Planeta jest zagrożona. Ludzie zarówno powodują, jak i zmagają się z wylesianiem, zakwaszaniem oceanów i wzrostem temperatury, aby wymienić tylko kilka z naszych mniej niż dobroczynnych dziedzictw.
Fakty są złożone, ale trendy nie są łatwe do zakwestionowania. A jednak, temat globalnego zagrożenia jest dziś tematem budzącym gniew, odpowiedzialnym za to, by nie sprowadzić czytelnika do defensywnej postawy. Być może dlatego, że jesteśmy zasypywani najgorszymi z tego wszystkiego i rzadko pozwalamy sobie na zachwyt nad rozwiązaniami.
SEE: How blockchain will disrupt business (ZDNet/TechRepublic special feature) | Pobierz darmową wersję PDF (TechRepublic)
Mniej kontrowersyjna jest więc może koncepcja, że technologia ma do odegrania rolę w uczynieniu naszej planety wygodniejszym i bardziej zrównoważonym miejscem dla ludzi, aby mogli kontynuować wędrówkę. Podążanie za wzniosłym tytułem tego artykułu z ostateczną listą 10 technologii, które pomogą naszej planecie przetrwać, jest prawdopodobnie przegraną propozycją. Prawdopodobnie nie będziesz miał nic przeciwko jakiemuś aspektowi tej listy. To jest w porządku. Do tego właśnie służy sekcja komentarzy; z przyjemnością wysłucham Waszych opinii.
Warto również zauważyć, że niektóre z tych technologii wiążą się z własnym ryzykiem. W rzeczywistości, nasz najlepszy zakład numer jeden, aby pomóc naszej planecie, może również oznaczać zgubę dla naszego gatunku.
Ale, gdy patrzę na krajobraz zagrożeń, jak również na narzędzia, które są w trakcie rozwoju, aby pomóc, pewien optymizm nie może pomóc, ale wkradł się. Oto moje propozycje 10 technologii, które najprawdopodobniej pomogą uratować Ziemię.
Szkło słoneczne
A gdyby każde okno w drapaczu chmur mogło generować energię? Taką obietnicę daje szkło solarne, nowa technologia, o której jest głośno w kręgach projektantów i zwolenników zrównoważonego rozwoju. Tak jak to brzmi, szkło solarne jest odpowiednio przezroczystym materiałem okiennym, ale również przechwytuje energię słoneczną i przekształca ją w energię elektryczną.
Wielką przeszkodą jest wydajność. Wysokowydajne ogniwa słoneczne mogą osiągnąć 25% lub więcej wydajności, ale utrzymanie przejrzystości oznacza poświęcenie wydajności, z jaką światło jest przekształcane w energię elektryczną. Jednak zespół z Uniwersytetu Michigan opracowuje szkło solarne, które oferuje 15% wydajność i wznoszenie się przy jednoczesnym przepuszczaniu 50% światła. Według prognoz z pobliskiego Michigan State, istnieje od 5 do 7 miliardów metrów kwadratowych powierzchni użytkowej okien, co wystarcza do zaspokojenia 40% potrzeb energetycznych USA za pomocą szkła solarnego.
Grafen
Solidniejszy niż stal, cieńszy niż papier, bardziej przewodzący niż miedź, grafen jest naprawdę cudownym materiałem – do niedawna całkowicie teoretycznym. Grafen to ultracienka warstwa grafitu, która została po raz pierwszy odkryta w 2004 roku na Uniwersytecie w Manchesterze. Obecnie jest on przedmiotem intensywnych badań i spekulacji, a wielu przewiduje, że będzie następny w kolejce po brązie, żelazie, stali i krzemie w promowaniu kulturowej i technologicznej ewolucji naszego gatunku.
Tylko jeden atom grubości, grafen jest elastyczny, przezroczysty i wysoce przewodzący, co czyni go odpowiednim do ogromnego zakresu zastosowań uzdrawiających planetę. Obejmują one filtrację wody, nadprzewodniki zdolne do przenoszenia energii na duże odległości z minimalną stratą, oraz zastosowania fotowoltaiczne, by wymienić tylko kilka z nich. Poprzez znaczne zwiększenie wydajności w stosunku do obecnych materiałów, grafen może okazać się kamieniem węgielnym w naszym zielonym odrodzeniu.
