Vaclav Smil: 地球を救う天才のアイデア

Vaclav Smil、世界を変えるアイデア

道は環境保護主義者によって敷設されました ヴァーツラフ・スミル、カナダのマニトバ大学の研究者、本の著者 「発明と革新：誇大宣伝と失敗の歴史」、 その中で、彼は、並外れた達成不可能な発明を約束する人々に不信感を抱き、世界を救うための「願い事リスト」を述べ、足を現実に固定したままにしました。 彼は、エネルギー、環境、テクノロジーに関する 40 冊以上の本と 500 近くの記事を執筆しています。. 2010 年にはフォーリン ポリシー誌のトップ 100 グローバル シンカーの 2014 人に選ばれ、XNUMX 年にはカナダ勲章のメンバーになりました。 エイナウディの公開について 数字は嘘をつきません。 世界を理解するための短編小説 (2021年と2023年)および 世界が実際にどのように機能するか。 エネルギー、食品、環境、原材料：科学からの答え とします。

「私の意見では、主な目新しさは、緊急に対処しなければならない一連の問題に言及していると彼は説明しています。 彼らはに焦点を当てています 人間の幸福と環境に最大の影響を与える分野 そして、その上に構築するための豊富な知識がすでに存在する場所です。」

今、本当に必要なものは何ですか？

輸送用の化石燃料を取り除きます。そのためには、輸送手段に十分な電力を蓄える効率の良いスーパーバッテリーが必要です。 リチウムイオン電池現在、電気自動車、携帯電話、ラップトップ、およびその他のポータブル電子機器に電力を供給するために使用されているこれらは、現在の最良の選択です。 市場で最も優れたタイプのエネルギー密度は 755 Wh/l で、一方、カリフォルニア州の Amprius Technologies は、1150 Wh/l を貯蔵できる新世代のリチウム電池を開発しています。

リチウムイオン電池の使用が増えているのはなぜですか？

例として、電動自転車のリチウム イオン バッテリーを見てみましょう。

リチウム イオン (Li-Ion) バッテリーは、現在、電動自転車の世界で最も広く使用されている技術です。 パワーウェイトレシオ、XNUMX回の充電で長距離移動可能、 従来の鉛バッテリーの重量を 60% 削減します。

自己放電が非常に少なく、頻繁な再充電によるいわゆる「メモリー効果」がありません。 内部制御ユニット (BMS) は、バッテリー パック全体に損傷を与えないように、放電フェーズと充電フェーズの両方で個々のセルの電圧を管理します。

エネルギー間の綱引き

それでもなお、改善にもかかわらず、バッテリーのエネルギー密度は依然として輸送手段を支配している液体燃料のエネルギー密度をはるかに下回っており、ガソリンは 9600 Wh/l、ジェット灯油は 10.300 Wh/l、ディーゼルは 10.700 Wh/l に達しています。 したがって、 バッテリーと化石燃料のエネルギー密度のギャップを埋めることができるはずです.

過去 50 年間で、使用中のバッテリーの最大エネルギー密度は 50 倍になりました。 この速度を今後 3750 年間維持すると、787 Wh/l に達することになります。 その結果、電気自動車による道路や海上での重量物輸送が容易になりますが、電動のボーイング XNUMX に電力を供給するにはまだ不十分です。

豆のパワー

農業に関しては、それを持続可能にしたいのであれば、課題は少なくありません。 これは、水の消費、土地の利用、および汚染された窒素肥料の放出により、非常に大きな影響を与える活動です。 Smil 氏によると、重要な技術革新は、化学肥料を必要としない植物を開発できることです (2020 年には、113 年より 40% 多い 2000 億 XNUMX 万トンの農地が収穫されました)。これらの植物は、マメ科植物として自然に硝酸塩を吸収できる植物です。根に付着した共生微生物を利用する。 鍵は 窒素固定を可能にするマメ科植物の遺伝子を分離し、穀物や野菜に移植する.

