Jonathan Trent: Energy from floating algae pods

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Tradutor: Wanderley Jesus Revisor: Mariangela Andrade Praia

Some years ago, I set out to try to understand

Há alguns anos, passei a tentar entender

if there was a possibility to develop biofuels

se havia a possibilidade de desenvolver biocombustível

on a scale that would actually compete with fossil fuels

em quantidade que realmente competisse com o combustível fóssil,

but not compete with agriculture for water,

mas não competisse com a agricultura por água,

fertilizer or land.

fertilizantes ou terra.

So here's what I came up with.

Eis o que consegui.

Imagine that we build an enclosure where we put it

Imagine que nós construímos um cercado que colocamos

just underwater, and we fill it with wastewater

dentro da água, e enchemos com esgoto

and some form of microalgae that produces oil,

e algumas formas de microalgas que produzem petróleo,

and we make it out of some kind of flexible material

e fazemos isto a partir de um material flexível

that moves with waves underwater,

que se move com as ondas subaquáticas,

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

e o sistema que vamos construir, claro,

will use solar energy to grow the algae,

usa a energia solar para fazer crescer as algas,

and they use CO2, which is good,

elas usam CO2, o que é bom,

and they produce oxygen as they grow.

e elas produzem oxigênio enquanto crescem.

The algae that grow are in a container that

As algas que crescem estão em um recipiente que

distributes the heat to the surrounding water,

distribui calor para as águas no entorno,

and you can harvest them and make biofuels

e vocês podem colhê-las e fazer biocombustível,

and cosmetics and fertilizer and animal feed,

cosméticos, fertilizantes e ração para animais,

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

claro, teriam que fazê-lo em uma grande área,

so you'd have to worry about other stakeholders

e teriam que se preocupar com outros interessados

like fishermen and ships and such things, but hey,

como pescadores, navios e coisas assim, mas olhem,

we're talking about biofuels,

estamos falando de biocombustível,

and we know the importance of potentially getting

e sabemos da importância da possibilidade de

an alternative liquid fuel.

conseguir um combustível líquido alternativo.

Why are we talking about microalgae?

Por que estamos falando de microalgas?

Here you see a graph showing you the different types

Aqui vocês veem um gráfico que mostra os diferentes tipos

of crops that are being considered for making biofuels,

de plantas cotadas para fazer biocombustível,

so you can see some things like soybean,

e vocês podem ver coisas como soja,

which makes 50 gallons per acre per year,

que faz 50 litros por 1.000m² por ano,

or sunflower or canola or jatropha or palm, and that

girasol, canola, jatrofa ou palma, e aquele

tall graph there shows what microalgae can contribute.

gráfico no alto mostra quais microalgas podem servir.

That is to say, microalgae contributes between 2,000

Ou seja, para dizer que as microalgas geram entre 2.000

and 5,000 gallons per acre per year,

e 5.000 litro por 1.000m² por ano,

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

comparado aos 50 litros por 1.000m² por ano da soja.

So what are microalgae? Microalgae are micro --

Então o que são microalgas? Microalgas são micro --

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

isto é, são extremamente pequenas, como podem ver aqui

a picture of those single-celled organisms

uma foto desses organismos unicelulares

compared to a human hair.

comparada a um cabelo humano.

Those small organisms have been around

Esses pequenos organismos estão por aí

for millions of years and there's thousands

a milhões de anos e há milhares

of different species of microalgae in the world,

de espécies de microalgas diferentes no mundo,

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

estre elas, estão as plantas cujo crescimento é o mais rápido do planeta,

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

que produzem, como mostrei a vocês, muito, muito petróleo.

Now, why do we want to do this offshore?

Por que queremos fazer isto em alto mar?

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

A razão é que se examinarmos

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

nossas cidades litorâneas, não há escolha,

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

pois estaremos usando esgoto, como eu sugeri,

and if you look at where most of the waste water

e se examinarem onde há mais plantas do tratamento

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

de esgoto, elas estão ligadas às cidades,

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

Esta é a cidade de São Francisco, que já tem 1350km

of sewer pipes under the city already,

de saídas de esgoto sob a cidade,

and it releases its waste water offshore.

e o libera em alto mar.

So different cities around the world treat their waste water

Varias cidades mundo afora tratam seu esgoto

differently. Some cities process it.

de modo diferente. Algumas cidades processam.

Some cities just release the water.

Algumas cidades só liberam a água.

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

Mas em todos os casos, a água que é liberada

perfectly adequate for growing microalgae.

