Vaclav Smil: ideje genija, ki lahko rešijo planet

Vaclav Smil, ideje, ki lahko spremenijo svet

Pot je uredil okoljevarstvenik Vaclav Smile, raziskovalka na Univerzi Manitoba v Kanadi, avtorica knjige "Izum in inovacija: kratka zgodovina navdušenja in neuspeha", v katerem je z nezaupanjem tistim, ki obljubljajo izjemne in nedosegljive izume, povedal svoj "seznam želja", da bi rešil svet in pri tem ostal zasidran v realnosti. Napisal je več kot 40 knjig in blizu 500 člankov o energiji, okolju in tehnologiji.. Leta 2010 ga je revija Foreign Policy uvrstila med 100 najboljših svetovnih mislecev, leta 2014 pa je postal član kanadskega reda. Za Einaudi objavljeno Številke ne lažejo. Kratke zgodbe za razumevanje sveta (2021 in 2023) in Kako svet v resnici deluje. Energija, hrana, okolje, surovine: odgovori znanosti (2023).

»Glavne novosti se po mojem mnenju – pojasnjuje – nanašajo na vrsto vprašanj, ki jih moramo nujno obravnavati. Osredotočajo se na področja, ki bodo imela največji vpliv na blaginjo ljudi in okolje in kjer je že ogromno znanja, na katerem je mogoče graditi.«

Kaj resnično potrebujete zdaj?

Znebite se fosilnih goriv za prevoz in za to potrebujete super-baterije, učinkovitejše za shranjevanje dovolj električne energije za prevozna sredstva: litij-ionske baterijeDanes se uporabljajo za napajanje električnih avtomobilov, mobilnih telefonov, prenosnih računalnikov in drugih prenosnih elektronskih naprav, zato so trenutno vaša najboljša izbira. Najboljša vrsta na trgu ima energijsko gostoto 755 Wh/l, medtem pa kalifornijski Amprius Technologies razvija novo generacijo litijevih baterij, ki lahko shranijo 1150 Wh/l.

Zakaj se litij-ionske baterije vedno pogosteje uporabljajo?

Vzemimo za primer litij-ionske baterije električnih koles:

LITIJ-IONSKE (Li-Ion) baterije so zdaj najbolj razširjena tehnologija v svetu električnih koles, saj so zahvaljujoč razmerje med močjo in težo, lahko prepotuje velike razdalje z enim polnjenjem, zmanjšanje teže klasičnih svinčenih baterij za 60 %.

Imajo zelo nizko samopraznjenje in nimajo tako imenovanega »spominskega učinka« zaradi pogostega polnjenja. Notranja krmilna enota (BMS) upravlja napetost vsake posamezne celice tako v fazi praznjenja kot v fazi polnjenja, da ne poškoduje celotnega baterijskega sklopa.

Vleka vrvi med energijami

Kljub izboljšavam ostaja energijska gostota baterij daleč pod gostoto tekočih goriv, ​​ki še vedno prevladujejo v prometu: bencin dosega 9600 Wh/l, reaktivni kerozin 10.300 Wh/l, dizelsko gorivo i 10.700 Wh/l. zato moralo bi biti mogoče premostiti vrzel med energijsko gostoto baterij in fosilnih goriv.

V zadnjih 50 letih se je največja energijska gostota baterij v uporabi povečala za petkrat. Če bomo to stopnjo vzdrževali naslednjih 50 let, bomo dosegli 3750 Wh/l. Rezultat, ki bi olajšal težke prevoze po cesti in morju z električnimi vozili, vendar pa še vedno ne bi zadostoval za pogon boeinga 787 na električni pogon.

Moč stročnic

Kar zadeva kmetijstvo, če želite, da je trajnostno, izziv ni nič manjši. Gre za dejavnost z zelo velikim vplivom zaradi porabe vode, rabe zemljišč in izpusta dušikovih gnojil, ki onesnažujejo okolje. Ključna novost bi bila po besedah ​​Smila možnost razvoja rastlin, ki ne potrebujejo kemičnih gnojil (leta 2020 so kmetijska zemljišča prejela 113 milijonov ton, kar je 40 % več kot leta 2000): to so rastline, ki lahko kot stročnice naravno absorbirajo nitrate. do, ki izkoriščajo simbiotske mikroorganizme, pritrjene na korenine. Ključno bi bilo izolacijo genov stročnic, ki omogočajo fiksacijo dušika, in njihov prenos v žitne in zelenjavne rastline.

produktivna fotosinteza

Potrebujemo tudi bolj produktivno fotosintezo – rastline so res neučinkovite pri pretvarjanju sončne energije v biomaso. Samo polovica sončnega sevanja, ki doseže rastlino, se lahko uporabi v sami fotosintezi., odstotek, ki pade na 44 % po odštevanju svetlobe, ki jo odbijajo listi. Korak za korakom, na koncu se ocenjuje, da se le 4,5 % sončne energije pretvori v ogljikove hidrate.

