10 فناوری برتر که به نجات سیاره زمین کمک می‌کنند

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوری و دانش‌بنیان گروه دانشگاه خبرگزاری آنا، سیاره زمین تا پیش از پیدایش انسان میلیون‌ها سال در حیات طبیعی خود سرگرم بود اما به لطف حضور بشر در دهه‌های گذشته با چالش‌هایی نظیر تغییرات اقلیمی، اسیدی شدن اقیانوس‌ها، جنگل‌زدایی و افزایش سطح کربن مواجه شده است.

بخشی از این معضلات میراث فناوری‌های غیر بهینه‌ای است که استفاده از آن‌ها هنوز متوقف نشده، بااین‌حال در سال‌های اخیر فناوری‌های سازگار با محیط‌زیست قدرتمند توسعه‌یافته که در ادامه به ۱۰ مورد برتر از آن‌ها اشاره می‌شود.

1- شیشه خورشیدی

شیشه سولار یا خورشیدی یک فناوری نوظهور است که در حوزه‌های طراحی و توسعه پایدار سروصدای زیادی به پا کرده است. همان‌طور که از نام این پنل‌ها پیدا است، علی‌رغم برخورداری از ظاهر شیشه‌ای قادر به جذب انرژی خورشید و تبدیل آن به الکتریسیته هستند.

پنل‌های سولار معمولی بازدهی ۲۵ درصدی دارند اما این شیشه‌ها بخشی از این بازدهی را فدای شفاف بودن می‌کنند. برای مثال شیشه‌های سولار دانشگاه میشیگان۵۰ درصد از نور را از خود عبور داده و بازدهی ۱۵ درصدی دارند. بر اساس پژوهش‌ها از طریق ۵ تا ۷ میلیون مترمربع از این شیشه‌ها می‌توان۴۰ درصد از انرژی الکتریسیته کل آمریکا را تأمین کرد.

2-گرافن

ویژگی‌های گرافن به حدی فوق‌العاده است که می‌توان آن را ماده‌ای جادویی نامید. گرافن به لطف تشکیل شدن از لایه منفرد اتم‌ها، نازک‌ترین و مقاوم‌ترین ماده جهان و رسانای قابل‌توجه الکتریسیته و گرما است. درواقع این ماده صدها بار از آهن مقاوم‌تر، از کاغذ باریک‌تر و از مس رساناتر است.

گرافن به‌واسطه بازدهی فوق‌العاده نسبت به ابزارهای کنونی، نگاه محققان را به خود خیره کرده و به باور بسیاری پس از برنز، آهن، فولاد و سیلیکون عصر جدیدی را در دنیای علم رقم خواهد زد. از کاربردهای احتمالی گرافن می‌توان به فیلتر آب، انتقال انرژی در فواصل طولانی و سامانه‌های فتوولتاییک برای تولید برق از انرژی خورشیدی با حداقل اتلاف اشاره کرد.

3- پلاستیک‌های گیاهی

پلاستیک معمولی به خاطر فرایند تجزیه بسیار طولانی خطرات بی‌شماری را برای محیط‌زیست و حتی جانوران به دنبال دارد. همین عامل باعث شده محققان به توسعه پلاستیک‌های مبتنی بر گیاه روی بیاورند که به‌آسانی در طبیعت تجزیه خواهند شد.

در حال حاضر تحقیقات چند خودروساز نشان داده که پوست گوجه‌فرنگی به دلیل سازگاری با محیط‌زیست می‌تواند جایگزینی مناسب برای کربن به‌کاررفته در تایرها، شلنگ‌ها و بوشینگ‌های سیستم تعلیق باشد. کمپانی فورد هم در حال انجام آزمایش‌هایی برای استفاده از بامبو و محصولات جانبی گیاه آگاو به‌جای پلاستیک‌های فعلی است.

یک کمپانی اندونزیایی به نام Avani Eco از پنج سال قبل سرگرم تولید پلاستیک‌های زیستی است. گروهی از محققان آمریکایی نیز با استفاده از میکروارگانیسم‌هایی که از جلبک دریایی تغذیه می‌کنند، پلاستیک‌های زیست‌تخریب‌پذیر تولید کرده‌اند.

4-گوشت مصنوعی

شاید این حرف شعاری به نظر برسد اما مصرف بالای گوشت فشار بسیاری زیادی را به کره زمین وارد می‌کند. تولید هر ۱۰۰ گرم گوشت مستلزم چرای دام‌ها در محیطی به مساحت ۱۶۴ مترمربع است و همین عامل یکی از دلایل اصلی نابودی مراتع و جنگل‌ها در آفریقای مرکزی و جنوبی به شمار می‌رود.

برآوردها نشان داده پرورش دام‌های اهلی باعث ۱۴.۵ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای است. مصرف مقادیر فراوان آب شیرین و آلودگی ناشی از کشتارگاه‌ها را هم باید به این مورد اضافه کرد.

