地球は危機に瀕している。 森林破壊、海洋酸性化、気温の上昇など、私たち人類が残したあまり良くない遺産を挙げればきりがないほどです。
事実は複雑ですが、その傾向は簡単に否定できるものではありません。 それなのに、地球危機の話題は、読者を防御的にかがませないように責任をもって、最近は怒りを買うようなものになっています。 おそらく、私たちは最悪の事態に頭を悩ませており、解決策を喜ぶことはほとんど許されないからだろう。
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したがって、テクノロジーには、人間がより快適に歩き続けられるよう、地球をより持続可能にする役割があるという考えは、あまり議論の余地がないのかもしれません。 この記事の高尚なタイトルにふさわしく、地球を存続させるための 10 のテクノロジーを決定的にリストアップすることは、おそらく負け惜しみでしょう。 このリストに異論を唱える人は、まずいないでしょう。 それはそれでいいのだ。 そのためにコメント欄があるのですから。
また、これらのテクノロジーのいくつかは、それ自体のリスクを伴うことも知っておく価値があります。 実際、地球を助けるための一番の近道が、私たちの種に破滅をもたらすかもしれないのです。
しかし、脅威の状況や開発中のツールを見ていると、楽観的な考えも入ってきます。 以下は、私が選んだ、地球を救うために最も役立ちそうな 10 のテクノロジーです。
ソーラー ガラス
高層ビルのすべての窓でエネルギーを生成できたらどうでしょう？ これは、デザインおよびサステナビリティの分野で話題になっている新技術、ソーラー ガラスの約束です。 ソーラーガラスは、その名の通り、透明な窓材でありながら、太陽のエネルギーを取り込み、電気に変換することができます。
大きなハードルは、効率でした。 高性能の太陽電池は25％以上の効率を達成できますが、透明性を維持することは、光を電気に変換する効率を犠牲にすることを意味します。 しかし、ミシガン大学のチームは、光を50％完全に透過させながら、15％の効率と上昇を実現するソーラーガラス製品を開発しています。 ミシガン州立大学の予測によると、50億から70億平方メートルの使用可能な窓スペースが存在し、米国のエネルギー需要の40％をソーラーガラス製品でまかなうことができるそうです。
Graphene
鉄より強く、紙より薄く、銅より伝導性の高いグラフェンは、まさに奇跡の材料であり、最近まで完全に理論的なものでした。 グラフェンは、2004年にマンチェスター大学で初めて発見された超薄型のグラファイト層である。 現在では、青銅、鉄、鋼、シリコンに次ぐ、人類の文化的・技術的進化を促す物質として、激しい研究・憶測を呼んでいる。
厚さわずか1アトムのグラフェンは、柔軟で透明、かつ高い導電性を備えており、地球を癒す膨大な範囲のアプリケーションに適しています。 たとえば、水のろ過、長距離を最小限の損失でエネルギーを伝達できる超伝導体、太陽光発電などの用途が挙げられる。 グラフェンは、現在の材料よりも大幅に効率を高めることで、グリーンな再生への礎となることが期待されている。
8. 植物由来のプラスチック
使い捨てのプラスチックに終止符を打つ必要があります。 すでに全米で、その使用を禁止するか、厳しく制限する取り組みが始まっています。 私の住むロサンゼルスでは、プラスチックのストローは要求があった場合のみ配られ、使い捨てのビニール袋は食料品店から姿を消しました。 しかし、この問題は根深く、私たちの消費経済に深く根ざしているのです。 私は海の近くに住んでいますが、平均的な日に目にするプラスチック破片の量は壊滅的です。
生分解する植物由来のプラスチックは、理論的には、すでに流通している多くのプラスチック製品に取って代わることができるため、ひとつの有力な解決策です。 アバニ・エコというインドネシアの会社は、2014年からキャッサバからバイオプラスチックを作っている。 フェイクミートやソーラーガラスと同様に、この分野も今後数年で活況を呈するはずだ。 しかし、用心してほしい。 すべてのバイオプラスチックが生分解されるわけではなく、一部の製造技術のメリットについては議論がある。 今後 10 年間で責任ある消費者になるためには、購入する製品のライフ サイクル（創造から廃棄まで）を知ることが必要です。 まず、悪いニュースです。 食肉生産は、地球にとって絶対に残酷なことです。 2017年、15,000人以上の世界の科学者が、一人当たりの肉の消費量を大幅に減少させることなどを求める「人類への警告」に署名しました。 問題のひとつは、土地の使用です。 牛肉の生産は、肉100gあたり164平方メートルの放牧地に依存しており、中南米の森林破壊の大きな原因の一つとなっており、大気中への未曾有の炭素放出に繋がっています。 食糧農業機関は、人為的な温室効果ガス排出の約14.5％は家畜が占めていると考えている。 また、家畜は大量の淡水を使用し、工業的な畜産業からの汚染された流出水は地域の水路を汚染している。
