De planeet is in gevaar. De mens veroorzaakt en bestrijdt ontbossing, verzuring van de oceanen en stijgende temperaturen, om maar een paar van onze minder-dan-goede erfenissen te noemen.
De feiten zijn complex, maar de trends zijn niet gemakkelijk te betwisten. En toch, het onderwerp van het wereldwijde gevaar is een woedende een deze dagen, aansprakelijk voor een lezer niet in een defensieve hurk te zetten. Misschien komt het omdat we overstelpt worden met het ergste van alles en zelden mogen zwelgen in oplossingen.
Zie: Hoe blockchain het bedrijfsleven zal ontwrichten (special feature van ZDNet/TechRepublic) | Download de gratis PDF-versie (TechRepublic)
Minder controversieel dus misschien het idee dat technologie een rol te spelen heeft in het comfortabeler en duurzamer maken van onze planeet, zodat de mens kan blijven ploeteren. De verheven titel van dit artikel waarmaken met een definitieve lijst van 10 technologieën die onze planeet zullen helpen overleven is waarschijnlijk een verloren zaak. U zult het waarschijnlijk niet eens zijn met een of ander aspect van deze lijst. Dat is OK. Daar is de commentaarsectie voor; ik hoor graag van u.
Het is ook vermeldenswaard dat sommige van deze technologieën komen met risico’s van hun eigen. Onze beste kans om onze planeet te helpen kan ook de ondergang voor onze soort betekenen.
Maar als ik kijk naar het bedreigingslandschap en de instrumenten die worden ontwikkeld om te helpen, kan ik niet anders dan optimistisch zijn. Hier zijn mijn keuzes voor de 10 technologieën die het meest waarschijnlijk zullen helpen om de aarde te redden.
Zonneglas
Wat als elk raam in een wolkenkrabber energie zou kunnen opwekken? Dat is de belofte van zonneglas, een opkomende technologie die veel aandacht krijgt in design- en duurzaamheidskringen. Precies zoals het klinkt, is zonneglas geschikt transparant venstermateriaal, maar vangt het ook de energie van de zon op en zet het om in elektriciteit.
De grote hindernis is de efficiëntie. Hoogwaardige zonnecellen kunnen een rendement van 25% of meer halen, maar het behoud van transparantie betekent dat de efficiëntie waarmee licht in elektriciteit wordt omgezet, moet worden opgeofferd. Maar een team van de Universiteit van Michigan is bezig met de ontwikkeling van een zonneglasproduct dat 15% efficiëntie en klimmen biedt terwijl het de volle 50% van het licht doorlaat. Volgens prognoses van het nabijgelegen Michigan State bestaat er 5 tot 7 miljard vierkante meter bruikbare vensterruimte, genoeg om 40% van de Amerikaanse energiebehoefte te dekken met een zonneglasproduct.
Grafeen
Steviger dan staal, dunner dan papier, beter geleidend dan koper, grafeen is werkelijk een wondermateriaal – en tot voor kort een volledig theoretisch materiaal. Grafeen is een ultradun laagje grafiet dat voor het eerst werd ontdekt in 2004 aan de Universiteit van Manchester. Het is nu het onderwerp van intens onderzoek en speculatie, waarbij velen voorspellen dat het de volgende zal zijn in de rij na brons, ijzer, staal, en silicium in het uitdragen van de culturele en technologische evolutie van onze soort.
Een slechts één-atoom dik, grafeen is flexibel, transparant, en zeer geleidend, waardoor het geschikt is voor een enorme reeks van planeet-helende toepassingen. Deze omvatten waterfiltratie, supergeleiders die in staat zijn energie over grote afstanden over te brengen met minimaal verlies, en fotovoltaïsche toepassingen, om er maar een paar te noemen. Door de veel hogere efficiëntie ten opzichte van de huidige materialen kan grafeen een hoeksteen blijken te zijn in onze groene wedergeboorte.
