Il pianeta è in pericolo. Gli esseri umani stanno causando e combattendo con la deforestazione, l’acidificazione degli oceani e l’aumento delle temperature, per citare alcune delle nostre eredità non proprio benevole.
I fatti sono complessi ma le tendenze non sono facilmente contestabili. Eppure, l’argomento del pericolo globale è un argomento che suscita ira in questi giorni, responsabile di non mettere un lettore in un rannicchiamento difensivo. Forse perché ci viene rimbombato in testa il peggio di tutto e raramente ci viene permesso di gioire delle soluzioni.
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Meno controversa, quindi, forse l’idea che la tecnologia ha un ruolo da giocare nel rendere il nostro pianeta un posto più confortevole e sostenibile per gli esseri umani per continuare a vivere. Essere all’altezza del titolo altisonante di questo pezzo con una lista definitiva di 10 tecnologie che aiuteranno il nostro pianeta a sopravvivere è probabilmente una proposta perdente. È probabile che non abbiate problemi con qualche aspetto di questa lista. Questo è OK. È a questo che serve la sezione dei commenti; mi piacerebbe sentire da voi.
Vale anche la pena di notare che alcune di queste tecnologie sono dotate di rischi propri. Infatti, la nostra migliore scommessa numero uno per aiutare il nostro pianeta potrebbe anche significare il destino della nostra specie.
Ma, guardando il panorama delle minacce, così come gli strumenti in sviluppo per aiutare, un po’ di ottimismo non può che insinuarsi. Ecco le mie scelte per le 10 tecnologie più probabili per aiutare a salvare la Terra.
Vetro solare
E se ogni finestra di un grattacielo potesse generare energia? Questa è la promessa del vetro solare, una tecnologia emergente che sta facendo parlare molto di sé nei circoli del design e della sostenibilità. Proprio come sembra, il vetro solare è un materiale per finestre adeguatamente trasparente, ma cattura anche l’energia del sole e la converte in elettricità.
Il grande ostacolo è stato l’efficienza. Le celle solari ad alte prestazioni possono raggiungere un’efficienza del 25% o superiore, ma mantenere la trasparenza significa sacrificare l’efficienza con cui la luce viene convertita in elettricità. Ma un team dell’Università del Michigan sta sviluppando un prodotto di vetro solare che offre il 15% di efficienza e si arrampica mentre lascia passare il 50% della luce. Secondo le proiezioni del vicino Michigan State, esistono da 5 a 7 miliardi di metri quadrati di spazio utilizzabile per le finestre, abbastanza per alimentare il 40% del fabbisogno energetico degli Stati Uniti con un prodotto di vetro solare.
Grafene
Più forte dell’acciaio, più sottile della carta, più conduttivo del rame, il grafene è davvero un materiale miracoloso e fino a poco tempo fa completamente teorico. Il grafene è uno strato ultrasottile di grafite che è stato scoperto per la prima volta nel 2004 all’Università di Manchester. Ora è oggetto di intense ricerche e speculazioni, e molti predicono che sarà il prossimo dopo il bronzo, il ferro, l’acciaio e il silicio nel promulgare l’evoluzione culturale e tecnologica della nostra specie.
Solo un atomo di spessore, il grafene è flessibile, trasparente e altamente conduttivo, il che lo rende adatto a una vasta gamma di applicazioni planetarie. Queste includono la filtrazione dell’acqua, superconduttori in grado di trasferire energia su grandi distanze con perdite minime, e usi fotovoltaici, per citarne alcune. Aumentando enormemente l’efficienza rispetto ai materiali attuali, il grafene potrebbe rivelarsi una pietra miliare della nostra rinascita verde.
8. Plastica a base vegetale
Dobbiamo mettere fine alla plastica monouso. Sono già in corso iniziative in tutti gli Stati Uniti per vietare o limitare severamente il loro uso. Dove vivo io, a Los Angeles, le cannucce di plastica vengono date solo su richiesta e i sacchetti di plastica monouso sono scomparsi dai negozi di alimentari. Ma il problema è radicato e profondo nella nostra economia del consumo. Vivo vicino all’oceano, e la quantità di detriti di plastica visibili in un giorno medio è devastante.
Le plastiche vegetali che si biodegradano sono una soluzione appetibile, poiché potrebbero, in teoria, sostituire molti dei prodotti di plastica già in circolazione. Un’azienda indonesiana chiamata Avani Eco produce bio-plastica dalla manioca dal 2014. Come la carne finta e il vetro solare, questo dovrebbe diventare un settore in piena espansione nei prossimi anni. Ma attenzione: Non tutte le bioplastiche si biodegradano, e il merito di alcune tecniche di produzione è discusso. Parte del diventare un consumatore responsabile nel prossimo decennio sarà conoscere il ciclo di vita dei prodotti che scegliamo di acquistare, dalla creazione all’entropia.
