تعرف على الكيميائي الكندي البالغ من العمر 33 عامًا والأستاذ الشهير بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذين يبنون “ السيارة الكهربائية لصناعة الأسمنت ”

بينما كانت ليا إليس تحصل على درجة الدكتوراه من جامعة دالهوزي في نوفا سكوتيا ، كانت جزءًا من فريق أجرى أبحاثًا حول بطارية تسلا. بعد تخرجها ، اتخذت حياتها المهنية الناشئة منعطفًا غير عادي.

“كان بإمكاني الحصول على وظيفة أسهل مع خلفيتي في مواد البطاريات – يعمل الكثير من زملائي من أجلها تسلا أو تفاحة. كان بإمكاني فعل ذلك ، … وكنت سأجني المزيد من المال في البداية ، “قال إليس ، 33 عامًا ، لشبكة CNBC عبر الهاتف يوم الأربعاء.

بدلاً من ذلك ، تقدمت إليس بطلب للحصول على زمالة ما بعد الدكتوراة المرموقة وفازت بها والتي منحتها راتب عامين للعمل مع من تريد.

حصلت إليس على درجة الدكتوراه. حصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء الكهربية وذهب للعمل لدى Yet-Ming Chiang ، أستاذ علوم المواد الشهير في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وهو أيضًا رائد أعمال متسلسل في مجال التكنولوجيا النظيفة. شارك Chiang في تأسيس شركات مثل American Superconductor Corporation و A123 Systems و Desktop Metal و Form Energy و 24M Technologies.

يعمل Ellis الآن على توسيع نطاق عملية جديدة واعية للمناخ لصنع الأسمنت ، واحدة تعمل بالكيمياء الكهربية بدلاً من الحرارة التي تعمل بالوقود الأحفوري.

قال إليس لشبكة CNBC في بوسطن في نهاية شهر مايو إن صناعة الأسمنت باستخدام الكيمياء الكهربائية كانت فكرة تشيانغ. قالت إليس إنها عملت مع تشيانج في عام 2018 ، بعد أن بدأ فورم إنيرجي ، وهي شركة بطاريات طويلة الأمد ، وكان يفكر في الطاقة المتقطعة الوفيرة التي تولدها مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح.

قال إليس لشبكة CNBC: “في بعض الأحيان يدفع لك الناس مقابل الحصول على الطاقة من أيديهم”. “بدلاً من وضع هذه الطاقة في بطارية ، ماذا لو تمكنا من استخدام هذه الطاقة المتجددة الإضافية منخفضة التكلفة لصنع شيء من شأنه أن يكون كثيف الكربون بشكل كبير؟ ثم الأول في قائمة الأشياء كثيفة الكربون – إنه يبني.”

يعتبر الأسمنت مكونًا ضروريًا في الخرسانة ، وهو حجر الزاوية في البناء والبنية التحتية العالمية ، لأنه رخيص وقوي ومتين. يتم إنتاج أربعة مليارات طن متري ، أي ما يعادل 50000 طائرة محملة بالكامل ، من الأسمنت كل عام ، وفقًا لتقرير عام 2023 من شركة الاستشارات الإدارية McKinsey. بلغت قيمة السوق 323 مليار دولار في عام 2021 ومن المتوقع أن تصل إلى 459 مليار دولار بحلول عام 2028 ، وفقًا لـ SkyQuest Technology Consulting.

يتم تصنيع مسحوق الأسمنت بشكل تقليدي عن طريق سحق المواد الخام ، بما في ذلك الحجر الجيري والطين ، والخلط مع المكونات مثل الحديد والرماد المتطاير ، ووضعها كلها في فرن يسخن المكونات حتى حوالي 2700 درجة فهرنهايت. تولد عملية صنع الأسمنت ما يقرب من 8 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية ، والتي تعد سببًا رئيسيًا للاحترار العالمي.

عندما كان لدى Chiang فكرة كهربة صناعة الأسمنت ، لجأ إلى Ellis. قال إليس لشبكة سي إن بي سي: “إنه مشغول للغاية ، لذلك كان مثل ،” انطلق واكتشف الأمر “.

هكذا فعلت.

في عام 2020 ، شارك Ellis و Chiang في تأسيس شركة Sublime Systems لتحسين وتوسيع العملية الكهروكيميائية التي أنشأوها لصنع الأسمنت.

