Jonathan Trent: Energy from floating algae pods

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Mafalda Ferreira

Some years ago, I set out to try to understand

Há uns anos, tentei perceber

if there was a possibility to develop biofuels

se havia possibilidade de desenvolver biocombustíveis

on a scale that would actually compete with fossil fuels

numa escala que pudesse concorrer com combustíveis fósseis

but not compete with agriculture for water,

mas sem concorrer com a agricultura

em água, em fertilizantes ou em terras.

fertilizer or land.

So here's what I came up with.

Foi isto que descobri.

Imagine that we build an enclosure where we put it

Imaginem construirmos um recinto que colocamos debaixo de água

just underwater, and we fill it with wastewater

e enchemos com águas residuais

and some form of microalgae that produces oil,

e com um certo tipo de microalgas que produzem óleo.

and we make it out of some kind of flexible material

Será fabricado a partir de um material flexível

that moves with waves underwater,

que se movimente debaixo da água, com as ondas.

and the system that we're going to build, of course,

Claro que o sistema que vamos construir

will use solar energy to grow the algae,

usará energia solar para o cultivo das algas

and they use CO2, which is good,

que utilizam o CO2, o que é ótimo.

and they produce oxygen as they grow.

Elas produzem oxigénio enquanto crescem.

The algae that grow are in a container that

As algas que crescem dentro do contentor

distributes the heat to the surrounding water,

distribuem o calor pela água circundante

and you can harvest them and make biofuels

e podemos colhê-las para fabricar biocombustíveis,

and cosmetics and fertilizer and animal feed,

cosméticos, fertilizantes e rações para animais.

and of course you'd have to make a large area of this,

Claro que teremos de arranjar uma grande área,

so you'd have to worry about other stakeholders

por isso temos de nos preocupar com outros participantes,

like fishermen and ships and such things, but hey,

como os pescadores, os barcos e coisas dessas,

we're talking about biofuels,

mas estamos a falar de biocombustíveis

and we know the importance of potentially getting

e sabemos qual é a importância

de obter um combustível líquido alternativo.

an alternative liquid fuel.

Why are we talking about microalgae?

Porque é que falamos de microalgas?

Here you see a graph showing you the different types

Este é um gráfico que mostra os diversos tipos de culturas

of crops that are being considered for making biofuels,

que estão a ser consideradas para fazer biocombustíveis.

so you can see some things like soybean,

Vemos coisas como a soja,

which makes 50 gallons per acre per year,

que produz 570 litros por hectare, por ano,

or sunflower or canola or jatropha or palm, and that

ou o girassol, a canola, a jatrofa ou a palma.

tall graph there shows what microalgae can contribute.

Aquela barra alta mostra o que as microalgas podem contribuir.

That is to say, microalgae contributes between 2,000

Ou seja, as microalgas contribuem

and 5,000 gallons per acre per year,

com 5000 a 12 500 litros por hectare, por ano,

compared to the 50 gallons per acre per year from soy.

em comparação com os 570 litros por hectare, por ano, da soja.

So what are microalgae? Microalgae are micro --

O que são as microalgas?

As microalgas são micro, ou seja, são extremamente pequenas,

that is, they're extremely small, as you can see here

uma imagem de organismos unicelulares, como veem,

a picture of those single-celled organisms

compared to a human hair.

em comparação com um cabelo humano.

Those small organisms have been around

Estes pequenos organismos existem há milhões de anos

for millions of years and there's thousands

e há milhares de diferentes espécies

of different species of microalgae in the world,

de microalgas no mundo.

some of which are the fastest-growing plants on the planet,

Algumas são as plantas de crescimento mais rápido no planeta

and produce, as I just showed you, lots and lots of oil.

e produzem, como já mostrei, uma enorme quantidade de óleo.

Now, why do we want to do this offshore?

Porque é que queremos fazer isto ao largo?

Well, the reason we're doing this offshore is because

A razão por que fazemos isto no mar

if you look at our coastal cities, there isn't a choice,

é porque, se olharem para as cidades costeiras, não há outra alternativa,

because we're going to use waste water, as I suggested,

porque vamos usar águas residuais, como sugeri.

and if you look at where most of the waste water

Se virmos onde há a maior parte de águas residuais,

treatment plants are, they're embedded in the cities.

as instalações de tratamento estão integradas nas cidades.

