Vaclav Smil: 지구를 구할 수 있는 천재의 아이디어

Vaclav Smil, 세상을 바꿀 수 있는 아이디어

환경운동가가 만든 길 바츨라프 스밀, 캐나다 매니토바 대학교 연구원, 이 책의 저자 "발명과 혁신: 과장과 실패의 간략한 역사", 비범하고 도달할 수 없는 발명을 약속하는 사람들을 불신하며, 그는 현실에 발을 딛고 세상을 구하고 싶은 "위시 리스트"를 말했습니다. 그는 에너지, 환경 및 기술에 관한 40권 이상의 책과 500개에 가까운 기사를 저술했습니다.. 2010년에는 포린 폴리시(Foreign Policy) 잡지가 선정한 100대 글로벌 사상가 중 한 명으로 선정되었으며 2014년에는 캐나다 훈장(Order of Canada)의 회원이 되었습니다. Einaudi 출판 숫자는 거짓말을 하지 않습니다. 세상을 이해하는 짧은 이야기 (2021 및 2023) 및 세상이 실제로 어떻게 작동하는지. 에너지, 식품, 환경, 원자재: 과학의 해답 (2023).

“제 생각에 주요 참신함은 우리가 시급히 해결해야 할 일련의 문제를 말합니다. 그들이 집중하는 인간의 웰빙과 환경에 가장 큰 영향을 미칠 분야 이미 축적할 풍부한 지식이 있는 곳입니다.”

지금 당신에게 정말로 필요한 것은 무엇입니까?

운송을 위해 화석 연료를 제거하십시오. 이를 위해서는 운송 수단에 충분한 전기를 저장하는 데 더 효율적인 슈퍼 배터리가 필요합니다. 리튬 이온 배터리오늘날 전기 자동차, 휴대폰, 노트북 및 기타 휴대용 전자 장치에 전원을 공급하는 데 사용되는 이 제품은 현재 최고의 선택입니다. 시장에서 가장 좋은 유형은 755Wh/l의 에너지 밀도를 가지고 있으며 한편 Californian Amprius Technologies는 1150Wh/l를 저장할 수 있는 차세대 리튬 배터리를 개발하고 있습니다.

리튬 이온 배터리가 점점 더 많이 사용되는 이유는 무엇입니까?

전기 자전거의 리튬 이온 배터리를 예로 들어 보겠습니다.

LITHIUM ION(Li-Ion) 배터리는 이제 전기 자전거의 세계에서 가장 널리 사용되는 기술입니다. 무게 대비 출력 비율, 한 번의 충전으로 장거리 이동 가능, 기존 납 배터리의 무게를 60%까지 줄였습니다.

자체 방전이 매우 적고 빈번한 재충전으로 인해 소위 "메모리 효과"가 없습니다. 내부 제어 장치(BMS)는 전체 배터리 팩이 손상되지 않도록 방전 및 충전 단계에서 각 개별 셀의 전압을 관리합니다.

에너지 간의 줄다리기

그럼에도 불구하고 배터리의 에너지 밀도는 가솔린이 9600 Wh/l, 제트 등유가 10.300 Wh/l, 디젤이 10.700 Wh/l에 이르기까지 여전히 운송 수단을 지배하는 액체 연료보다 훨씬 낮습니다. 그러므로, 배터리와 화석 연료의 에너지 밀도 사이의 간극을 메울 수 있어야 합니다..

지난 50년 동안 사용 중인 배터리의 최대 에너지 밀도는 50배 증가했습니다. 향후 3750년 동안 이 비율을 유지하면 787Wh/l에 도달하게 됩니다. 전기 자동차로 도로와 해상에서 무거운 운송을 용이하게 할 수 있지만 전기 동력 보잉 XNUMX에 동력을 공급하기에는 여전히 불충분합니다.

콩과 식물의 힘

농업의 경우 지속 가능하기를 원한다면 도전 과제는 적지 않습니다. 이는 물 소비, 토지 사용 및 오염 질소 비료의 방출로 인해 매우 큰 영향을 미치는 활동입니다. Smil에 따르면 핵심 혁신은 화학 비료가 필요하지 않은 식물을 개발할 수 있는 능력이라고 합니다(2020년 농지는 113억 40만 톤, 2000년보다 XNUMX% 증가). 뿌리에 붙어있는 공생 미생물을 이용하는 것입니다. 핵심은 질소 고정을 허용하는 콩과 식물 유전자를 분리하여 곡류 및 채소 식물로 전달.

생산적인 광합성

우리는 또한 보다 생산적인 광합성이 필요합니다. 식물은 태양 에너지를 바이오매스로 변환하는 데 정말 비효율적입니다. 식물에 도달하는 태양 복사의 절반만이 광합성 자체에 사용될 수 있습니다., 나뭇잎에서 반사되는 빛을 뺀 후 백분율은 44%로 떨어집니다. 단계적으로 결국 태양 에너지의 4,5%만이 탄수화물로 전환되는 것으로 추정됩니다.

