Puterea: Despre inventia bateriei care va salva lumea - Steve LeVine, carte

În acest război, țările care își dispută supremația sunt Japonia, Coreea de Sud, China și America, toate vizând, pentru câștigarea cursei, obținerea primului procent din piață. Într-o perioadă în care lumea încearcă să își revină după criza globală din 2008-2009, mințile luminate sunt conștiente de faptul că descoperirile tehnologice fundamentale au puterea să facă economiile să progreseze. Ba mai mult decât atât, Wan Gang - ministrul chinez al Științei crede că:

„Bateriile puternice, accesibile și mașinile pe care le alimentează acestea aveau să inițieze următorul mare boom economic.”

Cartea se va dovedi o lectură cum nu se poate mai interesantă pentru pasionații de fizică, chimie, inginerie și tehnologie, fiind plină de informații referitoare la modul cum se construiește o baterie, istoria bateriilor, începuturile erei electrice, începuturile erei atomice, istoria mașinilor electrice, fiind totodată o lectură captivantă despre sursele de energie ale viitorului, care reprezintă marea provocare a lumii în momentul de față. Pentru cititorii fără o înclinație anume față de aceste arii de activitate, cartea reprezintă o incursiune interesantă în culisele inovației și tehnologiei, domenii în care drumul parcurs de un produs de la idee la implementare este adesea sinuos și plin de obstacole neprevăzute.

Autorul cărții, Steve LeVine este corespondentul la Washington al portalului economic Quartz care se autodefinește ca fiind „un ghid al noii economii globale pentru oamenii cărora le place schimbarea”, unde scrie despre geopolitica energiei și tehnologiei. Steve LeVine este de asemenea profesor adjunct la Georgetown University’s School of Foreign Service unde predă cursuri despre securitatea energiei. The Oil and the Glory și Putin’s Labyrinth sunt alte două cărți semnate de el.

Pentru scrierea cărții de față, lui LeVine i s-a permis accesul pentru documentare în laboratorul federal Argonne, de lângă Chicago, unde a putut urmări activitatea unui mic grup de genii, care, prin munca lor de zi cu zi pot schimba cu adevărat cursul lumii în care trăim.

Povestea super-bateriei începe în vara anului 2010, când, Wan Gang - ministrul chinez al Științei și expert în știința materialelor – întreprinde o vizită la Laboratorul Național Argonne (mai exact la Departamentul de Baterii de la Argonne), un centru de cercetare federal protejat, din afara orașului Chicago, unde s-a inventat tehnologia revoluționară a bateriei litiu-ion, bazată pe compusul nichel-mangan-cobalt (NMC), folosită pentru mașinile electrice Volt. Această tehnologie le dă speranțe producătorilor din domeniu să obțină o energie dublă față de bateriile bazate pe vechea tehnologie, compuse din litiu-fier-fosfat. LeVine ne spune aici povestea vieții lui Wan Gang și cum președintele chinez Hu Jintao l-a solicitat să facă din China producătorul numărul unu din lume de automobile electrice, ridicându-l totodată la rangul de ministru, așa cum, pe parcursul cărții va relata pe scurt povestea vieții fiecărui savant implicat în povestea bateriilor.

MIZELE

În prima parte a cărții, intitulată „Mizele” aflăm o scurtă istorie a bateriilor litiu-ion și a etapelor de cercetare prin care au trecut până să devină un produs viabil și performant, dar și o istorie a Laboratorului Național Argonne care a avut un rol cheie în nașterea Erei Atomice. Tot acum îi cunoaștem pe savanții care au contribuit prin inovațiile lor la descoperirea, respectiv îmbunătățirea bateriilor litiu-ion, până ca acestea să ajungă să aibă un cuvânt greu de spus în industria mașinilor electrice. Este vorba despre cei pe care LeVine îi numește „băieții de la baterii” mai exact: John Goodenough, Mike Thackeray, Shigeto Okada, Akshaya Padhi, Chris Johnson, Khalil Amine și Jeff Chamberlain.

La sfârșitul primei părți a cărții, Jeff Chamberlain, devenit noul șef al laboratorului de cercetare de la Argonne începe să vândă licențe pentru NMC (compusul nichel-mangan-cobalt) către producătorul sud-coreean LG Chemical dar și către General Motors, producătorul mașinilor electrice Volt. Astfel, după ani întregi de cercetare, Argonne începea să câștige din ce în ce mai mulți bani din vânzarea licențelor pentru NMC, o veste îmbucurătoare din moment ce trei președinți la rând: Bill Clinton, George W. Bush și Barack Obama acordaseră finanțări pentru cercetările litiu-ion, animați de optimismul generat de mașinile electrice.