生産的な光合成

また、より生産的な光合成も必要です。植物は、太陽エネルギーをバイオマスに変換する効率が非常に悪いのです。 植物に届く太陽放射の半分だけが光合成自体に使用できます。、葉によって反射された光を差し引いた後、44% に低下するパーセンテージ。 段階的に、最終的に、太陽エネルギーの 4,5% のみが炭水化物に変換されると推定されます。

したがって、比較的小さな改善であっても、作物の収量に大きな違いをもたらし、その結果、10.000 年までに 2050 億人に達する可能性のある人口を十分に養うための食料の世界的な入手可能性に大きな違いが生じるでしょう。 バイオマス合成プロセスを改善するたとえば、根が水と栄養素をより効率的に収集できるようにする遺伝子を特定し、それらを関心のあるすべての植物の DNA に組み込むことによって。 また、収穫量が多く、成長が速い植物を選択する必要があります。

Vaclav Smil と自浄式太陽光発電システムの錯覚

誰もが手の届くところにある、再生可能なテーマ。 Smil は、自己洗浄型太陽光発電システムについて考えています。 壁のペンキとして、建物の窓のガラスとして適用できる. 太陽エネルギーを電力に変換する太陽光発電システムは、日当たりの良い場所ならどこにでも設置できます。 最も高度なバージョンは、少なくとも 20 年間その性能を維持します。

したがって、理想は、これらのシステムを都市に敷き詰めることです。太陽光発電コーティングを処分する あらゆる都市表面に適用し、ローカルネットワークで生産された電力を導入します。 当然のことながら、これらのライナーがセルフクリーニング機能を備えているかどうかはゲームプレイであり、時間が経っても機能し続けます.

Vaclav Smil の夢に近づいています。 発電するソーラーウィンドウはすでに市場に出回っている. 象徴的な例は、光触媒コーティングが太陽光と反応して汚れを分解して溶解する自己洗浄窓を製造する Pilkington 社です。 次のステップは、これらの素材を手頃な価格で適応性があり、誰もが手の届くところにあるようにすることです.

太陽電池ガラスの始まり…

La 太陽電池ガラスの歴史 材料科学部の研究チームが XNUMX 年前に始めたとき、 ミラノ・ビコッカ大学 彼は、多くの人にとってSFのように見えるかもしれない事業に成功しました。 チームは、太陽電池ガラスの登場を告げました。 光で電気を作る .

このタイプのソーラー システムは、大規模な建物などのアーキテクチャにシームレスに統合できます。 普通のガラスとの違いは、 光学活性材料 、光を吸収してエネルギーとして再放出するナノスフェア。 プレートは 三層複層ガラス また、熱音響絶縁と周囲環境からの光起電力デバイスの保護を保証します。

太陽光発電ウィンドウの利点は何ですか?

ラスベンタナ ガラス付き PV 統合された いくつかの利点を提供します。実際、それらは構造です かなり安定、抵抗に悪影響を与えることはありません。 さらに、住宅の自然放射線を過度に減らすことはありません。 最大 80% の透明度. それどころか、それらはかなり高いパフォーマンスを保証します。 生態学的材料、低コストで、ご家庭のエネルギーを大幅に節約できます。

太陽光発電ガラスの欠点は何ですか?

他の製品と同様に、太陽電池ガラスにも欠点があります。 後者は次のように見ることができます。 効率 、実際、従来の太陽光発電システムは、太陽放射に応じて方向を変えたり傾けたりすることができます。 しかし、太陽光発電の窓は、 常に直立 この位置は、従来のパネルシステムと比較してエネルギー生産を削減します。

本物のグリーンプラスチック

また、真に「環境に優しい」プラスチックも必要です。 プラスチックの世界生産量は年間 400 億トンに近く、そのほとんどが最終的に埋め立てられます。 ごく一部しかリサイクルされない そのためには、真の生分解性プラスチックを産業規模で低コストのプロセスで生産する必要があると Smil 氏は述べています。

惑星熱

惑星熱に対して - 学者は付け加えます - いつの日か、宇宙に適用され、太陽光の1〜2％をそらすことができる「巨大な日よけ」に頼らなければならない可能性は否定できません. この障壁は、構造が安定した位置に留まるためには、太陽と地球の間の重力が互いに打ち消し合う約 1,5 万キロメートル離れた場所に駐車する必要があります。 現時点では、これは物議を醸す高価な見通しであり、Smil は、CO2 排出量が十分に削減されていない場合の「冗談」だと考えています。

しかし、ヴァーツラフ・スミルはそれだけではありません...

緊急かつ可能性のある革新はここで終わらない、と Smil は結論付けています。 彼の本は、現在の大きなドラマである気候変動を解決する上で、テクノロジーと創造性がどのように決定的になるかについての心を落ち着かせる説明となることを意図しています。