良い知らせは？ 偽物の肉がついに美味しくなったのです。 本当に良い。 ビヨンド・ミートやインポッシブル・フーズといった企業は、本物に代わるおいしい肉を提供しています。 技術的な達成や高度な食品科学もさることながら、これらの企業の真の勝利は、偽物の肉を文化的に流行らせたことである。 バーガーキングで肉なしハンバーガーを注文し、デルタコで肉なしタコスを食べることができるようになったのだ。
6. バッテリー
電力は、多くのグリーン テクノロジーを妨げている制限要因となっています。 たとえば、風力や太陽光は膨大な量の電力を生み出すことができますが、この技術の採用は、大きな欠点によって速度を落とされてきました。 それは、風が吹かなかったり、晴れなかったりすることがあるということです。 同様に、電気自動車も大きな進歩を遂げているが、航続距離が伸び、充電時間が短くなるまでは、化石燃料が支配的であるだろう。
既存のバッテリー技術では対応できない。 ひとつには、高すぎるということだ。 クリーンエア・タスクフォースによると、カリフォルニア州が自然エネルギーだけで電力をまかなうという野心的な目標を達成するためには、エネルギー貯蔵システムに3600億ドルを費やす必要があるとのことです。 フォーム・エナジーという会社は、水性硫黄フロー電池と呼ばれるものを開発中で、リチウムが1キロワット時あたり200ドルであるのに対し、1キロワット時あたり1〜10ドルのコストで済むという。 保存期間も長くなり、おそらく数カ月は持つだろう。 フォーム社のソリューションは、カリフォルニア州が今世紀半ばまでにエネルギー目標を達成するのに役立ち、世界の他の地域にもロードマップを提供することができるだろう。
環境センサー
地球を癒すには、それを測定する必要があります。 分散型センサーは、それを可能にする隠れたテクノロジーの 1 つであり、ネットワーク化されたセンサー環境の継続的な普及は、想像しうるほぼすべての持続可能な取り組みの基礎となるテクノロジーの 1 つになるでしょう。
例を挙げましょう。 1980年代、東海岸では、煙突を高くすることで、地域の大気汚染を軽減することができました。 問題は、煙突が酸性雨の発生率の高さと相関しており、それが広大な森林伐採につながっていたことです。 では、どのようにしてその相関関係を導き出したのでしょうか。 ネットワーク化された初期の汚染センサー。
もちろん、技術は当時から進歩しています。 10セント硬貨ほどの大きさのネットワーク化されたセンサーがすでに大気や水質を監視し、汚染物質を特定し、酸性化を追跡し、私たちの社会や経済の福利に欠かせない現象に関するデータをリアルタイムに取得しています。 ウェアラブルな大気質センサーが登場し、建物内のエネルギーと水の使用量を監視する局所的なセンサーネットワークが無駄を省いている。 これらのセンサーのさらなる普及は、私たちの暮らしに劇的なインパクトを与えることでしょう。
4. スマートグリッド
電力インフラ（グリッドと総称される）の現在の仕組みは、19世紀と20世紀からの厄介な名残です。 電力生産はまだ大部分が集中管理されており、下流に分散して、最終的にエンド ユーザーに到達します。 問題は、これらの送電網が使用量や出力の変動に対して非常に敏感であることです。 また、電力系統を安定的に稼働させるためには、過剰なエネルギー生産が必要となります。 また、攻撃されやすく、公害を引き起こすエネルギー源に依存する傾向があります。