This is the city of San Francisco, which has 900 miles

Esta é a cidade de São Francisco,

que tem 1400 km de esgotos subterrâneos

of sewer pipes under the city already,

and it releases its waste water offshore.

e liberta as águas residuais ao largo, no mar.

So different cities around the world treat their waste water

Outras cidades no mundo tratam as águas residuais de outro modo.

differently. Some cities process it.

Algumas cidades tratam-nas.

Some cities just release the water.

Outras cidades libertam-nas na água.

But in all cases, the water that's released is

Mas, em todos os casos, a água que é libertada

perfectly adequate for growing microalgae.

é perfeitamente adequada para a cultura das microalgas.

So let's envision what the system might look like.

Vejamos então como seria o sistema.

We call it OMEGA, which is an acronym for

Chamamos-lhe OMEGA, que é a sigla para

Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae.

Recintos de Membranas "Offshore" para Cultura de Algas.

At NASA, you have to have good acronyms.

Na NASA, temos de ter boas siglas.

So how does it work? I sort of showed you how it works already.

Como é que funciona? Já mostrei mais ou menos como funciona.

We put waste water and some source of CO2

Introduzimos águas residuais e uma fonte de CO2

into our floating structure,

numa estrutura flutuante

and the waste water provides nutrients for the algae to grow,

e as águas residuais proporcionam nutrientes para o crescimento das algas

and they sequester CO2 that would otherwise go off

que sequestram o CO2

into the atmosphere as a greenhouse gas.

que, de outro modo, iria para a atmosfera, como gás com efeitos de estufa.

They of course use solar energy to grow,

Claro, vão usar a energia solar para crescerem

and the wave energy on the surface provides energy

e a energia das ondas à superfície

fornece a energia para misturar as algas

for mixing the algae, and the temperature

e a temperatura é controlada pela temperatura da água envolvente.

is controlled by the surrounding water temperature.

The algae that grow produce oxygen, as I've mentioned,

As algas que crescem produzem oxigénio, como já referi,

and they also produce biofuels and fertilizer and food and

e também produzem biocombustíveis, fertilizantes e alimentos

other bi-algal products of interest.

e outros produtos de interesse.

And the system is contained. What do I mean by that?

Este sistema é circunscrito. O que é que isso significa?

It's modular. Let's say something happens that's

É modular.

totally unexpected to one of the modules.

Digamos que acontece qualquer coisa inesperada num dos módulos.

It leaks. It's struck by lightning.

Fica furado, se for atingido por um raio.

The waste water that leaks out is water that already now

As águas residuais que se escaparem

goes into that coastal environment, and

são águas que já existem neste ambiente costeiro

the algae that leak out are biodegradable,

e as algas que se escaparem são biodegradáveis.

and because they're living in waste water,

Como vivem em águas residuais são algas de água doce,

they're fresh water algae, which means they can't

não podem viver na água salgada, portanto, morrem.

live in salt water, so they die.

The plastic we'll build it out of is some kind of

O plástico da estrutura é um tipo de plástico

well-known plastic that we have good experience with, and

bem conhecido que já conhecemos bem

we'll rebuild our modules to be able to reuse them again.

e construímos os nossos módulos para poderem ser reutilizados.

So we may be able to go beyond that when thinking about

Portanto, podemos ultrapassa isso,

this system that I'm showing you, and that is to say

quando pensamos neste sistema que estou a mostrar,

ou seja, pensar em termos de água doce,

we need to think in terms of the water, the fresh water,

which is also going to be an issue in the future,

que também, de futuro, virá a ser um problema.

and we're working on methods now

Agora estamos a trabalhar em métodos

for recovering the waste water.

para recuperação das águas residuais.

The other thing to consider is the structure itself.

A outra coisa a considerar é a própria estrutura.

It provides a surface for things in the ocean,

Constitui uma superfície para coisas no oceano.

and this surface, which is covered by seaweeds

Esta superfície, que fica coberta por algas marinhas

and other organisms in the ocean,

e outros organismos no oceano,

will become enhanced marine habitat

passará a ser um "habitat" marinho reforçado

so it increases biodiversity.

portanto, aumenta a biodiversidade.

