 |
Предоставить всем доступ к чистой воде
|
|
|
|
Технические задания. 21-й век
Эксперты назвали 14 главных прикладных задач ближайшего времени
В 2006 году Национальная инженерная академия США при поддержке Национального научного фонда учредила комиссию экспертов, которой было поручено назвать и ранжировать главные прикладные (практические, технические, инженерные) задачи, которые стоят перед человечеством. Комиссия выделила 14 основных задач, а вот ранжировать их по степени значимости не смогла.
18 экспертов, среди которых знаменитый генетик Крейг Вентер, один из основателей компании Google Ларри Пейдж, известный изобретатель Рэймонд Курцвэйл и бывший министр обороны США Уильям Перри (председатель комиссии) выделили четыре области, в которых лежат главные прикладные задачи. Этими областями стали забота об окружающей среде, жизнеобеспечение, защита от угроз всех видов, повышения уровня жизни (радости жизни, по словам климатолога Роберта Соколоу).
Далее эксперты назвали 14 более конкретных задач, обосновав важность каждой из них и предоставив доказательства возможности ее решения (то есть подтвердив, что задача является истинно прикладной). Комиссия также постарался указать пути, которыми, возможно, стоит двигаться к решению задач.
Сделать использование солнечной энергии экономически оправданным
На Землю попадает лишь малая часть вырабатываемой Солнцем энергии, но даже это примерно в десять тысяч раз больше всей энергии, производимой человечеством. Этот источник энергии не исчерпается, пока в ядре Солнца не кончится водород, а это произойдет не раньше, чем через семь миллиардов лет. Это экологически чистая энергия.
Тем не менее, доля солнечной энергии на энергетическом рынке сейчас составляет менее одного процента. Несмотря на то, что на Землю энергия доставляется бесплатно, ее преобразование пока стоит слишком много. КПД современных коммерческих солнечных батарей обычно составляет 10-20 процентов (у экспериментальных моделей - больше). Активное их использование в электросетях привело бы к тому, что стоимость электричества возросла бы в 3-6 раз. К этому мировая экономика не готова.
|
|
|
Эксперты считают, что проблему можно решить, разработав более эффективные способы приема, переработки и хранения солнечной энергии.
Научиться использовать энергию термоядерного синтеза
Не стоит полагаться только на далекую термоядерную станцию - Солнце - стоит самим овладеть одним из самых эффективных способов производства энергии.
Если столкнуть ядра дейтерия (водорода-2) и трития (водорода-3) с очень большой силой, то получится ядро гелия и свободный нейтрон, причем масса продуктов реакции будет чуть-чуть меньше массы исходных реагентов. Куда же денется часть массы? Она перейдет в энергию по знаменитой формуле E=mc2. c2 - это невероятно много.
Человечество уже умеет запускать эту реакцию (например, взрывая водородные бомбы). Теперь нужно добиться того, чтобы ходом реакции можно было управлять, а получаемую энергию безопасно использовать в промышленных целях. Для этого придется создать на Земле температуру более 100 миллионов градусов (больше, в ядре Солнца - правда, там гораздо выше давление), решить массу технических вопросов, убедить мир в безопасности нового метода, научиться удерживать сталкивающиеся ядра магнитным полем и еще много чего сделать. Для этого во Франции строится экспериментальный международный термоядерный реактор ITER.
Научиться связывать углекислый газ и не выпускать его в атмосферу
Альтернативные источники энергии пока в будущем, а сейчас на 85 процентов мы зависим от углеводородов - нефти, природного газа и угля. При их сжигании выделяется, в частности, углекислый газ. Его концентрация в атмосфере неуклонно растет и вызывает (хотя на этот счет есть разные мнения) глобальное потепление климата. Не сжигать углеводороды нельзя. Значит, надо что-то делать с углекислым газом.
|
|
|
Например, тут же пускать его в производство - газировать напитки и изготавливать сухой лед. Или хранить в истощенных нефтяных месторождениях (и справедливо, и полезно - оставшуюся нефть впоследствии легче будет извлечь). Правда, ни производственных потребностей, ни нефтяных месторождений не хватит на весь CO2. Возможно, стоит хранить диоксид углерода в осадочных пористых горных породах на глубине около 800 метров ниже уровня моря. А может быть, еще глубже: просто загонять его под океанское дно. А может быть, заставлять реагировать с содержащимися в морской воде ионами кальция, чтобы образовывался нерастворимый известняк CaCO3.
Уменьшить выбросы азотсодержащих соединений
В воздухе чувствовался сильный запах азота
Легендарный перл (чистый азот не имеет запаха).
Азотная проблема не так знаменита, как углеродная, а между тем, заслуживает серьезного внимания. Азот обладает парадоксальными свойствами. Это один из самых важных для жизни элементов. В природе его предостаточно: четыре пятых всей атмосферы - молекулярный азот (N2). Но связи между атомами в этой молекуле настолько сильны, что почти никто не в силах их разорвать и связать азот, включить его в состав химически активного соединения.
До начала двадцатого века преодолеть инертность чистого азота могли две силы. Некоторые виды микроорганизмов, обитающие на корнях бобовых, могли (и могут) усваивать азот прямо из воздуха и таким образом включать его в пищевую цепь. Молнии заставляют азот реагировать с кислородом, тоже образуя химически активное соединение. Теперь к ним добавился человек, который научился искусственно связывать чистый азот, развел множество бобовых, микрообитатели которых также продолжают его связывать, и стал сжигать топливо при таких температурах, что оказавшийся поблизости азот, как и при ударе молнии, не выдерживает и начинает реагировать с кислородом.
|
|
|
Связывать азот нужно: без этого не будет удобрений, которые позволяют прокормить человечество. Но в итоге в окружающую среду выбрасывается много азотсодержащих соединений, которые способствуют парниковому эффекту, разрушению озонового слоя, выпадению кислотных дождей, перенасыщению водоемов связанным азотом. Между тем, производство и использование удобрений можно сделать значительно более эффективным, что уже уменьшит выбросы азота.
Предоставить всем доступ к чистой воде
Каждый шестой человек из ныне живущих не имеет нормального доступа к чистой воде. Воды не хватает для питья и санитарных нужд, не говоря уже о потребностях сельского хозяйства и промышленности. При этом пресной воды на планете достаточно, но распределена она крайне неравномерно.
Эксперты возлагают надежды на совершествование опреснения воды, хотя уверены, что одного его будет недостаточно. Также придется очищать и повторно использовать загрязненную воду, а также уменьшить потребление воды, сделав его более эффективным.
|
|
|
