La oss innse det, hvis vi skal til for å redde planeten fra oss selv, vi er nødt til å utvikle renere teknologi. Her er hva fremtiden har i vente når vi gjør overgangen til en high-tech, lav-karbon verden.
Vår verden er gradvis overgang til en lav-karbon økonomi. Og det er ikke bare på grunn av klimaendringer. Andre bidragsytere inkluderer stigende energikostnader, den globale befolkningsveksten, raskt eskalerende sikkerhet bekymringer, og utvide den globale økonomiske aktiviteten.
Ser vi framover, er det vanskelig å vite nøyaktig sikkerhet hva en lav-karbon, eller “grønn økonomi” vil se ut når vi oppnår det, men vi kan være sikker på at det vil innebære en massiv forflytning av våre nåværende, bærekraftig karbon-tung økonomi. Vi kan aldri helt eliminere utslippene, men vi kan sikkert streber etter å oppnå karbonnøytralitet. Fordi vårt forbruk vaner er vanskelig å endre, vil dette kreve betydelige teknologiske investeringer og oppfinnsomhet.
Futuristisk Ramez Naam, forfatter av Uendelig Ressurs: Strømmen av Ideer på en Endelig Planet, forklarte det til Gizmodo denne måten: “på Tvers av energi, mat, transport, bolig, og alle som: Svært lite av vår fremgang er kommer til å være gjennom å få folk til frivillig å forbruke mindre. Folk motstå som enormt. Hva vi har å gjøre, hvis vi ønsker å lykkes, er å gi mer av det rene, ikke-forurensende, klima-trygt valg i alle disse.”
Et Moderne Eksempel
Heldigvis, for å oppnå en lav-karbon-tech verden er ikke utenfor vår kapasitet. Som science fiction-forfatter og futuristisk Madeline Ashby fortalte Gizmodo, vi har allerede en reell eksempel: Island.
Sponset
Island er IDDP-1, verdens første magma-enhanced geothermal system. (Credit: IDDP)
Faktisk, denne lille, nord-nasjon allerede genererer 85% av sin egen energi på en bærekraftig, selv om det ikke er helt karbon-nøytral måte. Bemerkelsesverdig, over 65% av Islands energien kommer fra geotermiske kilder, hvorav de fleste er rettet mot oppvarming og elektrisitet.
Ashby sier at de fleste av Islands annen energi produksjon kommer fra vannkraft, som er samme type som AMERIKANSKE stater som Washington genererer, bruker og eksport. Vannkraft står for 72% av Islands totale produksjon av elektrisitet, så det er i stand til å selge noen av — noe som betyr at de har funnet en måte å slå grønn energi til en bærekraftig og lønnsom næring.
Island har egentlig bare om fire næringer: fiske, sauehold, energi og turisme. Ashby peker på at det, med en befolkning på 333,000 og et begrenset rom for utvikling, “de har hatt til å bli den beste på alle disse tingene.”
I detaljhandel sammenheng, betyr dette at ting faktisk koster hva de koster. “Island er dyrt,” sa Ashby. “De darling håndlaget lammeull genser? $250.00. Bolle av fisk lapskaus? $40.00. Halvliter av lokalt øl? $14.00. Skutt av lokale gin? $7.00. Og bensin? Bensin koster hva bensin skal koste — i en verden som er avhengig av olje, Islendinger lade kokain priser for bensin.”
Ashby sa at det bare billig Kinesisk import — den typen som koster en absurd mengde karbon i shipping og kull — er “cheesy turist pyntegjenstander,” – og selv de er få og langt mellom. “Ting er gjort lokalt, av hvite folk som bor i relativ privilegium — og ikke, sier sweatshop arbeidere i Bangladesh, slik at prisen reflekterer en levende lønn,” Ashby sa. “Og folk betale for det. Fordi i en bærekraftig økonomi, betaler du folk hva de er verdt, og nok til å heve deres familier.”
