Vaclav Smil: idea seorang genius yang boleh menyelamatkan planet ini

Vaclav Smil, idea yang boleh mengubah dunia

Laluan itu telah ditetapkan oleh pencinta alam sekitar Vaclav Smil, penyelidik di Universiti Manitoba, di Kanada, pengarang buku itu "Penciptaan dan Inovasi: Sejarah Ringkas Gembar-gembur dan Kegagalan", di mana, tidak mempercayai mereka yang menjanjikan ciptaan yang luar biasa dan tidak dapat dicapai, dia berkata "senarai keinginan" untuk menyelamatkan dunia, mengekalkan kakinya berlabuh pada realiti. Beliau telah menulis lebih daripada 40 buku dan hampir 500 artikel mengenai tenaga, alam sekitar dan teknologi.. Pada tahun 2010 beliau telah dinamakan sebagai salah satu daripada Top 100 Pemikir Global oleh majalah Foreign Policy dan pada tahun 2014 beliau menjadi Ahli Order of Canada. Untuk Einaudi diterbitkan Nombor tidak berbohong. Cerpen untuk memahami dunia (2021 dan 2023) dan Bagaimana dunia benar-benar berfungsi. Tenaga, makanan, alam sekitar, bahan mentah: jawapan daripada sains (2023).

"Kebaharuan utama, pada pendapat saya - dia menjelaskan - merujuk kepada satu siri isu yang perlu kita tangani segera. Mereka fokus pada kawasan yang akan memberi impak terbesar kepada kesejahteraan manusia dan alam sekitar dan di mana sudah ada banyak pengetahuan untuk dibina.”

Apa yang anda perlukan sekarang?

Buang bahan api fosil untuk pengangkutan dan untuk ini anda memerlukan bateri super, lebih cekap untuk menyimpan tenaga elektrik yang mencukupi untuk alat pengangkutan: bateri litium ionDigunakan hari ini untuk menggerakkan kereta elektrik, telefon bimbit, komputer riba dan peranti elektronik mudah alih yang lain, pada masa ini ia adalah pilihan terbaik anda. Jenis terbaik di pasaran mempunyai ketumpatan tenaga 755 Wh/l, dan sementara itu, Californian Amprius Technologies sedang membangunkan generasi baharu bateri litium yang mampu menyimpan 1150 Wh/l.

Mengapa bateri litium ion semakin banyak digunakan?

Mari kita ambil bateri ion litium basikal elektrik sebagai contoh:

Bateri LITHIUM ION (Li-Ion) kini merupakan teknologi yang paling banyak digunakan dalam dunia basikal elektrik sejak itu, terima kasih kepada nisbah kuasa-kepada-berat, boleh menempuh jarak jauh dengan sekali cas semula, mengurangkan sebanyak 60% berat bateri plumbum klasik.

Mereka mempunyai pelepasan diri yang sangat rendah dan tidak mempunyai apa yang dipanggil "kesan ingatan" kerana kerap mengecas. Unit kawalan dalaman (BMS) menguruskan voltan setiap sel individu dalam kedua-dua fasa nyahcas dan pengecasan, supaya tidak merosakkan keseluruhan pek bateri.

Tarik tali antara tenaga

Namun begitu, di sebalik penambahbaikan, ketumpatan tenaga bateri kekal jauh di bawah bahan api cecair yang masih mendominasi pengangkutan: petrol mencapai 9600 Wh/l, jet minyak tanah 10.300 Wh/l diesel i 10.700 Wh/l. Oleh itu, adalah mungkin untuk merapatkan jurang antara ketumpatan tenaga bateri dan bahan api fosil.

Sepanjang 50 tahun yang lalu, ketumpatan tenaga maksimum bateri yang digunakan telah meningkat lima kali ganda. Jika kita mengekalkan kadar ini untuk 50 tahun akan datang, kita akan mencapai 3750 Wh/l. Keputusan yang akan memudahkan pengangkutan berat melalui jalan raya dan laut dengan kenderaan elektrik dan yang, bagaimanapun, masih tidak mencukupi untuk menggerakkan Boeing 787 berkuasa elektrik.

Kuasa kekacang

Bagi pertanian pula, jika mahu ia mampan, cabarannya juga tidak kurang. Ia merupakan satu aktiviti yang mempunyai impak yang sangat tinggi kerana penggunaan air, penggunaan tanah dan pembebasan baja nitrogen yang mencemarkan. Inovasi utama, menurut Smil, adalah keupayaan untuk membangunkan tumbuhan yang tidak memerlukan baja kimia (pada tahun 2020, tanah pertanian menerima 113 juta tan, 40% lebih daripada pada tahun 2000): mereka adalah tumbuhan yang mampu menyerap nitrat secara semula jadi sebagai kekacang. lakukan, yang mengambil kesempatan daripada mikroorganisma simbiotik yang melekat pada akar. Kuncinya ialah mengasingkan gen kekacang yang membenarkan penetapan nitrogen dan memindahkannya ke tumbuhan bijirin dan sayur-sayuran.

fotosintesis yang produktif

Kami juga memerlukan fotosintesis yang lebih produktif - tumbuhan benar-benar tidak cekap untuk menukar tenaga suria kepada biojisim. Hanya separuh daripada sinaran suria yang sampai ke tumbuhan boleh digunakan dalam fotosintesis itu sendiri., peratusan yang menurun kepada 44% selepas menolak cahaya yang dipantulkan oleh daun. Langkah demi langkah, akhirnya dianggarkan hanya 4,5% tenaga suria ditukar kepada karbohidrat.

