Vaclav Smil: ιδέες μιας ιδιοφυΐας που μπορεί να σώσει τον πλανήτη

Vaclav Smil, ιδέες που μπορούν να αλλάξουν τον κόσμο

Το μονοπάτι χάραξε ο περιβαλλοντολόγος Βάτσλαβ Σμιλ, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Μανιτόμπα, στον Καναδά, συγγραφέας του βιβλίου "Εφεύρεση και καινοτομία: Μια σύντομη ιστορία της διαφημιστικής εκστρατείας και της αποτυχίας", στο οποίο, δυσπιστώντας σε όσους υπόσχονται εξαιρετικές και ανέφικτες εφευρέσεις, είπε τη «λίστα επιθυμιών» του για να σώσει τον κόσμο, κρατώντας τα πόδια του αγκυροβολημένα στην πραγματικότητα. Έχει γράψει περισσότερα από 40 βιβλία και κοντά στα 500 άρθρα για την ενέργεια, το περιβάλλον και την τεχνολογία.. Το 2010 αναδείχθηκε ένας από τους 100 κορυφαίους παγκόσμιους στοχαστές από το περιοδικό Foreign Policy και το 2014 έγινε Μέλος του Τάγματος του Καναδά. Δημοσιεύτηκε για το Einaudi Οι αριθμοί δεν λένε ψέματα. Μικρές ιστορίες για να κατανοήσουμε τον κόσμο (2021 και 2023) και Πώς λειτουργεί πραγματικά ο κόσμος. Ενέργεια, τρόφιμα, περιβάλλον, πρώτες ύλες: απαντήσεις από την επιστήμη (2023).

«Οι βασικές καινοτομίες, κατά τη γνώμη μου – εξηγεί – αναφέρονται σε μια σειρά θεμάτων που πρέπει να αντιμετωπίσουμε επειγόντως. Επικεντρώνονται σε τομείς που θα έχουν τον μεγαλύτερο αντίκτυπο στην ανθρώπινη ευημερία και στο περιβάλλον και όπου υπάρχει ήδη ένας πλούτος γνώσεων για να οικοδομήσουμε».

Τι πραγματικά χρειάζεστε αυτή τη στιγμή;

Απαλλαγείτε από τα ορυκτά καύσιμα για τη μεταφορά και για αυτό χρειάζεστε υπερ-μπαταρίες, πιο αποδοτικές για την αποθήκευση αρκετής ηλεκτρικής ενέργειας για τα μέσα μεταφοράς: μπαταρίες ιόντων λιθίουΧρησιμοποιούνται σήμερα για την τροφοδοσία ηλεκτρικών αυτοκινήτων, κινητών τηλεφώνων, φορητών υπολογιστών και άλλων φορητών ηλεκτρονικών συσκευών, είναι αυτή τη στιγμή η καλύτερη επιλογή σας. Ο καλύτερος τύπος στην αγορά έχει ενεργειακή πυκνότητα 755 Wh/l και εν τω μεταξύ, η Californian Amprius Technologies αναπτύσσει μια νέα γενιά μπαταριών λιθίου ικανές να αποθηκεύουν 1150 Wh/l.

Γιατί οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο;

Ας πάρουμε για παράδειγμα τις μπαταρίες ιόντων λιθίου των ηλεκτρικών ποδηλάτων:

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-Ion) είναι πλέον η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία στον κόσμο των ηλεκτρικών ποδηλάτων αφού, χάρη στα αναλογία ισχύος προς βάρος, μπορεί να ταξιδέψει μεγάλες αποστάσεις με μία μόνο επαναφόρτιση, μειώνοντας κατά 60% το βάρος των κλασικών μπαταριών μολύβδου.

Έχουν πολύ χαμηλή αυτοεκφόρτιση και δεν έχουν το λεγόμενο «φαινόμενο μνήμης» λόγω συχνής επαναφόρτισης. Η μονάδα εσωτερικού ελέγχου (BMS) διαχειρίζεται την τάση κάθε μεμονωμένης κυψέλης τόσο στη φάση εκφόρτισης όσο και στη φάση φόρτισης, ώστε να μην προκληθεί ζημιά σε ολόκληρο το πακέτο μπαταριών.

Διελκυστίνδα μεταξύ των ενεργειών

Και όμως, παρά τις βελτιώσεις, η ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών παραμένει πολύ χαμηλότερη από εκείνη των υγρών καυσίμων που εξακολουθούν να κυριαρχούν στις μεταφορές: η βενζίνη φτάνει τα 9600 Wh/l, η κηροζίνη jet 10.300 Wh/l, το ντίζελ τα 10.700 Wh/l. Επομένως, θα πρέπει να είναι δυνατό να γεφυρωθεί το χάσμα μεταξύ της ενεργειακής πυκνότητας των μπαταριών και των ορυκτών καυσίμων.

