Puterea. Despre inventia bateriei care va salva lumea

Puterea: Despre inventia bateriei care va salva lumea / Powerhouse de Steve LeVine poate fi numita o carte de aventuri cu savanti, in care acestia sunt implicati intr-o lupta acerba pentru intaietate in inventarea super-bateriei. Sau, altfel spus, cartea vorbeste despre razboiul bateriilor, o cursa intre natiunile industrializate de a crea o noua baterie-minune care sa duca la fabricarea pe scara larga a vehiculelor electrice... Intr-o lume in care petrolul nu mai este sursa de energie cea mai convenabila pentru planeta, se cauta o sursa de energie alternativa, care sa ne alimenteze masinile, sa protejeze mediul si sa tina in frau incalzirea globala, fiind capabila totodata sa reconfigureze geopolitica globala. "O era electrica ar fi redus cererea de petrol, si astfel puterile petroliere in expansiune rapida cum ar fi Rusia lui Vladimir Putin, familia conducatoare a Arabiei Saudite si Organizatia Tarilor Exportatoare de Petrol ar fi pierdut venituri de zeci de miliarde de dolari. China ar fi putut sa-si transfere populatia in masini electrice, sa scape de propulsia cu benzina si sa-si purifice astfel aerul. In general, lumea ar fi consumat mai putin petrol si si-ar fi facut mai putine griji pentru schimbarile climatice." In acest razboi, tarile care isi disputa suprematia sunt Japonia, Coreea de Sud, China si America, toate vizand, pentru castigarea cursei, obtinerea primului procent din piata. Intr-o perioada in care lumea incearca sa isi revina dupa criza globala din 2008-2009, mintile luminate sunt constiente de faptul ca descoperirile tehnologice fundamentale au puterea sa faca economiile sa progreseze. Ba mai mult decat atat, Wan Gang - ministrul chinez al Stiintei crede ca: "Bateriile puternice, accesibile si masinile pe care le alimenteaza acestea aveau sa initieze urmatorul mare boom economic." Cartea se va dovedi o lectura cum nu se poate mai interesanta pentru pasionatii de fizica, chimie, inginerie si tehnologie, fiind plina de informatii referitoare la modul cum se construieste o baterie, istoria bateriilor, inceputurile erei electrice, inceputurile erei atomice, istoria masinilor electrice, fiind totodata o lectura captivanta despre sursele de energie ale viitorului, care reprezinta marea provocare a lumii in momentul de fata. Pentru cititorii fara o inclinatie anume fata de aceste arii de activitate, cartea reprezinta o incursiune interesanta in culisele inovatiei si tehnologiei, domenii in care drumul parcurs de un produs de la idee la implementare este adesea sinuos si plin de obstacole neprevazute. Autorul cartii, Steve LeVine este corespondentul la Washington al portalului economic Quartz care se autodefineste ca fiind "un ghid al noii economii globale pentru oamenii carora le place schimbarea", unde scrie despre geopolitica energiei si tehnologiei. Steve LeVine este de asemenea profesor adjunct la Georgetown University?s School of Foreign Service unde preda cursuri despre securitatea energiei. The Oil and the Glory si Putin?s Labyrinth sunt alte doua carti semnate de el. Pentru scrierea cartii de fata, lui LeVine i s-a permis accesul pentru documentare in laboratorul federal Argonne, de langa Chicago, unde a putut urmari activitatea unui mic grup de genii, care, prin munca lor de zi cu zi pot schimba cu adevarat cursul lumii in care traim. Povestea super-bateriei incepe in vara anului 2010, cand, Wan Gang - ministrul chinez al Stiintei si expert in stiinta materialelor - intreprinde o vizita la Laboratorul National Argonne (mai exact la Departamentul de Baterii de la Argonne), un centru de cercetare federal protejat, din afara orasului Chicago, unde