é perfeitamente adequada para cultivar microalgas.

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

Vamos imaginar como será o sistema.

We call it OMEGA, which is an acronym for

O chamamos de OMEGA, um acrônimo para

Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae.

Ambientes fechados em alto mar para cultivar alga.

At NASA, you have to have good acronyms.

Na NASA, é preciso ter bons acrônimos.

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

Como funciona? De algum modo já mostrei como funciona.

We put waste water and some source of CO2

Colocamos esgoto e alguma fonte de CO2

into our floating structure,

em nossa estrutura flutuante,

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

e ele fornece os nutrientes para as algas crescerem,

and they sequester CO2 that would otherwise go off

elas sequestram o CO2 que de outra forma iria embora

into the atmosphere as a greenhouse gas.

para a atmosfera como gás de efeito estufa.

They of course use solar energy to grow,

Elas, claro, usam a energia solar para crescer,

and the wave energy on the surface provides energy

e a energia das ondas da superfície fornece a energia

for mixing the algae, and the temperature

para misturar as algas, e a temperatura

is controlled by the surrounding water temperature.

é controlada pela temperatura da água do entorno.

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

A alga que cresce produz oxigênio, como mencionei,

and they also produce biofuels and fertilizer and food and

e também produz biocombustível, fertilizantes, alimentos,

other bi-algal products of interest.

e outros produtos de interesse derivados da alga.

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

E o sistema é fechado. O que quero dizer com isto?

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

É modular. Digamos que algo acontece que é

totally unexpected to one of the modules.

totalmente inesperado em um dos módulos.

It leaks. It's struck by lightning.

Ele vaza. É atingido por um raio.

The waste water that leaks out is water that already now

O esgoto que vaza é a água que já

goes into that coastal environment, and

vai para o ambiente costeiro, e

the algae that leak out are biodegradable,

a alga que vaza é biodegradável,

and because they're living in waste water,

e como estão vivendo de esgoto,

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

elas são algas de água doce, ou seja elas não

live in salt water, so they die.

podem viver em água salgada, daí elas morrem.

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

O plástico que usaremos é do tipo

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

bem conhecido de plástico que nós tivemos boas experiências, e

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

reconstruiremos nossos módulos para podermos reutilizá-los.

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

Seremos então capazes de ir além ao pensarmos

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

neste sistema que estou mostrando, e isto é para dizer que

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

precisamos pensar em termos de água, de água doce,

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

que também será um problema no futuro,

and we're working on methods now

e agora estamos trabalhando nos métodos

for recovering the waste water.

para recuperar o esgoto.

The other thing to consider is the structure itself.

Outra coisa a se considerar é a estrutura.

It provides a surface for things in the ocean,

Ela fornece uma superfície para as coisas dentro do oceano,

and this surface, which is covered by seaweeds

e esta superfície, recoberta de alga marinha

and other organisms in the ocean,

e outros organismos dentro do oceano,

will become enhanced marine habitat

irá se tornar um habitat marinho,

so it increases biodiversity.

o que aumenta a biodiversidade.

And finally, because it's an offshore structure,

E finalmente, por ser uma infraestrutura no mar,

we can think in terms of how it might contribute

podemos pensar em como ela pode contribuir

to an aquaculture activity offshore.

para uma atividade de agricultura no mar.

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

Daí vocês devem estar pensando... "Isto parece

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

uma boa idéia. O que podemos fazer para ver se é real?"

Well, I set up laboratories in Santa Cruz

Bom, eu fundei laboratórios em Santa Cruz

at the California Fish and Game facility,

nas instalações de Caça e Pesca da Califórnia,

and that facility allowed us to have big seawater tanks

e essas instalações nos permitem

to test some of these ideas.

testar algumas destas ideias.

We also set up experiments in San Francisco

Fizemos também experiências em São Francisco

at one of the three waste water treatment plants,

em uma das três estações de tratamento de esgoto,

again a facility to test ideas.

mais uma área para testar idéias.

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

E finalmente, queríamos saber onde poderíamos analisar

what the impact of this structure would be

qual o impacto que esta estrutura teria

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

no ambiente marinho, montamos um campo experimental

at a place called Moss Landing Marine Lab

num lugar chamado Laboratório Marinho Moss Landing

in Monterey Bay, where we worked in a harbor

na baia de Monterey, trabalhamos num porto

to see what impact this would have on marine organisms.

para ver o impacto nos organismos marinhos.

