Vaclav Smil: ideed geeniusest, mis võib päästa planeedi

Vaclav Smil, ideed, mis võivad maailma muuta

Tee pani paika keskkonnakaitsja Vaclav naeratus, Kanada Manitoba ülikooli teadur, raamatu autor "Leiutamine ja innovatsioon: hüppe ja ebaõnnestumise lühike ajalugu", milles ta, umbusaldades neid, kes lubavad erakordseid ja kättesaamatuid leiutisi, ütles oma "soovide nimekirja" maailma päästmiseks, hoides jalad reaalsuse külge ankurdatud. Ta on kirjutanud üle 40 raamatu ja ligi 500 artiklit energia, keskkonna ja tehnoloogia teemadel.. 2010. aastal valis ta ajakirja Foreign Policy 100 parima globaalse mõtleja hulka ja 2014. aastal sai temast Kanada ordu liige. Einaudile avaldatud Numbrid ei valeta. Lühikesed lood maailma mõistmiseks (2021 ja 2023) ja Kuidas maailm tegelikult toimib. Energia, toit, keskkond, tooraine: vastused teadusest (2023).

"Peamised uuendused viitavad minu arvates probleemidele, millega peame kiiresti tegelema, selgitab ta. Nad keskenduvad valdkonnad, millel on suurim mõju inimeste heaolule ja keskkonnale ja kus on juba palju teadmisi, millele tugineda.

Mida sa praegu tegelikult vajad?

Vabane fossiilkütustest transpordis ja selleks on vaja superpatareisid, mis on tõhusamad transpordivahendite jaoks piisavalt elektrienergia salvestamiseks: liitiumioonakudTänapäeval kasutatakse neid elektriautode, mobiiltelefonide, sülearvutite ja muude kaasaskantavate elektroonikaseadmete toiteks ning need on praegu teie parim valik. Turu parima tüübi energiatihedus on 755 Wh/l ja vahepeal töötab California Amprius Technologies välja uue põlvkonna liitiumakusid, mis suudavad salvestada 1150 Wh/l.

Miks liitiumioonakusid kasutatakse üha rohkem?

Võtame näiteks elektrijalgrataste liitiumioonakud:

LIITIUM ION (Li-Ion) akud on praegu elektrijalgrataste maailmas kõige laialdasemalt kasutatav tehnoloogia, kuna tänu nendele võimsuse ja kaalu suhe, suudab ühe laadimisega läbida pikki vahemaid, klassikaliste pliiakude kaalu vähendamine 60% võrra.

Neil on väga väike isetühjenemine ja neil puudub sagedase laadimise tõttu nn "mäluefekt". Sisemine juhtseade (BMS) juhib iga üksiku elemendi pinget nii tühjenemis- kui ka laadimisfaasis, et mitte kahjustada kogu akupaketti.

Köievedu energiate vahel

Ja vaatamata täiustustele jääb akude energiatihedus tunduvalt alla transpordis endiselt domineerivatele vedelkütustele: bensiin jõuab 9600 Wh/l, reaktiivpetrooleum 10.300 Wh/l, diislikütus 10.700 Wh/l. Seetõttu peaks olema võimalik ületada lõhet akude energiatiheduse ja fossiilkütuste vahel.

Viimase 50 aasta jooksul on kasutusel olevate akude maksimaalne energiatihedus kasvanud viis korda. Kui hoiame seda määra järgmise 50 aasta jooksul, jõuame 3750 Wh/l-ni. Tulemus, mis hõlbustaks rasket maantee- ja meretransporti elektrisõidukitega ja millest siiski ei piisa elektrimootoriga Boeing 787 toiteks.

Kaunviljade jõud

Mis puutub põllumajandusse, siis kui soovite, et see oleks jätkusuutlik, pole väljakutse väiksem. Tegemist on väga suure mõjuga tegevusega, mis on tingitud veetarbimisest, maakasutusest ja saastavate lämmastikväetiste eraldumisest. Peamine uuendus oleks Smili sõnul võimalus arendada taimi, mis ei vaja keemilisi väetisi (2020. aastal sai põllumaad 113 miljonit tonni, 40% rohkem kui 2000. aastal): need on taimed, mis suudavad nitraate looduslikult kaunviljadena omastada. teha, mis kasutavad ära juurte külge kinnitatud sümbiootilisi mikroorganisme. Võti oleks lämmastiku sidumist võimaldavate kaunviljade geenide eraldamine ja nende ülekandmine teravilja- ja köögiviljataimedele.

produktiivne fotosüntees

Vajame ka produktiivsemat fotosünteesi – taimed on päikeseenergia biomassiks muutmisel tõesti ebaefektiivsed. Fotosünteesis endas saab kasutada vaid poolt taimeni jõudvast päikesekiirgusest., protsent, mis langeb pärast lehtede peegelduva valguse lahutamist 44%-ni. Samm-sammult muudetakse lõpuks hinnanguliselt vaid 4,5% päikeseenergiast süsivesikuteks.