Τα τελευταία 50 χρόνια, η μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών που χρησιμοποιούνται έχει πενταπλασιαστεί. Αν διατηρήσουμε αυτό το ποσοστό για τα επόμενα 50 χρόνια, θα φτάσουμε τα 3750 Wh/l. Ένα αποτέλεσμα που θα διευκόλυνε τις βαριές οδικές και θαλάσσιες μεταφορές με ηλεκτρικά οχήματα και το οποίο, ωστόσο, θα εξακολουθούσε να είναι ανεπαρκές για την τροφοδοσία ενός ηλεκτροκίνητου Boeing 787.

Η δύναμη των οσπρίων

Όσο για τη γεωργία, αν θέλετε να είναι βιώσιμη, η πρόκληση δεν είναι μικρότερη. Είναι μια δραστηριότητα με πολύ υψηλό αντίκτυπο λόγω της κατανάλωσης νερού, της χρήσης γης και της απελευθέρωσης ρυπογόνων αζωτούχων λιπασμάτων. Μια βασική καινοτομία, σύμφωνα με τον Smil, θα ήταν η ικανότητα ανάπτυξης φυτών που δεν χρειάζονται χημικά λιπάσματα (το 2020, η γεωργική γη έλαβε 113 εκατομμύρια τόνους, 40% περισσότερο από το 2000): είναι φυτά ικανά να απορροφούν νιτρικά άλατα φυσικά ως όσπρια κάνουν, τα οποία εκμεταλλεύονται συμβιωτικούς μικροοργανισμούς που συνδέονται με τις ρίζες. Το κλειδί θα ήταν απομόνωση γονιδίων ψυχανθών που επιτρέπουν τη δέσμευση αζώτου και μεταφορά τους σε φυτά δημητριακών και λαχανικών.

παραγωγική φωτοσύνθεση

Χρειαζόμαστε επίσης πιο παραγωγική φωτοσύνθεση - τα φυτά είναι πραγματικά αναποτελεσματικά στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε βιομάζα. Μόνο η μισή ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει σε ένα φυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ίδια τη φωτοσύνθεση., ποσοστό που πέφτει στο 44% μετά την αφαίρεση του φωτός που ανακλάται από τα φύλλα. Βήμα-βήμα, στο τέλος υπολογίζεται ότι μόνο το 4,5% της ηλιακής ενέργειας μετατρέπεται σε υδατάνθρακες.

Ως εκ τούτου, ακόμη και μια σχετικά μικρή βελτίωση θα έκανε μεγάλη διαφορά στις αποδόσεις των καλλιεργειών και, κατά συνέπεια, στην παγκόσμια διαθεσιμότητα τροφίμων για την επαρκή διατροφή ενός πληθυσμού που θα μπορούσε να φτάσει τα 10.000 δισεκατομμύρια έως το 2050. Επομένως, η έρευνα θα πρέπει να λειτουργήσει για βελτίωση της διαδικασίας σύνθεσης βιομάζας, για παράδειγμα, με τον εντοπισμό των γονιδίων που κάνουν τις ρίζες πιο αποτελεσματικές στη συλλογή νερού και θρεπτικών ουσιών και στη συνέχεια ενσωματώνοντάς τα στο DNA όλων των φυτών που θεωρούνται ενδιαφέροντα. Θα ήταν επίσης απαραίτητο να επιλεγούν φυτά με υψηλότερες αποδόσεις και ταχύτερη ανάπτυξη.

Η ψευδαίσθηση του Vaclav Smil και τα αυτοκαθαριζόμενα φωτοβολταϊκά συστήματα

Θέμα για ανανεώσιμες πηγές, προσβάσιμο σε όλους. Ο Smil σκέφτεται τα αυτοκαθαριζόμενα φωτοβολταϊκά συστήματα, που μπορεί να εφαρμοστεί ως βαφή σε τοίχους και ως γυαλί στα παράθυρα των κτιρίων. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα, τα οποία μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική, μπορούν να εγκατασταθούν σε οποιαδήποτε ηλιόλουστη τοποθεσία. Οι πιο προηγμένες εκδόσεις διατηρούν την απόδοσή τους για τουλάχιστον 20 χρόνια.

Το ιδανικό λοιπόν θα ήταν να στρωθούν οι πόλεις με αυτά τα συστήματα, δαπόρριψη φωτοβολταϊκών επιστρώσεων για εφαρμογή σε οποιαδήποτε αστική επιφάνεια, για εισαγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στα τοπικά δίκτυα. Φυσικά, είναι παιχνίδι εάν αυτές οι επενδύσεις είναι επίσης αυτοκαθαριζόμενες, ώστε να παραμένουν λειτουργικές με την πάροδο του χρόνου.

Πλησιάζουμε στο όνειρο του Βάτσλαβ Σμιλ: ηλιακά παράθυρα που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια είναι ήδη στην αγορά. Ένα συμβολικό παράδειγμα είναι η εταιρεία Pilkington, η οποία παράγει αυτοκαθαριζόμενα παράθυρα των οποίων οι φωτοκαταλυτικές επιστρώσεις αντιδρούν με το ηλιακό φως για να σπάσουν και να διαλύσουν τη βρωμιά. Το επόμενο βήμα θα είναι να γίνουν αυτά τα υλικά προσιτά και προσαρμόσιμα, ώστε να είναι προσβάσιμα σε όλους.

