Planeetta on vaarassa. Ihminen sekä aiheuttaa metsäkatoa, valtamerten happamoitumista ja lämpötilan nousua, vain muutamia vähemmän suotuisia perintöjämme mainitakseni, että kamppailee niiden kanssa.
Tosiasiat ovat monimutkaisia, mutta suuntauksia ei ole helppo kiistää. Silti globaalin vaaran aihe on nykyään raivoa herättävä, vastuussa siitä, ettei lukijaa laiteta puolustuskyykkyyn. Ehkä se johtuu siitä, että meitä rummutetaan päähän pahimmasta kaikesta ja harvoin saamme iloita ratkaisuista.
KATSO: How blockchain will disrupt business (ZDNet/TechRepublic special feature) | Lataa ilmainen PDF-versio (TechRepublic)
Vähemmän kiistanalainen on siis ehkä ajatus siitä, että teknologialla on oma roolinsa siinä, että planeettamme muuttuu mukavammaksi ja kestävämmäksi paikaksi, jossa ihmisten on mahdollista jatkaa raatamista. Tämän kirjoituksen ylevän otsikon mukainen lopullinen luettelo kymmenestä teknologiasta, jotka auttavat planeettaamme selviytymään, on luultavasti hukassa. Todennäköisesti olet yhtä todennäköisesti eri mieltä jostakin tämän luettelon näkökohdasta. Se ei haittaa. Sitä varten on kommenttiosio; kuulisin mielelläni sinusta.
On myös syytä huomata, että joihinkin näistä teknologioista liittyy omat riskinsä. Itse asiassa paras vetomme numero yksi planeettamme auttamiseksi voi myös koitua lajimme kohtaloksi.
Mutta kun katson uhkakuvaa sekä kehitteillä olevia apuvälineitä, jonkinlainen optimismi ei voi olla hiipimättä sisään. Tässä ovat valintani 10 teknologiasta, jotka todennäköisimmin auttavat pelastamaan maapallon.
Aurinkolasi
Mitä jos jokainen pilvenpiirtäjän ikkuna voisi tuottaa energiaa? Näin lupaa aurinkolasi, kehittyvä teknologia, joka on saanut paljon huomiota muotoilun ja kestävän kehityksen piirissä. Aivan kuten se kuulostaa, aurinkolasi on sopivasti läpinäkyvää ikkunamateriaalia, mutta se myös vangitsee auringon energiaa ja muuntaa sen sähköksi.
Suuri este on ollut tehokkuus. Suorituskykyiset aurinkokennot voivat saavuttaa 25 prosentin tai suuremman hyötysuhteen, mutta läpinäkyvyyden säilyttäminen tarkoittaa, että valon muuntamisen tehokkuus sähköksi kärsii. Michiganin yliopiston työryhmä on kuitenkin kehittämässä aurinkolasia, joka tarjoaa 15 %:n hyötysuhteen ja kiipeilyä samalla, kun se päästää täydet 50 % valosta läpi. Läheisen Michiganin osavaltion osavaltion ennusteiden mukaan käyttökelpoista ikkunapinta-alaa on 5-7 miljardia neliömetriä, mikä riittäisi tuottamaan 40 prosenttia Yhdysvaltojen energiantarpeesta aurinkolasituotteella.
Grafeeni
Suurempi kuin teräs, ohuempi kuin paperi, johtavampi kuin kupari, grafeeni on todellinen ihmeaine – ja viime aikoihin asti täysin teoreettinen. Grafeeni on erittäin ohut grafiittikerros, joka löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 2004 Manchesterin yliopistossa. Se on nyt intensiivisen tutkimuksen ja spekulaatioiden kohteena, ja monet ennustavat sen olevan pronssin, raudan, teräksen ja piin jälkeen seuraava lajimme kulttuurisen ja teknologisen kehityksen edistäjä.
Vain yhden atomin paksuinen grafeeni on joustavaa, läpinäkyvää ja erittäin hyvin johtavaa, joten se soveltuu valtavaan joukkoon planeettoja parantavia sovelluksia. Näitä ovat muun muassa vedensuodatus, suprajohteet, jotka kykenevät siirtämään energiaa valtavien etäisyyksien yli minimaalisella häviöllä, ja aurinkosähköiset käyttötarkoitukset, muutamia mainitakseni. Grafeeni voi osoittautua vihreän uudestisyntymämme kulmakiveksi, sillä sen hyötysuhde kasvaa huomattavasti nykyisiin materiaaleihin verrattuna.
