალის შესამცირებლად. ოთხი წლის წინ მან დაიწყო პარტნიორობის დამყარება კომპანიებთან, რომლებსაც დახმარება შეეძლოთ, ამბობს ბრანტ კოლეტა, მმართველი პარტნიორი და ფირმის გლობალური კვლევისა და ინოვაციების გუნდის ხელმძღვანელი. Prometheus-თან თანამშრომლობით, მან გამოსცადა ბიომასალები, რათა დაენახა, შეძლებდნენ თუ არა ისინი ისეთი სპეციფიკაციების დაკმაყოფილებას, როგორიცაა სიმტკიცე და ცეცხლგამძლეობა. კალატოზებთან მუშაობისას მან შექმნა მაკეტები და დატოვა ისინი გარეთ, რათა ენახა, რა გავლენა ექნებოდათ მათზე ელემენტების ზემოქმედებას, შემდეგ კი, დამატებითი ტესტირებისთვის, მათ საწმენდი საშუალებები დაასხურა. „ჩვენ მათთან ერთად თავს არ ვზოგავთ, რომ გადავლახოთ ყველა ეს ტესტი, რათა საბოლოოდ ცათამბჯენებში ბეტონის ჩამოსხმა შევძლოთ, – ამბობს კოლეტა. – ისინი ამ ტექნოლოგიის სათავეებთან იმყოფებიან”.

თებერვალში Prometheus-მა მიიღო ინდუსტრიის სერტიფიკატები როგორც მზიდი, ასევე არამზიდი ბლოკებისთვის, რაც კომერციალიზაციისკენ გადადგმული მნიშვნელოვანი ნაბიჯია. Skidmore, Owings & Merrill-ი ბიობეტონის ნაწილებს კლიენტებისთვის საჩვენებლად მსოფლიო მასშტაბით განლაგებულ თავის ოფისებში ინახავს, და ამ შემოდგომაზე გეგმავს სპირალის ფორმის ქანდაკების გამოფენას Chicago Architecture Biennial-ზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ყველაფერი შეიძლება პრეტენზიულად ჟღერდეს, კოლეტა მოელის, რომ პირველი მთავარი მომხმარებელი მონაცემთა ცენტრი იქნება.

ჯერ კიდევ ბევრი რამ უნდა მოხდეს Prometheus-ის ბიოცემენტის რეალურ პროექტებამდე მისაყვანად და რისკი ჯერ კიდევ მაღალია. მას ჯერ სჭირდება თანხების მოზიდვა ქარხნის ასაშენებლად, რომელიც 2024 წელს ამოქმედდება, შემდეგ კი უნდა აჩვენოს, რომ შეუძლია, წარმატებით აწარმოოს მასალები იმ ფასად, რის გადახდასაც მომხმარებლები შეძლებენ. მას ასევე დასჭირდება ბიოცემენტის დამატებითი ტესტირება და ბეტონის ძირითადი მწარმოებლების დარწმუნება, რომ შანსი გამოიყენონ. ბერნეტი, რომელიც თვლის, რომ კომპანია 2025 წლისთვის საწარმო სიმძლავრით ამუშავდება და სალიცენზიო ხელშეკრულებებს დადებს, მიზანმიმართულია.

„ჩვენ უნდა მოვახდინოთ ცემენტისა და ფოლადის დეკარბონიზაცია, თუ 2050 წლისთვის წმინდა ნულოვან ნიშნულზე გასვლა გვსურს, – ამბობს ის. – ამ ორი რამის გარეშე ანგარიშს აზრი არა აქვს”.