На замену традиционному бетону

 Уамериканской компании Prometheus Materials есть решение для замены одного из наибольших загрязнителей воздуха парниковыми газами. А финансовая поддержка от Microsoft и агрессивный план быстрого масштабирования должны помочь компании добиться успеха.

Мы любим бетон. Мы используем его повсюду: небоскребы, дата-центры, крыши, тротуары, дома. Но проблема в том, что бетон нас не любит. Цемент, главный ингредиент бетона, отвечает за 8% мировых выбросов оксида углерода, который, в свою очередь, крайне негативно влияет на глобальное потепление. И как же заменить такой дешевый, прочный и популярный материал?

У Prometheus Materials есть интригующий ответ. Эта компания, вышедшая из Университета Колорадо, превращает водоросли в цемент, используя процесс, похожий на тот, с помощью которого природа создает кораллы и раковины. “Климатические изменения — это потенциально экзистенциальная проблема, и мы считаем, что природа уже дала нам ключ к ее решению”, — говорит гендиректор и соучредитель компании Лорен Барнетт.

Prometheus все еще на ранних стадиях коммерциализации, и испытательный завод в штате Колорадо дает минимальную выручку. Но компания разобралась с научной стороной вопроса и теперь надеется привлечь от $15 до $35 млн венчурных инвестиций (плюс дополнительное финансирование проектов). Деньги должны профинансировать строительство завода, на котором будут производиться полдесятка стройматериалов из биомемента, среди которых блоки, панели и тротуарная плитка.

Планы, инвестиции и конкуренты

Барнетт ожидает, что сочетание производства на собственном заводе и продажи лицензий на производство позволит его компании продавать биоцемент в порошковой форме по всему миру. К 2027-му он хочет достичь $75 млн выручки. “Главное — привлечь крупных производителей цемента и бетона, чтобы использовать их производственные и дистрибуционные мощности”, — говорит он.

Это немалая сумма, но все же капля в море мировой цементной индустрии, оцениваемая более чем в $300 млрд. Такая цифра объясняет, почему Prometheus не единственный стартап, который сейчас пытается решить проблему цемента.

Проблема настолько огромна, что для ее решения нужно, чтобы мы все были успешны. Куда ни глянь — всюду увидишь цемент. Он вездесущ.

 

Лорен Барнетт о своей компании и ее конкурентах

К примеру, Biomason разработала схожий способ создавать цементный кирпич и плитку с помощью бактерий. Terra CO2, предложившая другую низкоуглеродистую альтернативу цементу, привлекла инвестиции Breakthrough Energy Ventures Билла Гейтса. Brimstone Energ работает над коммерческим производством цемента с нулевыми выбросами углерода и строит пилотный завод в штате Невада при поддержке венчурной фирмы DCVC. По данным PitchBook, все три компании привлекли больше венчурных инвестиций, чем Prometheus: Brimstone — $60 млн, Biomason — $87 млн и Terra CO2 — $99 млн.

Гейтс, написавший книгу “Как избежать климатической катастрофы”, говорит об отчаянной необходимости найти более чистую и доступную альтернативу традиционному цементу, бороться с климатическими изменениями. Цемент — это крупный производитель парниковых газов из-за тех химических реакций, которые образуются при его изготовлении, и через ископаемое топливо, которое необходимо для разогрева печей, где производится цемент.

“У нас нет экологического способа производства цемента, который бы не обходился вдвое больше традиционного, — сказал в 2021-м миллиардер. — Так что если думать, что дело только в автомобилях и электричестве, то можно пропустить то, что необходимо для нулевых выбросов углерода”.

Чтобы цементная индустрия соблюдала Парижские договоренности о климатических изменениях, ее годовые углеродные выбросы должны снизиться по крайней мере на 16% к 2030 году. А согласно отчету лондонского аналитического центра Chatham House 2018-го, производство цемента будет только увеличиваться. “Проблема настолько огромна, что для ее решения нужно, чтобы мы все были успешны, — говорит Барнетт о своей компании и ее конкурентах. — Куда ни глянь — всюду увидишь цемент. Он вездесущ”.

Лабораторный период

Четыре ученых Университета Колорадо, Джефф Кэмерон, Шерри Кук, Мия Габлер и Вилл Срубер, являющиеся соучредителями и советниками Prometheus, натолкнулись на идею, когда искали решения для другой проблемы.

В 2017 году они получили грант на $2,4 млн от инвестиционного отдела минобороны США на исследование того, может ли биология сформировать защитные структуры в пустыне и других сложных рельефах.

“Они знали, что бетонные блоки невозможно доставлять воздухом, потому что они слишком тяжелые, а грузовиками ехать со стройматериалами через вражеские территории — это тоже не вариант, — рассказывает Барнетт. — Если бы можно было использовать местные материалы для производства твердых структур, которые защищали бы солдат и дорогое военное оборудование, то они хотели бы об этом знать”.

