Вацлав Сміл: ідеї генія, який може врятувати планету

Вацлав Сміл, ідеї, які можуть змінити світ

Доріжку проклав еколог Вацлав Сміл, науковий співробітник Університету Манітоби, Канада, автор книги «Винаходи та інновації: Коротка історія ажіотажу та невдачі», в якому, не довіряючи тим, хто обіцяє надзвичайні та недосяжні винаходи, він сказав свій «список бажань» врятувати світ, тримаючи ноги на якорі з реальністю. Він написав понад 40 книг і близько 500 статей про енергетику, навколишнє середовище та технології.. У 2010 році журнал Foreign Policy назвав його одним із 100 найкращих глобальних мислителів, а у 2014 році він став членом Ордену Канади. Для Einaudi опубліковано Цифри не брешуть. Короткі історії для розуміння світу (2021 і 2023) і Як насправді влаштований світ. Енергія, їжа, навколишнє середовище, сировина: відповіді від науки (2023).

«Основні новації, на мій погляд, – пояснює він, – стосуються низки питань, які ми повинні терміново вирішити. Вони зосереджені на області, які матимуть найбільший вплив на добробут людей і навколишнє середовище і де вже є багатство знань, на яких можна спиратися».

Що тобі насправді зараз потрібно?

Позбавтеся від викопного палива для транспорту, а для цього вам потрібні супер-батареї, більш ефективні для зберігання достатньої кількості електроенергії для транспортних засобів: літій-іонні акумуляториВикористовуються сьогодні для живлення електромобілів, мобільних телефонів, ноутбуків та інших портативних електронних пристроїв, наразі вони є вашим найкращим вибором. Найкращий тип на ринку має щільність енергії 755 Вт·год/л, а тим часом каліфорнійська компанія Amprius Technologies розробляє нове покоління літієвих батарей, здатних зберігати 1150 Вт·год/л.

Чому літій-іонні акумулятори використовуються все частіше?

Візьмемо для прикладу літій-іонні акумулятори електричних велосипедів:

ЛІТІЙ-ІОННІ (Li-Ion) батареї зараз є найпоширенішою технологією у світі електричних велосипедів, оскільки завдяки їх Співвідношення потужності до ваги, може подолати великі відстані на одній зарядці, зменшення ваги класичних свинцевих акумуляторів на 60%.

Вони мають дуже низький саморозряд і не мають так званого «ефекту пам'яті» через часту підзарядку. Внутрішній блок керування (BMS) керує напругою кожного окремого елемента як на фазі розряду, так і на фазі заряду, щоб не пошкодити весь акумулятор.

Перетягування канату між енергіями

І все ж, незважаючи на вдосконалення, щільність енергії акумуляторів залишається набагато нижчою, ніж у рідкого палива, яке все ще домінує на транспорті: бензин досягає 9600 Вт·год/л, реактивний гас — 10.300 Вт·год/л, дизель i 10.700 Вт·год/л. тому повинно бути можливо подолати розрив між щільністю енергії батарей і викопного палива.

За останні 50 років максимальна щільність енергії використовуваних батарей зросла в п'ять разів. Якщо ми збережемо цю швидкість протягом наступних 50 років, ми досягнемо 3750 Вт·год/л. Результат, який сприяв би важким транспортним перевезенням дорогами та морем за допомогою електромобілів, але якого все одно було б недостатньо для живлення Boeing 787 з електричним двигуном.

Сила бобових

Що стосується сільського господарства, якщо ви хочете, щоб воно було сталим, виклик не менший. Це діяльність із дуже сильним впливом через споживання води, землекористування та викид забруднюючих азотних добрив. Ключовою інновацією, за словами Сміла, стане можливість вирощувати рослини, які не потребують хімічних добрив (у 2020 році сільськогосподарські угіддя отримали 113 мільйонів тонн, що на 40% більше, ніж у 2000 році): це рослини, які здатні природним чином поглинати нітрати, як бобові. do, які використовують симбіотичні мікроорганізми, прикріплені до коренів. Ключ був би виділення генів бобових, які забезпечують фіксацію азоту, і перенесення їх до зернових і овочевих рослин.

продуктивний фотосинтез

Нам також потрібен більш продуктивний фотосинтез - рослини дійсно неефективно перетворюють сонячну енергію на біомасу. Лише половина сонячної радіації, яка досягає рослини, може бути використана в самому фотосинтезі., відсоток, який падає до 44% після віднімання світла, відбитого листям. Крок за кроком, зрештою, підраховано, що лише 4,5% сонячної енергії перетворюється на вуглеводи.

