Der Planet ist in Gefahr. Der Mensch verursacht und bekämpft die Abholzung der Wälder, die Versauerung der Meere und den Anstieg der Temperaturen, um nur einige unserer nicht so schönen Hinterlassenschaften zu nennen.
Die Fakten sind komplex, aber die Trends sind nicht leicht zu bestreiten. Und doch ist das Thema der globalen Gefahr heutzutage ein Reizthema, das den Leser nicht in die Defensive drängt. Vielleicht liegt es daran, dass wir mit dem Schlimmsten überhäuft werden und nur selten in Lösungen schwelgen dürfen.
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Weniger umstritten ist daher vielleicht der Gedanke, dass die Technologie eine Rolle dabei spielen kann, unseren Planeten zu einem komfortableren und nachhaltigeren Ort zu machen, an dem die Menschen sich weiter abmühen können. Dem hochtrabenden Titel dieses Artikels gerecht zu werden und eine endgültige Liste von 10 Technologien aufzustellen, die unserem Planeten zum Überleben verhelfen werden, ist wahrscheinlich ein aussichtsloses Unterfangen. Wahrscheinlich werden Sie mit einigen Aspekten dieser Liste nicht einverstanden sein. Das ist auch in Ordnung. Dafür ist der Kommentarbereich da; ich würde mich freuen, von Ihnen zu hören.
Es ist auch erwähnenswert, dass einige dieser Technologien ihre eigenen Risiken mit sich bringen. In der Tat könnte unsere beste Chance, unserem Planeten zu helfen, auch den Untergang für unsere Spezies bedeuten.
Aber wenn ich mir die Bedrohungslage und die in der Entwicklung befindlichen Hilfsmittel ansehe, kann ich nicht umhin, etwas Optimismus zu verbreiten. Hier sind meine Favoriten für die 10 Technologien, die am ehesten zur Rettung der Erde beitragen können.
Solarglas
Was wäre, wenn jedes Fenster eines Wolkenkratzers Energie erzeugen könnte? Das ist das Versprechen von Solarglas, einer aufkommenden Technologie, die in Design- und Nachhaltigkeitskreisen viel Aufsehen erregt. Genau wie es sich anhört, ist Solarglas ein transparentes Fenstermaterial, das die Sonnenenergie einfängt und in Strom umwandelt.
Die große Hürde war der Wirkungsgrad. Leistungsstarke Solarzellen können einen Wirkungsgrad von 25 % oder mehr erreichen, aber die Beibehaltung der Transparenz bedeutet Einbußen bei der Effizienz der Umwandlung von Licht in Strom. Ein Team der University of Michigan entwickelt jedoch ein Solarglasprodukt, das einen Wirkungsgrad von 15 % und mehr bietet und gleichzeitig 50 % des Lichts durchlässt. Nach Hochrechnungen der nahe gelegenen Michigan State University gibt es 5 bis 7 Milliarden Quadratmeter nutzbare Fensterfläche, genug, um ganze 40 % des Energiebedarfs der USA mit einem Solarglasprodukt zu decken.
Graphen
Stärker als Stahl, dünner als Papier, leitfähiger als Kupfer, Graphen ist ein wahres Wundermaterial – und bis vor kurzem ein völlig theoretisches. Graphen ist eine ultradünne Schicht aus Graphit, die 2004 an der Universität Manchester entdeckt wurde. Heute ist es Gegenstand intensiver Forschung und Spekulationen, und viele sagen voraus, dass es nach Bronze, Eisen, Stahl und Silizium die kulturelle und technologische Entwicklung unserer Spezies vorantreiben wird.
Mit einer Dicke von nur einem Atom ist Graphen flexibel, transparent und hoch leitfähig und eignet sich daher für eine Vielzahl von Anwendungen zur Heilung der Erde. Dazu gehören die Wasserfiltration, Supraleiter, die Energie über große Entfernungen mit minimalem Verlust übertragen können, und photovoltaische Anwendungen, um nur einige zu nennen. Durch die enorme Steigerung des Wirkungsgrads im Vergleich zu den derzeitigen Materialien könnte sich Graphen als ein Eckpfeiler unserer grünen Wiedergeburt erweisen.
