10 инноваций, которые спасут земные ресурсы от истощения
Поскольку численность населения продолжает расти, а ископаемые виды топлива продолжают сокращаться, находить способы производить энергию, еду и чистую воду становится все труднее. Но прогресс в технологиях - иногда простой, иногда головокружительный - открывает новые пути расширять спектр ограниченных ресурсов планеты.
Warka Water
В Эфиопии добыть чистую питьевую воду сложнее всего, если выбирать из всех африканских стран. Женщины и дети из большинства населенных пунктов должны проезжать много часов в день, чтобы собирать воду, которая зачастую весьма грязная и используется для домашнего скота и других животных.
Warka Water - это решение, разработанное двумя итальянскими инженерами. Принцип весьма простой. Специальная башенка задерживает водяной пар из воздуха в процессе конденсации. Каркас 9 метров высотой изготовлен из бамбука и специальной полиэтиленовой ткани, которая собирает капли воды. Он весит около 60 килограммов и может быть собран четырьмя людьми за пару часов без лесов. Каждый столп производит порядка ста литров чистой, свежей воды из воздуха в день безо всяких усилий.
Эфиопское слово «warka» означает дикую смоковницу. Дерево варка символизирует плодородие и щедрость и обычно используется как украшение при проведении общественных мероприятий и школьных занятий.
Warka Water начнут работать в 2015 году в некоторых деревнях по всей стране. Простое и элегантное решение должно решить небольшую часть большой проблемы.
Energy Tower
Energy Tower - это концепт, основанный на том же принципе, что и Solar Updraft Tower, только наоборот. Вместо того чтобы нагревать воздух у земли и заставлять его подниматься, в данном случае план таков: охладить воздух наверху, чтобы он спускался. Для этого ученые льют воду на вершину башни, имитируя дождь. Воздух охлаждается вместе с испарением воды. Поскольку холодный воздух тяжелее теплого, он падает на высокой скорости. Эта сила ветра приводит в движение турбины в основании башни, вырабатывающие электричество.
Такая башня должна быть весьма высокой - 1000 метров в высоту, что почти в три раза выше Эмпайр-стейт-билдинг и на 20% выше, чем самое высокое сооружение в мире на данный момент. Но она будет эффективно работать в жарких сухих местах рядом с источником воды.
Кроме производства чистой энергии, башня также сокращает затраты на опреснение примерно на 50%. Могут очищаться и сточные воды, если рядом будут дома и поселки. Бассейны с морской водой рядом с башней могут вмещать до 160 000 тонн рыбы. Кроме того, влажный холодный воздух при откачке может изменить локальный засушливый климат, что ценно для сельского хозяйства.
Со временем соль или другие материалы могут забить турбины, но, помимо этого, Energy Tower в значительной степени самодостаточна.
Биохолодильник
Обычные бытовые холодильники, даже самые экологичные модели, потребляют порядка 8% электроэнергии, за которую вам выставляют счет. С начала разработки холодильников в 1748 году и с дальнейшими изменениями, внесенными в 1920-е годы, технология охлаждения не особо-то изменилась. Дизайн холодильников, безусловно, разный, но они все работают на химических хладагентах, которые представляют значительную опасность для здоровья при вдыхании.
Тем не менее в 2010 году на конкурсе Electrolux Design Lab молодой русский дизайнер Юрий Дмитриев представил свою идею холодильника будущего. Вместо стандартной коробки, заполненной воздухом, по его проекту пища помещается в биополимерный гель. Гель поглощает тепло из пищи и выводит его как видимый свет.
У такого холодильника нет мотора. До 90% его объема можно использовать в качестве пространства для хранения. Он может выпускаться в разных формах и размерах, и поскольку у него нет ни дверей, ни полок, его можно закрепить даже на потолке, если хочется.
Дизайн Дмитриева пока только концепт, и технологий таких пока нет, но почему бы не пофантазировать на тему того, какими будут холодильники году так к 2050.
Mine Kafon
Более 50 миллионов противопехотных мин прячутся в таких странах, как Ангола, Камбоджа, Афганистан, Ирак и Мозамбик. Люди регулярно теряют конечности или даже жизни из-за этих прячущихся убийц. Обезвреживание даже одной мины обходится в 1200 долларов, и учитывая, что в одной только Анголе больше 20 миллионов потерянных мин, поиск и детонация всех этих мин обойдется минимум в 24 миллиарда долларов.
