Going green: Neste steg innen bærekraftig og fornybar energi

Etter hvert som vi opplever raske fremskritt i teknologisk utvikling det siste tiåret, begynner flere og flere ideer og forsøk å dukke opp for å bekjempe virkningene av klimaendringer. Akademikere og industrier, for eksempel, har blitt stadig mer bevisste på at fossilt brensel blir mindre levedyktig og har derfor forsøkt å komme opp med ulike alternative energiløsninger som er både mer bærekraftige og fornybare. En slik innsats – som du kanskje tror – ville aldri vært en enkel prosess, men resultatet er vel verdt det til slutt. To forskjellige grupper har med suksess skapt en potensielt livsendrende oppfinnelse med hensyn til energiskaping, som du kan lese i detaljer nedenfor.

Som en sidenotat, før vi fortsetter, er det viktig å huske på at ideene om bærekraftig og fornybar energi – mens de deler noen likheter – i kjernene faktisk er forskjellige fra hverandre. Bærekraftig energi er enhver form for energi som kan skapes og brukes uten å påvirke fremtidige generasjoner negativt. På den annen side er fornybar energi energi som enten ikke blir oppbrukt når den brukes eller lett kan regenereres etter at den er brukt. Begge typene er miljøvennlige, men bærekraftig energi kan bli fullstendig brukt opp hvis den ikke blir konservert eller overvåket riktig.

Googles dragedrevne vindpark

Fra skaperen av verdens mest populære søkemotor kommer en ny kilde til bærekraftig energi. Siden kjøpet av Makani Power – en oppstart dedikert til å forske på vindkraft – i 2013, har Google X jobbet med sitt nyeste prosjekt med passende navn Prosjekt Makani. Project Makani er en stor, 7.3 m lang energidrage som kan generere mer kraft enn en vanlig vindturbin. Astro Teller, sjef for Google X mener at "[hvis] dette fungerer som designet, vil det på en meningsfylt måte øke hastigheten på den globale overgangen til fornybar energi."

Det er fire hovedkomponenter i Project Makani. Den første er dragen, som er flylignende i sitt utseende og rommer 8 rotorer. Disse rotorene hjelper med å få kiten opp fra bakken og opp til dens optimale driftshøyde. Ved riktig høyde vil rotorene slå seg av, og luftmotstanden som skapes fra vindene som beveger seg over rotorene vil begynne å generere rotasjonsenergi. Denne energien blir så omdannet til elektrisitet. Dragen flyr konsentrisk på grunn av tjoret, som holder den koblet til bakkestasjonen.

Den neste komponenten er selve tjoret. Bortsett fra å bare holde kiten til bakken, overfører tjoret også elektrisiteten som genereres til bakkestasjonen, samtidig som den videresender kommunikasjonsinformasjon til dragen. Tjoret er laget av en ledende aluminiumstråd pakket inn i karbonfiber, noe som gjør den fleksibel, men likevel sterk.

Deretter kommer bakkestasjonen. Den fungerer både som festepunkt under dragens flytur og hvilested når dragen ikke er i bruk. Denne komponenten tar også opp mindre plass enn en konvensjonell vindturbin samtidig som den er bærbar, slik at den kan bevege seg fra sted til sted der vinden er sterkest.

Den siste delen av Project Makani er datasystemet. Denne består av GPS og andre sensorer som holder kiten i gang. Disse sensorene sørger for at dragen er i områder som har sterk og konstant vind.

Optimale forhold for Google Xs Makani-drage er i høyder på omtrent mellom 140 m (459.3 fot) til 310 m (1017.1 fot) over bakkenivå og ved vindhastigheter på rundt 11.5 m/s (37.7 fot/s) (selv om den faktisk kan begynne å generere kraft når vindhastigheten er minst 4 m/s (13.1 fot/s)). Når dragen er under disse optimale forholdene, har den en sirkulerende radius på 145m (475.7 fot).