Οι απαρχές του φωτοβολταϊκού γυαλιού…

La ιστορία του φωτοβολταϊκού γυαλιού ξεκίνησε πριν από τρία χρόνια, όταν η ερευνητική ομάδα από το Τμήμα Επιστήμης Υλικών στο Πανεπιστήμιο του Milano-Bicocca πέτυχε ένα εγχείρημα που σε πολλούς μπορεί να φαινόταν σαν επιστημονική φαντασία. Η ομάδα προανήγγειλε την άφιξη του φωτοβολταϊκού γυαλιού, ικανού παράγουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω του φωτός .

Αυτός ο τύπος ηλιακού συστήματος μπορεί να ενσωματωθεί απρόσκοπτα στην αρχιτεκτονική μεγάλων κτιρίων και όχι μόνο. Η διαφορά με το απλό γυαλί έγκειται στην προσθήκη του οπτικά ενεργά υλικά , νανοσφαίρες που απορροφούν το φως και το εκπέμπουν ξανά ως ενέργεια. Οι πλάκες εισάγονται σε α τριπλή στρώση διπλά τζάμια και εγγυώνται τη θερμοακουστική μόνωση και την προστασία της φωτοβολταϊκής συσκευής από το περιβάλλον.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των φωτοβολταϊκών παραθύρων;

Τα παράθυρα με ποτήρι PV ενσωματωμένο προσφέρουν πολλά πλεονεκτήματα, στην πραγματικότητα, είναι δομές αρκετά σταθερό, χωρίς καμία αρνητική επίπτωση στην αντίσταση. Επιπλέον, δεν μειώνουν υπερβολικά τη φυσική ακτινοβολία του σπιτιού, αφού εγγυώνται έως και 80% διαφάνεια. Αντίθετα, εξασφαλίζουν αρκετά υψηλή απόδοση, κατασκευάζονται με Οικολογικά υλικά, έχουν χαμηλό κόστος και επιτρέπουν μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας στο σπίτι σας.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα του φωτοβολταϊκού γυαλιού;

Όπως κάθε προϊόν, το φωτοβολταϊκό γυαλί έχει επίσης τα μειονεκτήματά του. Το τελευταίο μπορεί να φανεί από την άποψη του αποδοτικότητα , στην πραγματικότητα ένα παραδοσιακό φωτοβολταϊκό σύστημα μπορεί να προσανατολιστεί και να κλίνει ανάλογα με την ηλιακή ακτινοβολία. Τα φωτοβολταϊκά παράθυρα, ωστόσο, στέκεσαι πάντα όρθιος και αυτή η θέση μειώνει την παραγωγή ενέργειας σε σύγκριση με ένα κλασικό σύστημα πάνελ.

αληθινά πράσινα πλαστικά

Χρειαζόμαστε επίσης ένα πραγματικά «πράσινο» πλαστικό. Η παγκόσμια παραγωγή πλαστικών πλησιάζει τους 400 εκατομμύρια τόνους ετησίως, σχεδόν το σύνολο των οποίων καταλήγει σε χωματερές. Μόνο ένα μειοψηφικό μέρος ανακυκλώνεται Και για αυτό, παρατηρεί ο Smil, θα ήταν απαραίτητο να παραχθεί πραγματικά βιοδιασπώμενο πλαστικό σε βιομηχανική κλίμακα και με διαδικασίες χαμηλού κόστους, για παράδειγμα, κατασκευασμένο με απόβλητα υλικά ή παραγόμενο από μικροοργανισμούς.

πλανητικός πυρετός

Ενάντια στον πλανητικό πυρετό - προσθέτει ο μελετητής - δεν αποκλείεται, κάποτε, να καταφύγουμε σε ένα «γίγαντα αντηλιακό», που εφαρμόζεται στο διάστημα και ικανό να εκτρέψει μεταξύ 1 και 2% του ηλιακού φωτός. Αυτό το φράγμα θα έπρεπε να σταθμεύσει περίπου 1,5 εκατομμύριο χιλιόμετρα μακριά, στο σημείο μεταξύ του Ήλιου και της Γης όπου οι βαρυτικές τους δυνάμεις αλληλοεξουδετερώνονται για να παραμείνει η δομή σε σταθερή θέση. Αυτή τη στιγμή, αυτή είναι μια αμφιλεγόμενη και δαπανηρή προοπτική και ο Smil το βλέπει ως "αστείο" να παίζει εάν οι εκπομπές CO2 δεν μειωθούν αρκετά.

Αλλά αυτό δεν είναι μόνο για τον Βάτσλαβ Σμιλ...

Οι επείγουσες και πιθανές καινοτομίες δεν τελειώνουν εδώ, καταλήγει ο Σμιλ. Το βιβλίο του προορίζεται να είναι μια κατευναστική αφήγηση για το πώς η τεχνολογία και η δημιουργικότητα μπορούν να είναι καθοριστικές για την επίλυση του μεγάλου δράματος της στιγμής: της κλιματικής αλλαγής.