خبر خوب این است که استارت‌آپ‌ها با دو روش استفاده از ترکیبات گیاهی یا کشت بافت حیوانی از طریق سلول‌های بنیادی به موفقیت بالایی در تولید گوشت مصنوعی بی‌نیاز از حیوانات دست پیداکرده‌اند.

کمپانی «Impossible Foods» نوعی گوشت قرمز مصنوعی بر پایه ترکیبات گیاهی تولید می‌کند که تجربه طعم مطبوع را بدون خون و خونریزی میسر می‌سازد.

یکی دیگر از شرکت‌های معروف Mosa Meat است که علاوه بر بافت‌های عضله‌ای از بافت‌های چربی نیز استفاده می‌کند تا این نوع گوشت‌ها را لذیذتر و آبدارتر از قبل کند Memphis Meats هم درزمینهٔ گوشت مرغ مصنوعی فعالیت دارد.

5- باتری‌ها

انرژی یکی از فاکتورهایی محدودکننده فناوری‌های سبز است. برای مثال جریان باد و نور خورشید قادر به تأمین انرژی فراوانی است اما متوقف شدن جریان باد در برخی ساعات یا آفتابی شدن هوا باعث شده بسیاری از کمپانی‌ها تمایلی به استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر نداشته باشند.

بسیاری از این محدودیت‌ها ناشی از فقدان باتری‌های قدرتمند برای ذخیره انرژی است. گران بودن فناوری کنونی تولید باتری، طولانی بودن زمان شارژ و ظرفیت نه‌چندان زیاد آن‌ها محدودیت‌هایی است که باید از پیش رو برداشته شوند و تلاش‌هایی در این راستا صورت گرفته است.

کمپانی Form Energy درحال‌توسعه باتری‌های جریان سولفور گوگرد است که به ازای هر کیلووات ساعت بین ۲۰۰ تا ۲۰ برابر ارزان‌تر از مدل‌های لیتیومی تمام می‌شوند. محققان چینی هم با اضافه کردن گرافن به کاتد باتری سولفور لیتیوم و اصلاح آن با کبالت دی سولفید کارایی این نوع باتری‌ها را بهبود بخشیده‌اند.

6- حسگرهای زیست‌محیطی

برای نجات زمین پیش از هر چیز باید شرایط آن را بسنجیم و یکی از بهترین ابزارها برای این کار فناوری حس‌گرهای توزیع‌شده است که در صورت ادامه روند کنونی به زیرساختی برای تمامی فرایندهای پایدار زیست‌محیطی در آینده تبدیل خواهد شد.

از حسگرهای زیست‌محیطی می‌توان در سنجش کیفیت هوا و آب، شناسایی آلودگی‌ها، ردیابی اسیدی شدن منابع آبی، اندازه‌گیری دما، جابجایی، فشار و دیگر معیارهای حیاتی استفاده کرد. یکی از جدیدترین دستاوردها در این زمینه غبار هوشمند است که از ابزارهایی با ابعاد میلی‌متری تشکیل‌شده، این دستگاه‌ها به انواع حس‌گر، دوربین و لوازم ارتباطی مجهز بوده و داده‌های جمع‌آوری‌شده را پس از پردازش اولیه برای ذخیره‌سازی و تحلیل دقیق‌تر به مرکز ارسال می‌کنند.

7- شبکه هوشمند برق

فرایند کاری شبکه‌های تأمین برق میراثی ناکارآمد از قرون ۱۹ و ۲۰ است. این شبکه‌ها معمولاً به‌صورت متمرکز ایجادشده و برق را به کانال‌های زیرمجموعه توزیع می‌کنند که درنهایت به خانه‌ها، منازل و غیره می‌رسد.

شبکه‌ها برق فعلی مشکلات بسیاری به همراه دارند، برای مثال در ایران بیش از ۹۰ درصد برق تولیدی توسط نیروگاه‌های سوخت فسیلی تأمین می‌شود. این شبکه‌ها علاوه بر اتکای به سوخت‌های فسیلی نسبت به نوسانات در مصرف هم حساسیت بالایی دارند که برای غلبه بر آن معمولاً بیش‌ازحد نیاز برق تولید می‌شود.

راه‌حل غلبه بر این مشکلات توسعه شبکه‌های هوشمند است که همین حالا در آمریکا و کشورهای دیگر به‌صورت آزمایشی پیاده‌سازی شده‌اند. شبکه‌های هوشمند امکان تأمین انرژی به‌صورت محلی و حتی در مقیاس خانه را فراهم می‌کنند. در این شبکه‌ها با تکیه‌بر حسگرهای زیست‌محیطی تنها به‌اندازه نیاز برق تولید می‌شود بلکه مقادیر اضافی احتمالی هم در باتری‌ها ذخیره‌شده یا به شبکه بالادستی ارسال خواهد شد.