Carne finta
Cari carnivori, ho una notizia buona e una cattiva. Prima le cattive: La produzione di carne è assolutamente atroce per il pianeta. Nel 2017, più di 15.000 scienziati mondiali hanno firmato un Warning to Humanity che chiede, tra le altre cose, di diminuire drasticamente il nostro consumo pro capite di carne. Un problema è l’uso della terra. La produzione di carne bovina si basa su 164 metri quadrati di terreno da pascolo per 100 grammi di carne ed è una delle principali cause di deforestazione in Centro e Sud America, portando a un rilascio di carbonio senza precedenti nell’atmosfera. L’Organizzazione per l’Alimentazione e l’Agricoltura ritiene che il bestiame sia responsabile di circa il 14,5% delle emissioni antropogeniche di gas serra. Gli animali utilizzano anche enormi quantità di acqua dolce, mentre il deflusso contaminato delle operazioni di allevamento industriale inquina i corsi d’acqua locali.
La buona notizia? La carne finta è finalmente buona. Davvero buona. Aziende come Beyond Meat e Impossible Foods stanno fornendo deliziose alternative alla carne che sono dei sostituti abbastanza decenti per quella vera. Per quanto la realizzazione tecnologica e la scienza alimentare avanzata, il vero trionfo di queste aziende è che hanno reso la carne finta culturalmente alla moda. Ora puoi ordinare hamburger senza carne da Burger King e prendere un taco senza carne da Del Taco.
6. Batterie
La potenza è il fattore limitante che frena molte tecnologie verdi. L’eolico e il solare, per esempio, sono in grado di generare grandi quantità di elettricità, ma l’adozione di queste tecnologie è stata strozzata da una grande lacuna: A volte non c’è vento o sole. Le auto elettriche, allo stesso modo, stanno facendo passi da gigante, ma fino a quando la gamma non aumenterà e i tempi di ricarica non diminuiranno, i combustibili fossili continueranno a dominare.
La tecnologia attuale delle batterie non è sufficiente. Per prima cosa, è troppo costosa. Secondo la Clean Air Task Force, perché la California raggiunga l’ambizioso obiettivo di alimentarsi solo con le energie rinnovabili, lo stato avrebbe bisogno di spendere 360 miliardi di dollari in sistemi di stoccaggio dell’energia. Una società chiamata Form Energy sta sviluppando le cosiddette batterie a flusso di zolfo acquoso che costeranno da 1 a 10 dollari per chilowattora, rispetto ai 200 dollari per chilowattora del litio. Anche i tempi di stoccaggio dovrebbero aumentare, forse durando mesi. La soluzione di Form potrebbe aiutare la California a raggiungere i suoi obiettivi energetici prima della metà del secolo, fornendo una tabella di marcia per il resto del mondo.
Sensori ambientali
Per curare il pianeta, dobbiamo misurarlo. I sensori distribuiti sono una delle tecnologie non celebrate che permettono di farlo, e la continua diffusione dell’ambiente dei sensori in rete sarà una delle tecnologie alla base di quasi tutti gli sforzi di sostenibilità immaginabili.
Vuoi un esempio? Negli anni ’80, ciminiere più alte hanno contribuito a ridurre l’inquinamento atmosferico locale sulla costa orientale. Il problema era che le ciminiere erano correlate a un più alto tasso di pioggia acida, che stava portando a una vasta deforestazione. Come è stata tracciata la connessione? I primi sensori di inquinamento in rete.
La tecnologia, naturalmente, è avanzata da allora. Sensori in rete piccoli come una monetina stanno già monitorando la qualità dell’aria e dell’acqua, identificando le sostanze inquinanti, tracciando l’acidificazione, e catturando dati in tempo reale su fenomeni che sono cruciali per il nostro benessere sociale ed economico. I sensori di qualità dell’aria indossabili sono in arrivo, e le reti di sensori localizzati che monitorano l’uso dell’energia e dell’acqua negli edifici stanno riducendo gli sprechi. L’ulteriore proliferazione di questi sensori avrà un impatto drammatico sul nostro modo di vivere.
4. Griglie intelligenti
Il modo in cui la nostra infrastruttura energetica – conosciuta collettivamente come la griglia – funziona ora è un preoccupante retaggio del 19° e 20° secolo. La produzione di energia è ancora in gran parte centralizzata e distribuita a valle, raggiungendo infine gli utenti finali. Il problema è che queste reti sono altamente sensibili alle fluttuazioni nell’uso e nella produzione. Per farle funzionare in modo affidabile, richiedono una sovrapproduzione di energia. Sono soggette ad attacchi, e tendono a fare affidamento su fonti di energia che emettono inquinamento.