8. Plastik na bazie roślin
Musimy położyć kres tworzywom sztucznym jednorazowego użytku. W całych Stanach Zjednoczonych podejmowane są już inicjatywy mające na celu zakazanie lub poważne ograniczenie ich używania. Tam, gdzie mieszkam, w Los Angeles, plastikowe słomki są wydawane tylko na żądanie, a jednorazowe plastikowe torby zniknęły ze sklepów spożywczych. Ale problem jest głęboko zakorzeniony i głęboko zakorzeniony w naszej gospodarce konsumpcyjnej. Mieszkam w pobliżu oceanu, a ilość plastikowych śmieci, które są widoczne w przeciętny dzień, jest druzgocąca.
Plastiki na bazie roślin, które ulegają biodegradacji są jednym z możliwych rozwiązań, ponieważ teoretycznie mogłyby zastąpić wiele plastikowych produktów, które są już w obiegu. Indonezyjska firma o nazwie Avani Eco produkuje bio-plastik z manioku od 2014 roku. Podobnie jak w przypadku sztucznego mięsa i szkła solarnego, sektor ten powinien w najbliższych latach przeżywać rozkwit. Ale uwaga: Nie wszystkie bioplastiki ulegają biodegradacji, a zalety niektórych technik produkcji są przedmiotem dyskusji. Częścią stawania się odpowiedzialnym konsumentem w następnej dekadzie będzie znajomość cyklu życia produktów, które zdecydujemy się kupić, od stworzenia do entropii.
Fałszywe mięso
Drodzy mięsożercy, mam dobre i złe wieści. Najpierw te złe: Produkcja mięsa jest absolutnie potworna dla planety. W 2017 r. ponad 15 000 światowych naukowców podpisało Ostrzeżenie dla Ludzkości wzywające m.in. do drastycznego zmniejszenia naszego spożycia mięsa per capita. Jedną z kwestii jest wykorzystanie gruntów. Produkcja wołowiny opiera się na 164 metrach kwadratowych pastwiska na 100 gramów mięsa i jest jedną z głównych przyczyn wylesiania w Ameryce Środkowej i Południowej, co prowadzi do bezprecedensowego uwalniania węgla do atmosfery. Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa uważa, że zwierzęta hodowlane odpowiadają za około 14,5% antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych. Zwierzęta zużywają również ogromne ilości słodkiej wody, podczas gdy zanieczyszczone odpływy z przemysłowych operacji hodowlanych zanieczyszczają lokalne drogi wodne.
Dobre wieści? Sztuczne mięso jest w końcu dobre. Naprawdę dobre. Firmy takie jak Beyond Meat i Impossible Foods dostarczają pyszne alternatywy dla mięsa, które stają się całkiem przyzwoitymi substytutami dla prawdziwej rzeczy. Prawdziwym triumfem tych firm, obok osiągnięć technologicznych i zaawansowanej nauki o żywności, jest fakt, że dzięki nim sztuczne mięso stało się kulturowo modne. Możesz teraz zamówić bezmięsne hamburgery w Burger King i dostać bezmięsne taco w Del Taco.
6. Baterie
Moc jest czynnikiem ograniczającym, który powstrzymuje wiele zielonych technologii. Wiatr i słońce, na przykład, są w stanie wygenerować ogromne ilości energii elektrycznej, ale przyjęcie tych technologii zostało zdławione przez poważną wadę: Czasami nie jest ani wietrznie, ani słonecznie. Samochody elektryczne, podobnie, robią ogromne postępy, ale dopóki nie zwiększy się zasięg i nie skróci czas ładowania, paliwa kopalne będą rządzić.
Istniejąca technologia akumulatorów nie wystarczy. Po pierwsze, jest zbyt droga. Według Clean Air Task Force, aby Kalifornia mogła osiągnąć ambitne cele zasilania się wyłącznie odnawialnymi źródłami energii, stan musiałby wydać 360 miliardów dolarów na systemy magazynowania energii. Jedna z firm o nazwie Form Energy opracowuje tzw. wodne akumulatory siarkowo-przepływowe, które będą kosztować od 1 do 10 dolarów za kilowatogodzinę, w porównaniu z litem kosztującym 200 dolarów za kilowatogodzinę. Czas magazynowania również powinien się wydłużyć, być może trwając miesiącami. Rozwiązanie firmy Form może pomóc Kalifornii w osiągnięciu celów energetycznych przed połową wieku, stanowiąc mapę drogową dla reszty świata.