Масуд Хасани, афганистанский дизайнер и бывший беженец, создал собственное недорогое устройство для детонации мин. Весом в 70 килограммов, оно достаточно тяжелое, чтобы вызвать детонацию мины, но достаточно легкое, чтобы двигаться с помощью одного только ветра. Устройство похоже на одуванчик и движется, как перекати поле. Будучи сделанным из бамбука и биоразлагаемого пластика, Mine Kafon может взорвать три-четыре мины, пока полностью не разрушится. Стоимость одной такой штуки - 40 долларов.
Mine Kafon также обладает встроенной системой GPS-навигации, которая позволяет обнаруживать движение каждого отдельного устройства и показывает, где произошла детонация. Это помогает людям создавать карту безминных районов.
Mine Kafon находится на ранней стадии развития и обладает своими недостатками. Возможно, такое устройство не вызовет детонацию мины, если уже подорвалось несколько раз. Другие проблемы связаны с местностью. Независимо от того, как сильно дует ветер, он не сможет подтолкнуть Mine Kafon вверх по склону, вытолкнуть из канавы или провести через лесистый район.
Хасани знает об этих проблемах и утверждает, что будущие поколения устройств будут оснащены электродвигателями, которые повысят их мобильность, и металлодетекторами, которые будут наносить на карту каждый металлический объект, если детонация не произойдет. Хотя устройство не идеально, это шаг в верном направлении.
Аэрогель
Аэрогель - это твердый материал, изготовленный из силикагеля в процессе удаления всей жидкости, но сохранения оригинальной молекулярной структуры. Он на 99,98% состоит из воздуха, что делает аэрогель чрезвычайно легким и хрупким. Он может выдержать вес, в 4000 раз превышающий собственный, но его легко сломать, просто согнув.
В настоящее время аэрогель используется в области космический науки и освоения космоса, для сбора кометной пыли и изоляции корабля. В настоящее время ученые пытаются выяснить, как сделать этот материал устойчивым к внешним силами, чтобы появилась возможность чаще применять аэрогели на практике.
Известный также как «замороженный дым», аэрогель может серьезно сократить расходы на отопление. Поскольку он состоит по большей части из воздуха, а воздух является хорошим изолятором, этот материал на основе кремния может хранить тепло наших домов.
Сойлент
Хорошую еду долго готовить, а еда, к которой мы привыкли, обычно содержит тонны жира и пустых калорий. Поэтому, если у вас нет свободного времени для здорового питания или личного повара, вы наверняка кушаете весьма плохо. Группа молодых американских предпринимателей решила эту проблему, заменив обычную твердую еду готовой смесью всех минеральных и питательных веществ, необходимых организму.
Порошок Soylent, названный в честь подобного продукта из научной фантастики, превращается в напиток, эквивалентный идеальной еде. Сотни людей жили на одном «сойленте» в течение месяцев и чувствовали себя лучше, чем когда-либо.
Продукт довольно дешев в производстве и его легко продавать. По состоянию на 2014 год он продается по 3 доллара за порцию и его основную целевую аудиторию составляют занятые люди в промышленно развитых странах. Хороший и недорогой способ утолить мировой голод.
Биолюминесценция
Ученые работают над тем, чтобы передать способности живых существ вроде медуз и светлячков растениям, пытаясь создать деревья, которые светятся в темноте. Смысл этого эксперимента, помимо его красоты, в том, чтобы заменить уличные фонари в городах. Огромные деньги и большое количество топлива каждый вечер расходуется на уличное освещение, а самоподдерживающийся естественный свет позволит существенно сэкономить на этом.
В Нью-Йоркском университете пытаются соединить гены биолюминесцентных бактерий с хлоропластами растений, которые поглощают энергию солнечного света. Пока удалось заставить светиться только небольшие комнатные растения. В больших масштабах этот же процесс позволит на самом деле создать деревья, которые заменят уличные фонари.
Реактор на бегущей волне
Ядерная энергия - один из самых эффективных способов решения проблемы выброса углекислого газа. Несмотря на несколько катастроф (Чернобыль в 1986 и Фукусима в 2011), которые вызвали неодобрение масс, ядерная энергия в целом намного безопасней и чище, чем другие повсеместно принятые альтернативы.
