Вацлав Смил: идеи на един гений, който може да спаси планетата

Вацлав Смил, идеи, които могат да променят света

Пътеката е начертана от природозащитниците Вацлав Смил, изследовател в Университета на Манитоба, Канада, автор на книгата „Изобретение и иновация: Кратка история на шума и провала“, в който, не вярвайки на онези, които обещават необикновени и непостижими изобретения, той каза своя „списък с желания“ да спаси света, като държи краката си закотвени в реалността. Той е написал повече от 40 книги и близо 500 статии за енергията, околната среда и технологиите.. През 2010 г. той е обявен за един от 100-те най-добри глобални мислители от списание Foreign Policy, а през 2014 г. става член на Ордена на Канада. За Einaudi публикуван Числата не лъжат. Кратки разкази за разбиране на света (2021 и 2023) и Как наистина работи светът. Енергия, храна, околна среда, суровини: отговори от науката (2023).

„Основните новости според мен – обяснява той – се отнасят до поредица от проблеми, които трябва спешно да решим. Те се фокусират върху области, които ще имат най-голямо въздействие върху благосъстоянието на хората и околната среда и където вече има богатство от знания, върху които да се гради.“

От какво наистина се нуждаете в момента?

Отървете се от изкопаемите горива за транспорта и за това имате нужда от супер батерии, по-ефективни за съхраняване на достатъчно електричество за транспортните средства: литиево-йонни батерииИзползвани днес за захранване на електрически автомобили, мобилни телефони, лаптопи и други преносими електронни устройства, те в момента са вашият най-добър избор. Най-добрият тип на пазара има енергийна плътност от 755 Wh/l, а междувременно калифорнийските Amprius Technologies разработват ново поколение литиеви батерии, способни да съхраняват 1150 Wh/l.

Защо литиево-йонните батерии се използват все повече и повече?

Да вземем за пример литиево-йонните батерии на електрически велосипеди:

ЛИТИЕВО-ЙОННИТЕ (Li-Ion) батерии сега са най-широко използваната технология в света на електрическите велосипеди, тъй като благодарение на техните съотношение мощност/тегло, може да пътува на дълги разстояния с едно презареждане, намаляване с 60% теглото на класическите оловни батерии.

Имат много нисък саморазряд и нямат така наречения "мемори ефект" поради често презареждане. Вътрешният контролен блок (BMS) управлява напрежението на всяка отделна клетка както във фазите на разреждане, така и във фазите на зареждане, така че да не се повреди целия акумулаторен пакет.

Теглене на въже между енергиите

И все пак, въпреки подобренията, енергийната плътност на батериите остава далеч под тази на течните горива, които все още доминират в транспорта: бензин достига 9600 10.300 Wh/l, керосин за реактивни двигатели 10.700 XNUMX Wh/l, дизел и XNUMX XNUMX Wh/l. Следователно, трябва да е възможно да се преодолее разликата между енергийната плътност на батериите и изкопаемите горива.

През последните 50 години максималната енергийна плътност на използваните батерии се е увеличила пет пъти. Ако поддържаме това ниво през следващите 50 години, ще достигнем 3750 Wh/l. Резултат, който би улеснил тежкия транспорт по шосе и море с електрически превозни средства и който обаче все пак би бил недостатъчен за задвижване на електрически Boeing 787.

Силата на бобовите растения

Що се отнася до селското стопанство, ако искате то да е устойчиво, предизвикателството е не по-малко. Това е дейност с много силно въздействие поради потреблението на вода, използването на земята и изпускането на замърсяващи азотни торове. Ключово нововъведение, според Смил, би било способността да се развиват растения, които не се нуждаят от химически торове (през 2020 г. земеделската земя е получила 113 милиона тона, 40% повече от 2000 г.): те са растения, способни да абсорбират нитрати естествено като бобови растения do, които се възползват от симбиотичните микроорганизми, прикрепени към корените. Ключът би бил изолиране на гени от бобови растения, които позволяват фиксиране на азот и прехвърлянето им в зърнени и зеленчукови растения.

продуктивна фотосинтеза

Нуждаем се и от по-продуктивна фотосинтеза - растенията са наистина неефективни при преобразуването на слънчевата енергия в биомаса. Само половината от слънчевата радиация, която достига до растението, може да се използва в самата фотосинтеза., процент, който пада до 44% след изваждане на светлината, отразена от листата. Стъпка по стъпка, в крайна сметка се изчислява, че само 4,5% от слънчевата енергия се превръща във въглехидрати.