Czujniki środowiskowe
Aby uzdrowić planetę, musimy ją zmierzyć. Rozproszone czujniki są jedną z nieopisanych technologii, które to umożliwiają, a dalsze rozprzestrzenianie się środowiska czujników sieciowych będzie jedną z technologii leżących u podstaw niemal każdego wysiłku na rzecz zrównoważonego rozwoju, jaki można sobie wyobrazić.
Chcesz przykładu? W latach 80. ubiegłego wieku wyższe kominy pomogły zmniejszyć lokalne zanieczyszczenie powietrza na wschodnim wybrzeżu. Problem polegał na tym, że kominy były skorelowane z wyższym wskaźnikiem kwaśnych deszczy, co prowadziło do ogromnego wylesiania. Jak zauważono to powiązanie? Wczesne czujniki zanieczyszczeń połączone w sieć.
Technologia, oczywiście, rozwinęła się od tego czasu. Czujniki sieciowe tak małe jak centymetr już monitorują jakość powietrza i wody, identyfikują zanieczyszczenia, śledzą zakwaszenie i rejestrują w czasie rzeczywistym dane o zjawiskach, które są kluczowe dla naszego społecznego i ekonomicznego dobrobytu. Nadające się do noszenia czujniki jakości powietrza są już w drodze, a zlokalizowane sieci czujników monitorujące zużycie energii i wody w budynkach ograniczają ilość odpadów. Dalsze rozprzestrzenianie się tych czujników radykalnie wpłynie na sposób, w jaki żyjemy.
4. Inteligentne sieci
Sposób, w jaki nasza infrastruktura energetyczna — zbiorczo znana jako sieć — działa teraz, jest kłopotliwym przeżytkiem z XIX i XX wieku. Produkcja energii jest nadal w dużej mierze scentralizowana i dystrybuowana w dół rzeki, ostatecznie docierając do użytkowników końcowych. Problem polega na tym, że te sieci są bardzo wrażliwe na wahania w zużyciu i wydajności. Aby działały niezawodnie, wymagają nadprodukcji energii. Są podatne na ataki i zwykle opierają się na źródłach energii emitujących zanieczyszczenia.
Smart grids są już rozwijane w testach w USA i na arenie międzynarodowej. Koncepcja ta nie jest tak bardzo pojedynczą technologią, ale wdrożeniem wielu technologii energetycznych, dystrybucyjnych, sieciowych, automatyzacyjnych i czujnikowych w celu zaprojektowania nowej sieci dla XXI wieku. Inteligentne sieci umożliwią lokalną produkcję energii aż do poziomu gospodarstwa domowego, która może być wprowadzana z powrotem do sieci. Technologia czujników i dokładniejsze modele prognozowania pozwolą precyzyjnie dostroić produkcję energii, aby uniknąć nadprodukcji, a lepsza technologia akumulatorów (patrz #7 na tej liście) umożliwi przechowywanie energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. Koncepcja ta sięga nawet poza gniazdko elektryczne. Ponieważ urządzenia stają się coraz bardziej inteligentne, sieć może zacząć automatycznie sygnalizować ich wyłączenie w celu oszczędzania energii. Wszystko to może doprowadzić do ogromnej zmiany w sposobie funkcjonowania naszej infrastruktury energetycznej. Według badań przeprowadzonych przez Electric Power Research Institute, do 2030 r. technologie Smart Grid mogą pomóc nam zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o 58% w porównaniu z poziomem sprzed dziesięciu lat.
3. Wychwytywanie dwutlenku węgla
W powietrzu jest za dużo dwutlenku węgla, który ogrzewa naszą planetę. A gdybyśmy mogli go wychwytywać i sekwestrować?
Takie jest założenie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS), wschodzącej klasy technologii, które są przygotowane do odegrania ważnej roli w zdrowiu naszej planety w nadchodzących dekadach. Według Stowarzyszenia CCS, technologie wychwytywania pozwalają na oddzielenie dwutlenku węgla od gazów wytwarzanych podczas produkcji energii elektrycznej i procesów przemysłowych za pomocą jednej z trzech metod: wychwytywania przed spalaniem, wychwytywania po spalaniu i spalania tlenowego. Węgiel jest transportowany rurociągiem i składowany w formacjach skalnych daleko pod ziemią.