Le smart grid sono già in fase di sperimentazione negli Stati Uniti e a livello internazionale. Il concetto non è tanto una singola tecnologia quanto il dispiegamento di numerose tecnologie di energia, distribuzione, rete, automazione e rilevamento per progettare una nuova rete per il 21° secolo. Le reti intelligenti permetteranno la produzione locale di energia fino al livello domestico, che può essere reimmessa nella rete a monte. La tecnologia di rilevamento e i modelli di previsione più accurati metteranno a punto la produzione di energia per evitare la sovrapproduzione, e una migliore tecnologia delle batterie (vedi il numero 7 di questa lista) permetterà l’immagazzinamento di energia proveniente da fonti rinnovabili. Il concetto va anche oltre la presa della luce. Man mano che gli elettrodomestici diventano più intelligenti, la rete potrebbe iniziare a segnalare automaticamente di spegnerli per risparmiare energia. Tutto questo potrebbe portare a un enorme cambiamento nel funzionamento della nostra infrastruttura energetica. Secondo uno studio dell’Electric Power Research Institute, entro il 2030, le tecnologie Smart Grid potrebbero aiutarci a ridurre le emissioni di carbonio del 58% rispetto ai livelli di dieci anni fa.
3. Cattura del carbonio
C’è troppa anidride carbonica nell’aria, e sta riscaldando il nostro pianeta. E se potessimo catturarla e sequestrarla?
Questa è la premessa del Carbon Capture and Storage (CCS), una classe emergente di tecnologie che sono pronte a giocare un ruolo importante nella salute del nostro pianeta nei prossimi decenni. Secondo l’associazione CCS, le tecnologie di cattura permettono la separazione dell’anidride carbonica dai gas prodotti nella generazione di elettricità e nei processi industriali con uno dei tre metodi: cattura pre-combustione, cattura post-combustione e combustione ossicombustibile. Il carbonio è trasportato da una conduttura e immagazzinato in formazioni rocciose molto al di sotto del suolo.
Nel 2017, il primo impianto di cattura di CO2 al mondo è entrato in funzione in Svizzera. Startup negli Stati Uniti e in Canada hanno sviluppato impianti di cattura del carbonio propri. Su scala, la tecnologia potrebbe aiutare a invertire una delle tendenze ambientali più allarmanti del nostro tempo.
2. Fusione nucleare
Il nostro sole è alimentato dalla fusione di nuclei di idrogeno, formando elio. Per decenni, gli scienziati hanno lavorato per sfruttare lo stesso processo per creare energia terrestre sostenibile. Lo sforzo è estremamente interessante dal punto di vista ecologico perché rappresenta una forma di energia a zero emissioni di carbonio. A differenza della fissione nucleare, il processo che alimenta le attuali centrali nucleari, la fusione non comporta la produzione di scorie nucleari radioattive a lunga vita.
Il problema è il calore. Per generare energia netta positiva quando due particelle si fondono, la reazione deve avvenire a milioni di gradi celsius, e questo significa che qualsiasi recipiente si usi per la fusione, beh, si fonderà. La risposta è quella di sospendere la reazione in un plasma galleggiante in modo che il calore estremo non tocchi la camera, un processo che i ricercatori credono possa essere realizzato utilizzando magneti ad alta potenza. La tempistica tipica offerta per l’energia da fusione è di 30 anni, ma un team del MIT che lavora con una nuova classe di magneti crede di poter mettere in rete l’energia da fusione in soli 15 anni, il che sarebbe un enorme vantaggio nella lotta per rallentare la tendenza al riscaldamento del pianeta.
Intelligenza artificiale
Certo, potrebbe condannarci tutti attraverso un qualsiasi numero di premesse fantascientifiche (annientamento nucleare, sradicamento strategico delle specie, l’ascesa dei robot) ma l’intelligenza artificiale potrebbe anche essere la nostra migliore scommessa per tirarci fuori dal grave stato in cui ci troviamo.
Il programma AI for Earth di Microsoft è uno degli sforzi in corso per sfruttare il potenziale dell’AI per il bene del pianeta. Il programma ha dato più di 200 borse di ricerca a squadre che applicano le tecnologie AI alla salute del pianeta in una delle quattro aree: biodiversità, clima, acqua e agricoltura. AI primitive e algoritmi di apprendimento automatico stanno attualmente analizzando le superfici ghiacciate per misurare i cambiamenti nel tempo, aiutando i ricercatori a piantare nuove foreste con layout precisi per massimizzare il sequestro del carbonio, e consentendo sistemi di allarme per aiutare ad arginare le fioriture distruttive delle alghe.
L’IA sta avendo un impatto sulle pratiche agricole e presto trasformerà il modo in cui si fa agricoltura nelle nazioni industrializzate, riducendo la nostra dipendenza dai pesticidi e abbassando drasticamente il consumo di acqua. L’IA farà navigare i veicoli autonomi in modo più efficiente, abbassando l’inquinamento atmosferico. L’IA viene impiegata dagli scienziati dei materiali per sviluppare sostituti biodegradabili alla plastica e sviluppare strategie per pulire i nostri oceani, che ricevono circa otto milioni di tonnellate metriche di plastica ogni anno.
Fondamentalmente, l’IA sarà il fondamento dei nostri sforzi futuri per rimediare ai danni già fatti al pianeta e per trovare soluzioni scalabili per sostenere i bisogni di energia, cibo e acqua della nostra specie.
Questo, o sarà la probabile e meritata rovina della nostra specie.