10 công nghệ có khả năng cứu lấy hành tinh của chúng ta

Trái Đất đang lâm nguy vì hoạt động khai phá và công nghiệp của con người. Nhưng cũng chính con người với sự trợ giúp của công nghệ có thể cứu lấy hành tinh xanh của chúng ta.

Công nghệ có thể biến hành tinh của chúng ta thành một nơi thoải mái và bền vững hơn. Dưới đây là danh sách 10 công nghệ có tiềm năng lớn nhất để giúp con người đạt được mục đích này.

1. Cảm biến môi trường

Để cứu lấy Trái Đất, chúng ta cần đo đạc môi trường. Cảm biến phân tán là một trong những công nghệ thầm lặng cho phép điều đó xảy ra. Ứng dụng phổ biến cảm biến môi trường được kết nối mạng là một trong những công nghệ đứng sau mọi nỗ lực phát triển bền vững.

Vào những năm 1980s, ống khói cao hơn đã giúp giảm ô nhiễm không khí cục bộ ở bờ biển phía đông Mỹ, do các ống khói liên quan đến tỷ lệ mưa axit cao hơn, dẫn đến tình trạng tàn phá rừng. Kết luận này đã được rút ra nhờ những cảm biến ô nhiễm đã được kết nối mạng đời đầu.

Kể từ thời điểm đó, công nghệ này đã được cải tiến. Các cảm biến được kết nối mạng nhỏ như một đồng xu đã theo dõi chất lượng không khí và nước, xác định các chất gây ô nhiễm, theo dõi axit hóa và thu thập dữ liệu thời gian thực về các hiện tượng quan trọng đối với sức khỏe xã hội và kinh tế của chúng ta.

Các cảm biến chất lượng không khí có thể đeo bên mình đang được phát triển. Trong khi đó, các mạng cảm biến cục bộ giám sát sử dụng năng lượng và nước trong các tòa nhà đang hỗ trợ quá trình cắt giảm chất thải.

2. Mạng lưới điện thông minh

Cách các cơ sở hạ tầng điện của chúng ta – gọi chung là mạng lưới điện – hoạt động là vấn đề còn tồn động từ thế kỷ 19 và 20. Sản xuất điện vẫn chủ yếu tập trung và phân phối xuôi dòng, cuối cùng mới đến tay người dùng. Vấn đề nằm ở chỗ những lưới này rất nhạy cảm với những biến động trong quá trình sử dụng và đầu ra. Để nguồn điện hoạt động ổn định, con người phải sản xuất điện quá mức. Hệ quả là chúng ta có xu hướng dựa vào các nguồn năng lượng gây ô nhiễm.

Hi vọng cho Trái Đất đã được mở ra khi các mạng lưới điện thông minh đã được triển khai thử nghiệm ở nhiều nơi trên thế giới. Lưới điện thông minh không phải một công nghệ đơn lẻ. Nó bao gồm công nghệ năng lượng, phân phối, kết nối mạng, tự động hóa và cảm biến.

Lưới điện thông minh sẽ cho phép các hộ gia đình tự sản xuất năng lượng, thậm chí có thể đưa lượng điện dư thừa trở lại lưới điện “thượng nguồn”. Công nghệ cảm biến và các mô hình dự đoán chính xác hơn sẽ điều chỉnh để tránh sản xuất thừa, và công nghệ pin tốt hơn sẽ ho phép lưu trữ năng lượng tái tạo.

Khi các thiết bị trở nên thông minh hơn, lưới điện có thể tự báo hiệu cho chúng tắt đi để tiết kiệm năng lượng. Theo nghiên cứu của Viện nghiên cứu năng lượng điện, đến năm 2030, các công nghệ lưới điện thông minh sẽ giúp chúng ta giảm 58% khí thải các-bon so với mức của 10 năm trước.

3. “Bắt giữ” các-bon

Có quá nhiều CO2 trong không khí và nó đang làm nóng hành tinh của chúng ta. Điều gì xảy ra nếu chúng ta có thể thu CO2 và cô lập nó?

Đó là tiền đề cho công nghệ Thu hồi và lưu trữ các-bon (CCS). Theo Hiệp hội CCS, các công nghệ thu giữ cho phép tách CO2 khỏi các khí thải ra trong các quy trình sản xuất điện và công nghiệp bằng một trong 3 phương pháp: thu trước khi đốt, thu sau đốt và đốt oxyfuel. Các-bon được vận chuyển bằng đường ống và được lưu trữ dưới dạng đá nằm sâu dưới mặt đất.

Vào năm 2017, nhà máy thu CO2 đầu tiên trên thế giới đã đi vào hoạt động ở Thụy Sĩ. Các startups ở Mỹ và Canada đã phát triển các nhà máy thu giữ các-bon của riêng họ. Ở quy mô lớn, công nghệ này có thể giúp đảo ngược một trong những xu hướng môi trường đáng báo động nhất hiện nay.