And finally, because it's an offshore structure,

Finalmente, como é uma estrutura no mar alto,

we can think in terms of how it might contribute

podemos pensar nela em termos de como poderá contribuir

to an aquaculture activity offshore.

para uma atividade de aquacultura no mar alto.

So you're probably thinking, "Gee, this sounds

Provavelmente, estarão a pensar:

like a good idea. What can we do to try to see if it's real?"

"Isto parece ser uma boa ideia. Como podemos ver se é real?"

Well, I set up laboratories in Santa Cruz

Eu instalei laboratórios em Santa Cruz

at the California Fish and Game facility,

nas instalações da California Fish and Game.

and that facility allowed us to have big seawater tanks

Essas instalações permitem-nos ter grandes tanques de água do mar

to test some of these ideas.

para testar algumas destas ideias.

We also set up experiments in San Francisco

Também fizemos experiências em São Francisco

at one of the three waste water treatment plants,

numa das três centrais de tratamento de águas residuais,

again a facility to test ideas.

de novo uma instalação para testar ideias.

And finally, we wanted to see where we could look at

Por fim, quisemos ver onde podíamos verificar

what the impact of this structure would be

qual seria o impacto desta estrutura no ambiente marinho

in the marine environment, and we set up a field site

e instalámos um sítio

at a place called Moss Landing Marine Lab

num local chamado Moss Landing Marine Lab

in Monterey Bay, where we worked in a harbor

na Baía de Monterey, onde trabalhámos num porto

to see what impact this would have on marine organisms.

para ver qual o impacto que isto terá nos organismos marinhos.

The laboratory that we set up in Santa Cruz was our skunkworks.

O laboratório que instalámos em Santa Cruz, foi o nosso Skunk Works.

It was a place where we were growing algae

Era um local onde cultivávamos algas

and welding plastic and building tools

e soldávamos plástico e criávamos instrumentos

and making a lot of mistakes,

e fazíamos imensos erros

or, as Edison said, we were

ou, como disse Edison,

finding the 10,000 ways that the system wouldn't work.

encontrávamos as 10 000 razões para o sistema não funcionar.

Now, we grew algae in waste water, and we built tools

Cultivámos algas em águas residuais

e criámos instrumentos que nos permitiam conhecer a vida das algas

that allowed us to get into the lives of algae

so that we could monitor the way they grow,

de modo a poder acompanhar a forma como elas cresciam,

what makes them happy, how do we make sure that

o que lhes convinha, como adquiríamos a certeza

we're going to have a culture that will survive and thrive.

de termos uma cultura que sobrevivesse e prosperasse.

So the most important feature that we needed to develop were these

A característica mais importante que era preciso desenvolver

so-called photobioreactors, or PBRs.

eram os chamados FBR, os fotobiorreatores.

These were the structures that would be floating at the

Eram as estruturas que iriam flutuar à superfície

surface made out of some inexpensive plastic material

feitas de um material plástico barato

that'll allow the algae to grow, and we had built lots and lots

que permitisse que as algas crescessem.

of designs, most of which were horrible failures,

Criámos imensos "designs", mas a maioria foram terríveis fracassos.

and when we finally got to a design that worked,

Quando, por fim, conseguimos um "design" que funcionava,

at about 30 gallons, we scaled it up

para uns 140 litros,

aumentámo-lo para 2000 litros em São Francisco.

to 450 gallons in San Francisco.

So let me show you how the system works.

Vou mostrar como funciona o sistema.

We basically take waste water with algae of our choice in it,

Metemos lá dentro as águas residuais com as algas que escolhermos

and we circulate it through this floating structure,

e circulamos essa água pela estrutura flutuante,

this tubular, flexible plastic structure,

esta estrutura tubular de plástico flexível.

and it circulates through this thing,

A água circula através desta coisa

and there's sunlight of course, it's at the surface,

e, claro, apanha a luz solar, porque está à superfície.

and the algae grow on the nutrients.

As algas crescem com os nutrientes.

But this is a bit like putting your head in a plastic bag.

Mas isto é como meter a cabeça num saco de plástico.

The algae are not going to suffocate because of CO2,

As algas não vão sufocar por causa do CO2,

as we would.

como nós sufocaríamos.

