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教授创业之十三|让全世界所有人都能喝上优质的饮用水

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2022/03/04 02:01发布
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一篇文章解读教授创业故事——让全世界所有人都能喝上优质的饮用水

Cody A. Friesen,是亚利桑那州立大学物质、运输和能源工程学院的富尔顿创新工程教授和材料科学与工程副教授,亚利桑那州立大学全球可持续发展研究所的高级可持续发展科学家。

 

2000年,Friesen教授在亚利桑那州立大学获得材料科学与工程学士学位。2004年,在麻省理工学院获得材料科学与工程博士学位。Friesen教授是Fluidic Energy和Zero Mass Water两家公司的创始人,曾担任过两届美国商务部美国制造业委员会能源小组委员会的联合主席。电化学电池和生成清洁水是Friesen教授的主要技术发明成就。

 

Friesen教授的职业生涯致力于解决社会发展和经济进步的两个最大挑战:获得淡水和获得可靠的能源。他的可再生水和能源技术不仅有助于应对气候变化,同时为欠发展地区提供宝贵的资源。

 

主要成就: 

                                 

➤ 2009年,被《麻省理工科技评论》杂志评为35岁以下的顶级创新者之一;

➤ 2019年,获得美国重磅级发明现金奖——Lemelson MIT奖并将其全部捐赠。

➤ Friesen教授还是美国国家科学基金成就奖、青年校友奖等荣誉的获得者。

 

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热爱自然,回馈社会
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Friesen在美国亚利桑那州出生成长。从少年时在徒步旅行中遇到的地形,到由美国原住民创建的灌溉渠系统支撑的棉花田和柑橘园,再到广阔而干旱的沙漠,Friesen从小就对家乡的一景一物充满了热爱与迷恋。大自然在家门外赋予了Friesen一个新奇的“游乐场”, Friesen也因此从小就对自然与科学产生了兴趣。  

 

在亚利桑那州立大学,Friesen教授赋予自己的使命是帮助并引导年轻人。他创立了亚利桑那州立大学创新公开赛,这个比赛每年颁发超过25万美元的奖金,并为学生企业家提供指导和帮助。Friesen教授个人为该比赛捐赠了25,000美元的奖金,并且持续通过自己创立的公司Zero Mass Water来支持该比赛。

 

另外Friesen教授还捐赠了超过15个全额奖学金,共计89,000美元,资助那些成绩优异但是有经济困难的亚利桑那州立大学的学生。Friesen获得的Lemelson MIT (LM)的奖金也被他全额捐赠给了Zero Mass Water公司与保护国际组织(Conservation International, CI)正在进行的一个项目,为哥伦比亚的Bahia Hondita社区提供清洁的饮用水资源。

 

LM项目的教务主任、麻省理工学院工程学院的创新副院长、材料科学教授 Michael Cima关于Friesen获得LM奖一事曾评价道“Friesen有着帮助改善各地人民生活的强烈愿望,Friesen的发明精神激励着后人,是后人学习的榜样。水资源短缺是一个全球性难题,Friesen正在通过技术和创新来解决这个问题。我们很希望这个奖项会进一步促进他的工作进展。”

 

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创新思想,尝试创业
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在科研的过程中,Friesen教授曾尝试找到一种方法来提高能源储存的可持续性、提升能量密度,并降低成本,于是研发了世界上第一个也是目前唯一的可充电的金属空气电池。

 

教授一直希望可以将创新想法转化为对社会有重大影响的进步,于是,2007年,Friesen教授创立了Fluidic Energy公司,并以股权融资的方式筹集了超过1.5亿美元,以实现自己科研成果——可充电锌空气电池——商业化。这种新型电池可以容纳同体积锂电池设备所存储能量的10倍,并且成本更低。

 

在创立后,Fluidic Energy公司的电池被安装在四大洲九个国家的站点上,并在大约一百万次电网停电期间提供了电力,同时由于电池取代了柴油发电机,数千吨的二氧化碳排放得以抵消。

 

Fluidic Energy公司的印度尼西亚的 “500岛项目”——在整个群岛建立500个岛屿微电网以及马达加斯加的100个村庄微电网等项目已经让超过336万人受益,覆盖了近100万个之前长期停电的电网。

 

鉴于Friesen教授的这项标新立异的技术创新与应用,他于2009年被《麻省理工科技评论》杂志评为“TR35”——35位35岁以下青年科技创新者。Fluidic Energy公司已经从战略投资、风险投资和政府投资筹集了超过1.5亿美元的资金。2018年,Fluidic Energy被更名为NantEnergy。