4. Phản ứng hợp hạch

Mặt trời được cung cấp năng lượng từ sự hợp nhất của các hạt nhân hydro, tạo thành helium. Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học đã nghiên cứu để tái tạo quá trình tương tự để năng lượng trên Trái Đất trở nên bền vững.

Năng lượng được tạo ra theo cách thức này sẽ không phát thải CO2. Không giống như phản ứng phân hạch hạt nhân trong các nhà máy hạt nhân hiện tại, phản ứng hợp hạch không tạo ra chất thải hạt nhân phóng xạ tồn tại lâu dài.

Vấn đề của công nghệ này là nhiệt. Để tạo ra năng lượng dương khi hai hạt hợp nhất, phản ứng phải diễn ra ở hàng triệu độ C, điều này đồng nghĩa rằng bất cứ lò phản ứng nào cũng bị nung chảy. Giải pháp là giới hạn phản ứng trong một plasma nổi để nhiệt cực cao không chạm vào lò phản ứng. Một nhà nghiên cứu tin rằng có thể đạt được điều này bằng cách sử dụng nam châm công suất cực cao.

Các dự đoán trước đây cho rằng năng lượng nhiệt hạch sẽ được đưa vào sử dụng trong 30 năm tới, nhưng một nhóm tại MIT đang nghiên cứu một loại nam châm mới tin rằng họ có thể đưa năng lượng nhiệt hạch vào mạng lưới điện chỉ trong vòng 15 năm.

5. Trí tuệ nhân tạo

Chương trình AI cho Trái Đất của Microsoft là một nỗ lực để khai thác tiềm năng của AI vì lợi ích của hành tinh chúng ta. Chương trình này đã trao hơn 200 khoản tài trợ nghiên cứu cho các nhóm ứng dụng công nghệ AI vào sức khỏe Trái Đất ở một trong 4 lĩnh vực: đa dạng sinh học, khí hậu. nước và nông nghiệp.

Các thuật toán AI và machine learning nguyên thủy đang được dùng để phân tích các bề mặt băng giá nhằm đo lường sự thay đổi theo thời gian, giúp các nhà nghiên cứu trồng rừng mới với bố cục chính xác để tối đa hóa quá trình cô lập các-bon và cho phép các hệ thống cảnh báo giúp ngăn chặn các loại tảo có hại phát triển.

AI đang có tác động đến nông nghiệp và sẽ sớm thay đổi cách canh tác ở các quốc gia công nghiệp hóa, giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào thuốc trừ sâu và giảm đáng kể mức tiêu thụ nước. AI sẽ làm các phương tiện tự lái điều hướng hiệu quả hơn, giảm ô nhiễm không khí. Thêm vào đó, AI đang được các nhà khoa học vật liệu sử dụng để phát triển các chất thay thế nhựa có thể phân hủy sinh học và phát triển các chiến lược làm sạch đại dương, nơi đang phải hứng chịu 8 triệu tấn nhựa/năm.

Về cơ bản, AI sẽ là nền tảng cho những nỗ lực trong tương lai nhằm khắc phục những thiệt hại chúng ta đã gây ra cho Trái Đất đồng thời tìm ra các giải pháp để duy trì nhu cầu năng lượng, thực phẩm và nước của con người.

6. Kính năng lượng mặt trời

Điều gì xảy ra nếu mỗi cửa số của các tòa nhà chọc trời có thể tạo ra năng lượng? Kính năng lượng mặt trời là một công nghệ mới nổi đang nhận được nhiều tiếng vang trong giới thiết kế và phát triển bền vững. Giống như tên gọi, kính năng lượng mặt trời là vật liệu cửa sổ trong suốt giúp thu năng lượng ánh sáng mặt trời và biến nó thành điện năng.

Trở ngại lớn của công nghệ này là tính hiệu quả. Tấm năng lượng mặt trời hiệu suất cao có thể đạt hiệu suất 25% hoặc cao hơn, nhưng kính mặt trời lại trong suốt, làm giảm hiệu quả chuyển đổi ánh sáng thành điện năng.

Một nhóm nghiên cứu của Đại học Michigan đang phát triển một sản phẩm kính năng lượng mặt trời mang lại hiệu suất tối thiểu 15% và cho phép 50% ánh sáng đi qua. Theo dự đoán từ bang Michigan, 5 – 7 tỷ m2 có thể được sử dụng để lắp đặt cửa sổ làm từ loại kính đặc biệt này, đủ để cung cấp 40% nhu cầu năng lượng của Mỹ.