They suffocate because they produce oxygen, and they

Sufocam porque produzem oxigénio,

aliás não sufocam propriamente, mas o oxigénio que produzem

don't really suffocate, but the oxygen that they produce

is problematic, and they use up all the CO2.

é problemático e elas consomem todo o CO2.

So the next thing we had to figure out was how we could

Assim, tivemos de imaginar como podíamos remover o oxigénio,

remove the oxygen, which we did by building this column

o que fizemos criando esta coluna

which circulated some of the water,

que circulava parte da água,

and put back CO2, which we did by bubbling the system

e repondo o CO2,

o que fizemos, pondo o sistema a borbulhar antes de fazer circular a água.

before we recirculated the water.

And what you see here is the prototype,

Estão a ver aqui o protótipo

which was the first attempt at building this type of column.

que foi a primeira tentativa de construir este tipo de coluna.

The larger column that we then installed in San Francisco

A coluna maior que instalámos em São Francisco

in the installed system.

no sistema instalado.

So the column actually had another very nice feature,

A coluna tinha outra característica muito interessante.

and that is the algae settle in the column,

As algas juntavam-se na base da coluna

and this allowed us to accumulate the algal biomass

e isso permitia-nos acumular a biomassa das algas

in a context where we could easily harvest it.

num contexto em que podíamos colhê-las facilmente.

So we would remove the algaes that concentrated

Retirávamos as algas que se concentravam

in the bottom of this column, and then we could

na parte inferior da coluna

e podíamos colhê-las num processo

harvest that by a procedure where you float the algae

em que púnhamos as algas a flutuar à superfície

to the surface and can skim it off with a net.

e as apanhávamos com uma rede.

So we wanted to also investigate what would be the impact

Também quisemos investigar

qual seria o impacto deste sistema no ambiente marinho.

of this system in the marine environment,

and I mentioned we set up this experiment at a field site

Já disse que instalámos esta experiência num sítio

in Moss Landing Marine Lab.

em Moss Landing Marine Lab.

Well, we found of course that this material became

Descobrimos que as algas cresciam em grande abundância

overgrown with algae, and we needed then to develop

e precisávamos de criar um procedimento de limpeza.

a cleaning procedure, and we also looked at how

Também observámos como as aves e os mamíferos marinhos interagiam.

seabirds and marine mammals interacted, and in fact you

Vemos aqui uma lontra-marinha

see here a sea otter that found this incredibly interesting,

que achou isto muito interessante

and would periodically work its way across this little

e, periodicamente, atravessava esta pequena cama de água flutuante.

floating water bed, and we wanted to hire this guy

Queríamos contratar este sujeitinho

or train him to be able to clean the surface

ou treiná-lo para limpar a superfície destas coisas,

of these things, but that's for the future.

mas isso é para o futuro.

Now really what we were doing,

Agora, o que estamos a fazer

we were working in four areas.

estamos a trabalhar em quatro áreas.

Our research covered the biology of the system,

A nossa investigação cobriu a biologia do sistema,

which included studying the way algae grew,

que incluiu o estudo da forma como as algas crescem

but also what eats the algae, and what kills the algae.

e também o que come as algas e o que mata as algas.

We did engineering to understand what we would need

Fizemos estudos para perceber o que precisávamos

to be able to do to build this structure,

para poder criar esta estrutura, não só em pequena escala,

not only on the small scale, but how we would build it

mas como podíamos construi-la

on this enormous scale that will ultimately be required.

na enorme escala que virá a ser necessária.

I mentioned we looked at birds and marine mammals

Já referi que observámos aves e mamíferos marinhos

and looked at basically the environmental impact

e observámos o impacto ambiental do sistema.

of the system, and finally we looked at the economics,

Por fim, estudámos a economia.

and what I mean by economics is,

Quando falo em economia

what is the energy required to run the system?

refiro-me à energia necessária para manter o sistema a funcionar.

Do you get more energy out of the system

Obteremos mais energia do sistema do que a que lhe introduzimos

than you have to put into the system

to be able to make the system run?

para manter o sistema em funcionamento?

And what about operating costs?

E quanto aos custos operacionais?

And what about capital costs?

E quanto aos custos de capital?

And what about, just, the whole economic structure?

E quanto a toda a estrutura económica?