Self-Allokering Av Ressurser
En annen tendens eksemplet fra den virkelige verden er det som science fiction-forfatter og futuristisk Karl Schroeder anrop selv-fordeling av ressurser, en utvikling som vil gjøres sterkere ved konvergens av tingenes Internett og blockchain teknologier som Ethereum.
Bixi Sykkel Dele i Toronto: Mer av dette betyr mindre karbon i atmosfæren (Credit: Gary J. Wood/ CC BY-SA 2.0)
Schroeder poeng å Uber som et eksempel. Selv om vi liker å tenke på Uber som selskap, sier han det er mer som et mellomledd mellom mennesker og en under-brukt resource: biler. “Det er ingen grunn til hvorfor koblet biler og potensielle ryttere kan ikke forhandle avtaler seg selv, uten mellomledd—og dette gjelder for alle våre andre ressurser,” sa han til Gizmodo.
Et annet eksempel er ydmyk husholdning bore — et verktøy som i gjennomsnitt vil bare bli brukt i et par minutter under hele sin levetid. Schroeder mener at “verktøy co-ops” er et mulig svar på dette alvorlige ressurs under-bruk, men selv det er ikke sannsynlig å vare.
“Vurdere en tilkoblet drill,” sa Schroeder. “Hvis det er liggende rundt, under-brukt, det kan annonsere sine tjenester til pålitelige nabolaget kolleger — med eierens tillatelse — og med drone levering komme seg inn i hendene på den som har behov for det, i løpet av minutter. Og resultatet? Vi trenger færre øvelser for å få samme mengde ting gjort.”
I kraft av denne tilnærmingen ikke bli klart før vi begynner å liste opp alle oppsigelser i vårt miljø. På samme tid, han er ikke noe som tyder på at vi vedta en super-communitarian tilnærming, eller gi opp eierskap av tingene våre. Som han uttrykte det, “Deling ikke gi avkall på.”
I fremtiden vil han mener vi ikke trenger å eie så mange ting, “men vi vil få den samme effekten som om vi gjorde, og våre deling ordninger ville være privat, peer-to-peer, og helt frivillig — og langt mindre karbon-intensiv.”
Jakten på Lav-Karbon Energi
Deling av ressurser og leve på en bærekraftig måte er alt fint og bra, men hvis en lavkarbon-tech verden kommer til å være oppnådd, vi er nødt til å finne en bedre måte å få energi.
“Elektrisitet, i dag, er overveldende opprettet av fossilt brensel,” sa Ramez Naam “Som kommer til å endre, hvis vi har noe håp om å slå klimaendringer.”
600 MW Fântânele-Cogealac vindpark i Romania (Credit: Sandri Alexandra/CC BY-SA 2.0)
I henhold til Naam, vi har fire levedyktig core teknologier fremover: solenergi, vind -, energi-lagring og håndtering. “Solar nettopp passert det punktet der det gir 1% av verdens elektrisitet,” sa han. “Lagring er om 20 år bak solenergi. Men de har den fordelen at de er stuper i pris raskt, og tar av i distribusjon.
Vinden allerede koster mindre enn naturgass i de fleste land (når det blåser) og er fortsatt synkende i pris. Solar er dyrere, men er du stuper i pris enda raskere, og til slutt vil koste en halv til en tredjedel av hva fossilt brensel elektrisitet gjør. Nøkkelen til å få dem begge til å krysse målstreken er energi-lagring. Med billige lagring, vi kan lagre energi fra sol og vind for når det er mørkt eller det er vindstille. Og prisen på energi-lagring synker raskt også.