 

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从电到水,持续创新
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当Friesen在创立Fluidic Energy时,曾在印度尼西亚等地的新兴市场花了很多时间来考察。印度尼西亚拥有世界上约6%的供水量,年降水量平均可达3000毫米左右,但是由于水污染以及农业灌溉系统效率低下等原因,印尼很多地区的居民面临着清洁水不足的问题。

 

清洁水危机无疑对人类和其他生物的生存造成了严重影响。当时Friesen的团队拍摄了一张照片,照片中一个每月赚几百美元的渔民正在用他的手机阅读《纽约时报》的文章,虽然头顶的屋顶上有太阳能电池板,然而,可能他没有什么喝的。

 

看到这一幕Friesen脑海中冒出一个问题:当人们考虑可再生能源时,往往倾向于考虑电力,但是可再生能源的最佳形式是可再生资源,饮用水作为地球上最受限制的资源为什么不能受到重视呢?Friesen带着问题回到了实验室,冒出一个大胆的想法:“我们可以用一些设备,让世界各地的人都能获得优质的饮用水”。 

 

考虑到水危机在未来几十年内将影响到世界上更多的人口,Friesen更加坚定需要开发一种使清洁水普及的技术,让更多的人能够获得清洁的水。

 

Friesen认为:

 

➤ 首先,如果想让这个获得清洁水的设备在任何地方工作,那么它不能依赖任何类型的电网,所以太阳能供电是最好的选择。

➤ 第二,它不能依赖高湿度条件,因为Friesen教授和团队在亚利桑那州的斯科茨代尔进行的对空气中的水蒸气进行热力学研究的实验中发现,若是仅仅依靠冷凝,做一个冷的表面,让水在其表面凝结出来,在80%的相对湿度下效果很好,但10%的相对湿度下就不那么好了。

 

在材料选择方面,Friesen认为这是一个相对容易解决的问题,可以围绕着研发吸湿性较高材料的来开展。在Friesen教授的的指导下,实验室开始研发这种材料,使其在相对湿度很低的时候也能非常迅速和稳定地吸收一些水分,同时太阳能热能可以帮助这种新材料获取空气中的水分。

 

实际上,Friesen教授团队解决的问题是材料中的水蒸气热力学和空气中的水蒸气热力学两方面的结合,这种结合意味着控制面板必须每一秒钟都在解决一个八维的问题才能有效调整并设置面板参数。利用面板中用于计算并解决八维方程组ARM处理器,即使在相对湿度为5%的时候,我们也能得到冷凝水。

 

结合热力学、材料科学和控制理论的研究内容和成果推动了Friesen教授的第二家公司——Zero Mass Water的成立与发展。

 

2014年,Cody Friesen创立了这家公司,公司团队开发出了一种可以在干燥的条件下,利用阳光和空气生产饮用水的太阳能面板,这种面板被称为“Source Hydropane”。

 

面板上包含的吸水材料是一种亲水膜,可以从空气中吸收水蒸气,太阳能风扇会使水蒸气冷凝为液态水,凝结滴落后的液态水会流经一系列的包含矿物质的设备进行净化,成为更适合饮用的水。最后,这些清洁水都会聚集在面板底部的储液罐中。在提取出矿化的纯净水后,Zero Mass Water会用一个水泵把水从水库里抽出来,输送到水龙头,使用户可以直接获得更多的干净饮用水。

 

Zero Mass Water所设计的设备重约275磅(约为125公斤),可以摆放于庭院和屋顶,但是还不能自由地移动。目前,该公司的技术已经应用于工业、商业、住宅和社区,并且已经有45个国家安装了Zero Mass Water的设备。通过太阳能面板生产饮用水,既解决了一些干旱地区水资源短缺的问题,又有利于环境的可持续发展。

 

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产品发展,资本助力
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Zero Mass Water的“水力板”技术已经在六大洲的33个国家部署,安装范围从个人使用到商业或社区规模。该技术使生活在从发展中国家和农村地区到城市中心的每个人都能拥有优质饮用水的生产和供应。

 

例如,“水力板”已实际应用在波多黎各的飓风灾区、黎巴嫩的难民学校及孤儿院,以及加州的高级住宅区,从难民到富人,服务于“全球所有想要拥有干净、健康饮用水的人”。不过,目前这项生产饮用水的技术,成本仍是最大问题,Friesen提到,每块面板售价2000美元,并且每天只能生产2至5公升的饮用水。