8. Plastik auf Pflanzenbasis
Wir müssen dem Einwegplastik ein Ende setzen. Überall in den USA sind bereits Initiativen im Gange, um ihre Verwendung zu verbieten oder stark einzuschränken. In LA, wo ich wohne, werden Plastikstrohhalme nur noch auf Anfrage ausgegeben, und Einweg-Plastiktüten sind aus den Lebensmittelgeschäften verschwunden. Aber das Problem ist tief verwurzelt und in unserer Konsumwirtschaft tief verwurzelt. Ich wohne in der Nähe des Ozeans, und die Menge an Plastikmüll, die an einem durchschnittlichen Tag zu sehen ist, ist verheerend.
Kunststoffe auf Pflanzenbasis, die biologisch abbaubar sind, sind eine schmackhafte Lösung, da sie theoretisch viele der bereits im Umlauf befindlichen Plastikprodukte ersetzen könnten. Ein indonesisches Unternehmen namens Avani Eco stellt seit 2014 Biokunststoff aus Maniok her. Ähnlich wie bei Kunstfleisch und Solarglas dürfte sich dies in den kommenden Jahren zu einem boomenden Sektor entwickeln. Aber Vorsicht! Nicht alle Biokunststoffe sind biologisch abbaubar, und der Nutzen einiger Produktionstechniken ist umstritten. Um im nächsten Jahrzehnt ein verantwortungsbewusster Verbraucher zu werden, müssen wir den Lebenszyklus der Produkte kennen, die wir kaufen, von der Entstehung bis zur Entropie.
Fake-Fleisch
Liebe Fleischfresser, ich habe gute und schlechte Nachrichten. Zuerst die schlechte: Die Fleischproduktion ist absolut grauenhaft für den Planeten. Im Jahr 2017 unterzeichneten mehr als 15.000 Wissenschaftler aus aller Welt eine Warnung an die Menschheit, in der sie unter anderem dazu aufriefen, unseren Pro-Kopf-Verbrauch an Fleisch drastisch zu senken. Ein Problem ist die Landnutzung. Die Produktion von Rindfleisch benötigt 164 Quadratmeter Weideland pro 100 Gramm Fleisch und ist eine der Hauptursachen für die Abholzung der Wälder in Mittel- und Südamerika, was zu einer noch nie dagewesenen Freisetzung von Kohlenstoff in die Atmosphäre führt. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) geht davon aus, dass die Viehzucht für etwa 14,5 % der anthropogenen Treibhausgasemissionen verantwortlich ist. Die Tiere verbrauchen auch riesige Mengen an Süßwasser, und die kontaminierten Abwässer aus der industriellen Viehhaltung verschmutzen die örtlichen Wasserläufe.
Die gute Nachricht? Gefälschtes Fleisch ist endlich gut. Wirklich gut. Unternehmen wie Beyond Meat und Impossible Foods bieten köstliche Fleischalternativen an, die einen ziemlich guten Ersatz für echtes Fleisch darstellen. Neben den technologischen Errungenschaften und der fortschrittlichen Lebensmittelwissenschaft besteht der wahre Triumph dieser Unternehmen darin, dass sie künstliches Fleisch kulturell hip gemacht haben. Bei Burger King kann man jetzt fleischlose Burger bestellen und bei Del Taco einen fleischlosen Taco bekommen.
6. Batterien
Energie ist der begrenzende Faktor, der viele grüne Technologien behindert. Wind- und Solarenergie zum Beispiel sind in der Lage, große Mengen an Strom zu erzeugen, aber die Einführung dieser Technologien wurde durch ein großes Manko gebremst: Manchmal ist es nicht windig oder sonnig. Elektroautos machen ebenfalls große Fortschritte, aber solange die Reichweite nicht größer und die Ladezeiten nicht kürzer werden, werden fossile Brennstoffe die Oberhand behalten.
Die derzeitige Batterietechnologie wird nicht ausreichen. Zum einen ist sie zu teuer. Nach Angaben der Clean Air Task Force müsste Kalifornien 360 Milliarden Dollar für Energiespeichersysteme ausgeben, um die ehrgeizigen Ziele zu erreichen, sich ausschließlich mit erneuerbaren Energien zu versorgen. Ein Unternehmen namens Form Energy entwickelt so genannte wässrige Schwefelflussbatterien, die zwischen 1 und 10 Dollar pro Kilowattstunde kosten werden, während Lithium 200 Dollar pro Kilowattstunde kostet. Auch die Speicherzeiten dürften sich verlängern, vielleicht auf Monate. Die Lösung von Form könnte Kalifornien dabei helfen, seine Energieziele noch vor der Jahrhundertmitte zu erreichen, und dem Rest der Welt einen Fahrplan vorgeben.