So let me tell you that it's not going to be easy,

Posso dizer-vos que não vai ser fácil

and there's lots more work to do in all four

e há ainda muito trabalho a fazer

of those areas to be able to really make the system work.

nestas quatro áreas, para pôr o sistema em funcionamento.

But we don't have a lot of time, and I'd like to show you

Mas não temos muito tempo e eu gostava de mostrar

the artist's conception of how this system might look

a conceção de artista sobre qual será o aspeto deste sistema

if we find ourselves in a protected bay

se nos encontrarmos numa baía protegida algures no mundo.

somewhere in the world, and we have in the background

Temos, ao fundo, nesta imagem,

in this image, the waste water treatment plant

a central de tratamento das águas residuais

and a source of flue gas for the CO2,

e uma fonte de chaminés para o CO2.

but when you do the economics of this system,

Mas, quando estudamos a economia deste sistema,

you find that in fact it will be difficult to make it work.

descobrimos que será difícil pô-lo a funcionar.

Unless you look at the system as a way to treat waste water,

Se não olharmos para o sistema como uma forma de tratar águas residuais,

sequester carbon, and potentially for photovoltaic panels

de sequestrar o carbono e, possivelmente, para painéis fotovoltaicos,

or wave energy or even wind energy,

ou energia das ondas ou mesmo energia eólica.

and if you start thinking in terms of

Se começarmos a pensar em termos de integrar

integrating all of these different activities,

todas estas diferentes atividades,

you could also include in such a facility aquaculture.

também podemos incluir uma instalação de aquacultura.

So we would have under this system a shellfish aquaculture

Assim, teríamos neste sistema uma aquacultura de mariscos

where we're growing mussels or scallops.

em que criaríamos mexilhões ou vieiras.

We'd be growing oysters and things

Podíamos criar ostras e outras coisas

that would be producing high value products and food,

que produzissem produtos e alimentos de alto valor

and this would be a market driver as we build the system

e isso seria um incentivo de mercado quando construíssemos o sistema

to larger and larger scales so that it becomes, ultimately,

a escalas cada vez maiores

para vir a ser competitivo com a ideia de construí-lo para combustível.

competitive with the idea of doing it for fuels.

So there's always a big question that comes up,

Há sempre uma questão que aparece,

because plastic in the ocean has got a really bad reputation

porque o plástico no oceano tem muito má reputação neste momento.

right now, and so we've been thinking cradle to cradle.

Assim, temos pensado, desde o início:

What are we going to do with all this plastic that we're

O que faremos a todo este plástico

going to need to use in our marine environment?

que vamos precisar de usar no nosso ambiente marinho?

Well, I don't know if you know about this,

Não sei se vocês sabem,

but in California, there's a huge amount of plastic

mas na Califórnia, usa-se uma quantidade enorme de plástico

that's used in fields right now as plastic mulch,

nos campos, como cobertura de plástico.

and this is plastic that's making these tiny little greenhouses

É o plástico que faz aquelas pequenas estufas

right along the surface of the soil, and this provides

ao longo do solo

warming the soil to increase the growing season,

e permite o aumento da temperatura do solo na época do crescimento,

it allows us to control weeds,

permite-nos controlar as ervas daninhas

and, of course, it makes the watering much more efficient.

e, claro, torna a rega muito mais eficaz.

So the OMEGA system will be part

Portanto, o sistema OMEGA fará parte deste tipo de resultado,

of this type of an outcome, and that when we're finished

using it in the marine environment, we'll be using it,

e, quando deixarmos de o usar no ambiente marinho,

poderemos usá-lo nos campos.

hopefully, on fields.

Where are we going to put this,

Onde é que vamos colocar isto

and what will it look like offshore?

e que aspeto terá ao largo?

Here's an image of what we could do in San Francisco Bay.

Esta é uma imagem do que podemos fazer na Baía de São Francisco.

San Francisco produces 65 million gallons a day

São Francisco produz 290 milhões de litros por dia, de águas residuais.

of waste water. If we imagine a five-day retention time

Se imaginarmos um tempo de retenção de cinco dias

for this system, we'd need 325 million gallons

para este sistema, precisaremos de 1500 milhões de litros

to accomodate, and that would be about 1,280 acres

para acomodar, ou seja, cerca de 500 hectares

of these OMEGA modules floating in San Francisco Bay.

destes módulos OMEGA a flutuar na Baía de São Francisco.