8. Plastic op plantaardige basis
We moeten een einde maken aan plastic voor eenmalig gebruik. In de hele VS zijn al initiatieven gaande om het gebruik ervan te verbieden of sterk te beperken. Waar ik woon, in LA, worden plastic rietjes alleen op verzoek uitgedeeld en zijn plastic tasjes voor eenmalig gebruik uit de supermarkt verdwenen. Maar het probleem is diepgeworteld en diepgeworteld in onze consumptie-economie. Ik woon vlakbij de oceaan, en de hoeveelheid plastic afval die op een gemiddelde dag zichtbaar is, is verwoestend.
Plastic op plantaardige basis dat biologisch wordt afgebroken, is een smakelijke oplossing, omdat het in theorie veel van de plastic producten die al in omloop zijn, zou kunnen vervangen. Een Indonesisch bedrijf genaamd Avani Eco maakt sinds 2014 bioplastic uit cassave. Net als nepvlees en zonneglas zou dit de komende jaren een bloeiende sector moeten worden. Maar pas op: Niet alle bioplastic breekt af, en over de verdienste van sommige productietechnieken wordt gediscussieerd. Een deel van een verantwoordelijke consument worden in het volgende decennium zal bestaan uit het kennen van de levenscyclus van de producten die we kiezen om te kopen, van creatie tot entropie.
Nepvlees
Lieve vleeseters, ik heb goed nieuws en slecht nieuws. Eerst het slechte: Vleesproductie is absoluut afschuwelijk voor de planeet. In 2017 ondertekenden meer dan 15.000 wereldwetenschappers een Waarschuwing aan de Mensheid waarin onder meer werd opgeroepen om onze vleesconsumptie per hoofd van de bevolking drastisch te verminderen. Een van de problemen is het landgebruik. De productie van rundvlees is afhankelijk van 164 vierkante meter weidegrond per 100 gram vlees en is een van de belangrijkste oorzaken van ontbossing in Midden- en Zuid-Amerika, wat leidt tot een ongekende uitstoot van koolstof in de atmosfeer. Volgens de Voedsel- en Landbouworganisatie is de veeteelt verantwoordelijk voor ongeveer 14,5% van de antropogene broeikasgasemissies. Dieren gebruiken ook enorme hoeveelheden zoet water, terwijl de vervuilde afvloeiing van industriële veehouderijen de lokale waterwegen vervuilt.
Het goede nieuws? Nepvlees is eindelijk goed. Echt goed. Bedrijven als Beyond Meat en Impossible Foods leveren heerlijke alternatieven voor vlees die als vrij fatsoenlijke vervangers voor het echte werk staan. De echte triomf van deze bedrijven is dat ze nepvlees cultureel hip hebben gemaakt, net als de technologische prestaties en de geavanceerde voedingswetenschap. Je kunt nu vleesloze hamburgers bestellen bij Burger King en een vleesvrije taco bij Del Taco.
6.
Power is de beperkende factor die veel groene technologieën tegenhoudt. Wind- en zonne-energie, bijvoorbeeld, kunnen enorme hoeveelheden elektriciteit opwekken, maar de toepassing van deze technologieën wordt afgeremd door een grote tekortkoming: Soms is het niet winderig of zonnig. Elektrische auto’s maken ook enorme vooruitgang, maar totdat de actieradius toeneemt en de oplaadtijden korter worden, zullen fossiele brandstoffen blijven overheersen.
De bestaande batterij technologie zal het niet doen. Voor een ding, het is te duur. Volgens de Clean Air Task Force zou Californië, om de ambitieuze doelstellingen te halen om alleen op duurzame energie te draaien, 360 miljard dollar moeten uitgeven aan energieopslagsystemen. Een bedrijf genaamd Form Energy ontwikkelt zogenaamde waterige zwavel-flow batterijen die tussen de $1 en $10 per kilowattuur zullen kosten, vergeleken met de $200 per kilowattuur van lithium. De opslagtijd zou ook moeten toenemen en misschien maanden kunnen duren. De oplossing van Form zou Californië kunnen helpen zijn energiedoelstellingen voor het midden van de eeuw te halen en een routekaart voor de rest van de wereld kunnen bieden.