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

O laboratório que nós montamos em Santa Cruz era nosso escritório.

It was a place where we were growing algae

Era um lugar no qual cultivávamos alga,

and welding plastic and building tools

plástico soldado e ferramentas de construção

and making a lot of mistakes,

e cometendo muitos erros,

or, as Edison said, we were

ou, como Edison disse,

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

as 10.000 maneiras de como o sistema não funcionaria.

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

Cultivamos algas em esgoto e construímos ferramentas

that allowed us to get into the lives of algae

que nos permitem entrar na vida das algas

so that we could monitor the way they grow,

para monitorar a forma como crescem,

what makes them happy, how do we make sure that

o que as fazem felizes, como nos certificar que

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

teremos uma plantação que sobreviverá e prosperará.

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

A característica mais importante que precisávamos desenvolver foram

so-called photobioreactors, or PBRs.

as chamadas fotobioreatores, PRB em inglês.

These were the structures that would be floating at the

Essas eram as estruturas que poderiam flutuar na

surface made out of some inexpensive plastic material

superfície, feitas de um material barato de plástico

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

que permite às algas crescerem, e tivemos que fazer muitos e muitos

of designs, most of which were horrible failures,

projetos, a maioria dos quais resultaram em fracassos horríveis,

and when we finally got to a design that worked,

e finalmente quando chegamos a um que funcionou,

at about 30 gallons, we scaled it up

por volta de 114 litros, nós crescemos

to 450 gallons in San Francisco.

para 1.700 litros em São Francisco.

So let me show you how the system works.

Deixem-me mostrar-lhes como o sistema funciona,

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

Pegamos o esgoto com a alga de nossa preferência,

and we circulate it through this floating structure,

e o circundamos através dessa estrutura flutuante,

this tubular, flexible plastic structure,

tubular de plástico flexível,

and it circulates through this thing,

e ela circula através desta coisa,

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

e há a luz do sol, claro, na superfície,

and the algae grow on the nutrients.

e a alga cresce com os nutrientes.

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

Mas isso é como colocar sua cabeça em um saco plástico.

The algae are not going to suffocate because of CO2,

As algas não se sufocam devido ao CO2,

as we would.

como nós.

They suffocate because they produce oxygen, and they

Elas se sufocam devido ao oxigênio, e elas

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

não se sufocam, mas o oxigênio que elas produzem

is problematic, and they use up all the CO2.

é problemático, e elas usam quase todo o CO2.

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

A próxima coisa a descobrir era como poderíamos

remove the oxygen, which we did by building this column

remover o oxigênio, o que fizemos ao construir esta coluna

which circulated some of the water,

na qual circula parte da água,

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

e devolver o CO2, o que fizemos borbulhando o sistema

before we recirculated the water.

antes de recircular a água.

And what you see here is the prototype,

O que veem aqui é um protótipo,

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

a primeira tentativa de construir este tipo de coluna.

The larger column that we then installed in San Francisco

A coluna mais larga que instalamos em São Francisco

in the installed system.

no sistema instalado.

So the column actually had another very nice feature,

Daí a coluna tinha na realidade outra característica,

and that is the algae settle in the column,

isto é, a alga povoando a coluna

and this allowed us to accumulate the algal biomass

o que nos permite acumular a biomassa da alga

in a context where we could easily harvest it.

em um ambiente em que facilmente conseguimos colhê-la.

So we would remove the algaes that concentrated

Daí removeríamos as algas que se concentram

in the bottom of this column, and then we could

no fundo desta coluna, e poderíamos

harvest that by a procedure where you float the algae

colhê-las por um procedimento em que deixa-se as algas flutuando

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

e elas podem ser retiradas por uma rede.

So we wanted to also investigate what would be the impact

Queríamos também investigar qual seria o impacto

of this system in the marine environment,

desse sistema no ambiente marinho,

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

como disse, montamos esta experiência em um campo

in Moss Landing Marine Lab.

no Laboratório Marinho Moss Landing.

Well, we found of course that this material became

Bem, descobrimos que, claro, este material se tornava

overgrown with algae, and we needed then to develop

cheio de alga, e precisávamos desenvolver

a cleaning procedure, and we also looked at how

um processo de limpeza, e poderíamos ver como

seabirds and marine mammals interacted, and in fact you

os pássaros e mamíferos marinhos interagem, e de fato vocês

see here a sea otter that found this incredibly interesting,

veem aqui uma bergamota que achou isto incrivelmente interessante,

and would periodically work its way across this little

e periodicamente faria seu caminho através desta pequena

floating water bed, and we wanted to hire this guy

cama de água flutuante, queríamos contratar esse bicho

or train him to be able to clean the surface

ou treiná-lo para limpar a superfície,

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

mas isto é para o futuro.