Well, that's less than one percent

Bom, isso é menos de 1% da área da superfície da baía.

of the surface area of the bay.

It would produce, at 2,000 gallons per acre per year,

A 5000 litros por hectare, por ano,

it would produce over 2 million gallons of fuel,

produzirá mais de sete milhões de litros de combustível,

which is about 20 percent of the biodiesel,

o que corresponde a cerca de 20% do biodiesel

or of the diesel that would be required in San Francisco,

ou do diesel que é necessário em São Francisco.

and that's without doing anything about efficiency.

Isso sem fazer nada quanto à eficiência.

Where else could we potentially put this system?

Onde mais poderíamos colocar este sistema?

There's lots of possibilities.

Há muitas possibilidades.

There's, of course, San Francisco Bay, as I mentioned.

Há a Baía de São Francisco, como já referi.

San Diego Bay is another example,

A Baía de San Diego é outro exemplo.

Mobile Bay or Chesapeake Bay, but the reality is,

A Baía Mobile ou a Baía Chesapeake,

as sea level rises, there's going to be lots and lots

mas, na realidade, com a subida do nível do mar,

of new opportunities to consider. (Laughter)

haverá muitas mais oportunidades a considerar.

(Risos)

So what I'm telling you about is a system

Estou a falar-vos de um sistema

of integrated activities.

de atividades integradas.

Biofuels production is integrated with alternative energy

A produção de biocombustíveis está integrada com energia alternativa,

is integrated with aquaculture.

está integrada com aquacultura.

I set out to find a pathway

Dispus-me a encontrar uma via

to innovative production of sustainable biofuels,

para uma produção inovadora de biocombustíveis sustentáveis

and en route I discovered that what's really required

e, pelo caminho, descobri que o que é exigido

for sustainability is integration more than innovation.

para a sustentabilidade é a integração, mais do que a inovação.

Long term, I have great faith

A longo prazo, tenho imensa fé

in our collective and connected ingenuity.

no nosso engenho coletivo e interligado.

I think there is almost no limit to what we can accomplish

Penso que quase não há limites para o que podemos alcançar

if we are radically open

se formos radicalmente abertos

and we don't care who gets the credit.

e não nos importarmos com quem fica com os louros.

Sustainable solutions for our future problems

As soluções sustentáveis para os nossos problemas futuros

are going to be diverse

vão ser diversas

and are going to be many.

e vão ter de ser muitas.

I think we need to consider everything,

Penso que precisamos de as considerar a todas,

everything from alpha to OMEGA.

desde alfa a OMEGA.

Thank you. (Applause)

Obrigado.

(Aplausos)

(Applause)

Chris Anderson: Just a quick question for you, Jonathan.

Chris Anderson: Jonathan, uma pergunta rápida.

Can this project continue to move forward within

Este projeto continua a avançar com a NASA

NASA or do you need some very ambitious

ou precisas de um financiamento ambicioso

green energy fund to come and take it by the throat?

de energia verde para o agarrar pela garganta?

Jonathan Trent: So it's really gotten to a stage now

Jonathan Trent: Chegámos a uma fase na NASA

in NASA where they would like to spin it out into something

em que gostaríamos de fazer qualquer coisa ao largo.

which would go offshore, and there are a lot of issues

Mas há muitos problemas em fazê-lo nos EUA

with doing it in the United States because of limited

por causa das autorizações limitadas

permitting issues and the time required to get permits

e do tempo necessário para obter as licenças

to do things offshore.

para fazer coisas ao largo.

It really requires, at this point, people on the outside,

Nesta altura, precisamos mesmo de pessoas do exterior

and we're being radically open with this technology

e estamos totalmente abertos com esta tecnologia

in which we're going to launch it out there

no sentido de que a vamos lançar

for anybody and everybody who's interested

para quem quer que esteja interessado

to take it on and try to make it real.

em agarrá-la e torná-la real.

CA: So that's interesting. You're not patenting it.

CA: Isso é interessante. Vocês não vão patenteá-la.

You're publishing it.

Vão publicá-la.

JT: Absolutely.

CA: All right. Thank you so much.

JT: Exatamente.

CA: Ok, muito obrigado.

JT: Thank you. (Applause)

JT: Obrigado.

(Aplausos)