Som for kjernefysiske, Naam sier det gir trygg, 24/7, karbon-fri elektrisitet, men det er i trøbbel. “Delvis det er fordi frykten har ført til lukking noen reaktorer, og fordi våre retningslinjer ikke presse kjernefysiske som en ikke-karbon alternativ,” sa han. “Men det er også fordi atomindustrien er å se prisene stige i stedet for å falle. De har ikke funnet veien til å innovere i å redusere priser. Så vi håper at de får sin handle sammen, kanskje gjennom fremtidige liten-modulære reaktorer som kan bygges på samlebåndet. Men akkurat nå er fremtiden ikke ser så lys for atomvåpen.”
Det andre spørsmålet når det kommer til energi er hvordan det vil manifestere seg i den større økonomi, og hvordan de enkelte bedrifter og huseiere vil tilpasse seg den endrede teknologiske landskapet.
Energi uavhengig, lave utslipp. (credit: Grå Watson/CC-BY-SA-3.0)
I henhold til Patrick Hanna, en konsulent med Enshift Makt og IGES Canada Ltd., den nærmeste fremtid fokus vil være på effektivitet, som det er langt den mest kostnadseffektive strategien for å gjennomføre. “Sånn, da vi overgang til micro – eller community-baserte tilnærminger til produksjon og lagring av energi, vi har tatt de nødvendige skritt for å kontrollere bortkastede ressurser,” forklarte han til Gizmodo.
Om vi går ruten av store, sentraliserte anlegg, eller gå til en off-grid energi-modellen, som er et åpent spørsmål. “Den spennende delen for meg om fremtiden for fornybar energi er om vi opprettholde vår store prosjekter og stole på dagens nett infrastruktur, eller vi ta microgrid tilnærming,” sa Hanna. “På det siste punktet, dette kan bety enten samfunnet solar, dvs. samfunn som genererer og lagrer sin egen makt og ikke distribuere til nettet, eller fullføre selv produksjon og lagring.”
Hanna sa dette vil bli avgjort som industri, myndigheter og forbrukere hertug det ut for energi overlegenhet. Faktisk, det er mye penger å bli gjort — og tapt — uansett i hvilken retning er tatt. Hva er mer, det er også mulig at solenergi vil selskapene bli egne verktøy, eller de kan gå så langt som til å samarbeide seg med lokalsamfunnet. Men som Hanna innrømmer, vil det være nok av motstand fra energibransjen.
Fremtiden er (Bokstavelig talt) Lyse
Naam og Hanna både stress at solenergi vil spille en stor rolle som vi overgangen til en lav-karbon økonomi. Det er en trend som er godt i gang, slik vi har sett ved flere gigantiske innsats rundt om i verden. Disse installasjonene sterkt hint om hva fremtiden av energi vil se ut.
Solenergi gårder som ligger i utkanten av Dunhuang i det nordvestlige Kina er Gansu-Provinsen (Credit: NASA Earth Observatory bilde av Jesse Allen, ved hjelp av EO-1 ALI data gitt courtesy av NASA EO-1 lag).
Ta Kinas første storskala kraftverk, som for tiden er under bygging i Gobi-Ørkenen. Solar farm, som strekker for miles og kan sees fra verdensrommet, er i dag tre ganger større enn det var for bare tre år siden. NASA forklarer hva det betyr i form av ekstra strøm:
Ifølge China Daily, Gansu-Provinsen er samlet installert solar kapasitet i 2014 nådd 5.2 gigawatts. Ren Technica rapportert at Kinas National Energy Administration (NEA) hadde satt mål om å øke provinsens kapasiteten med ytterligere 0,5 gigawatts i 2015.
Over hele landet total installert kapasitet i 2014 var 28.05 gigawatts, i henhold til PV-Magasinet. Av det, mer enn 10 gigawatts ble nylig lagt kapasitet i 2014, noe som førte til en 200 prosent økning i kilowatt-timer med elektrisitet produsert via solenergi gjennom året før.
Kina har lagt til mer enn 5 gigawatts av ny kapasitet i første kvartal 2015 alene. Det er en del av landets større plan for overgang bort fra kull, og bevege seg mot mer fornybar, bærekraftig energi.