Кроме того, хотя ядерная энергетика и не потребляет ископаемое топливо, у нее есть свои проблемы с ресурсами. Она использует относительно редкий изотоп урана, уран-235. Обедненный уран-238 является побочным продуктом ядерного распада и относится к отходам, пригодным только для захоронения и использования в оружейном деле.
Компания TerraPower разрабатывает новый тип реактора, который работает на обедненном уране, то есть использует 99% урана, который в виде отходов разбросан повсюду. В настоящее время в мире находится больше миллиона тонн этого материала. Если использовать его в реакторе на бегущей волне, мир будет обеспечен энергией на следующие 700 лет. А благодаря конструкции реактора, типу урана и прочим деталям, разработчики уверяют, что шанс аварии практически нулевой.
Этот тип реактора рассматривался десятилетиями, но только недавно разработка в этой сфере привлекла внимание серьезных фигур, к примеру, Билла Гейтса.
Солнечные плиты
Солнечные плиты (или варочные поверхности) - это недорогой и экологически чистый тип устройств, способных концентрировать солнечные лучи на одном месте с помощью зеркал или отражающих металлов. Пища будет готовиться всего на 10-15% дольше по времени, если сравнивать с обычной духовкой, но зато совершенно без топлива.
В развивающихся странах, где у многих людей нет доступа даже к базовым удобствам для комфортной жизни, такие самоподдерживающиеся печи будут на вес золота. Говорят также, что такая плита весит совсем немного и даже маленький ребенок сможет с ней управляться.
Колеблющиеся платформы
Основная проблема возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины и солнечные панели, заключается в том, что они требуют огромного пространства, чтобы добывать достаточно электричества. Также они влияют на естественную красоту пейзажа. Несколько ветряных турбин на зеленом поле с заснеженными горами на заднем фоне выглядят вполне симпатично, но сотни и тысячи, упакованные в тесный квадрат, создают настоящее бельмо на глазу. Как решить эту проблему? Например, разместить ветряки на плавающих платформах подальше от берега.
В 2014 году, в рамках дизайнерского конкурса Land Art Generatir Initiative, художник Феликс Чонг представил собственное решение этого вопроса. Колеблющиеся платформы (Oscillating Platforms) плавают по морю и используют силу ветра с помощью своих парусов. Также они поглощают энергию приливов и отливов и вырабатывают энергию даже из движений людей, которые ходят наверху.
Warka Water
В Эфиопии добыть чистую питьевую воду сложнее всего, если выбирать из всех африканских стран. Женщины и дети из большинства населенных пунктов должны проезжать много часов в день, чтобы собирать воду, которая зачастую весьма грязная и используется для домашнего скота и других животных.
Warka Water - это решение, разработанное двумя итальянскими инженерами. Принцип весьма простой. Специальная башенка задерживает водяной пар из воздуха в процессе конденсации. Каркас 9 метров высотой изготовлен из бамбука и специальной полиэтиленовой ткани, которая собирает капли воды. Он весит около 60 килограммов и может быть собран четырьмя людьми за пару часов без лесов. Каждый столп производит порядка ста литров чистой, свежей воды из воздуха в день безо всяких усилий.
Эфиопское слово «warka» означает дикую смоковницу. Дерево варка символизирует плодородие и щедрость и обычно используется как украшение при проведении общественных мероприятий и школьных занятий.
Warka Water начнут работать в 2015 году в некоторых деревнях по всей стране. Простое и элегантное решение должно решить небольшую часть большой проблемы.
Energy Tower
Click to viewEnergy Tower - это концепт, основанный на том же принципе, что и Solar Updraft Tower, только наоборот. Вместо того чтобы нагревать воздух у земли и заставлять его подниматься, в данном случае план таков: охладить воздух наверху, чтобы он спускался. Для этого ученые льют воду на вершину башни, имитируя дождь. Воздух охлаждается вместе с испарением воды. Поскольку холодный воздух тяжелее теплого, он падает на высокой скорости. Эта сила ветра приводит в движение турбины в основании башни, вырабатывающие электричество.
Такая башня должна быть весьма высокой - 1000 метров в высоту, что почти в три раза выше Эмпайр-стейт-билдинг и на 20% выше, чем самое высокое сооружение в мире на данный момент. Но она будет эффективно работать в жарких сухих местах рядом с источником воды.