スマートグリッドは、すでに米国や国際的なテストベッドで展開されています。 このコンセプトは、単一のテクノロジーというよりも、21 世紀の新しいグリッドを設計するために、多数のエネルギー、配電、ネットワーキング、自動化、およびセンシングのテクノロジーを展開することである。 スマートグリッドは、家庭レベルまでエネルギーの地産地消を可能にし、それを上流のグリッドにフィードバックすることができる。 センシング技術とより正確な予測モデルにより、過剰生産にならないようエネルギー生産を微調整し、より優れたバッテリー技術（このリストの7番を参照）により、再生可能エネルギーを貯蔵することができます。 このコンセプトは、コンセントの先にまで及びます。 電化製品がより賢くなれば、電力網は自動的に電化製品の電源を切るよう信号を送るようになるかもしれない。 これらのことは、電力インフラの機能を大きく変化させることにつながる。 電力中央研究所によると、2030年までにスマートグリッドによって、10年前と比較してCO2排出量を58%削減できる可能性があります。
3.二酸化炭素の回収
空気中に二酸化炭素が多すぎて、地球を温めています。 もし私たちがそれを捕獲して隔離することができたらどうでしょう。
これは、炭素の回収と貯留 (CCS) の前提であり、今後数十年の間に地球の健全性において重要な役割を果たすことになる、新しいクラスのテクノロジーです。 CCS協会によると、発電や工業プロセスで発生するガスから二酸化炭素を分離する技術で、燃焼前捕捉、燃焼後捕捉、酸素燃焼の3つの方法がある。 二酸化炭素はパイプラインで運ばれ、はるか地下の岩盤に貯蔵される。
2017年、スイスで世界初のCO2回収プラントが稼動した。 米国やカナダのスタートアップ企業は、独自に炭素回収プラントを開発した。 規模が大きくなれば、この技術は、現代の最も憂慮すべき環境トレンドの1つを逆転させるのに役立つだろう。
2. 核融合
私たちの太陽は、水素原子核が融合してヘリウムを生成することによって動いています。 何十年もの間、科学者たちは、同じプロセスを利用して、持続可能な地上の電力を作り出すことに取り組んできました。 炭素排出ゼロのエネルギーとして、エコロジーの観点からも非常に魅力的な取り組みです。 現在の原子力発電所の動力源である核分裂とは異なり、核融合は長寿命の放射性廃棄物の発生を招かない。
問題は熱です。 2つの粒子が融合して正味のエネルギーを発生させるには、数百万度の温度で反応を起こさなければならない。つまり、融合を行うために使用する容器が、まあ、溶けてしまうということだ。 つまり、融合を行うための容器が溶けてしまうのだ。その答えは、極端な熱が容器に触れないように、反応をプラズマの中に浮遊させることだ。このプロセスは、高出力磁石を使って実現できると研究者は考えている。 核融合発電の一般的なタイムラインは30年だが、MITの新しいクラスの磁石を使ったチームは、核融合発電をわずか15年でグリッドに導入できると考えており、これは地球の温暖化傾向を遅らせるための戦いにおいて大きな恩恵となるだろう。
人工知能
確かに、SF の前提（核廃棄、戦略的種の根絶、ロボットの台頭）によって、私たちは破滅するかもしれませんが、人工知能は私たちが置かれている深刻な状態から抜け出すための最善の手段かもしれません。
Microsoft の AI for Earth プログラムは、地球のために AIの潜在能力を活用するために進行中の取り組みの 1 つです。 このプログラムでは、生物多様性、気候、水、および農業の 4 つの分野のいずれかにおいて、AI 技術を惑星の健全性に適用するチームに対して 200 以上の研究助成金を与えています。 現在、原始的なAIと機械学習アルゴリズムが氷の表面を分析して経時変化を測定し、炭素隔離を最大化するために正確なレイアウトで新しい森林を植える研究者を支援し、破壊的な藻の発生を食い止めるための警告システムを可能にしています。
AIは農業のやり方に影響を及ぼしており、まもなく先進国での農業のやり方を変え、農薬への依存を減らし、水の消費を劇的に減らすだろう。 AIは自律走行車をより効率的に航行させ、大気汚染を低下させるだろう。 AIは、プラスチックに代わる生分解性の素材を開発し、年間約800万トンのプラスチックを受け入れている海をきれいにする戦略を開発するために、材料科学者によって展開されている。
根本的に、AI は、私たちの種のエネルギー、食糧、および水のニーズを維持するためのスケーラブルなソリューションを考え出しながら、地球にすでに与えたダメージを元に戻すための、将来の取り組みの基盤になるでしょう。
あるいは、私たちの種を破滅させるに値するものになるのかもしれません。