瓦茨拉夫·斯米爾 (Vaclav Smil)：拯救地球的天才創意

Vaclav Smil，可以改變世界的想法

這條路是由環保主義者設計的 瓦茨拉夫斯米爾，加拿大曼尼托巴大學研究員，本書作者 《發明與創新：炒作與失敗簡史》，在其中，他不相信那些承諾非凡和無法實現的發明的人，他說了他拯救世界的“願望清單”，讓他的腳錨定在現實中。 他撰寫了 40 多本關於能源、環境和技術的書籍和近 500 篇文章。. 2010 年，他被《外交政策》雜誌評為全球 100 位思想家之一，並於 2014 年成為加拿大勳章成員。 為 Einaudi 發布 數字不會說謊。 了解世界的小故事 （2021 年和 2023 年）以及 世界是如何運作的。 能源、食品、環境、原材料：來自科學的答案 （2023）。

“在我看來，主要的創新——他解釋道——指的是我們必須緊急解決的一系列問題。 他們專注於 對人類福祉和環境影響最大的領域 以及已經有豐富知識可以藉鑑的地方。”

你現在真正需要什麼？

擺脫運輸的化石燃料，為此你需要超級電池，更有效地為運輸工具儲存足夠的電力： 鋰離子電池它們如今用於為電動汽車、手機、筆記本電腦和其他便攜式電子設備供電，是目前您的最佳選擇。 市場上最好的類型具有 755 Wh/l 的能量密度，同時，加州 Amprius Technologies 正在開發能夠存儲 1150 Wh/l 的新一代鋰電池。

為什麼鋰離子電池使用越來越多？

我們以電動自行車的鋰離子電池為例：

鋰離子 (Li-Ion) 電池現在是電動自行車領域使用最廣泛的技術，因為它們具有 功率重量比，一次充電可以長距離行駛， 將傳統鉛電池的重量減少 60%。

它們的自放電率非常低，並且不會因頻繁充電而產生所謂的“記憶效應”。 內部控制單元 (BMS) 在放電和充電階段管理每個單獨電池的電壓，以免損壞整個電池組。

能量之間的拔河

然而，儘管有所改進，電池的能量密度仍遠低於仍然主導交通運輸的液體燃料：汽油達到 9600 Wh/l，航空煤油為 10.300 Wh/l，柴油為 10.700 Wh/l。 所以， 應該有可能彌合電池和化石燃料的能量密度之間的差距.

在過去的 50 年中，使用中的電池的最大能量密度增加了五倍。 如果我們在未來 50 年保持這一速度，我們將達到 3750 Wh/l。 這一結果將有助於電動汽車通過公路和海上進行重型運輸，但仍不足以為電動波音 787 提供動力。

豆類的力量

至於農業，如果你想讓它可持續發展，挑戰也不小。 由於耗水、土地使用和污染性氮肥的釋放，這是一項影響非常大的活動。 根據 Smil 的說法，一項關鍵創新是能夠開發不需要化肥的植物（2020 年，農業用地達到 113 億噸，比 40 年增加 2000%）：它們是能夠像豆類一樣自然吸收硝酸鹽的植物做，它利用附著在根部的共生微生物。 關鍵是 分離允許固氮的豆科植物基因並將它們轉移到穀類和蔬菜植物中.

生產性光合作用

我們還需要更高效的光合作用——植物在將太陽能轉化為生物質方面效率很低。 到達植物的太陽輻射中只有一半可用於光合作用本身。，減去樹葉反射的光後，該百分比降至 44%。 循序漸進，最後估計只有4,5%的太陽能轉化為碳水化合物。

因此，即使是相對較小的改進也會對作物產量產生重大影響，從而影響到全球糧食供應量，足以養活到 10.000 年可能達到 2050 億的人口。因此，這項研究應該對 改進生物質合成工藝，例如，通過識別使根部更有效地收集水和養分的基因，然後將它們整合到所有感興趣的植物的 DNA 中。 還需要選擇產量更高、生長速度更快的植物。

Vaclav Smil 的錯覺和自清潔光伏系統

可更新的主題，觸手可及。 Smil 想到了自清潔光伏系統， 可以用作牆壁上的油漆和建築物窗戶上的玻璃. 將太陽能轉化為電能的光伏系統可以安裝在任何陽光充足的地方。 最先進的版本至少可以保持 20 年的性能。

因此，理想的情況是用這些系統鋪設城市，d處理光伏塗層 適用於任何城市表面，引入本地網絡中產生的電力。 自然地，如果這些襯裡也能自清潔，這就是遊戲玩法，因此它們會隨著時間的推移保持功能。

我們離 Vaclav Smil 的夢想越來越近了： 可以發電的太陽能窗戶已經上市. 一個像徵性的例子是 Pilkington 公司，該公司生產自清潔窗戶，其光催化塗層與陽光發生反應，分解並溶解污垢。 下一步將是讓這些材料價格合理且適應性強，讓每個人都能用得上。

光伏玻璃的開端……

La 光伏玻璃的歷史 三年前開始，當時來自材料科學系的研究團隊 米蘭比可卡大學 他成功地完成了一項對許多人來說可能看起來像科幻小說的事業。 該團隊預示著光伏玻璃的到來，能夠 通過光發電 .

這種類型的太陽能係統可以無縫集成到大型建築及其他建築中。 與普通玻璃的區別在於增加了 光學活性材料 ，吸收光並將其作為能量重新發射的納米球。 板被插入到 三層雙層玻璃 並保證光伏器件的熱聲絕緣和保護免受周圍環境的影響。

光伏窗的優點有哪些？

窗戶 用玻璃 PV 綜合的 提供幾個優點，事實上，它們是結構 相當穩定, 對阻力沒有任何負面影響。 此外，它們不會過度減少家庭的自然輻射，因為它們保證 高達 80% 的透明度. 相反，它們確保了相當高的性能，它們是用 生態材料，成本低廉，可以在您的家中節省更多能源。

光伏玻璃有哪些缺點？

與任何產品一樣，光伏玻璃也有其缺點。 後者可以從以下方面看出 效率 ，事實上，傳統的光伏系統可以根據太陽輻射進行定向和傾斜。 然而，光伏窗 永遠挺直 與經典的面板系統相比，這個位置減少了能量產生。

真正的綠色塑料

我們還需要一種真正的“綠色”塑料。 全球每年生產的塑料接近 400 億噸，幾乎所有塑料最終都被填埋。 只有一小部分被回收 為此，Smil 觀察到，有必要以工業規模和低成本工藝生產真正可生物降解的塑料，例如，由廢料製成或由微生物生產。

行星熱

這位學者補充說，為了對抗行星熱，不排除有一天我們將不得不求助於一種“巨大的遮陽傘”，它應用於太空，能夠轉移 1% 到 2% 的陽光。 這個屏障必須停在大約 1,5 萬公里外，在太陽和地球之間的引力相互抵消的地方，以使結構保持在穩定的位置。 目前，這是一個有爭議且代價高昂的前景，Smil 認為，如果二氧化碳排放量沒有得到充分減少，就可以開玩笑。

但這還不是 Vaclav Smil 的全部……

Smil 總結道，緊迫且可能的創新並不止於此。 他的書旨在平靜地說明技術和創造力如何在解決當下的重大事件：氣候變化方面發揮決定性作用。