Milieusensoren
Om de planeet te genezen, moeten we haar meten. Gedistribueerde sensoren zijn een van de onbezongen technologieën die dit mogelijk maken, en de verdere verspreiding van de genetwerkte sensoromgeving zal een van de onderliggende technologieën zijn achter bijna elke denkbare inspanning op het gebied van duurzaamheid.
Wilt u een voorbeeld? Terug in de jaren 1980, hogere schoorstenen geholpen verminderen lokale luchtvervuiling aan de oostkust. Het probleem was dat de schoorstenen in verband werden gebracht met meer zure regen, wat leidde tot enorme ontbossing. Hoe werd het verband gelegd? Vroege genetwerkte vervuilings sensoren.
De technologie is sindsdien natuurlijk vooruitgegaan. Netwerksensoren zo klein als een dubbeltje bewaken nu al de lucht- en waterkwaliteit, identificeren verontreinigende stoffen, traceren verzuring, en vangen real-time gegevens over verschijnselen die cruciaal zijn voor ons sociaal en economisch welzijn. Draagbare luchtkwaliteitssensoren zijn onderweg en gelokaliseerde sensornetwerken die het energie- en waterverbruik in gebouwen monitoren, beperken de verspilling. De verdere verspreiding van deze sensoren zal onze manier van leven drastisch beïnvloeden.
4. Slimme netwerken
De manier waarop onze energie-infrastructuur – collectief bekend als het netwerk – nu werkt, is een verontrustend overblijfsel uit de 19e en 20e eeuw. De elektriciteitsproductie is nog steeds grotendeels gecentraliseerd en wordt stroomafwaarts gedistribueerd, om uiteindelijk de eindgebruikers te bereiken. Het probleem is dat deze netten zeer gevoelig zijn voor schommelingen in gebruik en productie. Om ze betrouwbaar te laten werken, vereisen ze een overproductie van energie. Ze zijn gevoelig voor aanvallen, en ze hebben de neiging te vertrouwen op vervuilende energiebronnen.
Slimme netten worden al uitgerold in testbeds in de VS en internationaal. Het concept is niet zozeer een enkele technologie als wel de inzet van talrijke energie-, distributie-, netwerk-, automatiserings-, en sensortechnologieën om een nieuw netwerk voor de 21e eeuw te ontwerpen. Slimme netwerken zullen lokale energieproductie tot op het niveau van het huishouden mogelijk maken, die stroomopwaarts aan het net kan worden teruggeleverd. Sensortechnologie en nauwkeurigere voorspellingsmodellen zullen de energieproductie fijn afstemmen om overproductie te voorkomen, en betere batterijtechnologie (zie #7 op deze lijst) zal opslag van hernieuwbare energie mogelijk maken. Het concept reikt zelfs verder dan het stopcontact. Naarmate apparaten slimmer worden, kan het elektriciteitsnet ze automatisch het signaal geven dat ze moeten worden uitgeschakeld om energie te besparen. Dit alles kan leiden tot een enorme verandering in de manier waarop onze energie-infrastructuur functioneert. Volgens een studie van het Electric Power Research Institute kunnen slimme netwerktechnologieën ons tegen 2030 helpen de koolstofuitstoot met 58% te verminderen in vergelijking met het niveau van tien jaar geleden.
3. Koolstofvastlegging
Er is te veel koolstofdioxide in de lucht, en onze planeet raakt erdoor opgewarmd. Wat als we het konden opvangen en vastleggen?
Dat is het uitgangspunt van Carbon Capture and Storage (CCS), een opkomende klasse van technologieën die klaar staan om in de komende decennia een belangrijke rol te spelen in de gezondheid van onze planeet. Volgens de CCS Association maken afvangtechnologieën het mogelijk kooldioxide af te scheiden van gassen die worden geproduceerd bij elektriciteitsopwekking en industriële processen via een van de volgende drie methoden: afvang vóór verbranding, afvang na verbranding en oxyfuelverbranding. De koolstof wordt via pijpleidingen getransporteerd en opgeslagen in rotsformaties ver onder de grond.
