Vaclav Smil: ide jenius yang bisa menyelamatkan planet ini

Vaclav Smil, ide yang dapat mengubah dunia

Jalan itu ditata oleh pencinta lingkungan Vaclav Smil, peneliti di University of Manitoba, di Kanada, penulis buku tersebut "Penemuan dan Inovasi: Sejarah Singkat Hype dan Kegagalan", di mana, tidak mempercayai mereka yang menjanjikan penemuan yang luar biasa dan tidak dapat dicapai, dia mengatakan "daftar keinginan" untuk menyelamatkan dunia, menjaga kakinya tetap berlabuh pada kenyataan. Dia telah menulis lebih dari 40 buku dan hampir 500 artikel tentang energi, lingkungan, dan teknologi.. Pada tahun 2010 ia dinobatkan sebagai salah satu dari 100 Pemikir Global Teratas oleh majalah Kebijakan Luar Negeri dan pada tahun 2014 ia menjadi Anggota Ordo Kanada. Untuk Einaudi diterbitkan Angka tidak berbohong. Cerita pendek untuk memahami dunia (2021 dan 2023) dan Bagaimana dunia benar-benar bekerja. Energi, makanan, lingkungan, bahan mentah: jawaban dari sains (2023).

“Kebaruan utama, menurut saya – dia menjelaskan – mengacu pada serangkaian masalah yang harus segera kita tangani. Mereka fokus pada daerah yang akan memiliki dampak terbesar pada kesejahteraan manusia dan lingkungan dan di mana sudah ada banyak pengetahuan untuk dikembangkan.”

Apa yang sebenarnya Anda butuhkan saat ini?

Singkirkan bahan bakar fosil untuk transportasi dan untuk ini Anda memerlukan baterai super, lebih efisien untuk menyimpan listrik yang cukup untuk sarana transportasi: baterai ion litiumDigunakan hari ini untuk menggerakkan mobil listrik, ponsel, laptop, dan perangkat elektronik portabel lainnya, saat ini mereka adalah pilihan terbaik Anda. Tipe terbaik di pasaran memiliki kepadatan energi 755 Wh/l, dan sementara itu, California Amprius Technologies sedang mengembangkan generasi baru baterai litium yang mampu menyimpan 1150 Wh/l.

Mengapa baterai lithium ion semakin banyak digunakan?

Mari kita ambil contoh baterai lithium ion sepeda listrik:

Baterai LITHIUM ION (Li-Ion) kini menjadi teknologi yang paling banyak digunakan di dunia sepeda listrik sejak berkat rasio power-to-weight, dapat melakukan perjalanan jarak jauh dengan sekali isi ulang, mengurangi hingga 60% berat baterai timbal klasik.

Mereka memiliki self-discharge yang sangat rendah dan tidak memiliki apa yang disebut "efek memori" karena sering diisi ulang. Unit kontrol internal (BMS) mengelola voltase setiap sel individu baik dalam fase pengosongan maupun pengisian daya, agar tidak merusak seluruh paket baterai.

Tarik tambang antar energi

Namun demikian, meskipun telah ditingkatkan, densitas energi baterai masih jauh di bawah bahan bakar cair yang masih mendominasi transportasi: bensin mencapai 9600 Wh/l, minyak tanah jet 10.300 Wh/l, solar dan 10.700 Wh/l. Karena itu, kesenjangan antara kepadatan energi baterai dan bahan bakar fosil harus dapat dijembatani.

Selama 50 tahun terakhir, kepadatan energi maksimum baterai yang digunakan telah meningkat lima kali lipat. Jika kita mempertahankan angka ini selama 50 tahun ke depan, kita akan mencapai 3750 Wh/l. Hasil yang akan memfasilitasi transportasi berat melalui jalan darat dan laut dengan kendaraan listrik dan yang, bagaimanapun, masih tidak cukup untuk menggerakkan Boeing 787 bertenaga listrik.

Kekuatan legum

Sedangkan untuk pertanian, jika ingin berkelanjutan, tantangannya tidak kalah. Ini adalah kegiatan dengan dampak yang sangat tinggi karena konsumsi air, penggunaan lahan dan pelepasan pupuk nitrogen yang mencemari. Inovasi utama, menurut Smil, adalah kemampuan untuk mengembangkan tanaman yang tidak membutuhkan pupuk kimia (pada tahun 2020, lahan pertanian menerima 113 juta ton, 40% lebih banyak dari tahun 2000): mereka adalah tanaman yang mampu menyerap nitrat secara alami sebagai legum. yang memanfaatkan mikroorganisme simbiosis yang melekat pada akar. Kuncinya adalah mengisolasi gen kacang-kacangan yang memungkinkan fiksasi nitrogen dan mentransfernya ke tanaman sereal dan sayuran.

fotosintesis produktif

Kita juga membutuhkan fotosintesis yang lebih produktif - tanaman benar-benar tidak efisien dalam mengubah energi matahari menjadi biomassa. Hanya setengah dari radiasi matahari yang mencapai tanaman dapat digunakan dalam fotosintesis itu sendiri., persentase yang turun menjadi 44% setelah mengurangi cahaya yang dipantulkan oleh daun. Secara bertahap, pada akhirnya diperkirakan hanya 4,5% energi matahari yang diubah menjadi karbohidrat.