Now really what we were doing,

Agora o que estávamos realmente fazendo,

we were working in four areas.

era trabalhar em quatro áreas.

Our research covered the biology of the system,

Nossas pesquisas cobrem a biologia de um sistema,

which included studying the way algae grew,

a qual inclui estudar como as algas crescem,

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

mas também o que as comem, e o que as mata.

We did engineering to understand what we would need

Usamos engenharia para entender o que precisaríamos

to be able to do to build this structure,

para construir esta estrutura,

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

não só em pequena escala, mas como construiríamos

on this enormous scale that will ultimately be required.

em uma escala enorme que é, no fundo, o que se precisa.

I mentioned we looked at birds and marine mammals

Mencionei que observamos os pássaros e mamíferos marinhos

and looked at basically the environmental impact

e examinamos o impacto ambiental

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

do sistema e finalmente examinamos os custos,

and what I mean by economics is,

o que quero dizer com custos é

what is the energy required to run the system?

quanta energia é necessária para o sistema funcionar?

Do you get more energy out of the system

Vocês conseguem mais energia do sistema

than you have to put into the system

do que vocês têm de dar ao sistema

to be able to make the system run?

para ele conseguir funcionar?

And what about operating costs?

E quais os custos operacionais?

And what about capital costs?

Quais os custos de capital?

And what about, just, the whole economic structure?

E o que dizer de toda a estrutura econômica?

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

Deixem-me dizer, não será fácil,

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

e há muito mais trabalho a ser feito em todas as quatro

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

áreas para fazer o sistema funcionar de verdade.

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

Mas não temos muito tempo, gostaria de lhes mostrar

the artist's conception of how this system might look

uma concepção artística de como será este sistema

if we find ourselves in a protected bay

se estivermos em uma baía fechada

somewhere in the world, and we have in the background

em algum lugar do mundo, temos ao fundo

in this image, the waste water treatment plant

desta imagem, a estação de tratamento de água

and a source of flue gas for the CO2,

e uma fonte de gás para CO2,

but when you do the economics of this system,

mas quando você analisar a parte econômica deste sistema,

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

descobrirá que de fato será dificil fazê-lo funcionar.

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

A menos que veja o sistema como uma forma de tratar o esgoto

sequester carbon, and potentially for photovoltaic panels

um sequestrador de carbono e potencialmente painéis fotovoltáicos,

or wave energy or even wind energy,

energia de ondas, ou mesmo energia eólica,

and if you start thinking in terms of

se pensarem na integração

integrating all of these different activities,

de todas estas diferentes atividades,

you could also include in such a facility aquaculture.

poderam também incluir uma área de aquacultura.

So we would have under this system a shellfish aquaculture

Daí teríamos sob este sistema uma aquacultura de ostras

where we're growing mussels or scallops.

na qual cultivaríamos moluscos ou escalopes.

We'd be growing oysters and things

Estamos cultivando ostras e coisas

that would be producing high value products and food,

que produziriam produtos de alto valor, alimentos,

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

e conduziria o mercado a medida que construímos o sistema

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

em um escala cada vez maior, de forma a se tornar, no final,

competitive with the idea of doing it for fuels.

competitivo com a idéia de fazer combustíveis.

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

Sempre há uma grande questão que surge,

because plastic in the ocean has got a really bad reputation

já que plástico no oceano tem uma péssima reputação

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

e estamos pensando do berço ao berço.

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

O que faremos com todo este plástico que

going to need to use in our marine environment?

precisaremos usar em nosso ambiente marinho?

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

Bom, não sei se sabem disso,

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

mas na Califórnia, há uma enorme quantidade de plástico

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

que é usada no campo como cobertura plástica,

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

este é o plástico usado nestas pequeníssimas estufas

right along the surface of the soil, and this provides

ao longo da superfície do solo, e isto fornece

warming the soil to increase the growing season,

calor para o solo ampliando a estação do crescimento,

it allows us to control weeds,

permitindo controlar as sementes,

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

e, claro, torna o regar muito mais eficiente.

So the OMEGA system will be part

Daí o sistema OMEGA será parte

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

deste tipo de resultado, e quando tivermos terminado

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

de usá-lo no ambiente marinho, o usaremos,

hopefully, on fields.

com sorte, no campo.