s-a inventat tehnologia revolutionara a bateriei litiu-ion, bazata pe compusul nichel-mangan-cobalt (NMC), folosita pentru masinile electrice Volt. Aceasta tehnologie le da sperante producatorilor din domeniu sa obtina o energie dubla fata de bateriile bazate pe vechea tehnologie, compuse din litiu-fier-fosfat. LeVine ne spune aici povestea vietii lui Wan Gang si cum presedintele chinez Hu Jintao l-a solicitat sa faca din China producatorul numarul unu din lume de automobile electrice, ridicandu-l totodata la rangul de ministru, asa cum, pe parcursul cartii va relata pe scurt povestea vietii fiecarui savant implicat in povestea bateriilor. MIZELE In prima parte a cartii, intitulata "Mizele" aflam o scurta istorie a bateriilor litiu-ion si a etapelor de cercetare prin care au trecut pana sa devina un produs viabil si performant, dar si o istorie a Laboratorului National Argonne care a avut un rol cheie in nasterea Erei Atomice. Tot acum ii cunoastem pe savantii care au contribuit prin inovatiile lor la descoperirea, respectiv imbunatatirea bateriilor litiu-ion, pana ca acestea sa ajunga sa aiba un cuvant greu de spus in industria masinilor electrice. Este vorba despre cei pe care LeVine ii numeste "baietii de la baterii" mai exact: John Goodenough, Mike Thackeray, Shigeto Okada, Akshaya Padhi, Chris Johnson, Khalil Amine si Jeff Chamberlain. La sfarsitul primei parti a cartii, Jeff Chamberlain, devenit noul sef al laboratorului de cercetare de la Argonne incepe sa vanda licente pentru NMC (compusul nichel-mangan-cobalt) catre producatorul sud-coreean LG Chemical dar si catre General Motors, producatorul masinilor electrice Volt. Astfel, dupa ani intregi de cercetare, Argonne incepea sa castige din ce in ce mai multi bani din vanzarea licentelor pentru NMC, o veste imbucuratoare din moment ce trei presedinti la rand: Bill Clinton, George W. Bush si Barack Obama acordasera finantari pentru cercetarile litiu-ion, animati de optimismul generat de masinile electrice. STRAINI IN LABORATOR Partea a doua a cartii, intitulata Straini in laborator ii are in prim plan pe Sujeet Kumar - care considera ca NMC este singurul catod capabil sa detroneze petrolul - si Mike Sinkula care s-au instalat in biblioteca publica din centrul orasului Palo Alto cu nobilul scop de a strange bani pentru proiectul lor - construirea unei baterii ultra-puternice. Kumar, om de stiinta din domeniul bateriilor nascut in India, si Sinkula, de loc din San Francisco, foloseau acolo o sala publica de conferinte unde vorbeau la telefonul mobil, tipareau documente, trimiteau faxuri si organizau intalniri. Timp de patru luni, au muncit pentru a strange 3,2 milioane de dolari in vederea brevetarii si validarii ideii ca NMC-ul 2.0 al Argonne, catodul avansat care rezultase din incarcarea NMC cu putin peste 4,5 volti, putea sa dubleze capacitatea si sa reduca la jumatate costul bateriilor auto. "La acea vreme se parea ca, in lumea automobilelor, numai Kumar si Sinkula erau constienti de formula compusului NMC de la Argonne. Numai ei pareau sa fi ajuns la concluzia ca, daca te gandesti la aplicatii care aduc profit, NMC 2.0 era cel mai promitator material disponibil pentru baterii." Actiunea cartii se muta asadar de la Argonne in Sillicon Valley, unde Kumar si Sinkula isi dau demisia dintr-un start-up (NanoeXa - compania de baterii care a cumparat prima licenta pentru NMC-ul de la Argonne), pentru a-si crea propriul start-up in care sa se concentreze pe dezvoltarea produsului NMC 2.0 pe care aveau sa il propuna ulterior producatorilor de masini electrice. Cei doi entuziasti vor obtine finantarea de 3,2 milioane de dolari de la Atul Kapadia, directorul Bay Partners, una