Vaclav Smil: egy zseni ötletei, akik megmenthetik a bolygót

Vaclav Smil, ötletek, amelyek megváltoztathatják a világot

Az utat a környezetvédő jelölte ki Vaclav Smil, a kanadai Manitoba Egyetem kutatója, a könyv szerzője "Találmány és innováció: A felhajtás és a kudarc rövid története", amelyben a rendkívüli és elérhetetlen találmányokat ígérőkben bizalmatlankodva mondta ki "kívánságlistáját" a világ megmentésére, lábát a valósághoz horgonyozva. Több mint 40 könyvet és közel 500 cikket írt az energiáról, a környezetről és a technológiáról.. 2010-ben a Foreign Policy magazin beválasztotta a 100 legjobb globális gondolkodó közé, 2014-ben pedig a Kanadai Rend tagja lett. Az Einaudi számára megjelent A számok nem hazudnak. Rövid történetek a világ megértéséhez (2021. és 2023.) és Hogyan működik a világ valójában. Energia, élelmiszer, környezet, nyersanyagok: válaszok a tudományból (2023).

„A fő újdonságok véleményem szerint – magyarázza – egy sor olyan kérdésre vonatkoznak, amelyekkel sürgősen foglalkoznunk kell. Arra koncentrálnak olyan területek, amelyek a legnagyobb hatással lesznek az emberi jólétre és a környezetre és ahol már rengeteg tudásra lehet építeni.”

Mire van most igazán szükséged?

Szabaduljon meg a közlekedés fosszilis tüzelőanyagaitól, ehhez szuper akkumulátorokra van szüksége, amelyek hatékonyabban képesek elegendő villamos energiát tárolni a közlekedési eszközök számára: lítium-ion akkumulátorokManapság elektromos autók, mobiltelefonok, laptopok és más hordozható elektronikus eszközök táplálására használják, és jelenleg ezek a legjobb választások. A piac legjobb típusának energiasűrűsége 755 Wh/l, és közben a kaliforniai Amprius Technologies 1150 Wh/l tárolására képes lítium akkumulátorok új generációját fejleszti.

Miért használják egyre gyakrabban a lítium-ion akkumulátorokat?

Vegyük például az elektromos kerékpárok lítium-ion akkumulátorait:

A LITHIUM ION (Li-Ion) akkumulátorok ma már a legszélesebb körben használt technológia az elektromos kerékpárok világában, mivel teljesítmény-tömeg arány, nagy távolságokat tesz meg egyetlen feltöltéssel, 60%-kal csökkenti a klasszikus ólom akkumulátorok tömegét.

Nagyon alacsony az önkisülésük, és a gyakori újratöltés miatt nincs bennük az úgynevezett "memóriaeffektus". A belső vezérlőegység (BMS) kezeli az egyes cellák feszültségét mind a kisülési, mind a töltési fázisban, hogy ne sértse meg a teljes akkumulátorcsomagot.

Kötélhúzás az energiák között

Ennek ellenére a fejlesztések ellenére az akkumulátorok energiasűrűsége messze elmarad a közlekedést továbbra is meghatározó folyékony üzemanyagokétól: a benzin eléri a 9600 Wh/l-t, a sugárhajtású kerozin 10.300 Wh/l-t, a dízelé a 10.700 Wh/l-t. Ebből adódóan, lehetővé kell tenni az akkumulátorok és a fosszilis tüzelőanyagok energiasűrűsége közötti szakadék áthidalását.

Az elmúlt 50 év során a használt akkumulátorok maximális energiasűrűsége ötszörösére nőtt. Ha ezt az arányt a következő 50 évben fenntartjuk, akkor elérjük a 3750 Wh/l-t. Ez az eredmény megkönnyítené a nehéz közúti és tengeri szállítást elektromos járművekkel, és amely azonban még mindig nem lenne elegendő egy elektromos meghajtású Boeing 787 meghajtásához.

A hüvelyesek ereje

Ami a mezőgazdaságot illeti, ha azt szeretnénk, hogy fenntartható legyen, a kihívás nem kisebb. A vízfogyasztás, a földhasználat és a szennyező nitrogéntartalmú műtrágyák kibocsátása miatt igen nagy hatású tevékenység. Smil szerint kulcsfontosságú újítás lenne, ha olyan növényeket lehetne kifejleszteni, amelyek nem igényelnek műtrágyát (2020-ban 113 millió tonnát kaptak a mezőgazdasági területek, 40%-kal több, mint 2000-ben): ezek olyan növények, amelyek hüvelyesekként képesek természetes úton felvenni a nitrátokat. do, amelyek kihasználják a gyökerekhez kapcsolódó szimbiotikus mikroorganizmusokat. A kulcs az lenne a nitrogén megkötését lehetővé tevő hüvelyes gének izolálása és átvitele a gabona- és zöldségnövényekre.

produktív fotoszintézis

Termelékenyebb fotoszintézisre is szükségünk van – a növények valóban nem hatékonyak a napenergia biomasszává alakításában. A növényt elérő napsugárzásnak csak a fele használható fel magában a fotoszintézisben., ez az arány 44%-ra csökken a levelek által visszavert fény levonása után. Lépésről lépésre, a becslések szerint végül a napenergia mindössze 4,5%-a alakul át szénhidráttá.