Таким чином, навіть відносно невелике покращення значно змінить урожайність сільськогосподарських культур і, як наслідок, глобальну доступність продовольства, щоб належним чином прогодувати населення, яке може досягти 10.000 мільярдів до 2050 року. Таким чином, дослідження має працювати для покращити процес синтезу біомаси, наприклад, ідентифікуючи гени, які роблять коріння більш ефективними у зборі води та поживних речовин, а потім вбудовуючи їх у ДНК усіх рослин, що представляють інтерес. Також необхідно відібрати рослини з більшою врожайністю та швидким ростом.

Ілюзія Вацлава Сміла та самоочищувальні фотоелектричні системи

Відновлювана тема, доступна кожному. Smil думає про фотоелектричні системи, що самоочищаються, які можна наносити як фарбу на стіни та як скло у вікнах будівель. Фотоелектричні системи, які перетворюють сонячну енергію в електрику, можна встановити в будь-якому сонячному місці. Найсучасніші версії зберігають свою працездатність не менше 20 років.

Тому ідеальним було б покрити міста цими системами, dутилізувати фотоелектричні покриття застосовувати в будь-якій міській площі, вводити електроенергію, вироблену в локальних мережах. Природно, це гра, якщо ці вкладиші також самоочищаються, тому вони залишаються функціональними з часом.

Ми наближаємось до мрії Вацлава Сміла: сонячні вікна, які виробляють електроенергію, вже є на ринку. Символічним прикладом є компанія Pilkington, яка виробляє самоочисні вікна, фотокаталітичні покриття яких реагують на сонячне світло, руйнуючи та розчиняючи бруд. Наступним кроком буде зробити ці матеріали доступними та доступними для кожного.

Початки фотоелектричного скла…

La історія фотоелектричного скла почалося три роки тому, коли дослідницька група з кафедри матеріалознавства в Університет Мілана-Бікокки він досяг успіху в починанні, яке багатьом може здатися науковою фантастикою. Команда оголосила про появу фотоелектричного скла, здатного виробляти електрику за допомогою світла .

Цей тип сонячної системи можна легко інтегрувати в архітектуру великих будівель і не тільки. Відмінність від звичайного скла полягає в додаванні оптично активні матеріали , наносфери, які поглинають світло та повторно випромінюють його як енергію. Пластини вставляються в a тришарове склопакет і гарантують термо-акустичну ізоляцію та захист фотоелектричного пристрою від навколишнього середовища.

Які переваги фотоелектричних вікон?

Вікна зі склом PV інтегрований мають ряд переваг, насправді це структури досить стабільний, без будь-якого негативного впливу на резистентність. Крім того, вони не знижують надмірно природне випромінювання будинку, оскільки гарантують до 80% прозорості. Навпаки, вони забезпечують досить високу продуктивність, вони зроблені з Екологічні матеріали, мають низьку вартість і дозволяють більше економити електроенергію у вашому домі.

Які недоліки фотоелектричного скла?

Як і будь-який продукт, фотоелектричне скло також має свої недоліки. Останнє можна розглядати з точки зору ефективність , фактично традиційну фотоелектричну систему можна орієнтувати та нахиляти відповідно до сонячного випромінювання. Проте фотоелектричні вікна завжди стояти прямо і це положення зменшує виробництво енергії в порівнянні з класичною панельною системою.

справжня зелена пластмаса

Нам також потрібен справді «зелений» пластик. Світове виробництво пластику наближається до 400 мільйонів тонн на рік, майже весь з яких потрапляє на звалища. Переробляється лише незначна частина і для цього, зауважує Сміл, необхідно було б виробляти справді біорозкладаний пластик у промислових масштабах і за допомогою недорогих процесів, наприклад, виготовлених із відходів або вироблених мікроорганізмами.

планетарна лихоманка

Проти планетарної лихоманки, - додає вчений, - не виключено, що одного разу нам доведеться вдатися до «гігантського сонцезахисного козирка», який використовується в космосі і здатний відволікати від 1 до 2% сонячного світла. Цей бар’єр повинен бути припаркований приблизно за 1,5 мільйона кілометрів, у точці між Сонцем і Землею, де їхні сили тяжіння компенсують одна одну, щоб структура залишалася в стабільному положенні. На даний момент це суперечлива та дорога перспектива, і Сміл вважає це «жартом», якщо викиди CO2 не будуть зменшені достатньо.

Але це ще не все для Вацлава Сміла...

На цьому термінові та можливі нововведення не закінчуються, підсумовує Сміл. Його книга має на меті стати заспокійливою розповіддю про те, як технології та креативність можуть бути вирішальними у вирішенні великої драми цього моменту: зміни клімату.