Oleh itu, walaupun peningkatan yang agak kecil akan membuat perbezaan besar dalam hasil tanaman dan, akibatnya, dalam ketersediaan global makanan untuk memberi makan secukupnya kepada populasi yang boleh mencecah 10.000 bilion menjelang 2050. Oleh itu, penyelidikan harus bekerja untuk meningkatkan proses sintesis biojisim, sebagai contoh, dengan mengenal pasti gen yang menjadikan akar lebih cekap mengumpul air dan nutrien, dan kemudian memasukkannya ke dalam DNA semua tumbuhan yang dianggap menarik. Ia juga perlu untuk memilih tumbuhan dengan hasil yang lebih tinggi dan pertumbuhan yang lebih cepat.

Ilusi Vaclav Smil dan sistem fotovoltaik pembersihan diri

Tema boleh diperbaharui, dalam jangkauan semua orang. Smil memikirkan sistem fotovoltaik pembersihan sendiri, yang boleh digunakan sebagai cat pada dinding dan sebagai kaca di tingkap bangunan. Sistem fotovoltaik, yang menukar tenaga suria kepada elektrik, boleh dipasang di mana-mana lokasi yang cerah. Versi paling maju mengekalkan prestasi mereka selama sekurang-kurangnya 20 tahun.

Oleh itu, yang ideal adalah untuk menghiasi bandar dengan sistem ini, dbuang salutan fotovoltaik untuk digunakan di mana-mana permukaan bandar, untuk memperkenalkan tenaga elektrik yang dihasilkan dalam rangkaian tempatan. Sememangnya, ia adalah permainan jika pelapik ini juga membersihkan diri, jadi ia kekal berfungsi dari semasa ke semasa.

Kami semakin hampir dengan impian Vaclav Smil: tingkap solar yang menjana elektrik sudah pun berada di pasaran. Contoh simbolik ialah syarikat Pilkington, yang menghasilkan tingkap pembersihan sendiri yang salutan fotokatalitiknya bertindak balas dengan cahaya matahari untuk memecahkan dan melarutkan kotoran. Langkah seterusnya ialah menjadikan bahan ini mampu milik dan boleh disesuaikan, dalam jangkauan semua orang.

Permulaan kaca fotovoltaik…

La sejarah kaca fotovoltaik bermula tiga tahun lalu, apabila pasukan penyelidik dari Jabatan Sains Bahan di Universiti Milano-Bicocca dia berjaya dalam aku janji yang bagi ramai orang mungkin kelihatan seperti fiksyen sains. Pasukan itu mengumumkan ketibaan kaca fotovoltaik, mampu menghasilkan tenaga elektrik melalui cahaya .

Sistem suria jenis ini boleh disepadukan dengan lancar ke dalam seni bina bangunan besar dan seterusnya. Perbezaan dengan kaca biasa terletak pada penambahan bahan aktif optik , nanosfera yang menyerap cahaya dan memancarkannya semula sebagai tenaga. Pinggan dimasukkan ke dalam a kaca berlapis tiga lapis dan menjamin penebat termo-akustik dan perlindungan peranti fotovoltaik daripada persekitaran sekeliling.

Apakah kelebihan tingkap fotovoltaik?

Tingkap dengan kaca PV bersepadu menawarkan beberapa kelebihan, sebenarnya, ia adalah struktur agak stabil, tanpa sebarang kesan negatif terhadap rintangan. Di samping itu, mereka tidak terlalu mengurangkan sinaran semula jadi rumah, kerana mereka menjamin sehingga 80% ketelusan. Sebaliknya, mereka memastikan prestasi yang agak tinggi, mereka dibuat dengan Bahan ekologi, mempunyai kos yang rendah dan membolehkan penjimatan tenaga yang lebih besar di rumah anda.

Apakah keburukan kaca fotovoltaik?

Seperti mana-mana produk, kaca fotovoltaik juga mempunyai kelemahannya. Yang terakhir ini boleh dilihat dari segi kecekapan , sebenarnya sistem fotovoltaik tradisional boleh diorientasikan dan dicondongkan mengikut sinaran suria. Tingkap fotovoltaik, bagaimanapun, sentiasa berdiri tegak dan kedudukan ini mengurangkan pengeluaran tenaga berbanding sistem panel klasik.

plastik hijau sebenar

Kami juga memerlukan plastik yang benar-benar "hijau". Pengeluaran plastik dunia hampir 400 juta tan setahun, hampir kesemuanya berakhir di tapak pelupusan sampah. Hanya sebahagian minoriti dikitar semula dan untuk ini, Smil memerhatikan, adalah perlu untuk menghasilkan plastik yang benar-benar terbiodegradasi pada skala industri dan dengan proses kos rendah, contohnya, diperbuat daripada bahan buangan atau dihasilkan oleh mikroorganisma.

demam planet

Menentang demam planet - tambah ulama itu - tidak dikecualikan bahawa, suatu hari nanti, kita perlu menggunakan "pelindung matahari gergasi", digunakan di angkasa dan mampu mengalihkan antara 1 dan 2% cahaya matahari. Penghalang ini perlu diletakkan kira-kira 1,5 juta kilometer jauhnya, pada titik antara Matahari dan Bumi di mana daya graviti mereka membatalkan satu sama lain untuk struktur kekal dalam kedudukan yang stabil. Pada masa ini, ini adalah prospek yang kontroversi dan mahal dan Smil melihatnya sebagai "gurauan" untuk dimainkan jika pelepasan CO2 tidak dikurangkan secukupnya.

Tetapi itu bukan semua untuk Vaclav Smil...

Inovasi yang mendesak dan mungkin tidak berakhir di sini, kata Smil. Bukunya bertujuan untuk menjadi akaun yang menenangkan tentang bagaimana teknologi dan kreativiti boleh menjadi penentu dalam menyelesaikan drama hebat pada masa ini: perubahan iklim.