بر اساس تحقیقات موسسه Electric Power شبکه‌های هوشمند برق تا سال ۲۰۳۰ میزان انتشار کربن دی‌اکسید را در مقایسه باده سال قبل تا ۵۸ درصد کاهش خواهند داد.

8- جذب کربن

وجود مقادیر انبوه کربن دی‌اکسید در جو باعث گرمایش زمین شده اما یک کلاس نوظهور از فناوری‌ها با عنوان «جذب و ذخیره کربن» (CCS) امیدواری‌هایی را برای بهبود این وضع به همراه آورده است.

CCS امکان جداسازی کربن دی‌اکسید از گازهای تولیدشده در فرایندهای صنعتی به سه روش را میسر می‌سازد: جذب پیش از احتراق، جذب پس از احتراق و احتراق کامل سوخت. در این روش کربن از طریق لوله‌ها منتقل‌شده و به شکل جامد زیرزمین ذخیره می‌شود.

دو سال قبل نخستین نمونه از این فناوری‌ها در سوئیس آغاز به کارکرد و پس‌ازآن استارت‌هایی در آمریکا و کانادا هم همین مسیر را دنبال کردند.

9- همجوشی هسته‌ای

خورشید یک راکتور همجوشی طبیعی است که در آن اتم‌های هیدروژن پس از برخورد با سرعت بسیار بالا به هم جوش‌خورده و اتم هلیوم را به وجود می‌آورند. انسان هم از مدت‌ها قبل به دنبال شبیه‌سازی این فناوری بوده اما توفیق چندانی به دست نیاورده است.

همجوشی هسته‌ای ازنظر زیست‌محیطی فوق‌العاده است چون در آن هیچ کربنی در جو منتشر نمی‌شود. برخلاف روش شکافت هسته‌ای که در نیروگاه‌های متداول مورداستفاده قرار می‌گیرد، همجوشی هسته‌ای زباله کمتری تولید کرده و درعین‌حال سه تا چهار برابر انرژی بیشتری تولید می‌کند.

مشکل اینجاست که برای تولید انرژی مثبت از همجوشی دو ذره، واکنش باید در دمای میلیون‌ها درجه سانتی‌گراد رخ دهد، به‌عبارت‌دیگر محفظه مورداستفاده از هر جنسی هم که باشد ذوب خواهد شد.

راه غلبه بر این مشکل نگه‌داشتن واکنش در پلاسمای مایع است به‌گونه‌ای که حرارت جهنمی به محفظه نرسد. محققان بر این باورند که با استفاده از آهنرباهای فوق قدرتمند می‌توان به آن دست پیدا کرد. به گفته محققان MIT به لطف کلاس جدیدی از آهنرباها برق تولیدی از راکتورهای همجوشی هسته‌ای تا ۱۵ سال دیگر وارد مدار خواهند شد.

همچنین کمپانی آمریکایی Agni روشی را ابداع کرده که در آن پرتوی یون‌ها با استفاده از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی روی منبع سوخت جامد متمرکزشده و دیگر نیازی به کنترل طولانی آن‌ها نخواهد بود.

10- هوش مصنوعی

هوش مصنوعی همیشه با سناریوهای علمی تخیلی مثل رستاخیز ربات‌ها، نابودی هسته‌ای و به بردگی گرفتن نژاد بشر همراه بوده اما علی‌رغم این تردیدها AI یکی از راه‌های خلاص شدن از مخمصه‌ای است که خودمان باعث آن شده‌ایم.

برنامه AI for Earth مایکروسافت یکی از پروژه‌هایی است که با تکیه‌بر هوش مصنوعی به دنبال کمک به سیاره زمین است. در این برنامه بودجه‌ای مشخص در اختیار۲۰۰ گروه پژوهشی قرارگرفته تا کاربرد فناوری‌های AI را در زمینه‌های تنوع زیستی، اقلیم، آب و کشاورزی بررسی کنند.

در حال حاضر محققان از الگوریتم‌های یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای تجزیه‌وتحلیل سطوح یخی و تغییرات آن‌ها و تعیین بهترین مکان برای جنگل‌کاری به‌منظور بهینه‌سازی جذب کربن استفاده می‌کنند. گوگل همین حالا با تکیه‌بر هوش مصنوعی انرژی صرف شده برای خنک سازی دیتاسنترها را تا ۳۰ درصد کاهش داده است.

هوش مصنوعی در آینده نزدیک مصرف آب و آفات شیمیایی در کشاورزی را به حداقل خواهد رساند. این الگوریتم‌ها با بهینه‌سازی مسیر حرکت ماشین‌های خود ران آلودگی هوا را کاهش داده و در تحقیقات علمی برای تولید مواد سازگار با محیط‌زیست به محققان کمک می‌کنند.

انتهای پیام/4108/