جمعت شركة Sublime 50 مليون دولار من بعض المستثمرين البارزين في مجال التكنولوجيا النظيفة ، بما في ذلك شركة LowerCarbon Capital التابعة لكريس ساكا وشركة The Engine التي تتخذ من بوسطن مقراً لها ، وشركة The Engine التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. من Siam Cement Group ، وهي شركة رائدة في مجال الأسمنت ومواد البناء في آسيا ؛ ومن خلال منحتين من برنامج وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، أو ARPA-E.

يحب Ellis وصف ما يفعلونه بأنه تطوير “السيارة الكهربائية لصناعة الأسمنت”. تستبدل السيارة الكهربائية محرك الاحتراق بمحرك كهربائي ، وهذا ما تفعله شركة Sublime Systems في عملية صناعة الأسمنت.

“أعتقد أنه من الأسهل بالنسبة للأشخاص العاديين أن يفهموا كيف نتعامل مع هذه العملية ذات درجة الحرارة العالية والتي تحركها الأحافير واستبدالها بشيء يتم تشغيله بواسطة الإلكترونات. ونحن نستخدم الإلكترونات لدفع هذه التفاعلات الكيميائية ،” إليس لـ CNBC عبر الهاتف الأربعاء. وقالت: “يحدث هذا في درجة حرارة محيطة أقل من درجة غليان الماء” ، وهذا عامل تمييز حاسم.

قالت إليس إنها لم تكن تعرف الكثير عن الأسمنت عندما طلب منها تشيانج أن تكتشف كيفية صنع الأسمنت منخفض الكربون. بدأت بقراءة ويكيبيديا ، ثم الكتب المدرسية. ثم عملت مع دكتوراه أخرى. طالب يجري بحثًا نُشر لاحقًا في مقالات في المجلات العلمية حول هذا الموضوع. أدى ذلك إلى مفهوم ما تفعله Sublime الآن ، واستمرت في تحسين هذا المفهوم منذ ذلك الحين.

وقال إليس لشبكة سي إن بي سي: “في الأساس لم تتوقف”. “لقد مرت خمس سنوات”.

لطالما كان إليس فضوليًا. قالت: “لقد نشأت مهووسًا جدًا ، على ما أعتقد ، وأقرأ الكثير من الكتب”. “كنت دائمًا متعطشًا للمعرفة والشعور بالمغامرة.”

نشأت أيضًا في منزل متدين. والدها حاخام يهودي أرثوذكسي من تكساس ، نشأت والدتها في مزرعة للأغنام في جنوب إفريقيا ، والتقى الاثنان عندما كانا في إسرائيل. وقالت إليس لقناة CNBC عن انتقال والدها: “يوجد في القدس عدد كافٍ من الحاخامات. لذلك انتقل إلى شرق كندا ، حيث لا يوجد الكثير من الحاخامات لديهم”. احتفلت عائلتها وشجعت على التمتع بحياة فكرية قوية.

انتهى الأمر بإيليس وإحدى شقيقاتها الأصغر سنًا إلى الحصول على درجة الدكتوراه في الكيمياء.

قال إليس لشبكة CNBC: “يدرك كلانا أن الكيمياء مادة إبداعية للغاية ؛ وهي أيضًا مادة صعبة للغاية. وأعتقد أننا كلانا ننجذب إلى الأشياء التي تمثل تحديًا”.

عند إتقانها ، يمكن استخدام الكيمياء لإحداث التغيير. قال إليس: “لديها الكثير من القوة الإبداعية لجعل الأشياء تحدث في العالم الحقيقي”. “إنه يشبه السحر تقريبًا. إذا عملت بجد عليه حقًا ، يمكنك إنشاء أشياء تجعل العالم مكانًا أفضل.”

لم يعمل علماء البطاريات ومنتجي الأسمنت معًا تاريخيًا. قال إليس: “يقع الإسمنت عادةً في مجال الهندسة المدنية ، وعادةً ما يكون علم البطاريات في الكيمياء أو الفيزياء”. “إنهم لا يذهبون إلى نفس المؤتمرات”.

ولكن مع شركة Sublime Systems ، يجمع Ellis و Chiang هذين الحقلين معًا.

إن إطار استخدام الكيمياء الكهربية لتوجيه التفاعلات التي حدثت ذات مرة مع التفاعلات التي تعمل بالوقود الأحفوري شديد السخونة لا يقتصر على الأسمنت.

