Chain Reaction Innovation-iværksætterne Justin Whiteley og Tyler Huggins arbejder sammen med Argonne-forskeren Meltem Urgun-Demirtas i et Energy Systems Divisions laboratorium for at vokse tunable, højtydende porøst kulstof fra svampe. Kredit:Argonne National Laboratory
Iværksætteren Tyler Huggins voksede op i det landlige Montana i en familie af skovhuggere og minearbejdere. Men han ville have en større indflydelse på samfundet som helhed, så han besluttede at starte en opstart. Han kiggede på mange muligheder, men de havde bare ikke den effekt, han krævede.
Indtil han mødte Justin Whiteley, en kollega, der havde arbejdet på at bygge næste generations batteriteknologi nær Silicon Valley. Parret dannede Emergy. Det kombinerede Huggins miljøtekniske færdigheder og ønske om at beskytte den natur, han voksede op med Whiteleys tekniske effektivitet og kommercialisering.
Sammensmeltningen af baggrunde og færdigheder skabte en måde at redesigne fremstillingen af et af de mest udbredte materialer i vores økonomi - porøs, eller aktiveret, kulstof - for at gøre det bæredygtigt, højere ydeevne og billigere at producere. Det nydesignede porøse kul har applikationer til vand- og luftfiltrering, kemisk produktion, minedrift, energilagring, og naturgas- og biogaskonditionering.
"Konventionelle kulstofmaterialer fremstilles ved hjælp af ufornyelige ressourcer, såsom kul og energikrævende processer, der bærer store omkostninger og et miljømæssigt fodaftryk og i sidste ende resulterer i underpræstationer. I stedet vi har udviklet en måde at bruge effektiviteten af en levende organisme til at dyrke kulstof fra svampe, producere sofistikerede strukturer, der ville være vanskelige på andre måder, og som kan indstilles til en specifik anvendelse, "Sagde Huggins.
Emergys patenterede kulstof har et utroligt stort overfladeareal, hvilket gør det til et enormt absorberende materiale. Præcisionskontrollen over, hvordan organismen vokser, gør det muligt for manipulation at få den til at fungere på en række forskellige måder for industrien.
"Da vi har præcisionskontrol over, hvordan organismen vokser, ved at ændre organismen og ikke fremstillingsprocessen, vi kan faktisk dyrke en række materialer til en hel pakke applikationer i en enkelt facilitet ved hjælp af en enkelt proceslinje, " sagde Whiteley.
Huggins og Whiteley lancerede deres opstart, mens de var post-doc ved University of Colorado-Boulder og flyttede til det amerikanske energiministeriums Argonne National Laboratory i januar efter at have opnået en plads i Chain Reaction Innovations, laboratoriets nye program til at fremskynde cleantech -innovation af voksende iværksættere.
En prøve af Emergys patenterede biodesignede porøse kulstof. Kredit:Argonne National Laboratory
Chain Reaction Innovations giver innovatører adgang til Argonnes dybe netværk af 1, 600 tværfaglige forskere og ingeniører samt unikke værktøjer, herunder Mira-supercomputeren og landets røntgenkilde med den højeste energi, den avancerede fotonkilde. Gennem et partnerskab med mentororganisationer, Polsky Center ved University of Chicago og Purdue Foundry ved Purdue University, CRI-deltagere får også hjælp til at udvikle forretningsstrategier, udføre markedsundersøgelser og finde langsigtede finansierings- og kommercielle partnere.
"Jeg har arbejdet i en række forskellige forsknings- og udviklingsfaciliteter for batterier til en række forskellige batteristarter. En ting, jeg så, var, at den teknologi, jeg altid arbejdede på aldrig var virkelig kommerciel. Det var altid meget interessant, Whiteley sagde. "Men da jeg opdagede dette nye biologisk afledte porøse kulstofmateriale, Jeg så et materiale, der umiddelbart kunne bruges på markedspladsen."
I Argonne, Emergy etablerede en produktionsproces i bench-skala og udnyttede karakteriseringsudstyret på flere millioner dollar og verdensførende videnskabsmænd til at hjælpe med at nå deres præstationsmålinger, som omfatter forbedring af porøsiteten med 25 til 100 procent og integration af ædle metaller på nanoskala i de voksende svampe.
"Dette er en opmuntrende milepæl for os, " sagde Whiteley. "Det åbner applikationer."
Emergy har brugt den sidste måned på at forberede sig på at dyrke kilogram af sit patenterede kulstof til en efterårstest i prækommerciel skala med en førende multinational virksomhed. Emergy håber at oprette lignende tests i en række forskellige brancher.
Ekspertisen hos Argonne Principle Environmental Engineer Meltem Urgun-Demirtas har været nøglen til at identificere den optimale opskaleringsproces for Emergys teknologi. Urgun-Demirtas har opskaleret bioprocesser i 20 år og indvilliget i at samarbejde med Emergy på grund af komplementariteterne i deres forskning.
"Mit mål er at hjælpe Emergy med at skalere processen, så den kan få en kommerciel partner, "Urgun-Demirtas sagde. "Dette hjælper mig også med at vise industrien, at vi har de færdigheder og opskalere faciliteterne i Argonne til at opskalere enhver proces."