Кроме производства чистой энергии, башня также сокращает затраты на опреснение примерно на 50%. Могут очищаться и сточные воды, если рядом будут дома и поселки. Бассейны с морской водой рядом с башней могут вмещать до 160 000 тонн рыбы. Кроме того, влажный холодный воздух при откачке может изменить локальный засушливый климат, что ценно для сельского хозяйства.
Со временем соль или другие материалы могут забить турбины, но, помимо этого, Energy Tower в значительной степени самодостаточна.
Биохолодильник
Обычные бытовые холодильники, даже самые экологичные модели, потребляют порядка 8% электроэнергии, за которую вам выставляют счет. С начала разработки холодильников в 1748 году и с дальнейшими изменениями, внесенными в 1920-е годы, технология охлаждения не особо-то изменилась. Дизайн холодильников, безусловно, разный, но они все работают на химических хладагентах, которые представляют значительную опасность для здоровья при вдыхании.
Тем не менее в 2010 году на конкурсе Electrolux Design Lab молодой русский дизайнер Юрий Дмитриев представил свою идею холодильника будущего. Вместо стандартной коробки, заполненной воздухом, по его проекту пища помещается в биополимерный гель. Гель поглощает тепло из пищи и выводит его как видимый свет.
У такого холодильника нет мотора. До 90% его объема можно использовать в качестве пространства для хранения. Он может выпускаться в разных формах и размерах, и поскольку у него нет ни дверей, ни полок, его можно закрепить даже на потолке, если хочется.
Дизайн Дмитриева пока только концепт, и технологий таких пока нет, но почему бы не пофантазировать на тему того, какими будут холодильники году так к 2050.
Mine Kafon
Более 50 миллионов противопехотных мин прячутся в таких странах, как Ангола, Камбоджа, Афганистан, Ирак и Мозамбик. Люди регулярно теряют конечности или даже жизни из-за этих прячущихся убийц. Обезвреживание даже одной мины обходится в 1200 долларов, и учитывая, что в одной только Анголе больше 20 миллионов потерянных мин, поиск и детонация всех этих мин обойдется минимум в 24 миллиарда долларов.
Масуд Хасани, афганистанский дизайнер и бывший беженец, создал собственное недорогое устройство для детонации мин. Весом в 70 килограммов, оно достаточно тяжелое, чтобы вызвать детонацию мины, но достаточно легкое, чтобы двигаться с помощью одного только ветра. Устройство похоже на одуванчик и движется, как перекати поле. Будучи сделанным из бамбука и биоразлагаемого пластика, Mine Kafon может взорвать три-четыре мины, пока полностью не разрушится. Стоимость одной такой штуки - 40 долларов.
Mine Kafon также обладает встроенной системой GPS-навигации, которая позволяет обнаруживать движение каждого отдельного устройства и показывает, где произошла детонация. Это помогает людям создавать карту безминных районов.
Mine Kafon находится на ранней стадии развития и обладает своими недостатками. Возможно, такое устройство не вызовет детонацию мины, если уже подорвалось несколько раз. Другие проблемы связаны с местностью. Независимо от того, как сильно дует ветер, он не сможет подтолкнуть Mine Kafon вверх по склону, вытолкнуть из канавы или провести через лесистый район.
Хасани знает об этих проблемах и утверждает, что будущие поколения устройств будут оснащены электродвигателями, которые повысят их мобильность, и металлодетекторами, которые будут наносить на карту каждый металлический объект, если детонация не произойдет. Хотя устройство не идеально, это шаг в верном направлении.
Аэрогель
Аэрогель - это твердый материал, изготовленный из силикагеля в процессе удаления всей жидкости, но сохранения оригинальной молекулярной структуры. Он на 99,98% состоит из воздуха, что делает аэрогель чрезвычайно легким и хрупким. Он может выдержать вес, в 4000 раз превышающий собственный, но его легко сломать, просто согнув.
В настоящее время аэрогель используется в области космический науки и освоения космоса, для сбора кометной пыли и изоляции корабля. В настоящее время ученые пытаются выяснить, как сделать этот материал устойчивым к внешним силами, чтобы появилась возможность чаще применять аэрогели на практике.
Известный также как «замороженный дым», аэрогель может серьезно сократить расходы на отопление. Поскольку он состоит по большей части из воздуха, а воздух является хорошим изолятором, этот материал на основе кремния может хранить тепло наших домов.