Zato bi že sorazmerno majhno izboljšanje povzročilo veliko razliko v pridelku in posledično v globalni razpoložljivosti hrane za ustrezno prehrano prebivalstva, ki bi lahko do leta 10.000 doseglo 2050 milijard. Zato bi morala raziskava delovati za izboljšati proces sinteze biomase, na primer z identifikacijo genov, zaradi katerih so korenine bolj učinkovite pri zbiranju vode in hranil, in nato z njihovo vključitvijo v DNK vseh rastlin, ki so zanimive. Prav tako bi bilo treba izbrati rastline z večjim donosom in hitrejšo rastjo.

Iluzija Vaclava Smila in samočistilni fotovoltaični sistemi

Obnovljiva tema, na dosegu vsakogar. Smil razmišlja o samočistilnih fotovoltaičnih sistemih, ki se lahko nanese kot barva na stene in kot steklo v oknih zgradb. Fotonapetostne sisteme, ki sončno energijo pretvarjajo v električno, je mogoče namestiti na katerikoli sončni lokaciji. Najnaprednejše različice ohranjajo svojo zmogljivost vsaj 20 let.

Idealno bi bilo torej, da bi mesta s temi sistemi prekrili, dodstranite fotovoltaične obloge za uporabo v kateri koli urbani površini, za uvedbo električne energije, proizvedene v lokalnih omrežjih. Seveda se lahko igra, če so te obloge tudi samočistilne, tako da ostanejo funkcionalne skozi čas.

Vse bližje smo sanjam Vaclava Smila: solarna okna, ki proizvajajo elektriko, so že na trgu. Simboličen primer je podjetje Pilkington, ki proizvaja samočistilna okna, katerih fotokatalitični premazi reagirajo s sončno svetlobo, da razbijejo in raztopijo umazanijo. Naslednji korak bo narediti te materiale cenovno dostopne in prilagodljive, tako da bodo dosegljivi vsakomur.

Začetki fotovoltaičnega stekla…

La zgodovina fotovoltaičnega stekla se je začelo pred tremi leti, ko je raziskovalna skupina Oddelka za znanost o materialih na Univerza v Milanu-Bicocca uspel mu je podvig, ki se marsikomu zdi znanstvena fantastika. Ekipa je napovedala prihod fotovoltaičnega stekla, ki lahko proizvajajo elektriko s pomočjo svetlobe .

To vrsto solarnega sistema je mogoče neopazno vključiti v arhitekturo velikih stavb in širše. Razlika z navadnim steklom je v dodatku optično aktivni materiali , nanosfere, ki absorbirajo svetlobo in jo ponovno oddajajo kot energijo. Plošče so vstavljene v a troslojna dvojna zasteklitev ter zagotavljajo termo-zvočno izolacijo in zaščito fotovoltaične naprave pred okolico.

Kakšne so prednosti fotovoltaičnih oken?

Okna s steklom PV integriran ponujajo več prednosti, pravzaprav so strukture precej stabilen, brez negativnega vpliva na odpornost. Poleg tega ne zmanjšujejo pretirano naravnega obsevanja doma, saj zagotavljajo do 80% preglednosti. Nasprotno, zagotavljajo dokaj visoko zmogljivost, izdelani so z Ekološki materiali, imajo nizko ceno in omogočajo večje prihranke energije v vašem domu.

Kakšne so slabosti fotovoltaičnega stekla?

Kot vsak izdelek ima tudi fotovoltaično steklo svoje pomanjkljivosti. Slednje je razvidno iz učinkovitost , pravzaprav je tradicionalni fotovoltaični sistem mogoče usmeriti in nagniti glede na sončno sevanje. Fotovoltaična okna pa vedno stojte pokonci in ta položaj zmanjša proizvodnjo energije v primerjavi s klasičnim panelnim sistemom.

prava zelena plastika

Potrebujemo tudi resnično »zeleno« plastiko. Svetovna proizvodnja plastike znaša blizu 400 milijonov ton letno, skoraj vsa pa konča na odlagališčih. Le manjši del se reciklira in za to, opaža Smil, bi bilo treba proizvajati resnično biorazgradljivo plastiko v industrijskem obsegu in z nizkocenovnimi postopki, na primer izdelano iz odpadnih materialov ali proizvedeno z mikroorganizmi.

planetarna vročica

Proti planetarni mrzlici - dodaja učenjak - ni izključeno, da se bomo nekega dne morali zateči k "velikanskemu senčniku", ki se uporablja v vesolju in lahko preusmeri med 1 in 2 % sončne svetlobe. Ta pregrada bi morala biti parkirana približno 1,5 milijona kilometrov stran, na točki med Soncem in Zemljo, kjer se njune gravitacijske sile medsebojno izničijo, da bi struktura ostala v stabilnem položaju. Trenutno je to sporna in draga možnost in Smil vidi to kot "šalo", če se emisije CO2 ne zmanjšajo dovolj.

A to še ni vse za Vaclava Smila ...

Nujne in možne novosti se tu ne končajo, sklene Smil. Njegova knjiga naj bi bila pomirjujoča pripoved o tem, kako sta lahko tehnologija in ustvarjalnost odločilni pri reševanju velike drame tega trenutka: podnebnih sprememb.