In 2017 ging ’s werelds eerste CO2-afvanginstallatie in bedrijf in Zwitserland. Startups in de VS en Canada hebben zelf installaties voor koolstofafvang ontwikkeld. Op schaal zou de technologie kunnen helpen een van de meest alarmerende milieutrends van onze tijd te keren.
2. Kernfusie Kernfusie
Onze zon wordt aangedreven door de fusie van waterstofkernen, waarbij helium wordt gevormd. Al tientallen jaren werken wetenschappers aan de toepassing van dit proces om duurzame aardse energie te produceren. Vanuit ecologisch oogpunt is deze inspanning zeer interessant, omdat het een vorm van energie is zonder koolstofuitstoot. In tegenstelling tot kernsplitsing, het proces dat de huidige kerncentrales aandrijft, leidt kernfusie niet tot de productie van langlevend radioactief kernafval.
Het probleem is de warmte. Om positieve energie op te wekken wanneer twee deeltjes samensmelten, moet de reactie bij miljoenen graden Celsius plaatsvinden, en dat betekent dat het vat dat je gebruikt om de fusie uit te voeren, zal smelten. Het antwoord is om de reactie op te schorten in een drijvend plasma zodat de extreme hitte de kamer niet raakt, een proces dat volgens onderzoekers kan worden bereikt met krachtige magneten. De gebruikelijke termijn voor fusie-energie is 30 jaar, maar een team van het MIT dat werkt met een nieuwe klasse magneten denkt dat het fusie-energie in slechts 15 jaar op het net kan krijgen, wat een enorme zegen zou zijn in de strijd om de opwarmingstrend van de aarde af te remmen.
Kunstmatige intelligentie
Zeker, het kan ons allemaal de das omdoen via een aantal sci-fi premissen (nucleaire vernietiging, strategische uitroeiing van soorten, de opkomst van de robots), maar kunstmatige intelligentie zou ook wel eens onze beste kans kunnen zijn om onszelf uit de ernstige staat waarin we ons bevinden te computeren.
Microsoft’s AI voor de Aarde programma is een poging aan de gang om het potentieel van AI voor het welzijn van de planeet te benutten. Het programma heeft meer dan 200 onderzoekssubsidies gegeven aan teams die AI-technologieën toepassen op de gezondheid van de planeet op een van de volgende vier gebieden: biodiversiteit, klimaat, water en landbouw. Primitieve AI- en machine-learningalgoritmen analyseren momenteel ijzige oppervlakken om veranderingen in de loop van de tijd te meten, helpen onderzoekers nieuwe bossen te planten met nauwkeurige lay-outs om de koolstofvastlegging te maximaliseren, en maken waarschuwingssystemen mogelijk om destructieve algenbloei te helpen voorkomen.
AI heeft een impact op landbouwpraktijken en zal binnenkort de manier veranderen waarop landbouw wordt bedreven in geïndustrialiseerde landen, waardoor onze afhankelijkheid van pesticiden afneemt en het waterverbruik drastisch wordt verlaagd. AI zal autonome voertuigen efficiënter laten navigeren, waardoor de luchtvervuiling afneemt. AI wordt ingezet door materiaalwetenschappers om biologisch afbreekbare vervangers voor kunststoffen te ontwikkelen en strategieën te ontwikkelen om onze oceanen schoon te maken, die jaarlijks zo’n acht miljoen ton kunststoffen ontvangen.
Fundamenteel zal AI het fundament zijn van onze toekomstige inspanningen om de schade die al aan de planeet is toegebracht ongedaan te maken, terwijl we schaalbare oplossingen bedenken om de energie-, voedsel- en waterbehoeften van onze soort in stand te houden.
Dat, of het zal de waarschijnlijk verdiende ondergang van onze soort zijn.