7. Graphene

Cứng hơn thép, mỏng hơn giấy, dẫn điện tốt hơn đồng, graphene thực sự là một vật liệu kỳ diệu, nhưng cho đến gần đây nó vẫn chỉ tồn tại trên lý thuyết. Graphene là một lớp than chì siêu mỏng được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2004 tại Đại học Manchester. Hiện tại, nó là chủ đề nghiên cứu tập trung ở nhiều nơi. Có những dự đoán cho rằng sau đồng, sắt thép và silicon, graphene sẽ có đóng góp quan trọng cho sự tiến hóa về công nghệ và văn hóa của loài người.

Graphene linh hoạt, trong suốt, có tính dẫn điện cao, giúp nó phù hợp với một loạt các ứng dụng giúp cải thiện tình trạng của Trái Đất hiện nay. Các ứng dụng này bao gồm lọc nước, chất siêu dẫn có khả năng truyền năng lượng qua khoảng cách lớn với tổn thất tối thiểu, và ứng dụng quang điện…

8. Nhựa làm từ thực vật

Chúng ta cần phải chấm dứt sử dụng nhựa dùng một lần. Mặc dù ở nhiều nơi đã cấm hoặc hạn chế nghiêm ngặt việc sử dụng các sản phẩm làm từ nhựa dùng một lần, vấn đề này có nguyên nhân gốc rễ nằm sâu trong nền kinh tế tiêu dùng của chúng ta.

Nhựa làm từ thực vật có thể phân hủy là một giải pháp hợp lý, vì về lý thuyết, chúng có thể thay thế nhiều sản phẩm nhựa đang được lưu hành. Một công ty Indonesia, Avani Eco, đã sản xuất nhựa sinh học từ năm 2014. Bên cạnh thịt giả và kính năng lượng mặt trời, đây hứa hẹn sẽ trở thành một ngành bùng nổ trong những năm tới.

Nhưng hãy cẩn thận vì không phải tất cả các loại nhựa sinh học có thể phân hủy, và một số kỹ thuật sản xuất đang bị đặt ra dấu hỏi. Một phần trách nhiệm của người tiêu dùng trong thập kỷ tới là biết vòng đời của các sản phẩm chúng ta chọn mua, từ quá trình sáng tạo đến khi bị phân hủy.

9. Thịt giả

Trong năm 2017, hơn 15.000 nhà khoa học trên khắp thế giới đã ký Cảnh báo cho nhân loại, trong đó đặt ra mục tiêu làm giảm mức tiêu thụ thịt trên đầu người, do sản xuất thịt có tác động xấu tới hành tinh của chúng ta.

Đầu tiên là vấn đề sử dụng đất. Trung bình, để sản xuất ra 100g thịt bò, nông dân cần tới 164 m2 đất chăn thả. Thêm vào đó, sản xuất thịt bò là một trong những nguyên nhân chính của nạn chặt phá rừng ở Trung và Nam Mỹ, dẫn đến lượng thải các-bon cao chưa từng có vào khí quyển.

Tổ chức FAO tin rằng chăn nuôi chiếm khoảng 14,5% lượng khí thải nhà kính do con người gây ra. Động vật cũng sử dụng một lượng lớn nước ngọt, đồng thời, nước thải từ hoạt động chăn nuôi công nghiệp gây ô nhiễm nguồn nước địa phương.

Tin tốt là thịt giả đã xuất hiện. Các công ty như Beyond Meat và Impossible Food đang cung cấp các sản phẩm thay thế cho thịt và chúng đang chứng tỏ là sự thay thế khá tốt cho thịt thật. Hiện bạn có thể mua burger không thịt tại Burger King hay món taco không thịt tại Del Taco.

10. Pin

Năng lượng là yếu tố hạn chế công nghệ xanh. Ví dụ, gió và mặt trời có khả năng tạo ra một lượng điện khổng lồ, nhưng áp dụng các công nghệ tái tạo này đã bị hạn chế bởi không phải lúc nào trời cũng có nắng hoặc gió.

Tương tự, ô tô điện đã có những bước phát triển vượt bậc, nhung cho đến khi quãng đường đi được kéo dài và thời gian sạc giảm, thì các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch sẽ vẫn tiếp tục thống trị.

Công nghệ sản xuất pin hiện tại quá đắt đỏ. Theo Clean Air Task Force, để California chỉ sử dụng năng lượng tái tạo, tiểu bang này sẽ cần chi ra 360 tỷ USD cho các hệ thống lưu trữ năng lượng. Tuy nhiên, công ty Form Energy đang phát triển loại pin sử dụng dòng chảy nước lưu huỳnh với giá 1-10 USD/kWh, so với chi phí 200 USD/kWh của pin lithium hiện nay. Thời gian lưu trữ của loại pin mới này cũng tăng lên, có thể kéo dài hàng tháng.

Nguồn: Cafebiz(Theo Nhịp Sống Kinh Tế)