W 2017 roku w Szwajcarii uruchomiono pierwszą na świecie instalację do wychwytywania CO2. Startupy w USA i Kanadzie opracowały własne zakłady wychwytywania dwutlenku węgla. W skali, technologia ta mogłaby pomóc odwrócić jeden z najbardziej alarmujących trendów środowiskowych naszych czasów.
2. Fuzja jądrowa
Nasze Słońce jest zasilane przez fuzję jąder wodoru, tworzących hel. Od dziesięcioleci naukowcy pracują nad wykorzystaniem tego samego procesu do stworzenia zrównoważonej energii na ziemi. Wysiłek ten jest niezwykle przekonujący z ekologicznego punktu widzenia, ponieważ stanowi formę energii o zerowej emisji dwutlenku węgla. W przeciwieństwie do rozszczepienia jądra atomowego, procesu, który zasila obecne elektrownie jądrowe, fuzja nie prowadzi do produkcji długożyciowych radioaktywnych odpadów jądrowych.
Problemem jest ciepło. Aby wygenerować dodatnią energię netto, gdy dwie cząsteczki łączą się ze sobą, reakcja musi zachodzić w temperaturze milionów stopni Celsjusza, a to oznacza, że jakikolwiek pojemnik używany do syntezy będzie się topił. Rozwiązaniem jest zawieszenie reakcji w unoszącej się plazmie, tak aby ekstremalne ciepło nie dotykało komory – proces ten, zdaniem naukowców, można osiągnąć za pomocą magnesów o dużej mocy. Typowy horyzont czasowy oferowany dla energii termojądrowej to 30 lat, ale zespół z MIT pracujący z nową klasą magnesów wierzy, że może wprowadzić energię termojądrową do sieci w ciągu zaledwie 15 lat, co byłoby ogromnym dobrodziejstwem w walce o spowolnienie trendu ocieplenia na naszej planecie.
Sztuczna inteligencja
Jasne, może nas wszystkich skazać na zagładę przez dowolną liczbę przesłanek science fiction (zagłada nuklearna, strategiczna eliminacja gatunków, powstanie robotów), ale sztuczna inteligencja może być naszym najlepszym sposobem na wydobycie się ze stanu grobu, w którym się znajdujemy.
Program AI for Earth firmy Microsoft jest jednym z wysiłków podejmowanych w celu wykorzystania potencjału AI dla dobra naszej planety. W ramach programu przyznano ponad 200 grantów badawczych zespołom stosującym technologie AI dla zdrowia planety w jednym z czterech obszarów: bioróżnorodności, klimatu, wody i rolnictwa. Prymitywne algorytmy sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego analizują obecnie lodowe powierzchnie, aby zmierzyć zmiany zachodzące w czasie, pomagają naukowcom sadzić nowe lasy o precyzyjnym układzie, aby zmaksymalizować sekwestrację dwutlenku węgla, oraz umożliwiają systemy ostrzegawcze, aby pomóc powstrzymać niszczycielskie zakwity alg.
AI ma wpływ na praktyki rolnicze i wkrótce zmieni sposób, w jaki rolnictwo jest uprawiane w krajach uprzemysłowionych, zmniejszając naszą zależność od pestycydów i drastycznie obniżając zużycie wody. AI sprawi, że autonomiczne pojazdy będą poruszać się bardziej wydajnie, obniżając zanieczyszczenie powietrza. AI jest wykorzystywana przez materiałoznawców do opracowania biodegradowalnych zamienników tworzyw sztucznych i opracowania strategii oczyszczania naszych oceanów, do których co roku trafia około ośmiu milionów ton metrycznych tworzyw sztucznych.
Fundamentalnie, AI będzie podstawą naszych przyszłych wysiłków, aby cofnąć szkody już wyrządzone naszej planecie, a jednocześnie wymyślić skalowalne rozwiązania dla podtrzymania potrzeb energetycznych, żywnościowych i wodnych naszego gatunku.
To, albo będzie to prawdopodobnie zasłużona zguba naszego gatunku.
.