10 công nghệ có khả năng cứu lấy hành tinh của chúng ta (P1)
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.
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.
