Články označené ako BrandCom sú pripravené a publikované v spolupráci s komerčnými partnermi. Hoci redakcia TRENDU nie je ich autorom, ich obsah považuje za prínosný pre čitateľa a preto umožnila ich publikovanie. Viac o BrandCom

BLOG František Muránsky

Tri technologické trendy zlepšujúce stav životného prostredia

29.11.2018 | František Muránsky

Dematerializácia, biomimetika a substitúcia sú príklady technologických trendov, ktoré môžu výrazným spôsobom znižovať environmentálnu záťaž a našu ekologickú stopu.

  • Tlačiť
  • 1

Populačný rast a blahobyt čoraz väčšej skupiny ľudí, ovplyvňuje celkový stav životného prostredia. Znečistenie vzduchu v mestách, klimatická zmena, odlesňovanie, vymieranie živočíšnych druhov, šírenie plastov, patria medzi najznámejšie ekologické hrozby zapríčinené naším spôsobom života.

Jednou z alternatív, ako znižovať negatívny vplyv ľudí na okolité ekosystémy, je ísť cestou vylepšovania  existujúcich technológií a vytváraním  nových technologických riešení. Predstavme si preto tri technologické trendy, vďaka ktorým môžeme efektívne znižovať negatívne  environmentálne dopady.

Dematerializácia

Spoluzakladateľ Sun Microsystem Bill Joy, vedec Steven Pinker, vizionár Peter Diamandis, tvrdia, že znižovať environmentálnu záťaž dokážeme pomocou procesov spájaných s dematerializáciou spotreby. Pojem dematerializácia zahŕňa v sebe viacero aspektov, ktorých výsledkom je redukcia množstva potrebných zdrojov. Medzi ne patrí:

  • efektívnejšie využívanie zdrojov (viac z menej)
  • miniaturizácia technológií
  • využívanie fyzikálnych zákonov s nižšou environmentálnou záťažou (bezdrôtová komunikácia)

Typickým trendom, akým sa prejavuje dematerializácia, je tvorba produktov s menšou spotrebou surovín. Pozrime sa preto napríklad na technologickú špičku z konca 19. storočia na Corlissov parný stroj, ktorý bol vystavený v roku 1876 na výstave vo Philadelphii. Bol vysoký takmer 14 metrov a vážil 58 ton. Výkon, ktorý bol schopný dosiahnuť, bol okolo 1400 konských síl, resp. 1 000 kWatov.

V roku 2014 firma Koenigsegg, špecializujúca sa na výrobu športových áut, použila pre svoj model One:1 motor, ktorý malo rovnaký výkon ako Corlissov stroj t.j. 1000 kW. Tento motor je však veľký len pár decimetrov a váži 197 kg.

Podobnými dematerializačnými procesmi prechádzajú všetky priemyselné odvetvia. Môžme tak vytvárať menšie, ľahšie, funkčnejšie produkty s dômyselnejším dizajnom, a tým šetriť vzácne zdroje.

Digitálne technológie

Asi najznámejším symbolom dematerializácie sú v súčasnosti digitálne technológie, ktoré priamo pred našimi očami dematerializujú svet okolo nás. A ako?

Peter Diamandis v knihe Hojnosť vysvetľuje, že digitálne technológie zásadným spôsobom urýchľujú migráciu z produktov na služby. To znamená, že jednotlivé zariadenia už nemusia byť viac viazané na konkrétne výrobky.

V priebehu posledných pár rokov napríklad smartphone integroval do seba množstvo zariadení - fotoaparát, rádio, televízia, webové vyhľadávače, GPS navigáciu, Word a tabuľkové procesory, nahrávacie štúdio, baterku, mapy, študentské ťaháky, atlasy, knihy, prekladače, slovníky, učebnice, videohry, stolné hry, atď. Smartpone tak dematerializoval množstvo zariadení na výrobu ktorých sme ešte pred niekoľkými rokmi potrebovali veľké množstvo prírodných zdrojov, fyzický distribučný systém, či dokonca celé továrne.

Nanotechnológie

Digitálne technológie sú stále  len predvojom ďalšej dematerializačnej vlny, ktorá k nám prichádza v podobe nanotechnológií, kedy sa z úrovne bitov (digitálne technológie) postupne dostávame až na úroveň atómov.