Сойлент
Хорошую еду долго готовить, а еда, к которой мы привыкли, обычно содержит тонны жира и пустых калорий. Поэтому, если у вас нет свободного времени для здорового питания или личного повара, вы наверняка кушаете весьма плохо. Группа молодых американских предпринимателей решила эту проблему, заменив обычную твердую еду готовой смесью всех минеральных и питательных веществ, необходимых организму.
Порошок Soylent, названный в честь подобного продукта из научной фантастики, превращается в напиток, эквивалентный идеальной еде. Сотни людей жили на одном «сойленте» в течение месяцев и чувствовали себя лучше, чем когда-либо.
Продукт довольно дешев в производстве и его легко продавать. По состоянию на 2014 год он продается по 3 доллара за порцию и его основную целевую аудиторию составляют занятые люди в промышленно развитых странах. Хороший и недорогой способ утолить мировой голод.
Биолюминесценция
Ученые работают над тем, чтобы передать способности живых существ вроде медуз и светлячков растениям, пытаясь создать деревья, которые светятся в темноте. Смысл этого эксперимента, помимо его красоты, в том, чтобы заменить уличные фонари в городах. Огромные деньги и большое количество топлива каждый вечер расходуется на уличное освещение, а самоподдерживающийся естественный свет позволит существенно сэкономить на этом.
В Нью-Йоркском университете пытаются соединить гены биолюминесцентных бактерий с хлоропластами растений, которые поглощают энергию солнечного света. Пока удалось заставить светиться только небольшие комнатные растения. В больших масштабах этот же процесс позволит на самом деле создать деревья, которые заменят уличные фонари.
Реактор на бегущей волне
Ядерная энергия - один из самых эффективных способов решения проблемы выброса углекислого газа. Несмотря на несколько катастроф (Чернобыль в 1986 и Фукусима в 2011), которые вызвали неодобрение масс, ядерная энергия в целом намного безопасней и чище, чем другие повсеместно принятые альтернативы.
Кроме того, хотя ядерная энергетика и не потребляет ископаемое топливо, у нее есть свои проблемы с ресурсами. Она использует относительно редкий изотоп урана, уран-235. Обедненный уран-238 является побочным продуктом ядерного распада и относится к отходам, пригодным только для захоронения и использования в оружейном деле.
Компания TerraPower разрабатывает новый тип реактора, который работает на обедненном уране, то есть использует 99% урана, который в виде отходов разбросан повсюду. В настоящее время в мире находится больше миллиона тонн этого материала. Если использовать его в реакторе на бегущей волне, мир будет обеспечен энергией на следующие 700 лет. А благодаря конструкции реактора, типу урана и прочим деталям, разработчики уверяют, что шанс аварии практически нулевой.
Этот тип реактора рассматривался десятилетиями, но только недавно разработка в этой сфере привлекла внимание серьезных фигур, к примеру, Билла Гейтса.
Солнечные плиты
Солнечные плиты (или варочные поверхности) - это недорогой и экологически чистый тип устройств, способных концентрировать солнечные лучи на одном месте с помощью зеркал или отражающих металлов. Пища будет готовиться всего на 10-15% дольше по времени, если сравнивать с обычной духовкой, но зато совершенно без топлива.
В развивающихся странах, где у многих людей нет доступа даже к базовым удобствам для комфортной жизни, такие самоподдерживающиеся печи будут на вес золота. Говорят также, что такая плита весит совсем немного и даже маленький ребенок сможет с ней управляться.
Колеблющиеся платформы
Основная проблема возобновляемых источников энергии, таких как ветряные турбины и солнечные панели, заключается в том, что они требуют огромного пространства, чтобы добывать достаточно электричества. Также они влияют на естественную красоту пейзажа. Несколько ветряных турбин на зеленом поле с заснеженными горами на заднем фоне выглядят вполне симпатично, но сотни и тысячи, упакованные в тесный квадрат, создают настоящее бельмо на глазу. Как решить эту проблему? Например, разместить ветряки на плавающих платформах подальше от берега.
В 2014 году, в рамках дизайнерского конкурса Land Art Generatir Initiative, художник Феликс Чонг представил собственное решение этого вопроса. Колеблющиеся платформы (Oscillating Platforms) плавают по морю и используют силу ветра с помощью своих парусов. Также они поглощают энергию приливов и отливов и вырабатывают энергию даже из движений людей, которые ходят наверху.