Lignende ting skjer i Usa, inkludert 9 millioner panel, 9.5 square mile, 500-pluss megawatt Topaz Plante, og den massive 579-megawatt Solar Stjerners prosjektet. Planter som disse vil bli benyttet i fremtiden til å doble som avsalting planter til å produsere store mengder av drikkevann.
Den Topaz Anlegg (Credit: Senter for arealbruk Tolkning)
Vi ser fram til midten av det 21. århundre, er det også mulig at vi vil trekke ut solenergi direkte i verdensrommet. Utsiktene til plass-basert solar har eksistert siden 1960-tallet, og noen eksperter mener det har potensial til å løse alle våre energibehov.
Plass-basert solar konseptet bilde (Credit: John C. Mankins/NASA)
Japan, med sitt forslag til SBSP System, er å lede an. Dens space agency, JAXA, i håp om å få et fullt operativt system opp til 2030. En gang på plass, systemet ville fungere i en stabil bane rundt om 22,400 km over ekvator hvor det vil absorbere sollys. Det vil da overføre energi til Jorden ved hjelp av laserstråler på om lag 42% solenergi-til-laser energi effektivitet. Hver energi-utpakking satellitt vil stråle-energien til en 1,8 kilometer bredt motta station i stand til å produsere en hel gigawatt strøm nok til å drive en halv million boliger.
Tenke Stort Ved Å Gå Små
Ikke alle er enig i at fremtiden er solenergi. Nanoteknologi ekspert J. Storrs Hall er skeptisk til at vind eller solenergi gårder noensinne vil produsere en betydelig andel av den energien vi trenger, og hevdet at de begge kjører mot den historiske trenden, som er å redusere, ikke øke, fotavtrykket av produksjon.
Snarere, han peker på nanoteknologi, som han beskriver som “utvidelsen av bioteknologi ved andre midler.”
“Det vil med stor sannsynlighet gi oss en benk, hvis ikke håndholdt, synthesizere, som vil erstatte en stor del av den sentraliserte fabrikk produksjon og transport systemet vi har nå,” Hall fortalte Gizmodo. Han er i utgangspunktet snakker om molekylære montører, eller “albumet” — en oppskrytte teknologiske hellige gral som vil være beslektet med Star Trek-portreplikatorer.
Kunstnerisk inntrykk av en stasjonær molekylær assembler. (Credit: CRNano)
“Dette vil være på samme måte som personlige datamaskiner erstattet sentralisert datamaskin-center stormaskin i løpet av de siste tiårene,” sa Hall. “Den eneste ting å tenke på er at personlige synthesizere vil ta for mye karbon ut av luften”.
Hall sier at, med nanotech, vil vi være i stand til å oppnå en helt karbon-gratis drivstoff system. For eksempel, vi kan være i stand til å håndtere ammoniakk som drivstoff, i forhold til den ikke-så-enkel å bruke hydrogen. En nano-fuel cell, en gang oppnådd, ville produsere vanndamp og nitrogen. Denne utviklingen ville gjøre mye for å redusere CO2-utslippene fra transport, som utgjør om lag 14% av alle klimagassutslipp.
Nanotech av seg selv vil være nok til å gjøre det meste av denne transformasjonen, i henhold til Hallen, men til syvende og sist gold standard for karbon-fri energi er kjernekraft.
“Å få et grep på hvorfor det er slik, må du huske at det er en million ganger mer energi i kjernefysisk brensel enn i kjemiske seg,” sa han. “En million ganger mindre ressursutvinning, en million ganger mindre prosessering og transport, en million ganger mindre aske. For den samme strømmen som produseres, en reaktor bruker mindre drivstoff enn en vindmølle bruker opp smøreolje — så som er mer ‘bærekraftig’?”
Hall sa, at vår kjernefysisk teknologi er fortsatt svært mye i sin barndom, som han sammenligner vakuum-rør datamaskiner.