Исследователи начали испытывать бактерии в чашках Петри, чтобы посмотреть, на что они способны. Сначала они работали с уролитическими бактериями, которые изучали для применения в гражданской инженерии, но в конце концов они переключились на цианобактерии, которых многие знают как сине-зеленые водоросли.

Когда ученые погрузились в исследование, минобороны попросило их изготовить небольшой куб из материала. “Мы быстро поняли, что наша главная проблема будет заключаться в масштабировании производства”, — вспоминает Габлер.

Сегодня компания выращивает свои водоросли в узких резервуарах на 1350 л, которые наполняют морской водой, где есть все необходимые питательные вещества. А LED-свет и пузырьки в воде помогают с процессом фотосинтеза в водорослях.

Prometheus собирает водоросли и кладет их в отдельный резервуар, в котором с помощью запатентованного процесса стимулируется биоминерализация — формирование минералов в биологические структуры. “Это наша тайная приправа”, — говорит Барнетт.

В результате получается жидкая жижа, которую затем высушивают до состояния порошка. Порошок затем сочетают с запатентованными вязкими веществами, чтобы создать биоцемент с нулевыми углеродными выбросами.

Биоцемент затем можно смешать с другим специальным веществом, чтобы получить биобетон. Блоки из биобетона практически не отличаются от стандартных.

Жажда декарбонизации

Барнетт, 66, серийный предприниматель, ранее основавший пять компаний, четыре из которых строились на выходе из университета или лаборатории. В 2011-м он создал ныне недействующую e-Chromic Technologies, основанную на технологии лаборатории возобновляемой энергии при министерстве энергетики США.

Это была технология создания экологичных окон, которые отражали инфракрасную радиацию и таким образом снижали потребность в кондиционерах. “Именно тогда я подхватил жажду декарбонизации”, — рассказал он.

В феврале 2021-го Университет Колорадо свел Барнетта и четырех ученых, а уже в следующем месяце они основали компанию.

Первые стадии выхода из университета и превращения в самостоятельную компанию сложны, ведь исследователи не могут использовать университетские технологии для коммерческой работы, а для привлечения инвестиций теоретической эффективности технологии недостаточно.

Кэмерон создал лабораторию в собственном подвале, накупив в зоомагазине аквариумов с фильтрами для воды, которые создают пузырьки. “Мы посылали инвесторам образцы, которые я делал вместе с моими детьми”, — вспоминает Кэмерон.

Год спустя стартап привлек $8 млн венчурных инвестиций от европейской фирмы Sofinnova Partners, стратегических инвесторов Microsoft, архитекторской фирмы Skidmore Owings&Merrill и гиганта кровель GAF. Это помогло Prometheus начать пилотные проекты.

С тех пор Prometheus сделала проект-прототип вместе с Microsoft, ежегодно строящей сотни дата-центров по всему миру.

“Когда мы инвестируем в новые технологии, то учитываем, сможет ли она стать мейнстримной к 2030-му, — объясняет Брэндон Миддоу, старший директор фонда климатических изменений Microsoft Climate Innovation Fund. 2030-й — это дедлайн по Парижским договоренностям, и он уже очень близко. — В ней [Prometheus] мы видим потенциал и возможность масштабного производства”.

Невозмутимая решимость

Международная архитектурная фирма Skidmore, Owings & Merrill, известная своими небоскребами, среди которых Бурдж Халифа в Дубае и Всемирный торговый центр 1 в Нью-Йорке, также ищет возможности уменьшить свой углеродный след с помощью новых стройматериалов.

Брент Колетта, управляющий партнер и глава команды исследований и инноваций Skidmore, Owings & Merrill, рассказал, что четыре года назад фирма начала сотрудничать с компаниями, которые могут помочь с этим. Вместе с Prometheus она испытала биологические стройматериалы на прочность и огнеупорность. Они построили небольшие здания и оставили их на улице для влияния стихий.

В феврале Prometheus получила сертификаты на два вида своих бетонных блоков: те, которые должны выдерживать нагрузку, и те, которые не должны. Это важный шаг для коммерциализации. Skidmore, Owings & Merrill содержит образцы биобетона Prometheus в своих офисах по всему миру, чтобы показывать клиентам. А этой осенью на Архитектурном биеннале в Чикаго архитектурная фирма планирует представить спиральную скульптуру из биобетона. Колетта ожидает, что первым крупным клиентом станет дата-центр.

Еще многое нужно сделать, чтобы биоцемент Prometheus стали использовать в реальных проектах, и риски остаются высокими:

• собрать деньги на завод, который компания надеется построить и запустить в 2024 году;

• показать, что она может производить стройматериалы по цене, которую покупатели будут готовы платить;

• пройти дополнительные проверки биоцемента;

• убедить крупных производителей бетона дать ей шанс.

Барнетт, считающий, что все это, а также заключение лицензионных соглашений, уже будет идти полным ходом в 2025-м, настроен решительно.

“Нам нужно декарбонизировать цемент и сталь, если мы хотим достичь нулевых выбросов к 2050 году, — говорит он. — Ничего не получится без изменений в этих двух индустриях”.