“إنها أداة ضخمة. لا أعتقد أن Sublime هي الوحيدة التي تطبق الكيمياء الكهربائية على التكنولوجيا النظيفة. أعتقد أن أفضل طريقة للالتفاف حول الوقود الأحفوري هي استخدام الإلكترونات ،” قال إليس لشبكة CNBC.

وقالت “الطريقة الكهروكيميائية غالبا ما تكون أكثر كفاءة”. “تسخين الأشياء لجعلها تعمل في كثير من الأحيان لا يكون بنفس كفاءة الكيمياء الكهربائية ، وهي عملية جراحية أكثر قليلاً ، وأكثر كفاءة قليلاً – أو على الأقل يمكن أن تكون أكثر كفاءة مع العمليات الصحيحة.”

كفاءة الطاقة الأساسية هي سبب ثقة Chiang في حلها.

وقال تشيانغ لشبكة سي إن بي سي إن “إزالة الكربون من إنتاج الأسمنت ستكون مهمة صعبة للغاية. ستكون هناك العديد من الأساليب ، وكلها تنطوي على تحديات ومعظمها يستحق الاختبار”. “أفضل مواجهة تحدياتنا لأننا نرى طريقًا لإكمال إزالة الكربون بتكافؤ التكلفة مع أسمنت اليوم مع استهلاك أقل قدر من الطاقة. على المدى الطويل ، عادةً ما تفوز العملية الأقل طاقة.”

قال مارك موتر ، مؤسس شركة Jamcem Consulting ، وهي شركة استشارية مستقلة في مجال صناعة الأسمنت ، لشبكة CNBC: “على العموم ، فإن الصناعة لديها حافز كبير لتصبح صديقة للبيئة”. تعد الدوافع إلى التحول إلى اللون الأخضر أعلى لدى المنتجين الموجودين في أجزاء من العالم مثل أوروبا ، حيث يوجد سعر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون بحوالي 80 يورو (حوالي 88 دولارًا) للطن المتري. وقال موتر لشبكة سي إن بي سي إن هذه “عقوبة مالية كبيرة للمنتجين وتمنحهم حافزًا للاستثمار” في تكنولوجيا الأسمنت الأخضر.

هذا أحد الأسباب التي تجعل المستثمرين يضعون أموالهم وراء Sublime.

قال كلاي دوماس ، الشريك في لوير كاربون كابيتال ، لشبكة CNBC: “يصطف العملاء للدخول في شراكة مع Sublime لأنهم يستطيعون توفير الأسمنت الخالي من الأحافير في وقت تكافح فيه بقية الصناعة لتحقيق أهداف الانبعاثات والامتثال لتعريفات الكربون”. .

وقال دوما لشبكة سي إن بي سي: “بالنسبة إلى لوور كاربون ، فإن وجودهم في كل مكان وتقنيات إنتاجهم في العصور الوسطى هي بالضبط الصفات التي تجعل مواد البناء فرصة لا تقاوم”.

ينظر بعض منتجي الأسمنت إلى تقنيات احتجاز الكربون كطريقة لإدارة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. لكن موتر قال لشبكة سي إن بي سي إن “هذا مكلف للغاية ، وفي بعض النواحي يعتبر مجرد عمل كالمعتاد ويدفن المشكلة للأجيال القادمة”.

قالت كاتي راي ، الرئيس التنفيذي في The Engine ، إن شركة Sublime تصنع أسمنتًا نظيفًا بدون إضافات باهظة الثمن لتقنيات التقاط الكربون وتخزينه ، وهو أمر جذاب لأنه يحافظ على انخفاض التكاليف. وقال راي لشبكة سي إن بي سي إن “إنتاج الأسمنت منزوع الكربون مباشرة ، بدلاً من التقاط الكربون ، يؤدي إلى كفاءة الطاقة وتعادل التكلفة في نهاية المطاف”.

قال دوماس إن Sublime لديها “الكيمياء الأكثر أناقة ، والتي تعمل بالكهرباء في درجات الحرارة المحيطة بينما تنبعث منها صفر من الكربون. وهذا يعني أنهم ليسوا بحاجة إلى أفران كبيرة أو أنظمة مكلفة لاحتجاز ثاني أكسيد الكربون من شأنها زيادة النفقات الرأسمالية.”