Seetõttu muudaks isegi suhteliselt väike paranemine oluliselt põllukultuuride saagikust ja järelikult ka ülemaailmset toidu kättesaadavust, et toita piisavalt 10.000. aastaks 2050 miljardini ulatuvat elanikkonda. Seetõttu peaksid uuringud töötama parandada biomassi sünteesi protsessiNäiteks tuvastades geenid, mis muudavad juured vee ja toitainete kogumisel tõhusamaks, ning lisades need seejärel kõigi huvipakkuvate taimede DNA-sse. Samuti oleks vaja valida suurema saagikuse ja kiirema kasvuga taimed.

Vaclav Smili ja isepuhastuvate fotogalvaaniliste süsteemide illusioon

Taastuv teema, igaühe käeulatuses. Smil mõtleb isepuhastuvatele fotogalvaanilistele süsteemidele, mida saab kanda värvina seintele ja klaasina hoonete akendele. Päikeseenergia elektriks muundavaid fotogalvaanilisi süsteeme saab paigaldada igasse päikesepaistelisse kohta. Kõige arenenumad versioonid säilitavad oma jõudluse vähemalt 20 aastat.

Seetõttu oleks ideaalne katta linnad nende süsteemidega, dkõrvaldada fotogalvaanilised katted rakendada igal linnapinnal, juurutada kohalikes võrkudes toodetud elektrit. Loomulikult on see mäng, kui need vooderdised on ka isepuhastuvad, nii et need püsivad aja jooksul töökorras.

Jõuame Vaclav Smili unistusele lähemale: Elektrit tootvad päikeseaknad on juba turul. Sümboolne näide on Pilkingtoni ettevõte, mis toodab isepuhastuvaid aknaid, mille fotokatalüütilised katted reageerivad päikesevalgusega, purustades ja lahustades mustuse. Järgmine samm on muuta need materjalid taskukohaseks ja kohandatavaks ning kõigile kättesaadavaks.

Fotogalvaanilise klaasi algus...

La fotogalvaanilise klaasi ajalugu algas kolm aastat tagasi, kui materjaliteaduse osakonna uurimisrühm Milano-Bicocca ülikool tal õnnestus ettevõtmine, mis võis paljudele tunduda ulmena. Meeskond kuulutas fotogalvaanilise klaasi saabumist, mis on võimeline toodavad valguse abil elektrit .

Seda tüüpi päikesesüsteemi saab sujuvalt integreerida suurte hoonete arhitektuuri ja kaugemalgi. Erinevus tavalisest klaasist seisneb selle lisamises optiliselt aktiivsed materjalid , nanosfäärid, mis neelavad valgust ja kiirgavad seda uuesti energiana. Plaadid sisestatakse a kolmekihilised topeltklaasid ning tagavad fotogalvaanilise seadme termoakustilise isolatsiooni ja kaitse ümbritseva keskkonna eest.

Millised on fotogalvaaniliste akende eelised?

Aknad klaasiga PV integreeritud pakuvad mitmeid eeliseid, tegelikult on need struktuurid üsna stabiilne, ilma et see mõjutaks negatiivselt resistentsust. Lisaks ei vähenda need liigselt kodu loomulikku kiirgust, kuna tagavad kuni 80% läbipaistvus. Vastupidi, need tagavad üsna kõrge jõudluse, need on valmistatud Ökoloogilised materjalid, on madala hinnaga ja võimaldavad teie kodus suuremat energiasäästu.

Millised on fotogalvaanilise klaasi puudused?

Nagu igal tootel, on ka fotogalvaanilisel klaasil oma puudused. Viimast võib vaadelda nii efektiivsuse , tegelikult saab traditsioonilist fotogalvaanilist süsteemi suunata ja kallutada vastavalt päikesekiirgusele. Fotogalvaanilised aknad aga seisa alati püsti ja see asend vähendab energia tootmist võrreldes klassikalise paneelsüsteemiga.

tõeline roheline plastik

Vajame ka tõeliselt "rohelist" plastikut. Maailma plastikutoodang on ligi 400 miljonit tonni aastas, millest peaaegu kõik jõuab prügimäele. Taaskasutatakse vaid väike osa ja selleks oleks Smili hinnangul vaja toota tõeliselt biolagunevat plastikut tööstuslikus mastaabis ja odavate protsessidega, näiteks jääkmaterjalidest või mikroorganismide poolt toodetud.

planetaarne palavik

Planeedipalaviku vastu – lisab teadlane – pole välistatud, et ühel päeval peame kasutama kosmoses rakendatavat "hiiglaslikku päikesevarju", mis suudab suunata 1–2% päikesevalgusest. See barjäär tuleks parkida umbes 1,5 miljoni kilomeetri kaugusele, Päikese ja Maa vahele, kus nende gravitatsioonijõud üksteist kustutavad, et struktuur püsiks stabiilses asendis. Praegu on see vastuoluline ja kulukas väljavaade ning Smil peab seda "naljaks", kui CO2 emissiooni piisavalt ei vähendata.

Kuid see pole Vaclav Smili jaoks veel kõik...

Kiireloomulised ja võimalikud uuendused ei lõpe sellega, lõpetab Smil. Tema raamat on mõeldud olema rahustav ülevaade sellest, kuidas tehnoloogia ja loovus võivad olla otsustava tähtsusega hetke suure draama – kliimamuutuste – lahendamisel.