999 subscribers

Если не нефть, то что? 4 технологии будущего, без которых Земля не выживет

По данным Международного энергетического агентства (МЭА), человечество движется если не к гибели, то к большим климатическим сдвигам. Если мы продолжим получать энергию из ископаемого топлива: угля, нефти, газа — средняя температура на планете к 2100 году повысится на 2 °C по сравнению с доиндустриальной эпохой. Это в десятки раз увеличит частоту и длительность аномальных погодных явлений.

Чтобы избежать их и ограничиться потеплением только на 1,5 °C (разница в 0,5 °C, судя по всему, огромна), нужно осваивать новые технологии.

Если не нефть, то что? 4 технологии будущего, без которых Земля не выживет

Батареи нового поколения

Главная проблема перехода к возобновляемой «зеленой» энергии (то есть без выбросов CO₂) — сложность ее хранить. Гидро-, ветро-, атомные и солнечные электростанции можно масштабировать и нарастить выработку энергии, но они часто зависят от погодных условий, местности, сезонности, поэтому хранить электричество придется в больших объемах для поставок в климатически непригодные для добычи районы. Природа придумала компактный способ — упомянутые уголь, нефть, газ. Нужно придумать что-то не хуже.

Если не нефть, то что? 4 технологии будущего, без которых Земля не выживет

Сейчас у нас есть литий-ионные батареи, но на замену малоемким должны прийти твердотельные батареи нового поколения с повышенной емкостью. По мнению МЭА, их емкость должна быть в районе 10 000 ГВт·ч — это в 50 раз больше текущих показателей.

Над емкостью работают многие компании, например, General Motors. Другие работают над повышением скорости зарядки, чтобы процесс «заправки» электромобиля был таким же быстрым, как заправка бензином. Среди последних успехов: израильская компания StoreDot заявляет, что научилась заряжать аккумулятор с ячейками типа 4680 (такие применяются, например, в Tesla) всего за 10 минут.

«Зеленый» водород

Сегодня 95% водорода производится из ископаемого топлива, но его можно получать, условно, с помощью электричества и воды (процесс называется электролиз). По данным Bloomberg, больше всего шансов у «зеленого» водорода заменить классические газ и бензин в грузовых автомобилях и спецтехнике.

Одна из крупнейших авиастроительных компаний Airbus уже разрабатывает самолеты, которые будут работать на водородном топливе, правда, ждать их придется до 2035 года, а полноценное использование начнется не раньше 2050 года. К тому времени ряд европейских стран (например, Великобритания) планируют сделать водород основным топливом для отопления жилых домов и приготовления еды.

Сахарный тростник

Бразилия использует сахарный тростник как топливо для автомобилей почти полвека. В 1975 году, в ответ на международный нефтяной кризис, правительство запустило программу по использованию алкоголя как топлива (National Fuel Alcohol Program), чтобы ослабить зависимость страны от ископаемого топлива.

Через 3 года профессор Жозе Голдемберг опубликовал в журнале Science научную работу, где рассмотрел, если говорить упрощенно, насколько оптимально получать спирт из сахарного тростника, маниоки и сладкого сорго. По мнению ученого, эти культуры являются формой чистой солнечной энергии, которую растения получают для роста. Однако часть энергии остается неиспользованной, ее можно извлечь в виде этилового спирта.

Если не нефть, то что? 4 технологии будущего, без которых Земля не выживет

Сахарный тростник оказался самой эффективной культурой для преобразования в химическое топливо. Он и стал основной энергетического бума Бразилии. Сегодня примерно 50% бензина в стране заменяет этанол из тростника. Если расширить бразильскую программу в 10 раз, это обеспечит достаточное количество этанола, чтобы заменить 20% бензина во всем мире.

Энергия из воздуха

Технология уже есть. В конце 2020 года исследователи из Университета Массачусетса в Амхерсте изобрели Air-gen. Устройство использует токопроводящий белок бактерии Geobacter sulphurreducens, из него ученые создали нанопровода, собранные в пленку. Эта пленка поглощает водяной пар, содержащийся в атмосфере. Возникает градиент влажности, который приводит к ионизации пленки.

В журнале Nature пишут, что Air-gen вырабатывает постоянное напряжение около 0,5 вольт на пленке толщиной 7 микрометров, плотность тока около 17 микроампер на квадратный сантиметр. Понятно, что пока это сырая технология, но она не лишена перспектив, потому что может вырабатывать электричество 24/7 и не зависит от погодных явлений: солнца, ветра, приливов.

О том, почему возобновляемые источники энергии важны, зачем вообще говорить о глобальном потеплении, есть ли оно, какие у него причины — читайте в подробной статье в нашем блоге.