Следователно, дори сравнително малко подобрение би довело до голяма разлика в добивите на реколтата и, следователно, в глобалната наличност на храна за адекватно изхранване на население, което може да достигне 10.000 милиарда до 2050 г. Следователно, изследването трябва да работи за подобряване на процеса на синтез на биомаса, например чрез идентифициране на гените, които правят корените по-ефективни при събирането на вода и хранителни вещества и след това включването им в ДНК на всички растения, които се считат за интерес. Също така би било необходимо да се подберат растения с по-високи добиви и по-бърз растеж.

Илюзията на Вацлав Смил и самопочистващи се фотоволтаични системи

Подновяема тема, достъпна за всеки. Smil мисли за самопочистващи се фотоволтаични системи, които могат да се нанасят като боя върху стени и като стъкло в прозорците на сградите. Фотоволтаичните системи, които преобразуват слънчевата енергия в електричество, могат да бъдат инсталирани на всяко слънчево място. Най-усъвършенстваните версии поддържат работата си най-малко 20 години.

Следователно идеалът би бил градовете да бъдат покрити с тези системи, dизхвърлете фотоволтаичните покрития за прилагане във всяка градска повърхност, за въвеждане на електроенергията, произведена в локалните мрежи. Естествено, това е игра, ако тези облицовки също се самопочистват, така че да останат функционални с течение на времето.

Все по-близо сме до мечтата на Вацлав Смил: соларни прозорци, които генерират електричество, вече са на пазара. Символичен пример е компанията Pilkington, която произвежда самопочистващи се прозорци, чиито фотокаталитични покрития реагират със слънчевата светлина, за да раздробят и разтворят замърсяванията. Следващата стъпка ще бъде да направим тези материали достъпни и адаптивни, достъпни за всеки.

Началото на фотоволтаичното стъкло...

La история на фотоволтаичното стъкло започна преди три години, когато изследователският екип от катедрата по материалознание в Университет в Милано-Бикока той успя в едно начинание, което за мнозина може да изглежда като научна фантастика. Екипът обяви пристигането на фотоволтаично стъкло, способно на произвеждат електричество чрез светлина .

Този тип слънчева система може да бъде безпроблемно интегрирана в архитектурата на големи сгради и извън тях. Разликата с обикновеното стъкло е в добавянето на оптически активни материали , наносфери, които абсорбират светлина и я преизлъчват като енергия. Плочите се вкарват в a трислоен двоен стъклопакет и гарантират термо-акустичната изолация и защитата на фотоволтаичното устройство от околната среда.

Какви са предимствата на фотоволтаичните прозорци?

Прозорците със стъкло PV интегриран предлагат няколко предимства, всъщност те са структури доста стабилен, без никакво отрицателно въздействие върху съпротивлението. Освен това те не намаляват прекомерно естественото излъчване на дома, тъй като гарантират до 80% прозрачност. Напротив, те осигуряват доста висока производителност, те са направени с Екологични материали, имат ниска цена и позволяват по-големи икономии на енергия във вашия дом.

Какви са недостатъците на фотоволтаичното стъкло?

Като всеки продукт, фотоволтаичното стъкло също има своите недостатъци. Последното може да се види от гледна точка на производителност , всъщност традиционната фотоволтаична система може да бъде ориентирана и наклонена според слънчевата радиация. Фотоволтаичните прозорци обаче винаги стойте изправени и тази позиция намалява производството на енергия в сравнение с класическата панелна система.

истинска зелена пластмаса

Имаме нужда и от наистина „зелена“ пластмаса. Световното производство на пластмаса е близо 400 милиона тона годишно, почти цялото от които се озовава в сметищата. Само малка част се рециклира и за това, отбелязва Смил, би било необходимо да се произвежда наистина биоразградима пластмаса в индустриален мащаб и с евтини процеси, например, направени от отпадъчни материали или произведени от микроорганизми.

планетарна треска

Срещу планетарната треска - добавя ученият - не е изключено един ден да се наложи да прибегнем до "гигантски сенник", прилаган в космоса и способен да отклонява между 1 и 2% от слънчевата светлина. Тази бариера трябва да бъде паркирана на около 1,5 милиона километра, в точката между Слънцето и Земята, където техните гравитационни сили взаимно се компенсират, за да може структурата да остане в стабилна позиция. В момента това е противоречива и скъпа перспектива и Смил го вижда като „шега“, ако емисиите на CO2 не бъдат намалени достатъчно.

Но това не е всичко за Вацлав Смил...

Спешните и възможни иновации не свършват до тук, заключава Смил. Книгата му е предназначена да бъде успокояващ разказ за това как технологиите и творчеството могат да бъдат решаващи за разрешаването на голямата драма на момента: изменението на климата.