8. Kasvipohjainen muovi
Kertakäyttömuoville on tehtävä loppu. Eri puolilla Yhdysvaltoja on jo käynnissä aloitteita niiden käytön kieltämiseksi tai ankaraksi rajoittamiseksi. Siellä, missä minä asun, Los Angelesissa, muovipillejä annetaan vain pyynnöstä, ja kertakäyttöiset muovikassit ovat kadonneet ruokakaupoista. Ongelma on kuitenkin syvään juurtunut ja juurtunut syvälle kulutustalouteemme. Asun lähellä merta, ja muoviroskan määrä, joka on näkyvissä tavallisena päivänä, on tuhoisaa.
Kasvipohjaiset muovit, jotka hajoavat biologisesti, ovat yksi mieluinen ratkaisu, sillä ne voisivat teoriassa korvata monet jo liikkeessä olevat muovituotteet. Indonesialainen Avani Eco -niminen yritys on valmistanut biomuovia maniokista vuodesta 2014 lähtien. Tekolihan ja aurinkolasin tavoin tästä pitäisi tulla kukoistava ala tulevina vuosina. Mutta varokaa: Kaikki biomuovit eivät hajoa biologisesti, ja joidenkin tuotantotekniikoiden ansioista kiistellään. Osa vastuulliseksi kuluttajaksi tulemista ensi vuosikymmenellä on se, että tunnemme ostamiemme tuotteiden elinkaaren luomisesta entropiaan.
Väärennetty liha
Hyvät lihansyöjät, minulla on hyviä ja huonoja uutisia. Ensin huonot: Lihantuotanto on aivan kamalaa planeetalle. Vuonna 2017 yli 15 000 maailman tiedemiestä allekirjoitti ihmiskunnalle osoitetun varoituksen, jossa kehotetaan muun muassa vähentämään rajusti lihankulutusta henkeä kohti. Yksi ongelma on maankäyttö. Naudanlihan tuotantoon tarvitaan 164 neliömetriä laidunmaata 100 grammaa lihaa kohden, ja se on yksi suurimmista metsäkadon syistä Keski- ja Etelä-Amerikassa, mikä johtaa ennennäkemättömään hiilidioksidipäästöön ilmakehään. YK:n elintarvike- ja maatalousjärjestö Food and Agriculture Organization uskoo, että karjankasvatuksen osuus ihmisen aiheuttamista kasvihuonekaasupäästöistä on noin 14,5 prosenttia. Eläimet käyttävät myös valtavia määriä makeaa vettä, ja teollisen karjankasvatuksen saastuneet valumavedet saastuttavat paikallisia vesistöjä.
Hyvät uutiset? Väärennetty liha on vihdoin hyvää. Todella hyvää. Yritykset, kuten Beyond Meat ja Impossible Foods, toimittavat herkullisia vaihtoehtoja lihalle, jotka ovat varsin kelpo korvikkeita oikealle asialle. Yhtä paljon kuin teknologiset saavutukset ja kehittynyt elintarviketieteellisyys, näiden yritysten todellinen voitto on se, että ne ovat tehneet väärennetystä lihasta kulttuurisesti trendikästä. Burger Kingistä voi nyt tilata lihatonta hampurilaista ja Del Tacosta saa lihatonta tacoa.
6. Akut
Voima on rajoittava tekijä, joka jarruttaa monia vihreitä teknologioita. Esimerkiksi tuuli- ja aurinkoenergialla pystytään tuottamaan valtavia määriä sähköä, mutta teknologioiden käyttöönottoa on jarruttanut merkittävä puute: Joskus ei tuule tai paista aurinko. Myös sähköautot ovat ottaneet valtavia edistysaskeleita, mutta ennen kuin toimintasäde kasvaa ja latausajat lyhenevät, fossiiliset polttoaineet ovat edelleen vallassa.
Nykyinen akkuteknologia ei riitä. Ensinnäkin se on liian kallista. Clean Air Task Force -työryhmän mukaan, jotta Kalifornia saavuttaisi kunnianhimoiset tavoitteensa ja saisi sähköä vain uusiutuvista energialähteistä, osavaltio joutuisi käyttämään 360 miljardia dollaria energian varastointijärjestelmiin. Eräs Form Energy -niminen yritys kehittää niin sanottuja vesipohjaisia rikkivirtausakkuja, jotka maksavat 1-10 dollaria kilowattitunnilta, kun litium maksaa 200 dollaria kilowattitunnilta. Myös varastointiaikojen pitäisi pidentyä, ehkä kuukausia kestäviksi. Formin ratkaisu voisi auttaa Kaliforniaa saavuttamaan energiatavoitteensa ennen vuosisadan puoliväliä, ja se voisi toimia tiennäyttäjänä muulle maailmalle.