Project Makani er foreslått som en erstatning for konvensjonelle vindturbiner fordi det er mer praktisk og kan også nå høyere vind, som generelt er sterkere og mer konstant enn de som er nærmere bakkenivå. Skjønt dessverre i motsetning til konvensjonelle vindturbiner, den kan ikke plasseres på områder nær offentlig vei eller kraftledninger, og må plasseres lenger fra hverandre for å unngå krasj mellom dragene.

Project Makani ble først testet i Pescadero, California, et område som har noen svært uforutsigbare og utrolig sterke vinder. Google X kom veldig forberedt, og «ønsket» til og med at minst fem drager skulle krasje i testingen. Men på over 100 loggede flytimer klarte de ikke å krasje en eneste drage, noe Google mente ikke akkurat var en god ting. Teller, for eksempel, innrømmet at de var ganske "konflikt" med resultatet, "Vi ønsket ikke å se det krasje, men vi føler også at vi mislyktes på en eller annen måte. Det er magi i alle som tror at vi kan ha mislyktes fordi vi ikke mislyktes.» Denne kommentaren ville muligens gi mer mening hvis vi vurderer at folk, inkludert Google, faktisk kan lære mer av å feile og gjøre feil.

Solenergikonverterende bakterier

Den andre oppfinnelsen kommer fra et samarbeid mellom Harvard Universitys fakultet for kunst og vitenskap, Harvard Medical School og Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, som har resultert i det som kalles "bionisk blad". Denne nye oppfinnelsen bruker tidligere oppdagede teknologier og ideer, sammen med et par nye justeringer. Hovedformålet med det bioniske bladet er å gjøre hydrogen og karbondioksid til isopropanol ved hjelp av solenergi og en bakterie som kalles Ralstonia eutropha – et ønsket resultat siden isopropanol kan brukes som flytende drivstoff omtrent som etanol.

Opprinnelig stammet oppfinnelsen fra Daniel Nocera fra Harvard Universitys suksess med å utvikle en kobolt-fosfatkatalysator som bruker elektrisitet til å splitte vann til hydrogen og oksygen. Men siden hydrogen ennå ikke har fått med seg som et alternativt drivstoff, bestemte Nocera seg for å slå seg sammen med Pamela Silver og Joseph Torella fra Harvard Medical School for å finne ut en ny tilnærming.

Etter hvert kom teamet på den nevnte ideen å bruke en genmodifisert versjon av Ralstonia eutropha som kan omdanne hydrogen og karbondioksid til isopropanol. Under forskningen ble det også funnet at forskjellige typer bakterier også kunne brukes til å lage andre variasjoner av produkter, inkludert legemidler.

Etterpå klarte Nocera og Silver å konstruere en bioreaktor komplett med den nye katalysatoren, bakteriene og solcellene for å produsere det flytende drivstoffet. Katalysatoren kan spalte alt vann, selv om det er svært forurenset; bakteriene kan bruke avfallet fra fossilt brenselforbruk; og solcellene får en konstant strøm av kraft så lenge det er en sol. Alt sammen er resultatet en grønnere form for drivstoff som forårsaker lite drivhusgasser.

Så, hvordan denne oppfinnelsen fungerer er faktisk ganske enkelt. For det første må forskerne sikre at miljøet i bioreaktoren er fritt for næringsstoffer som bakteriene kan konsumere for å produsere uønskede produkter. Etter at denne tilstanden er etablert, kan solcellene og katalysatoren begynne å splitte vannet til hydrogen og oksygen. Deretter røres glasset for å eksitere bakteriene fra deres normale vekststadium. Dette får bakteriene til å livnære seg på det nyproduserte hydrogenet og til slutt avgis isopropanol som avfall fra bakteriene.

Torella hadde dette å si om prosjektet deres og andre typer bærekraftige ressurser: "Olje og gass er ikke bærekraftige kilder til drivstoff, plast, gjødsel eller de utallige andre kjemikaliene som produseres med dem. Det nest beste svaret etter olje og gass er biologi, som i globale tall produserer 100 ganger mer karbon per år via fotosyntese enn mennesker forbruker fra olje.»