Nastriekanie tenkej vrstvy nano-produktu na povrch iných materiálov vylepšuje ich rôzne vlastnosti  a tie sa tak stávajú pevnejšie, majú nižší odpor, zlepšujú sa ich optické vlastnosti, sú odolnejšie voči hrdzi, znižuje sa ich trenie (v prípade automobilových pneumatík) či zlepšuje účinnosť solárnych panelov.

Nano-kompozitné materiály už dnes umožňujú vyrábať ľahšie produkty, čo napríklad v prípade automobilov spôsobuje nezanedbateľnú úsporu paliva. A nano-katalyzátory nám dúfajme v blízkej budúcnosti umožnia lacným spôsobom odstraňovať CO2 z atmosféry.

Ďalší rozvoj nanotechnológií môže masívnym spôsobom znížiť výrobné náklady väčšiny produktov, čo nám pomôže obmedziť plytvanie zdrojov, znížiť odpad a prispeje k nižším environmentálnym dopadom, ktorý vytvárame my - ľudia.

Biomimetika

Počas niekoľkých miliárd rokov mala matka príroda dostatok času, aby vytvorila množstvo mechanizmov a technologických riešení, ktoré sú vysoko efektívne, sú otestované v čase a produkujú minimálne množstvo odpadu. Tým sa pre nás stávajú zaujímavé, pretože ponúkajú množstvo udržateľných riešení, ktoré nenarúšajú stabilitu okolitých ekosystémov.

Výrobky inšpirované prírodou

Asi všetci poznajú suchý zips. Jeho princíp okopíroval istý švajčiarsky inžinier po tom, čo sa pri prechádzke lesom na jeho nohavice neúprosne lepili bodliaky. Ďalším príkladom inšpirovania sa prírodou je jej riešenie udržiavania čistoty, ktorý môžme pozorovať na listoch Lotosového kvetu. Vďaka mikroskopickým hrboľom na povrchu lotosového listu sa na ňom nedokáže zachytiť ani len kvapka vody. Je to zároveň dômyselný samočistiaci mechanizmus, pretože mikroskopické nečistoty prítomné na liste sa prilepia na molekulu vody. Využívanie týchto samočistiacich mechanizmov v priemysle nám umožňuje zredukovať náklady na údržbu či potrebu po náhradných dielov.

Produkty vytvárané zdola-nahor

V imitácii prírody a využívania riešení vynájdeních matkou prírodou, by sme však mali ísť oveľa ďalej. Náš súčasný priemysel k tvorbe rôznych produktov používa postupy a procesy, ktoré sú náročné na zdroje a zaťažujú životné prostredie: ťažba nerastných surovín, transport, úprava a finálna produkcia. Samotné spracovanie materiálov si vyžaduje ďalšie zdroje (vysoké tlaky a teploty) nehovoriac o odpade, ktorý sa v rámci týchto procesov produkuje.

Príroda však podobné procesy zvláda odlišným spôsobom, ktorý je ďaleko priateľskejší k okolitému prostrediu. Zoberme si obyčajného lastúrnika (druh mäkkýša), ktorý si na svoju ochranu buduje schránku z morskej vody. Jeho schránka je vrstvená štruktúra, tvorená z minerálov a polymérov. Je dvakrát pevnejšia ako naša keramika vyrobená špičkovými technológiami. Na rozdiel od priemyselne komplikovaných procesov, lastúrnik si vystačí z lokálnymi zdrojmi (morská voda), nepotrebuje žiadnu vysokotepelnú pec a počas výroby neprodukuje takmer žiaden odpad.

Samo-organizované technológie

Ako vlastne príroda dokáže z atómov vytvárať takéto technológie? Kľúčom k takejto schopnosti sú proteíny - biomolekulárne nanostroje, schopné vykonávať špecifické úlohy, vrátane samorganizovania a formovania do rôznorodých tvarov a foriem.

Podľa biologičky Janine Benyus ak raz dokážeme imitovať tieto samo-organizované procesy, mohli by sme mohli vyrábať nielen keramiku pri izbovej teplote, ale takmer všetky pevné materiály. Predstavme si ako by mohla vyzerať taká výroba a montáž solárnych panelov. Na strechu domu by sme nastriekali prekurzor solárneho článku a jednotlivé molekuly by sa samo-organizovali do vrstvenej štruktúry, ktorá by zachytávala slnečnú energiu.