Ympäristöanturit
Parantaaksemme planeetan, meidän on mitattava sitä. Hajautetut anturit ovat yksi laulamattomista teknologioista, jotka mahdollistavat tämän, ja verkottuneen anturiympäristön jatkuva leviäminen tulee olemaan yksi lähes kaikkien kuviteltavissa olevien kestävyyspyrkimysten perustana olevista teknologioista.
Haluatko esimerkin? 1980-luvulla korkeammat savupiiput auttoivat vähentämään paikallisia ilmansaasteita itärannikolla. Ongelma oli se, että savupiiput korreloivat happosateiden lisääntymiseen, mikä johti laajamittaiseen metsäkatoon. Miten yhteys havaittiin? Varhaiset verkottuneet saasteanturit.
Teknologia on tietysti kehittynyt siitä lähtien. Kymmenen sentin kokoiset verkottuneet anturit tarkkailevat jo nyt ilman ja veden laatua, tunnistavat epäpuhtauksia, seuraavat happamoitumista ja keräävät reaaliaikaista tietoa ilmiöistä, jotka ovat ratkaisevia sosiaalisen ja taloudellisen hyvinvointimme kannalta. Puettavat ilmanlaatuanturit ovat tulossa, ja rakennusten energian- ja vedenkulutusta valvovat paikalliset anturiverkot vähentävät jätteiden määrää. Näiden antureiden yleistyminen vaikuttaa dramaattisesti tapaan, jolla elämme.
4. Älykkäät sähköverkot
Tapa, jolla sähköinfrastruktuurimme – yhteisnimeltään sähköverkko – nyt toimii, on huolestuttava jäänne 1800- ja 1900-luvuilta. Sähköntuotanto on edelleen suurelta osin keskitetty ja hajautettu alaspäin, jolloin se lopulta saavuttaa loppukäyttäjät. Ongelmana on, että nämä verkot ovat erittäin herkkiä käytön ja tuotannon vaihteluille. Jotta ne toimisivat luotettavasti, ne vaativat ylituotantoa. Ne ovat alttiita hyökkäyksille, ja ne tukeutuvat yleensä saastuttaviin energialähteisiin.
Älykkäitä sähköverkkoja on jo otettu käyttöön testeissä Yhdysvalloissa ja kansainvälisesti. Konsepti ei ole niinkään yksittäinen teknologia kuin lukuisten energia-, jakelu-, verkko-, automaatio- ja anturiteknologioiden käyttöönotto 2000-luvun uuden verkon suunnittelemiseksi. Älykkäät sähköverkot mahdollistavat paikallisen energiantuotannon aina kotitalouksien tasolle asti, ja energiaa voidaan syöttää takaisin verkkoon. Anturiteknologia ja tarkemmat ennustemallit hienosäätävät energiantuotantoa ylituotannon välttämiseksi, ja parempi akkuteknologia (ks. tämän luettelon kohta 7) mahdollistaa uusiutuvista energialähteistä tuotetun energian varastoinnin. Konsepti ulottuu jopa pistorasiaa pidemmälle. Kun laitteista tulee älykkäämpiä, sähköverkko voi alkaa automaattisesti ilmoittaa niiden sammuttamisesta virran säästämiseksi. Kaikki tämä voi johtaa valtavaan muutokseen sähköinfrastruktuurin toiminnassa. Electric Power Research Instituten tutkimuksen mukaan vuoteen 2030 mennessä älykkäät sähköverkkoteknologiat voivat auttaa meitä vähentämään hiilidioksidipäästöjä 58 prosenttia verrattuna kymmenen vuoden takaiseen tasoon.
3. Hiilidioksidin talteenotto
Ilmassa on liikaa hiilidioksidia, ja se lämmittää planeettaamme. Entä jos voisimme ottaa sen talteen ja sitoa sitä?
Se on hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (Carbon Capture and Storage, CCS) lähtökohta, joka on kehittymässä oleva teknologialuokka, jolla on edellytykset olla tärkeä rooli planeettamme terveyden kannalta tulevina vuosikymmeninä. CCS Associationin mukaan hiilidioksidin talteenottoteknologiat mahdollistavat hiilidioksidin erottamisen sähköntuotannossa ja teollisissa prosesseissa syntyvistä kaasuista jollakin kolmesta menetelmästä: talteenotto ennen polttoa, talteenotto poltton jälkeen ja happipoltto. Hiili kuljetetaan putkistossa ja varastoidaan kallioperään kauas maan alle.