dintre cele mai vechi firme de investitii cu capital de risc din Sillicon Valley, in schimbul a jumatate din start-up. Start-up-ul avea sa se numeasca Envia Systems. Start-up-ul s-a bucurat de succes. La scurt timp dupa obtinerea finantarii, Mark Verbrugge, seful departamentului de cercetare si dezvoltare al General Motors s-a aratat interesat de semnarea unui acord de dezvoltare comuna cu Envia. Alaturi de Envia, ceilalti doi principali competitori in cursa pentru aducerea pe piata a super-bateriei care avea sa faca masinile electrice mai performante, dar si mai ieftine, sunt Laboratorul de la Argonne si compania producatoare de baterii A123, toate trei fiind atent monitorizate de Departamentul de Energie care acorda finantarile pentru cercetarile din domeniul bateriilor. Insa cand Bart Riley, tehnologul sef al companiei producatoare de baterii A123 din Waltham, Massachusetts, primeste un e-mail din partea unui cercetator sud-coreean in varsta de 41 de ani, pe nume Young-Il Jang, visele ca NMC 2.0 sa cucereasca piata auto par sa se naruiasca. Young sustine ca NMC 2.0 are o problema. Si nu orice problema, ci una substantiala, din cauza careia putea fi imposibil de folosit la masini. Riley a considerat acest email o oportunitate, intrucat daca ei erau primii care stiau care e problema lui NMC 2.0 tot ei puteau fi primii care sa o rezolve, reusind astfel sa patrunda cu produsul in industria auto. A123 putea sa breveteze solutia si apoi sa faca profit de pe urma faptului ca NMC 2.0 putea fi folosit in domeniul masinilor electrice. "Young le-a spus lui Riley si altor colegi inclusi in e-mail ca socul de tensiune care-i oferea compusului NMC 2.0 potenta parea sa duca si la modificari termodinamice. La tensiune mare litiul devenea instabil, anuland astfel stalpii catodului, iar structura cauta sa se consolideze si sa-si pastreze forma. Alti atomi se reorganizau. Nichelul lua locul litiului, iar cobaltul, oxigenului. Cand litiul revenea, gasea locul ocupat, asa ca trebuia sa gaseasca o noua casa. Termodinamica facea ca atomii sa caute un nou echilibru natural. Tensiunea scadea in mod constant. Prin urmare, folosit la un automobil, s-ar fi putut ca NMC 2.0 sa nu ofere puterea consistenta sugerata atunci cand Thackeray lucra pe celule cat o moneda, in testele de laborator. Daca reorganizarea atomica nu putea fi controlata, a concluzionat Young, materialul nu isi putea gasi niciodata utilizarea in alimentarea unei masini, care avea nevoie de fiabilitate." Tot de la Riley vor afla si cei de la Argonne de problema lui NMC 2.0. In ciuda faptului ca o pleiada de companii platisera pentru NMC 2.0, acum se demonstra ca era posibil ca acesta sa nu poata fi folosit in scopul pentru care fusese achizitionat, si anume pentru vehicule electrice mai ieftine si mai durabile. Argonne vanduse companiilor o inventie cu defecte, prin urmare era cat se poate de motivata sa gaseasca remediul problemei. Solutia gasita de Riley era ca A123 si Envia sa se angajeze intr-un proiect comun de cercetare de un an privind diminuarea tensiunii. Daca reuseau - adica daca rezolvau problema diminuarii tensiunii - A123 avea sa cumpere Envia cu 120 de milioane de dolari. Pe o piata pe care cererea de baterii puternice pentru masinile electrice era in crestere, gasirea solutiei era o necesitate din ce in ce mai mare. Insa problema nu era nici pe departe superficiala. Va fi nevoie de o adevarata desfasurare de forte si de colaborarea mai multor institute de cercetare si universitati pentru a-i da in sfarsit de capat. Solutia pentru crearea unei baterii super-puternice parea simpla: "O cale catre o baterie extrem de puternica era imbunatatirea anodului in loc de cea a