 

2020年6月,BlackRock管理的基金向Zero Mass Water进行了5000万美元的融资。Zero Mass Water在获得融资后计划在全球范围内扩大SOURCE Hydropanels的安装规模,并启动直接面向消费者的举措,包括在北美以外的住宅安装“水力板”。BlackRock对于Zero Mass Water的投资同时加速了技术和产品的创新和促进可再生能源技术持续发展。

 

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技术进步,你追我赶
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Cody Friesen所创立的两家公司的产品均属于新材料与新能源技术结合的产物,具有交叉、新兴、边缘、紧缺的特点,所在行业处于新兴发展阶段,行业内公司多为初创成长型企业:

 

➤ NantEnergy(更名后的Fluidic Energy)的同行业竞争者Eos Energy Storage主要提供满足高能低耗、日常循环、操作灵活和易于维护的储能需求的产品;

➤ Primus Power是一家成本低、寿命长并且期限久的储能系统的供应商;

➤ ESS Inc.公司设计、建造和部署可持续发展、环保且低成本的全铁电解液液流电池,用于需要4至12小时灵活能源容量的长期商业和公用事业规模的储能应用;

➤ UniEnergy Technologies是全钒氧化还原液流电池制造商,为大宗能源生产和可持续能源使用之间提供关键的缓冲能力。

 

目前,总体来说新能源在能源结构中占比还是较低,整个行业应用最多的是使用新能源发电替代传统的燃煤发电,同时新能源汽车也在走入人们的生活并逐步替代传统燃油汽车。2021全球新能源企业500强总营业收入实现逆势增长,达4.41万亿元,比2020年的4.22万亿元增加1845亿元,同比增长4.50%,500强所涉及到的公司分别来自中国、美国、日本等39个国家与地区。

 

其中行业巨头包括来自丹麦的风力发电机Vestas Wind Systems A.S、来自德国的全球电子电气工程领域的领先企业西门子(Siemens AG)、来自美国的世界上最大的提供技术和服务业务的跨国公司General Electric Company等。

 

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公司改名,专注公益
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2020年9月,Zero Mass Water,Inc正式宣布更名为SOURCE Global,PBC。Friesen依然是SOURCE Global的主要领导人。SOURCE Global获得了BCorp认证(美国非盈利组织B lab颁发的第三方认证的公益盈利企业)。

 

SOURCE Global这一新名称,清楚的反映了企业为每一个人、每个地方完善水资源的愿景,公司正式确定了其专门为社会公平而构建专业技术的承诺,而他们企业的使命是解决人类最大的挑战之一:确保不同区域、不同社会地位的人均能获得相同的优质饮用水。

 

例如在哥伦比亚巴伊亚翁迪塔,SOURCE Global安装了156个源水面板,为Wayuu部落的300多名居民提供可再生水,使得他们不必像往常一样每天奔波六英里只为了一口清洁的饮用水。

 

SOURCE Global在经历改名后也转型成为一家公益性质的公司, 并且其获得的BCorp认证,即是B lab制定的最严格的社会和环境商业标准之一,现在已成为全球公司社区的一部分,正推动着一场“充满善良力量”的商业运动。 

 

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总 结
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1. 善于发现问题。Cody Friesen小时候就被身边的自然景观深深的吸引,并由此产生了对科学的浓厚的兴趣。在东南亚和中美洲地区广泛旅行后,Friesen发现了饮用水短缺的问题,他敏锐的目光总是能够发现重要的问题和机会,并善于抓住机会,付出行动去解决这些问题。

 

2. 创造社会价值,服务大众。不管是可充电的金属空气电池,还是独特的太阳能电池板——“水力板”,这些发明的出发点都是为了去解决人们生活中遇到的困难,Cody Friesen始终致力于将他的创新想法转化为对社会有重大影响的进步,将这些对人们有用的技术商业化,使大众都可以享受更好的生活。

 

 

3. 热心公益,引导下一代。Cody Friesen不仅将他的Lemelson MIT奖捐给为哥伦比亚缺水的社区提供清洁饮用水的项目,他还创立了亚利桑那州立大学创新公开赛,为学生企业家提供辅导和指导,他个人为该比赛捐赠了25,000美元的奖金。在引导着年轻人创业的同时,他创立的SOURCE Global在经历改名后也转型成为一家公益性质的公司,持续的在公益事业方面发光、发热。

 

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