قال تيموثي ماكافري ، مستثمر في شركة SCG لشبكة CNBC ، إن مجموعة سيام للأسمنت تنظر في آلاف الشركات وتقوم باستثمارات “قليلة” فقط في السنة. بالنسبة لشركة SCG ، فإن الشيء الجذاب في Sublime هو أنها تتجنب تقنية احتجاز الكربون المعقدة والمكلفة وتعمل مع البنية التحتية الحالية.

وقال ماكافري لشبكة CNBC: “لقد رأينا أن شركة Sublime Systems يمكن أن تعطل الصناعة. تنتج الشركة أسمنتًا في درجة حرارة الغرفة يمكن أن يسقط في سلسلة توريد الخلطات الجاهزة الحالية ويلبي معايير الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد”. الجمعية الأمريكية للاختبار والمواد هي الهيئة التي تضع معايير وبروتوكولات الاختبار التي يستخدمها المصنعون لاختبار موادهم وفقًا لها.

أكملت شركة Sublime مصنعها التجريبي في نهاية عام 2022 وأمضت بضعة أشهر في إجراءات مراقبة الجودة. الآن ، تركز Ellis على إيصال المنتج إلى الشركاء ، وتأمل الشركة في تنفيذ أول مشروع إنشائي بحلول نهاية العام. تتمثل الخطوة التالية في الانتقال من المصنع التجريبي سعة 100 طن إلى مصنع تجريبي بطاقة 30 ألف طن سنويًا.

بينما يتم تكثيف Sublime للتو ، يعرف Ellis أن السرعة ضرورية في السباق لإزالة الكربون. وقالت لشبكة CNBC في بوسطن: “مهمتي هي أن يكون لي تأثير سريع وهائل على تغير المناخ”.

إنه هدف جريء ، وعلى الرغم من أن Ellis لديها شهادات في الكيمياء ، فهذه هي المرة الأولى التي تكون فيها رئيسة لشركة.

قال إليس لشبكة CNBC: “أفترض أنني على دراية بعمري. وأنا أيضًا متواضع بشأن ذلك. أنا مؤسس لأول مرة. أنا مدير تنفيذي لأول مرة”. “أدركت الأشياء كما أفعلها. وأنا محظوظ حقًا لوجود مرشدين ودعم عظيمين وأشخاص يؤمنون بي ، وأعتقد أنهم يدركون حقيقة أن لدي الكثير من الطاقة ، ولدي الكثير من الشغف. وسأعمل بجد قدر المستطاع لأطول فترة ممكنة لتحقيق ذلك. “

تعرف إليس كيف تحافظ على استمرارها أيضًا. تتأكد من حصولها على نوم جيد وبقائها نشطة. لقد ركضت سبع ماراثون. إنها راكبة دراجة ، وقد دارت مرة واحدة عبر إفريقيا في حوالي أربعة أشهر مع مجموعة ، وهي رحلة كان متوسطها ركوب أكثر من 60 ميلاً في اليوم. كما أنها تشارك في “عبادة اللياقة” التي تصعد درج استاد هارفارد كل يوم أحد.

قال إليس لشبكة سي إن بي سي “أنا لست عداءًا سريعًا على الإطلاق. أنا لست دراجًا سريعًا أيضًا”. “أنا أعرف فقط كيفية اتباع خط الجهد هذا لأحافظ على نفس الجهد لفترة طويلة جدًا ، وللحفاظ على معنوياتي عالية.”

بالنسبة إلى تشيانغ ، فإن بناء الحلول يبقيه يتقدم إلى الأمام.

قال تشيانج لشبكة CNBC: “لقد مرت حوالي 15 عامًا منذ أن دخلت عبارة” تغير المناخ “في المعجم. لقد كانت هدية ، ومنشطة للغاية ، أن يكون لديك حلول ذات تأثير محتمل يمكن متابعتها ، بدلاً من الجلوس والقلق”.

“أعتقد أن تغير المناخ قد دفعنا جميعًا إلى فترة إبداعية وخصبة للغاية سيتم النظر إليها على أنها نهضة حقيقية. بعد كل شيء ، نحن نحاول إعادة اختراع الأدوات التكنولوجية للثورة الصناعية. ليس هناك نقص من المشاكل الكبيرة للعمل عليها! والوقت قصير “.