catodului. Anodul era punctul de plecare al litiului. De acolo, se intorcea in catod, furnizand curentul care propulsa masina electrica. Anozii erau evaluati dupa cantitatea de litiu pe care o puteau stoca si dupa viteza cu care putea fi extras, ceea ce stabilea distanta si acceleratia." Insa era nevoie de cineva care sa transpuna in practica aceasta informatie. Si nu era suficient sa faca asta. Trebuia sa o faca si repede. RAFUIALA Lucrurile evolueaza insa extrem de incet in aceasta industrie noua, dupa cum vom vedea in partea a treisa a cartii intitulata Rafuiala. O generatie de cercetatori din domeniu ajunge la finalul carierei, si o alta plina de sperante se ridica. Cine va iesi invingator in cursa pentru super-baterie? Competitia se inteteste, si, ca in orice intrecere cu miza mare, micile minciuni, intrigile, invidia, suspiciunea si falsitatea isi fac loc treptat, astfel incat o afirmatie precum "Marii antreprenori mint tot timpul. Uita-te la Steve Jobs" nu pare sa aiba nimic exagerat. In plina cursa nebuna pentru intaietate in inventarea super-bateriei, un raport emis de Uniunea Oamenilor de Stiinta Ingrijorati pune la indoiala impactul masinilor electrice asupra mediului. Raportul arata ca: vehiculele electrice erau sau nu ecologice, in functie de locul unde erau puse la incarcat. Daca proprietarul masinii traia intr-un stat a carei energie electrica se baza pe carbune, atunci carbunele folosit pentru a produce electricitatea cu care era incarcata masina ar putea fi responsabil pentru emisii si mai mari decat ale unei masini alimentate cu benzina. Aceasta pentru ca petrolul si benzina produc in general doar jumatate din cantitatea de CO2 a carbunelui. Daca aceeasi electricitate era produsa intr-o instalatie de ardere a gazelor naturale, era altceva, deoarece se emitea doar o treime din gazele cu efect de sera fata de carbune. Raportul spunea ca 53% dintre americani locuiesc in state in care se arde carbune. Un titlu din publicatia The New York Times intreba: "CAT DE ECOLOGICE SUNT MASINILE ELECTRICE? DEPINDE DE LOCUL UNDE LE BAGI IN PRIZA." Envia recurge la minciuna pentru a-si spori sansele in aceasta competitie acerba visand maret "sa fie in anul 2010 ceea ce fusese IMB in anii '70: cea mai vanata companie de pe piata bursei." Un anume James Croy sustine ca are solutia pentru diminuarea tensiunii, iar Argonne si Envia se vor "bate" in oferte pentru cel care putea sa le rezolve problema cea mai arzatoare care ii despartea de marea victorie. Competitia pentru gazduirea Centrului de Baterii care are ca obiectiv sa faca marele salt dupa litiu-ion - la 600 sau 800 wati-ora pe kilogram, va reprezenta un bun prilej pentru autor de a-i reaminti pe protagonistii cursei pentru super-baterie si realizarile lor de pana acum. Laboratorul de la Argonne castiga gazduirea Centrului de Baterii, A123 ajunge in pragul falimentului, iar Envia se izbeste de mai multe probleme care ii ameninta viitorul ce trebuia sa fie glorios. Pentru Envia perspectiva de a fi cumparati de cineva ajunge sa fie cea mai optimista varianta posibila. Finalul cartii nu este deloc cel pe care l-am fi asteptat, deschizand perspective interesante pentru toti cei care cred ca au un cuvant de spus in acest domeniu: "Unii chiar au zis ca aceasta cursa a fost inteleasa gresit de la bun inceput. Sperantele si coincidentele economice si tehnologice au facut o multime de natiuni sa urmareasca un premiu iluzoriu care apoi li s-a evaporat din maini. Cand va veni timpul pentru baterii si masini electrice mai bune, acestea vor aparea si se vor raspandi rapid, aducand dividende care trec granitele si fara un anumit castigator national. Dar acel moment nu a venit inca."