STRĂINI ÎN LABORATOR

Partea a doua a cărții, intitulată Străini în laborator îi are în prim plan pe Sujeet Kumar - care consideră că NMC este singurul catod capabil să detroneze petrolul - și Mike Sinkula care s-au instalat în biblioteca publică din centrul orașului Palo Alto cu nobilul scop de a strânge bani pentru proiectul lor – construirea unei baterii ultra-puternice. Kumar, om de știință din domeniul bateriilor născut în India, și Sinkula, de loc din San Francisco, foloseau acolo o sală publică de conferințe unde vorbeau la telefonul mobil, tipăreau documente, trimiteau faxuri și organizau întâlniri. Timp de patru luni, au muncit pentru a strânge 3,2 milioane de dolari în vederea brevetării și validării ideii că NMC-ul 2.0 al Argonne, catodul avansat care rezultase din încărcarea NMC cu puțin peste 4,5 volți, putea să dubleze capacitatea și să reducă la jumătate costul bateriilor auto.

„La acea vreme se părea că, în lumea automobilelor, numai Kumar și Sinkula erau conștienți de formula compusului NMC de la Argonne. Numai ei păreau să fi ajuns la concluzia că, dacă te gândești la aplicații care aduc profit, NMC 2.0 era cel mai promițător material disponibil pentru baterii.”

Acțiunea cărții se mută așadar de la Argonne în Sillicon Valley, unde Kumar și Sinkula își dau demisia dintr-un start-up (NanoeXa - compania de baterii care a cumpărat prima licență pentru NMC-ul de la Argonne), pentru a-și crea propriul start-up în care să se concentreze pe dezvoltarea produsului NMC 2.0 pe care aveau să îl propună ulterior producătorilor de mașini electrice. Cei doi entuziaști vor obține finanțarea de 3,2 milioane de dolari de la Atul Kapadia, directorul Bay Partners, una dintre cele mai vechi firme de investiții cu capital de risc din Sillicon Valley, în schimbul a jumătate din start-up. Start-up-ul avea să se numească Envia Systems.

Start-up-ul s-a bucurat de succes. La scurt timp după obținerea finanțării, Mark Verbrugge, șeful departamentului de cercetare și dezvoltare al General Motors s-a arătat interesat de semnarea unui acord de dezvoltare comună cu Envia.

Alături de Envia, ceilalți doi principali competitori în cursa pentru aducerea pe piață a super-bateriei care avea să facă mașinile electrice mai performante, dar și mai ieftine, sunt Laboratorul de la Argonne și compania producătoare de baterii A123, toate trei fiind atent monitorizate de Departamentul de Energie care acordă finanțările pentru cercetările din domeniul bateriilor.

Însă când Bart Riley, tehnologul șef al companiei producătoare de baterii A123 din Waltham, Massachusetts, primește un e-mail din partea unui cercetător sud-coreean în vârstă de 41 de ani, pe nume Young-Il Jang, visele ca NMC 2.0 să cucerească piața auto par să se năruiască. Young susține că NMC 2.0 are o problemă. Și nu orice problemă, ci una substanțială, din cauza căreia putea fi imposibil de folosit la mașini. Riley a considerat acest email o oportunitate, întrucât dacă ei erau primii care știau care e problema lui NMC 2.0 tot ei puteau fi primii care să o rezolve, reușind astfel să pătrundă cu produsul în industria auto. A123 putea să breveteze soluția și apoi să facă profit de pe urma faptului că NMC 2.0 putea fi folosit în domeniul mașinilor electrice.

„Young le-a spus lui Riley și altor colegi incluși în e-mail că șocul de tensiune care-i oferea compusului NMC 2.0 potența părea să ducă și la modificări termodinamice. La tensiune mare litiul devenea instabil, anulând astfel stâlpii catodului, iar structura căuta să se consolideze și să-și păstreze forma. Alți atomi se reorganizau. Nichelul lua locul litiului, iar cobaltul, oxigenului. Când litiul revenea, găsea locul ocupat, așa că trebuia să găsească o nouă casă. Termodinamica făcea ca atomii să caute un nou echilibru natural. Tensiunea scădea în mod constant. Prin urmare, folosit la un automobil, s-ar fi putut ca NMC 2.0 să nu ofere puterea consistentă sugerată atunci când Thackeray lucra pe celule cât o monedă, în testele de laborator. Dacă reorganizarea atomică nu putea fi controlată, a concluzionat Young, materialul nu își putea găsi niciodată utilizarea în alimentarea unei mașini, care avea nevoie de fiabilitate.”

Tot de la Riley vor afla și cei de la Argonne de problema lui NMC 2.0. În ciuda faptului că o pleiadă de companii plătiseră pentru NMC 2.0, acum se demonstra că era posibil ca acesta să nu poată fi folosit în scopul pentru care fusese achiziționat, și anume pentru vehicule electrice mai ieftine și mai durabile. Argonne vânduse companiilor o invenție cu defecte, prin urmare era cât se poate de motivată să găsească remediul problemei.