Sveitsissä otettiin vuonna 2017 käyttöön maailman ensimmäinen hiilidioksidin talteenottolaitos. Startup-yritykset Yhdysvalloissa ja Kanadassa ovat kehittäneet omia hiilidioksidin talteenottolaitoksiaan. Mittakaavassa teknologia voisi auttaa kääntämään yhden aikamme hälyttävimmistä ympäristötrendeistä.
2. Ydinfuusio
Aurinkomme voimanlähteenä toimii vetyydinten fuusio, jossa muodostuu heliumia. Tutkijat ovat vuosikymmenien ajan pyrkineet valjastamaan saman prosessin kestävän maanpäällisen energian tuottamiseen. Pyrkimys on ekologiselta kannalta erittäin houkutteleva, koska se edustaa hiilidioksidipäästötöntä energiamuotoa. Toisin kuin ydinfissiossa, joka on nykyisten ydinvoimaloiden voimanlähde, fuusiossa ei synny pitkäikäistä radioaktiivista ydinjätettä.
Ongelmana on lämpö. Jotta kahden hiukkasen fuusioituessa syntyisi positiivista nettoenergiaa, reaktion on tapahduttava miljoonien celsiusasteiden lämpötilassa, mikä tarkoittaa, että mikä tahansa astia, jota käytetään fuusion toteuttamiseen, sulaa. Ratkaisu on keskeyttää reaktio leijuvaan plasmaan, jotta äärimmäinen kuumuus ei kosketa kammiota, ja tutkijat uskovat, että tämä prosessi voidaan toteuttaa suuritehoisten magneettien avulla. Fuusioenergialle tyypillinen aikataulu on 30 vuotta, mutta MIT:n ryhmä, joka työskentelee uudenlaisten magneettien parissa, uskoo voivansa saada fuusioenergian sähköverkkoon vain 15 vuodessa, mikä olisi valtava siunaus taistelussa maapallon lämpenemisen hidastamiseksi.
Tekoäly
Totta kai se voi tuomita meidät kaikki minkä tahansa scifi-olettamuksen kautta (ydintuho, strateginen lajien sukupuuttoon hävittäminen, robottien nousu), mutta tekoäly saattaa myös olla paras mahdollisuutemme laskennallisesti selviytyä siitä vakavasta tilasta, jossa olemme.
Microsoftin AI for Earth -ohjelma on yksi käynnissä oleva yritys valjastaa tekoälyn potentiaali planeetan hyväksi. Ohjelma on myöntänyt yli 200 tutkimusapurahaa ryhmille, jotka soveltavat tekoälyteknologiaa planeetan terveyteen jollakin neljästä osa-alueesta: biologinen monimuotoisuus, ilmasto, vesi ja maatalous. Alkeelliset tekoäly- ja koneoppimisalgoritmit analysoivat tällä hetkellä jäisiä pintoja, jotta voidaan mitata ajan myötä tapahtuvia muutoksia, auttavat tutkijoita istuttamaan uusia metsiä täsmällisesti suunniteltuna hiilen sitomisen maksimoimiseksi ja mahdollistavat varoitusjärjestelmät, joiden avulla voidaan pysäyttää tuhoisat leväkukinnat.
Koäly vaikuttaa maatalouskäytäntöihin ja tulee pian muuttamaan maanviljelyn teollistuneissa maissa, vähentämään riippuvuuttamme torjunta-aineista ja vähentämään merkittävästi vedenkulutusta. Tekoäly saa autonomiset ajoneuvot liikkumaan tehokkaammin, mikä vähentää ilmansaasteita. Materiaalitutkijat käyttävät tekoälyä kehittäessään biohajoavia korvaavia aineita muoville ja kehittäessään strategioita valtamerten puhdistamiseksi, sillä niihin päätyy vuosittain noin kahdeksan miljoonaa tonnia muovia.
Tekoäly on perusta tuleville ponnisteluillemme, joilla pyrimme korjaamaan planeetalle jo aiheutuneita vahinkoja ja samalla keksimään skaalautuvia ratkaisuja lajimme energia-, ruoka- ja vedentarpeiden tyydyttämiseksi.
Tämä, tai sitten se tulee olemaan lajimme todennäköisesti ansaittu tuho.