Umweltsensoren
Um den Planeten zu heilen, müssen wir ihn messen. Verteilte Sensoren sind eine der unbesungenen Technologien, die dies ermöglichen, und die fortgesetzte Verbreitung der vernetzten Sensorumgebung wird eine der grundlegenden Technologien hinter fast allen vorstellbaren Nachhaltigkeitsbemühungen sein.
Wollen Sie ein Beispiel? In den 1980er Jahren trugen höhere Schornsteine dazu bei, die lokale Luftverschmutzung an der Ostküste zu verringern. Das Problem war, dass die Schornsteine mit einer höheren Rate an saurem Regen zusammenhingen, was zu einer massiven Abholzung der Wälder führte. Wie wurde die Verbindung hergestellt? Frühe vernetzte Verschmutzungssensoren.
Die Technologie hat sich seither natürlich weiterentwickelt. Vernetzte Sensoren, die so klein wie ein Zehncentstück sind, überwachen bereits die Luft- und Wasserqualität, identifizieren Schadstoffe, verfolgen die Versauerung und erfassen Echtzeitdaten zu Phänomenen, die für unser soziales und wirtschaftliches Wohlergehen entscheidend sind. Am Körper zu tragende Luftqualitätssensoren sind auf dem Weg, und lokalisierte Sensornetzwerke, die den Energie- und Wasserverbrauch in Gebäuden überwachen, verringern die Verschwendung. Die weitere Verbreitung dieser Sensoren wird die Art und Weise, wie wir leben, drastisch beeinflussen.
4. Intelligente Stromnetze
Die Art und Weise, wie unsere Strominfrastruktur – allgemein als Stromnetz bekannt – heute funktioniert, ist ein beunruhigendes Überbleibsel aus dem 19. und 20. Jahrhundert. Jahrhundert. Die Stromerzeugung ist immer noch weitgehend zentralisiert und wird nachgelagert verteilt, um schließlich die Endverbraucher zu erreichen. Das Problem ist, dass diese Netze sehr empfindlich auf Schwankungen im Verbrauch und in der Leistung reagieren. Damit sie zuverlässig funktionieren, benötigen sie eine Überproduktion an Energie. Sie sind anfällig für Angriffe und beruhen in der Regel auf Energiequellen, die Umweltverschmutzung verursachen.
Smarte Netze werden bereits in den USA und auf internationaler Ebene in Testumgebungen eingeführt. Bei diesem Konzept geht es weniger um eine einzelne Technologie als vielmehr um den Einsatz zahlreicher Energie-, Verteilungs-, Netzwerk-, Automatisierungs- und Sensortechnologien, um ein neues Netz für das 21. Intelligente Netze ermöglichen die lokale Erzeugung von Energie bis hinunter zur Haushaltsebene, die dann in das vorgelagerte Netz zurückgespeist werden kann. Sensortechnologien und genauere Prognosemodelle werden die Energieerzeugung feinabstimmen, um eine Überproduktion zu vermeiden, und eine bessere Batterietechnologie (siehe Nr. 7 auf dieser Liste) wird die Speicherung von erneuerbar erzeugter Energie ermöglichen. Das Konzept reicht sogar über die Lichtsteckdose hinaus. Da die Geräte immer intelligenter werden, könnte das Netz beginnen, sie automatisch auszuschalten, um Energie zu sparen. All dies könnte zu einer enormen Veränderung der Funktionsweise unserer Strominfrastruktur führen. Laut einer Studie des Electric Power Research Institute könnten Smart-Grid-Technologien bis 2030 dazu beitragen, die Kohlendioxidemissionen im Vergleich zu den Werten von vor zehn Jahren um 58 % zu senken.
3. Kohlenstoffabscheidung
Es gibt zu viel Kohlendioxid in der Luft, das unseren Planeten erwärmt. Was wäre, wenn wir es einfangen und binden könnten?
Das ist die Prämisse der Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS), einer neuen Klasse von Technologien, die in den kommenden Jahrzehnten eine wichtige Rolle für die Gesundheit unseres Planeten spielen werden. Nach Angaben der CCS Association ermöglichen Abscheidungstechnologien die Abtrennung von Kohlendioxid aus Gasen, die bei der Stromerzeugung und bei industriellen Prozessen anfallen, durch eine von drei Methoden: Abscheidung vor der Verbrennung, Abscheidung nach der Verbrennung und Oxyfuel-Verbrennung. Der Kohlenstoff wird über Pipelines transportiert und in Gesteinsformationen weit unter der Erde gelagert.