Soluția găsită de Riley era ca A123 și Envia să se angajeze într-un proiect comun de cercetare de un an privind diminuarea tensiunii. Dacă reușeau – adică dacă rezolvau problema diminuării tensiunii – A123 avea să cumpere Envia cu 120 de milioane de dolari. Pe o piață pe care cererea de baterii puternice pentru mașinile electrice era în creștere, găsirea soluției era o necesitate din ce în ce mai mare.

Însă problema nu era nici pe departe superficială. Va fi nevoie de o adevărată desfășurare de forțe și de colaborarea mai multor institute de cercetare și universități pentru a-i da în sfârșit de capăt.

Soluția pentru crearea unei baterii super-puternice părea simplă:

„O cale către o baterie extrem de puternică era îmbunătățirea anodului în loc de cea a catodului. Anodul era punctul de plecare al litiului. De acolo, se întorcea în catod, furnizând curentul care propulsa mașina electrică. Anozii erau evaluați după cantitatea de litiu pe care o puteau stoca și după viteza cu care putea fi extras, ceea ce stabilea distanța și accelerația.”

Însă era nevoie de cineva care să transpună în practică această informație. Și nu era suficient să facă asta. Trebuia să o facă și repede.

RĂFUIALA

Lucrurile evoluează însă extrem de încet în această industrie nouă, după cum vom vedea în partea a treisa a cărții intitulată Răfuiala. O generație de cercetători din domeniu ajunge la finalul carierei, și o alta plină de speranțe se ridică. Cine va ieși învingător în cursa pentru super-baterie?

Competiția se întețește, și, ca în orice întrecere cu miză mare, micile minciuni, intrigile, invidia, suspiciunea și falsitatea își fac loc treptat, astfel încât o afirmație precum „Marii antreprenori mint tot timpul. Uită-te la Steve Jobs” nu pare să aibă nimic exagerat.

În plină cursă nebună pentru întâietate în inventarea super-bateriei, un raport emis de Uniunea Oamenilor de Știință Îngrijorați pune la îndoială impactul mașinilor electrice asupra mediului. Raportul arată că:

„vehiculele electrice erau sau nu ecologice, în funcție de locul unde erau puse la încărcat. Dacă proprietarul mașinii trăia într-un stat a cărei energie electrică se baza pe cărbune, atunci cărbunele folosit pentru a produce electricitatea cu care era încărcată mașina ar putea fi responsabil pentru emisii și mai mari decât ale unei mașini alimentate cu benzină. Aceasta pentru că petrolul și benzina produc în general doar jumătate din cantitatea de CO2 a cărbunelui. Dacă aceeași electricitate era produsă într-o instalație de ardere a gazelor naturale, era altceva, deoarece se emitea doar o treime din gazele cu efect de seră față de cărbune. Raportul spunea că 53% dintre americani locuiesc în state în care se arde cărbune. Un titlu din publicația The New York Times întreba: „CÂT DE ECOLOGICE SUNT MAȘINILE ELECTRICE? DEPINDE DE LOCUL UNDE LE BAGI ÎN PRIZĂ”.

Envia recurge la minciună pentru a-și spori șansele în această competiție acerbă visând măreț „să fie în anul 2010 ceea ce fusese IMB în anii ’70: cea mai vânată companie de pe piața bursei.”

Un anume James Croy susține că are soluția pentru diminuarea tensiunii, iar Argonne și Envia se vor „bate” în oferte pentru cel care putea să le rezolve problema cea mai arzătoare care îi despărțea de marea victorie.

Competiția pentru găzduirea Centrului de Baterii care are ca obiectiv să facă marele salt după litiu-ion – la 600 sau 800 wați-oră pe kilogram, va reprezenta un bun prilej pentru autor de a-i reaminti pe protagoniștii cursei pentru super-baterie și realizările lor de până acum.

Laboratorul de la Argonne câștigă găzduirea Centrului de Baterii, A123 ajunge în pragul falimentului, iar Envia se izbește de mai multe probleme care îi amenință viitorul ce trebuia să fie glorios. Pentru Envia perspectiva de a fi cumpărați de cineva ajunge să fie cea mai optimistă variantă posibilă.

Finalul cărții nu este deloc cel pe care l-am fi așteptat, deschizând perspective interesante pentru toți cei care cred că au un cuvânt de spus în acest domeniu:

„Unii chiar au zis că această cursă a fost înțeleasă greșit de la bun început. Speranțele și coincidențele economice și tehnologice au făcut o mulțime de națiuni să urmărească un premiu iluzoriu care apoi li s-a evaporat din mâini. Când va veni timpul pentru baterii și mașini electrice mai bune, acestea vor apărea și se vor răspândi rapid, aducând dividende care trec granițele și fără un anumit câștigător național. Dar acel moment nu a venit încă.”