Ezért már egy viszonylag csekély javulás is nagy változást hozna a terméshozamban, és következésképpen a globális élelmiszer-ellátottságban, hogy a 10.000-re akár 2050 milliárd főt is elérő lakosságot megfelelően táplálhasson. javítja a biomassza szintézis folyamatátpéldául azáltal, hogy azonosítják azokat a géneket, amelyek a gyökereket hatékonyabbá teszik a víz- és tápanyaggyűjtésben, majd beépítik azokat az összes fontosnak tartott növény DNS-ébe. Szükséges lenne a nagyobb hozamú, gyorsabb növekedésű növények kiválasztása is.

Vaclav Smil illúziója és az öntisztító fotovoltaikus rendszerek

Megújuló téma, mindenki számára elérhető. Smil az öntisztító fotovoltaikus rendszerekre gondol, falfestékként és épületek ablakaiban üvegként alkalmazható. A napenergiát elektromos árammá alakító fotovoltaikus rendszerek bármilyen napos helyre telepíthetők. A legfejlettebb változatok legalább 20 évig megőrzik teljesítményüket.

Az ideális tehát az lenne, ha ezekkel a rendszerekkel borítanák be a városokat, dsemmisítse meg a fotovoltaikus bevonatokat bármely városi felületen alkalmazni, a helyi hálózatokban megtermelt villamos energiát bevezetni. Természetesen játék, ha ezek a betétek öntisztítóak is, így idővel működőképesek maradnak.

Egyre közelebb kerülünk Vaclav Smil álmához: Az áramot termelő napelemes ablakok már a piacon vannak. Szimbolikus példa erre a Pilkington cég, amely öntisztító ablakokat gyárt, amelyek fotokatalitikus bevonatai a napfény hatására feltörik és feloldják a szennyeződéseket. A következő lépés az lesz, hogy ezeket az anyagokat megfizethetővé és adaptálhatóvá tegyük mindenki számára elérhetővé.

A fotovoltaikus üveg kezdetei…

La a fotovoltaikus üveg története három évvel ezelőtt kezdődött, amikor a kutatócsoport az Anyagtudományi Tanszéken Milánó-Bicocca Egyetem sikerült egy olyan vállalkozást, amely sokak számára tudományos-fantasztikusnak tűnhet. A csapat beharangozta a fotovoltaikus üveg érkezését, amely képes fénnyel villamos energiát termelni .

Az ilyen típusú napelemes rendszer zökkenőmentesen integrálható a nagy épületek építészetébe és azon túl is. A különbség a sima üveghez képest abban rejlik optikailag aktív anyagok , nanogömbök, amelyek elnyelik a fényt és újra kibocsátják azt energiaként. A lemezeket behelyezzük a háromrétegű dupla üvegezés és garantálják a hő-akusztikus szigetelést és a fotovoltaikus készülék védelmét a környező környezettől.

Mik a fotovoltaikus ablakok előnyei?

Az ablakok üveggel PV integrált számos előnnyel járnak, valójában struktúrák elég stabil, anélkül, hogy bármilyen negatív hatással lenne az ellenállásra. Ráadásul nem csökkentik túlzottan az otthon természetes sugárzását, hiszen garantálják akár 80%-os átlátszóság. Éppen ellenkezőleg, meglehetősen magas teljesítményt biztosítanak, készülnek velük Ökológiai anyagok, olcsók és nagyobb energiamegtakarítást tesznek lehetővé otthonában.

Mik a fotovoltaikus üveg hátrányai?

Mint minden terméknek, a fotovoltaikus üvegnek is vannak hátrányai. Utóbbi a tekintetben látható hatékonyság , valójában egy hagyományos fotovoltaikus rendszer a napsugárzásnak megfelelően orientálható és dönthető. A fotovoltaikus ablakok azonban mindig álljon egyenesen és ez a pozíció csökkenti az energiatermelést a klasszikus panelrendszerhez képest.

igazi zöld műanyagok

Valóban „zöld” műanyagra is szükségünk van. A világ műanyagtermelése megközelíti az évi 400 millió tonnát, amely szinte minden hulladéklerakóba kerül. Csak egy kisebb részét hasznosítják újra ehhez pedig Smil szerint valóban biológiailag lebomló műanyagot kellene ipari méretekben és olcsó eljárásokkal előállítani, például hulladékanyagokból vagy mikroorganizmusok által előállított.

planetáris láz

Bolygóláz ellen – teszi hozzá a tudós – nem kizárt, hogy egy napon „óriás napernyőhöz” kell folyamodnunk, amelyet az űrben alkalmaznak, és amely a napfény 1-2 százalékát képes elterelni. Ezt az akadályt körülbelül 1,5 millió kilométerre kellene leparkolni, azon a ponton a Nap és a Föld között, ahol a gravitációs erők kioltják egymást, hogy a szerkezet stabil helyzetben maradjon. Jelenleg ez ellentmondásos és költséges kilátás, és Smil „viccnek” tekinti, ha nem csökkentik eléggé a CO2-kibocsátást.

De ez még nem minden Vaclav Smil számára...

A sürgős és lehetséges újítások itt még nem értek véget – összegzi Smil. Könyvének célja, hogy megnyugtató beszámolót nyújtson arról, hogy a technológia és a kreativitás miként lehet meghatározó a pillanat nagy drámájának, a klímaváltozásnak a megoldásában.