Substitúcia

Tretím technologickým trendom umožňujúcim znižovať environmentálnu záťaž je substitúcia resp. nahrádzanie jedného technologického riešenia iným. Väčšina apokalyptických scenárov je založená na predstave, že ak svet bude pokračovať ďalej, ako je to v súčasnosti, skončí to katastrofou. Treba bez obalu priznať že títo skeptici majú pravdu. Ak by sme dnes používali technológie zo 17.,18., či 19. storočia, pri súčasnom množstve svetovej populácie, by bol svet nepochybne na pokraji environmentálneho kolapsu.

Podľa genetika a popularizátora vedy Matta Ridleyho však podstatou pokroku je, že my ľudia dokážeme riešiť existujúce problém tým, že meníme svoje zvyky a vynaliezame nové riešenia aktuálnych problémov často neočakávaným spôsobom. Pozrime sa preto na niekoľko alternatívnych technologických riešení, pomocou ktorých môžme dosiahnuť lepšie životné prostredie a znižovať našu ekologickú stopu.

Potraviny

K nášmu prežitiu potrebujeme potraviny. Súčasne farmárstvo produkuje potraviny pomocou horizontálneho poľnohospodárstva, v ktorom pestujeme rôzne potraviny, tak, že zaberáme rozsiahle plochy pôdy. Ale čo tak nahradiť tradičné horizontálne poľnohospodárstvo vertikálnym, ktoré prináša niekoľko neodškriepiteľných výhod. Okrem zásadného zníženia plôch či menšej spotreby vody, potraviny pestované vo vertikálnych farmách sú imúnne od počasia, môžu sa pestovať celoročne a nemusíme na ich ochranu používať pesticídy či herbicídy. Naviac vertikálne farmy môžu byť lokálnou súčasťou miest, čím znížime ich uhlíkovú stopu.

Ďalšou podstatnou environmentálnou záťažou je produkcia mäsa. Dobytok spotrebúva extrémne množstvo energie, priamym a nepriamym spôsobom zaberá obrovské plochy zemskej pôdy, konzumuje nie malé množstvo vody a stáda na rančoch produkujú viac skleníkových plynov, než všetky auta dokopy. Známy česko-americký historik Václav Smil spočítal, že ľudia a ich hospodárske zvieratá sa podieľajú  na celkovej váhe cicavcov 94  percentami. Len zvyšných 6 percent hmotnosti pripadá voľne žijúcim cicavcom: slonom, levom, tigrom, jeleňom, antilopám atď.

Množstvo ľudí verí, že jedinou možnosťou ako vyriešiť tento problém je jednoducho vzdať sa mäsa, avšak veda ponúka niekoľko alternatív. Kalifornský start-up Redwood napríklad vyrába umelé mäso z rastlinných zložiek. Impossible Foods vzniká tak, že zo šalátu, sóji, fazule, obilia sa oddelia proteíny, tuky a iné živiny, ktoré vytvárajú potrebné chute a tie sa následne kombinuje medzi sebou tak, aby vznikla náhražka mäsa. Iné start-upy ako napr. Memphis Meats sa pokúšajú vytvoriť umelé mäso (in vitro) zo živočíšnych buniek. K výrobe steakov alebo hamburgerov tak firma nepotrebuje chovať živé zvieratá. Mäso sa vyrába v bioreaktoroch tak, že sa do nich privádza kyslík, cukor a iné živiny.

Transport

Dominantným zdrojom energie využívanej na dopravu je ropa. Jej hlavným negatívom je, že jej spaľovaním dochádza k uvoľňovaniu CO2 do ovzdušia a preto rastie tlak na jej nahradenie. Z alternatív, ktoré máme dnes k dispozícii, napr. etanol, biodiesel, LPG, vodík, elektrina bude blízka budúcnosť pravdepodobne v znamení súboja medzi vodíkovými autami a elektromobilmi (teda aspoň, čo sa týka automobilovej dopravy).