Where are we going to put this,

Onde colocaremos isto,

and what will it look like offshore?

e qual a aparência em alto-mar?

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

Eis uma imagem do que faríamos na baia de São Francisco.

San Francisco produces 65 million gallons a day

São Francisco produz 246 milhões de litros por dia

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

de esgoto. Se imaginarmos um tempo de retenção de 5 dias.

for this system, we'd need 325 million gallons

para este sistema, precisaríamos de 1.230 milhões de litros

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

para acomodar, e isso seria por volta de 5.200.000m²

of these OMEGA modules floating in San Francisco Bay.

destes módulos flutuantes OMEGA na baia de São Francisco.

Well, that's less than one percent

Bom, isso é menos de 1%

of the surface area of the bay.

da área da superfície da baia.

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

Ele Produziria 2.000 litros por 1.000 m² por ano,

it would produce over 2 million gallons of fuel,

mais de 7,6 milhões de litros de combustível

which is about 20 percent of the biodiesel,

que é 20% do biodiedel,

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

ou do diesel necessário em São Francisco,

and that's without doing anything about efficiency.

e isso nada tem a ver com eficiência.

Where else could we potentially put this system?

Onde mais poderíamos instalar este sistema?

There's lots of possibilities.

Há muitas possibilidades.

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

Há, claro, a baia de São Francisco, como mencionei.

San Diego Bay is another example,

A Baia de São Diego é outro exemplo,

Mobile Bay or Chesapeake Bay, but the reality is,

A Baia Mobile, a baia Chesapeake, mas nas realidade,

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

como o nível do mar sobe, haverá muitas, muitas

of new opportunities to consider. (Laughter)

novas oportunidade a considerar. (Risos)

So what I'm telling you about is a system

O que estou lhes mostrando é um sistema

of integrated activities.

de atividades integradas.

Biofuels production is integrated with alternative energy

Produção de biocombustíveis integrada com energia alternativa

is integrated with aquaculture.

que é integrada com aquacultura.

I set out to find a pathway

Saí a procura de um jeito

to innovative production of sustainable biofuels,

para inovar a produção de biocombustíveis sustentável,

and en route I discovered that what's really required

e no caminho descobri que o que realmente precisamos

for sustainability is integration more than innovation.

para sustentabilidade é mais integração do que inovação.

Long term, I have great faith

A longo prazo, tenho muita fé

in our collective and connected ingenuity.

em nossa capacidade coletiva e conectiva.

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

Acho que quase não há limites para o que podemos fazer

if we are radically open

se formos radicalmente abertos

and we don't care who gets the credit.

e não nos importarmos com quem levará os créditos.

Sustainable solutions for our future problems

Soluções sutentáveis para nossos problemas futuros

are going to be diverse

serão diversificadas

and are going to be many.

e serão muitas.

I think we need to consider everything,

Acho que precisamos considerar tudo,

everything from alpha to OMEGA.

tudo de alfa a OMEGA.

Thank you. (Applause)

Obrigado. (Aplausos)

(Applause)

(Aplausos)

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

Chris Anderson: Uma perguntinha rápida, Jonathan.

Can this project continue to move forward within

Este projeto pode continuar a progredir dentro

NASA or do you need some very ambitious

da NASA ou precisa de um fundo de energia verde

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

mais ambicioso que chegue e o assuma ?

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

Jonathan Trent: Chegamos a um estágio agora

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

na NASA no qual eles gostariam de mandar isto

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

para fora, e há um monte de questões

with doing it in the United States because of limited

para se fazer isto nos E.U.A devido a questões de permissão

permitting issues and the time required to get permits

limitada e o tempo necessário para conseguir as permissões

to do things offshore.

para fazer coisas em alto mar.

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

Na realidade, ele necessita, neste momento, de pessoas de fora,

and we're being radically open with this technology

e estamos sendo radicalmente abertos com esta tecnologia

in which we're going to launch it out there

que iremos colocar a disposição

for anybody and everybody who's interested

para quaisquer e todos interessados

to take it on and try to make it real.

em pegar e tentar realizá-lo.

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

CA: Isto é interessante. Você não está patenteando isto.

You're publishing it.

Você está publicando.

JT: Absolutely.

CA: All right. Thank you so much.

JT: Absolutamente.

CA: Certo. Muito obrigado.

JT: Thank you. (Applause)

JT: Obrigado. (Aplausos)