Im Jahr 2017 ging in der Schweiz die weltweit erste CO2-Abscheidungsanlage in Betrieb. Start-ups in den USA und Kanada haben eigene Anlagen zur CO2-Abscheidung entwickelt. Im großen Maßstab könnte die Technologie dazu beitragen, einen der alarmierendsten Umwelttrends unserer Zeit umzukehren.
2. Kernfusion
Unsere Sonne wird durch die Fusion von Wasserstoffkernen unter Bildung von Helium angetrieben. Seit Jahrzehnten arbeiten Wissenschaftler daran, denselben Prozess zu nutzen, um nachhaltige Energie auf der Erde zu erzeugen. Das Vorhaben ist aus ökologischer Sicht äußerst interessant, da es sich um eine Energieform ohne Kohlenstoffemissionen handelt. Im Gegensatz zur Kernspaltung, dem Prozess, der die derzeitigen Kernkraftwerke antreibt, entsteht bei der Fusion kein langlebiger radioaktiver Abfall.
Das Problem ist die Wärme. Um bei der Verschmelzung zweier Teilchen positive Nettoenergie zu erzeugen, muss die Reaktion bei Millionen von Grad Celsius ablaufen, und das bedeutet, dass das Gefäß, das man für die Verschmelzung verwendet, schmelzen wird. Die Lösung besteht darin, die Reaktion in einem schwebenden Plasma auszusetzen, damit die extreme Hitze die Kammer nicht berührt. Die typische Zeitspanne für die Fusionsenergie beträgt 30 Jahre, aber ein Team am MIT, das mit einer neuen Klasse von Magneten arbeitet, glaubt, dass es die Fusionsenergie in nur 15 Jahren ins Netz bringen kann, was ein großer Gewinn im Kampf gegen die Erwärmung der Erde wäre.
Künstliche Intelligenz
Sicher, sie kann uns alle durch eine Reihe von Science-Fiction-Prämissen (nukleare Vernichtung, strategische Ausrottung von Arten, der Aufstieg der Roboter) ins Verderben stürzen, aber künstliche Intelligenz könnte auch unsere beste Chance sein, uns selbst aus dem schlimmen Zustand herauszurechnen, in dem wir uns befinden.
Das Programm „AI for Earth“ von Microsoft ist ein Versuch, das Potenzial der künstlichen Intelligenz zum Wohle des Planeten zu nutzen. Das Programm hat mehr als 200 Forschungsstipendien an Teams vergeben, die KI-Technologien für die Gesundheit des Planeten in einem der folgenden vier Bereiche einsetzen: Artenvielfalt, Klima, Wasser und Landwirtschaft. Primitive KI- und maschinelle Lernalgorithmen analysieren derzeit Eisoberflächen, um Veränderungen im Laufe der Zeit zu messen, helfen Forschern, neue Wälder mit präzisen Layouts zu pflanzen, um die Kohlenstoffbindung zu maximieren, und ermöglichen Warnsysteme, um zerstörerische Algenblüten einzudämmen.
KI wirkt sich auf landwirtschaftliche Praktiken aus und wird bald die Art und Weise verändern, wie die Landwirtschaft in den Industrieländern betrieben wird, indem sie unsere Abhängigkeit von Pestiziden verringert und den Wasserverbrauch drastisch senkt. KI wird autonome Fahrzeuge effizienter navigieren lassen und die Luftverschmutzung verringern. KI wird von Materialwissenschaftlern eingesetzt, um biologisch abbaubare Ersatzstoffe für Kunststoffe zu entwickeln und Strategien zur Reinigung unserer Ozeane zu entwickeln, in die jährlich etwa acht Millionen Tonnen Plastik gelangen.
Grundlegend wird die KI das Fundament unserer zukünftigen Bemühungen sein, den Schaden, der dem Planeten bereits zugefügt wurde, rückgängig zu machen und gleichzeitig skalierbare Lösungen zu finden, um den Energie-, Nahrungsmittel- und Wasserbedarf unserer Spezies zu decken.
Das, oder es wird der wahrscheinlich verdiente Untergang unserer Spezies sein.