“Bruk nanotech til de ulike teknologiske utfordringer, og du får et ekstremt rent, svært billig energi base,” sa han. “Legg til den produktive evner av nanotech og du får en revolusjon i hver fysiske økonomisk sektor sammenlignes med den vi har sett i informasjonsteknologi. Og det betyr at personlige synthesizere, flygende biler, kommersielle plass reise, og personlig udødelighet. Hvis vi vil ha dem.”
Endre Måten Vi Dyrke Mat
Bortsett fra elektrisitets-og varmeproduksjon (på 25% av alle klimagasser), landbruket står for den nest største del av kaken på 24%.
I ordene til Ramez Naam, “å Produsere mat er den mest destruktive miljømessige aktivitet mennesker engasjere seg i,” en aktivitet som faktisk dverger klimaendringer i form av skade sin påføre på vår planet. I henhold til Naam, 85% av avskogingen er drevet av jordbruk, og at havet overfiske har ført til kollaps av nesten alle fiskearter vi spise, ødelegge korallrev og habitater de gir.
Unge hvete (Credit: Akshay Paramatmuni/CC-BY-SA-3.0)
Den eneste måten å gå frem på er gjennom intensivering av jordbruket. “Dette betyr mer mat på samme eller mindre mengde land,” sa Naam. “Vi kan gjøre det.” Men for å komme dit, må vi genetisk forbedre våre avlinger.
“Riktig genetikk kan gi avlinger for å få av med dramatisk tryggere plantevernmidler (eller ingen i det hele tatt), for å bruke vannet mer effektivt, å befrukte seg selv fra nitrogen i atmosfæren, til å bruke langt mer effektiv fotosyntese for å slå mer av sollyset som treffer dem i mat, og mer,” sa han. “Det er en stor avtale i hvert enkelt land, men det er enda mer av en stor avtale i utviklingsland, der avlingen avlingene per dekar er mye lavere, fordi de ikke har traktorer, eller syntetisk gjødsel, eller vanning systemer. Det er derfor jeg tror at Gmo saken enormt, spesielt for de fattigste deler av verden.”
AeroFarms er for tiden å bygge verdens største vertikal gård i Newark, NJ. (Credit: AeroFarms)
En annen mulig løsning kommer i form av kontrollerte-miljø landbruk (CEA), og tilhørende praksis av vertikal jordbruk. Det er ikke perfekt, men det er klare til å løse mange av problemene knyttet til konvensjonelle gårdsdrift. Som IGES Canada Ltd. President Michel Alarcon forklarte io9 tidligere i år, CEA har en rekke iboende fordeler:
Sammenlignet med konvensjonelle gårder (og avhengig av den eksakte konfigurasjon og teknologier som brukes), de er rundt 100 ganger mer effektivt i forhold til deres bruk av plass, 70-90% mindre avhengige av vann, med et lavere CO2-utslipp. Mat som er dyrket uten bruk av sprøytemidler, de er næringsrikt, og fri for kjemiske forurensninger. Og fordi de kan være bygget nesten hvor som helst, Messi kan tjene samfunn der visse matvarer er vanligvis ikke vokst.
Patrick Hanna, som jobber med Alarcon, mener at på et tidspunkt må vi bedre kontakt med våre matfat, som trolig vil bety en overgang til et mer småskala-landbruk-programmer, og i lokalsamfunn som arbeider sammen for å fremme lokal mat og husdyr tiltak. “Forhåpentligvis, det går denne ruten der mennesker jobber sammen for å hjelpe mate hverandre, til nytte for samfunnet og planeten,” sa han. “Jeg føler at dette vil sørge for at vi ikke ta å ha tilgang til sunn mat for gitt.”