Oleh karena itu, peningkatan yang relatif kecil sekalipun akan membuat perbedaan besar dalam hasil panen dan, akibatnya, dalam ketersediaan pangan global untuk memenuhi kebutuhan pangan populasi yang dapat mencapai 10.000 miliar pada tahun 2050. Oleh karena itu, penelitian harus bekerja untuk meningkatkan proses sintesis biomassa, misalnya, dengan mengidentifikasi gen yang membuat akar lebih efisien dalam mengumpulkan air dan nutrisi, lalu menggabungkannya ke dalam DNA semua tumbuhan yang dianggap menarik. Penting juga untuk memilih tanaman dengan hasil yang lebih tinggi dan pertumbuhan yang lebih cepat.

Ilusi Vaclav Smil dan sistem fotovoltaik yang membersihkan sendiri

Tema terbarukan, dalam jangkauan semua orang. Smil memikirkan sistem fotovoltaik yang membersihkan sendiri, yang dapat diaplikasikan sebagai cat pada dinding dan sebagai kaca pada jendela gedung. Sistem fotovoltaik, yang mengubah energi matahari menjadi listrik, dapat dipasang di lokasi yang cerah. Versi paling canggih mempertahankan kinerjanya setidaknya selama 20 tahun.

Oleh karena itu, yang ideal adalah melapisi kota-kota dengan sistem ini, dmembuang lapisan fotovoltaik untuk diterapkan di setiap permukaan perkotaan, untuk memperkenalkan listrik yang diproduksi di jaringan lokal. Secara alami, ini adalah permainan game jika liner ini juga membersihkan sendiri, sehingga tetap berfungsi seiring waktu.

Kami semakin dekat dengan impian Vaclav Smil: jendela surya yang menghasilkan listrik sudah ada di pasaran. Contoh simbolis adalah perusahaan Pilkington, yang memproduksi jendela yang dapat membersihkan sendiri yang lapisan fotokatalitiknya bereaksi dengan sinar matahari untuk memecah dan melarutkan kotoran. Langkah selanjutnya adalah membuat bahan-bahan ini terjangkau dan dapat disesuaikan, dalam jangkauan setiap orang.

Awal dari kaca fotovoltaik…

La sejarah kaca fotovoltaik dimulai tiga tahun lalu, saat tim peneliti dari Departemen Ilmu Material di Universitas Gadjah Mada Universitas Milano-Bicocca dia berhasil dalam usaha yang bagi banyak orang mungkin tampak seperti fiksi ilmiah. Tim menandai kedatangan kaca fotovoltaik, mampu menghasilkan listrik melalui cahaya .

Jenis tata surya ini dapat diintegrasikan dengan mulus ke dalam arsitektur bangunan besar dan sekitarnya. Perbedaan dengan kaca biasa terletak pada penambahan bahan aktif optik , nanosfer yang menyerap cahaya dan memancarkannya kembali sebagai energi. Pelat dimasukkan ke dalam a lapisan kaca ganda tiga lapis dan menjamin insulasi termo-akustik dan perlindungan perangkat fotovoltaik dari lingkungan sekitar.

Apa keuntungan dari jendela fotovoltaik?

Las ventanas dengan kaca PV terintegrasi menawarkan beberapa keuntungan, pada kenyataannya, mereka adalah struktur cukup stabil, tanpa dampak negatif pada resistensi. Selain itu, mereka tidak terlalu mengurangi radiasi alami rumah, karena menjamin transparansi hingga 80%.. Sebaliknya, mereka memastikan kinerja yang cukup tinggi, mereka dibuat dengan Bahan ekologis, memiliki biaya rendah dan memungkinkan penghematan energi yang lebih besar di rumah Anda.

Apa kerugian dari kaca fotovoltaik?

Seperti produk apa pun, kaca fotovoltaik juga memiliki kekurangan. Yang terakhir ini dapat dilihat dari segi Efisiensi , sebenarnya sistem fotovoltaik tradisional dapat diorientasikan dan dimiringkan sesuai dengan radiasi matahari. Jendela fotovoltaik, bagaimanapun, selalu berdiri tegak dan posisi ini mengurangi produksi energi dibandingkan dengan sistem panel klasik.

plastik hijau asli

Kami juga membutuhkan plastik yang benar-benar "hijau". Produksi plastik dunia mendekati 400 juta ton per tahun, hampir semuanya berakhir di tempat pembuangan sampah. Hanya sebagian kecil yang didaur ulang dan untuk ini, Smil mengamati, perlu untuk memproduksi plastik yang benar-benar dapat terurai secara hayati dalam skala industri dan dengan proses berbiaya rendah, misalnya terbuat dari bahan limbah atau diproduksi oleh mikroorganisme.

demam planet

Melawan demam planet - tambah sarjana - tidak dikesampingkan bahwa, suatu hari, kita harus menggunakan "kerai matahari raksasa", yang diterapkan di luar angkasa dan mampu mengalihkan antara 1 dan 2% sinar matahari. Penghalang ini harus diparkir sekitar 1,5 juta kilometer jauhnya, di titik antara Matahari dan Bumi di mana gaya gravitasinya saling meniadakan agar struktur tetap dalam posisi stabil. Saat ini, ini adalah prospek yang kontroversial dan mahal dan Smil melihatnya sebagai "lelucon" untuk dimainkan jika emisi CO2 tidak cukup berkurang.

Tapi itu tidak semua untuk Vaclav Smil...

Inovasi yang mendesak dan mungkin tidak berakhir di sini, Smil menyimpulkan. Bukunya dimaksudkan untuk menjadi penjelasan yang menenangkan tentang bagaimana teknologi dan kreativitas dapat menjadi penentu dalam menyelesaikan drama besar saat ini: perubahan iklim.