따라서 상대적으로 작은 개선이라도 농작물 수확량에 큰 차이를 만들 것이며, 결과적으로 10.000년까지 2050억에 도달할 수 있는 인구를 충분히 먹일 수 있는 식량의 전 세계적 가용성에 영향을 미칠 것입니다. 따라서 연구는 다음을 위해 작동해야 합니다. 바이오매스 합성 공정 개선예를 들어 뿌리가 물과 영양분을 더 효율적으로 모으는 유전자를 식별한 다음 관심 대상으로 간주되는 모든 식물의 DNA에 통합합니다. 더 높은 수확량과 더 빠른 성장을 가진 식물을 선택하는 것도 필요할 것입니다.

Vaclav Smil과 자동 청소 태양광 발전 시스템의 환상

모든 사람의 손이 닿는 범위 내에서 재생 가능한 테마. Smil은 자가 청소 태양광 발전 시스템을 생각합니다. 벽에 페인트로, 건물 창문에 유리로 적용할 수 있는. 태양 에너지를 전기로 변환하는 광전지 시스템은 햇볕이 잘 드는 모든 위치에 설치할 수 있습니다. 가장 진보된 버전은 최소 20년 동안 성능을 유지합니다.

따라서 이상적인 것은 이러한 시스템으로 도시를 카펫으로 만드는 것입니다.광전지 코팅 폐기 모든 도시 표면에 적용하여 지역 네트워크에서 생산된 전기를 도입합니다. 당연히 이러한 라이너가 자체 청소 기능이 있어 시간이 지나도 기능을 유지하는 것이 게임 플레이입니다.

우리는 Vaclav Smil의 꿈에 점점 더 가까워지고 있습니다. 전기를 생산하는 태양열 창문은 이미 시장에 나와 있습니다.. 상징적인 예는 광촉매 코팅이 햇빛과 반응하여 먼지를 분해하고 용해시키는 자동 청소 창을 생산하는 Pilkington 회사입니다. 다음 단계는 이러한 재료를 모든 사람의 손이 닿는 범위 내에서 저렴하고 적응 가능하게 만드는 것입니다.

태양광 유리의 시작…

La 광전지 유리의 역사 XNUMX년 전, 서울대 재료과학과 연구팀이 밀라노-비코카 대학교 그는 많은 사람들에게 공상 과학 소설처럼 보일 수 있는 사업에 성공했습니다. 팀은 태양광 유리의 도래를 예고했습니다. 빛으로 전기를 생산하다 .

이러한 유형의 태양광 시스템은 대형 건물 및 그 이상의 건축물에 원활하게 통합될 수 있습니다. 일반 유리와의 차이점은 광학 활성 물질 , 빛을 흡수하고 에너지로 다시 방출하는 나노구. 플레이트는 트리플 레이어 이중창 열 음향 절연 및 주변 환경으로부터 태양광 장치 보호를 보장합니다.

광전지 창문의 장점은 무엇입니까?

Windows 유리 PV 통합 몇 가지 장점을 제공합니다. 사실 그것들은 구조입니다. 상당히 안정적인, 저항에 부정적인 영향을 미치지 않습니다. 또한 가정의 자연 방사선을 과도하게 줄이지 않습니다. 최대 80% 투명도. 반대로 상당히 높은 성능을 보장합니다. 생태 재료, 비용이 저렴하고 가정에서 더 많은 에너지를 절약할 수 있습니다.

광전지 유리의 단점은 무엇입니까?

다른 제품과 마찬가지로 광전지 유리에도 단점이 있습니다. 후자는 다음과 같이 볼 수 있습니다. 능률 , 사실 전통적인 광전지 시스템은 태양 복사에 따라 방향이 지정되고 기울어질 수 있습니다. 그러나 광전지 창문은 항상 똑바로 서서 이 위치는 기존 패널 시스템에 비해 에너지 생산을 줄입니다.

진짜 녹색 플라스틱

진정한 "친환경" 플라스틱도 필요합니다. 플라스틱의 세계 생산량은 연간 400억 톤에 가깝고 거의 모든 플라스틱이 매립됩니다. 극히 일부만 재활용 그리고 이를 위해 Smil은 예를 들어 폐기물로 만들거나 미생물에 의해 생산되는 것과 같은 저비용 공정과 산업 규모에서 진정한 생분해성 플라스틱을 생산하는 것이 필요할 것이라고 관찰했습니다.

행성열

행성 열병에 맞서 - 학자는 덧붙입니다 - 언젠가 우리는 우주에 적용되고 햇빛의 1~2% 사이를 전환할 수 있는 "거대한 차양"에 의지해야 할 가능성이 배제되지 않습니다. 이 장벽은 구조가 안정적인 위치에 유지되기 위해 중력이 서로 상쇄되는 태양과 지구 사이의 지점에서 약 1,5만 킬로미터 떨어진 곳에 주차해야 합니다. 현재 이것은 논란의 여지가 있고 비용이 많이 드는 전망이며 Smil은 CO2 배출량이 충분히 감소하지 않는 경우 플레이하는 "농담"으로 간주합니다.

그러나 Vaclav Smil에게는 이것이 전부가 아닙니다...

시급하고 가능한 혁신은 여기서 끝나지 않는다고 Smil은 결론지었습니다. 그의 책은 기술과 창의성이 현재의 거대한 드라마인 기후 변화를 해결하는 데 어떻게 결정적인 역할을 할 수 있는지에 대한 차분한 설명을 제공하기 위한 것입니다.