Hanna ser for seg en lav-karbon fremtid der vanlige folk lever i en high-tech, men fullt funksjonell bolig system — en hvor grønnsaker er dyrket i hjemmet i en fullt automatisert smart system. Planter kan dyrkes og høstes i etapper, slik at for fersk høstet frukt og grønnsaker hver dag. Hvert hus ville være som det er egne mini-økosystem.
Det Shenzhen Asiatiske Cairn Farmscraper Prosjektet (Credit: Vincent Callebaut Arkitekter)
“Boliger vil være helt selvdrevet og har en måte av behandling og gjenbruk av vann som den sykluser gjennom huset; fra dusjer, vasker, toaletter og planter, og det vil være helt syklet og brukes på nytt slik at minst mulig avfall,” sa Hanna. “Kroppen av huset vil ta gråvann å innlemme i dette systemet.”
På en større skala, Hanna anslår at hvert samfunn vil ha det betyr at du enten vokse tree basert på frukt og / eller beite dyr for å handle med lokalsamfunn, i likhet med hva som ble gjort i det siste. Men han innrømmer mesteparten av arbeidet vil være fullt automatisert og styrt av en form for kunstig intelligens.
“Med grå vann fangst og smart mat systems incorporated med lokal energiproduksjon som folk kan igjen være ansvarlig for sin egen mat og energi produksjon,” sa han. “Det er som en fullt automatisert, smart system som tar oss med inn i fremtiden, samtidig som betaler hyllest til den måten vi pleide å gjøre det i det siste.”
Å Lage Kjøtt
En annen stor skift, i henhold til Naam, vil de bevege seg mot akvakultur, eller fiskeoppdrett. Men når det kommer til vår umettelige lyst på kjøtt, den største endringen vil ha for å komme til husdyr. “Å spise dyr er super ineffektiv,” sa Naam, men forbruket fortsetter å stige over hele verden.” Det betyr at vi er nødt til å vokse mer fôr på den samme land hvis vi er å mate dyrene vi spiser.
“Jeg ser ingen levedyktig vei rundt det når som helst snart,” sa han. “Vi har for å øke avlingen avlingene per dekar, i stor grad fordi de avlinger kommer til å bli stadig slått inn i kjøtt.”
For løsningen, Naam igjen poeng genetikk. “Vi vet at noen andre pattedyr produserer langt mindre metan enn kyr og griser,” sa han. “Nemlig: wallabies, som har symbiotiske bakterier i tarmen som bruker metan. Enten det er gjennom innføring av rett gut bakterier, eller direkte endring av gener på kuer og griser, jeg tror vi er nødt til å innføre noe sånt som dette i våre husdyr — en måte å konsumere metan heller enn å slippe den.”
En annen mulighet er lab-vokst kjøtt. Selv om det kan høres litt off-putting, prospekt av kultivert kjøtt er svært reell, og flere alvorlige virksomhet er i ferd med å se inn i den. Ikke bare vil dette eliminere masse flokker av husdyr, ville det være uendelig mye mer etisk.
Utfordringen vil være å senke kostnadene (det koster for tiden ca $330,000 å foreta en enkel hamburger patty) og finne måter å masseprodusere det effektivt og bærekraftig. Oh, og vi trenger å gjøre det velsmakende.
Håper Fortvilelse Over
Dette er bare et lite utvalg av hva vi kan forvente i de kommende tiår.
Sette alt sammen: Smart bygninger og byer, 2040 (Credit: Sandia National Laboratories)
Vi kan også forvente at ulike geoengineering og lagring av karbon innsats for å kompensere for effektene av global oppvarming. Og kanskje våre politikere og ledere i industrien vil til slutt smi avtaler som faktisk gjør en forskjell, for eksempel en effektiv og håndheves cap-and-trade regimer.
Til sammen utgjør disse bemerkelsesverdige framtidsbildene viser at vi trenger ikke å falle i fortvilelse.
E-post forfatteren på george@gizmodo.com og følg ham på @dvorsky. Topp bilde av iurii/shutterstock