Fyzik a vizionár Michio Kaku však budúcnosť dopravy vidí vo využití zemských magnetických síl. V knihe Fyzika budúcnosti uvažuje o vytvorení magnetických áut, ktoré by sa vznášali nad zemou a pohybovali rýchlosťou niekoľko stoviek km/h a nespotrebovali by takmer žiadne palivo. „Jediné“ čo k takému svetu chýba, sú supravodiče, ktoré by fungovali pri izbovej teplote.

Energia

Všetka energia, ktorú používame, pochádza z hviezd resp. zo slnka. Slnečnú energiu uloženú v dreve sme pred niekoľkými stáročiami nahradili za energiu uloženou v uhlí, v zemnom plyne a v rope. Dnes prebieha intenzívna súťaž medzi desiatkami alternatív, ktoré nahradia  energiu s vysokým podielom  CO2 .

Mnohí ľudia vidia budúcnosť energie v obnoviteľných zdrojoch. V súčasnosti je hlavnou slabinou ich nízka energetická hustota na m2 a taktiež aj ich nestabilnosť, čo znamená, že na jej masívnejšie využívanie si budeme ešte musieť počkať.

Jadrová energia dosahuje síce rádovo vyššiu energetickú hustotu na m2, avšak jej bezpečnostné riziká stále rezonujú v širokej verejnosti. Každopádne aj v tejto oblasti existuje viacero rôznych ciest. Niektoré start-upy idú cestou malých modulárnych jadrových reaktorov, viaceré štáty a firmy investujú do budovania bezpečnejších reaktorov IV generácie. Bill Gates poskytol nemalé čiastky na projekt vlnových reaktorov TWR a mnohí vidia budúcnosť jadra v prechode na bezpečnejšie Thorium.

Fyzici stále veria  v neobmedzený zdroj energie získavanej fúziou a Michio Kaku očakáva, že solárnu energiu budeme získavať priamo z obežnej dráhy našej zeme. Niektorí zase veria v budúcnosť nových generácií biopalív, ktoré by zvýšili ich súčasnú nízku energetickú účinnosť.

A možno pokrok v nanotechnológiách nám čoskoro umožní vytvoriť elektricky vodivý grafén. Ten by tak mohol otvoriť dvere v masívnejšie skladovanie energie a v niekoľkonásobnom zvýšení účinnosti lítiových batérii, prípadne by grafén úplne nahradil indium, využívaný v solárnych článkoch. Vďaka grafénu by sme tak mohli premeniť v solárnu elektráreň takmer všetko, od nášho oblečenia až po strechy či fasády budov.

Technologické riešenia sú najmenej bolestivé

Dematerializácia, biomimetika a substitúcia sú príklady technologických trendov, ktoré môžu výrazným spôsobom znižovať environmentálnu záťaž a našu ekologickú stopu. Aj keď technológie sami o sebe nevyriešia každý problém, môžu sa stať kľúčom k vyriešeniu väčšiny environmentálnych problémov. Spomedzi iných alternatív, ako zlepšiť stav životného prostredia, napr: výrazné zníženie našej životnej úrovne či pomocou drastického poklesu množstva ľudí na zemi, inovovanie technológií ponúka najmenej bolestivé riešenia.

 

  • Tlačiť
  • 1

Tagy Ekologická stopa, Inovácie, Matt Ridley, Steven Pinker, Bio-mimetika, Dematerializácia, Digitálne technológie, Nanotechnológie, Samo-organizované technológie, Impossible Foods

František Muránsky

František Muránsky
  • Počet článkov: 28
  • Priemerná čítanosť: 1808
  • Priemerná diskutovanosť: 9
  • RSS blogu

O blogu

Som technologický optimista. Chcem prinášať pozitívne správy o vplyve technológií na nás ľudí. Pracujem v oblasti automatizácie ako projektant riadiacich a bezpečnostných systémov pre jadrové a chemické spoločnosti.

František Muránsky

František Muránsky
  • Počet článkov: 28
  • Priemerná čítanosť: 1808
  • Priemerná diskutovanosť: 9
  • RSS blogu

O blogu

Som technologický optimista. Chcem prinášať pozitívne správy o vplyve technológií na nás ľudí. Pracujem v oblasti automatizácie ako projektant riadiacich a bezpečnostných systémov pre jadrové a chemické spoločnosti.

Kalendár sa načítava...