Một số công nghệ môi trường của tương lai
Những chính sách sử dụng năng lượng đầy lãng phí, lạm dụng nguồn tài nguyên, thiếu nguồn cung cấp nước, sự thay đổi khí hậu toàn cầu, nạn phá rừng… là một vài chủ đề quan trọng mà các chuyên gia cần chú tâm đến nhằm giúp con người tạo lập một cuộc sống bền vững trên hành tinh này.
Theo dự báo của Liên Hợp Quốc, đến năm 2025, dân số tăng thêm 2,9 tỷ người sẽ vắt kiệt nguồn nước đang cạn dần và nhu cầu năng lượng của thế giới sẽ tăng 60% vào năm 2030.
Tuy nhiên, theo các chuyên gia, con người có thể trông đợi những cải tiến tích cực từ việc áp dụng những công nghệ môi trường sau có thể góp phần tạo nên một tương lai ít nhiều tươi sáng hơn.
1. Hạn chế sử dụng giấy
Bạn hãy tưởng tượng việc nằm dài trên ghế salon với tờ tuần báo buổi sáng, sau đó, với cùng trang giấy đó, bạn lại dùng để đọc cuốn tiểu thuyết mới nhất của tác giả yêu thích của mình.
Bạn sẽ chỉ phải mang theo một tờ báo duy nhất.
Đó là một khả năng của giấy điện tử, một loại màn hình dẻo giống như tờ báo truyền thống nhưng có thể được tái sử dụng liên tục. Màn hình của nó gồm vô số vi nan (microcapsules) chứa các phân tử mang điện tích.
Mỗi vi nan chứa các phân tử trắng và đen mang điện tích âm và dương. Tuỳ thuộc vào tín hiệu điện, các phân tử trắng và đen tạo nên những lớp nền mặt khác nhau.
Hãy thử làm phép tính đơn giản, mỗi ngày có hơn 55 triệu tờ báo được bán ra, nếu sử dụng loại báo điện tử nói trên thì sẽ tiết kiệm được một lượng lớn cây rừng dùng làm bột giấy.
2. Chôn khí thải vào lòng đất
CO 2là loại khí thải chính gây nên hiệu ứng nhà kính, làm cho trái đất nóng lên. Theo Cơ quan Quản lý thông tin năng lượng, đến năm 2030, con người sẽ thải ra gần 8.000 triệu tấn CO 2.
CO 2sẽ được phân tách và xử lý ngay từ nguồn phát thải.
Nhiều chuyên gia cho rằng, không thể ngăn lượng phát thải CO 2vào khí quyển mà chỉ còn cách, chúng ta phải tìm biện pháp để xử lý khí này. Một phương pháp được đưa ra là bơm CO 2vào trong lòng đất trước khi nó có cơ hội phát thải vào khí quyển.
Sau khi tách khí CO 2từ các loại khí phát thải khác, nó được chôn lấp dưới các giếng dầu, quặng muối và vỉa đá đã khai thác.
Mặc dù điều này nghe thật tuyệt vời, các nhà khoa học chưa chắc chắn về việc khí thải được bơm xuống lòng đất có được lưu giữ lâu dài hay không, tác động lâu dài đến đâu và chi phí cho việc tách và chôn lấp khí là khá cao nếu coi công nghệ này là giải pháp thực tiễn ngắn hạn.
3. Sử dụng thực vật và vi khuẩn
Ngành trị liệu sinh học sử dụng vi khuẩn và thực vật để xử lý ô nhiễm. Nhiều thí nghiệm như xử lý nitrat trong nước bị ô nhiễm bằng vi khuẩn, sử dụng cây trồng để làm sạch đất bị nhiễm chất độc asen.
Tương lai rất lớn của việc sử dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm môi truờng.
Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ đã áp dụng phương pháp sinh học để làm sạch một số khu vực bị ô nhiễm theo cách này. Hiện tại, các nhà khoa học cố gắng lai tạo các giống cây mới có khả năng chuyển chất ô nhiễm từ rễ ra bên ngoài thông qua lá cây.
4. Trồng cây trên mái nhà
Khái niệm này đã có xuất hiện từ thời xưa, tiêu biểu là Vườn treo Babilon, một trong 7 kỳ quan thế giới cổ đại. Truyền thuyết kể rằng, các mái nhà, ban công, sân thượng của cung điện hoàng gia Babylon phải trở thành vườn cây theo yêu cầu vị đức vua nhằm thể hiện tình yêu với người vợ của mình.
Những mái xanh giúp ích rất nhiều cho việc giảm nhiệt độ căn nhà của bạn.
Theo quan điểm môi trường hiện đại, vườn cây trên mái nhà sẽ giúp hấp thụ nhiệt, giảm tác động của CO 2bằng cách hút CO 2và thải ra O 2, làm mát không khí giúp giảm điện năng sử dụng cho máy lạnh.
Tóm lại, phương pháp này sẽ giúp giảm hiệu ứng “Heat Island" (hòn đảo nhiệt) thường thấy ở các trung tâm thành phố. Và biết đâu, những chú bướm và chim cũng ghé thăm những khu vườn trên mái nhà đấy, và giúp cho chúng ta thêm hứng khởi mỗi ngày.
5. Khai thác sóng và thuỷ triều để phát điện
Đại dương chiếm 70% diện tích bề mặt trái đất. Sóng biển là một nguồn năng lượng dồi dào có thể làm quay tua bin tạo ra điện. Trở ngại trong sử dụng nguồn năng lượng này là việc khai thác nó. Đôi lúc các con sóng quá nhỏ để cung cấp đủ năng lượng cần cho máy phát điện.
Tiềm năng của năng lượng thuỷ lực rất dồi dào.
Tuy nhiên, biện pháp khắc phục là lưu giữ năng lượng khi máy phát đã có đủ năng lượng để vận hành. Công ty East River ở New York hiện đang thử nghiệm hệ thống máy phát điện gồm 6 tua bin chạy bằng năng lượng thuỷ lực.
Hiện nay, các kĩ sư nghiên cứu một hệ thống có khả năng khai thác năng lượng ở những vùng ngoài khơi xa.
6. Chuyển hoá năng lượng nhiệt từ đại dương (OTEC)
Tấm panô thu năng lượng mặt trời lớn nhất trên Trái Đất chính là bề mặt đại dương. Theo Bộ Năng lượng Mỹ, mỗi ngày đại dương hấp thụ nhiệt lượng từ mặt trời tương đương năng lượng nhiệt của 250 triệu thùng dầu.
Triển vọng từ công nghệ OTEC sẽ đem lại nguồn năng luợng đáng kể.
Hiện, công nghệ OTEC chuyển năng lượng nhiệt chứa trong đại dương thành điện năng bằng cách lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt biển (nóng) và đáy biển (lạnh).
Sự chênh lệch nhiệt độ có thể làm quay tuabin phát điện. Hạn chế của phương pháp này là nó vẫn chưa có hiệu quả đủ để làm cơ chế chính cho việc sản xuất năng lượng.
7. Sử dụng năng lượng mặt trời
Năng lượng mặt trời, chiếu tới bề mặt trái đất dưới dạng photon, có thể chuyển hoá thành nhiệt hoặc điện năng. Có nhiều loại bộ thu năng lượng mặt trời ra đời và đã được ứng dụng thành công bởi nhiều công ty năng lượng và cá nhân.
Năng luợng thu đuợc từ Mặt trời duờng như là vô tận.
Thiết bị thu năng lượng mặt trời có hai dạng phổ biến là pin năng lượng mặt trời và bộ thoa nhiệt năng lượng mặt trời. Nhưng các nhà nghiên cứu đã tìm được một phương pháp hiệu quả hơn để chuyển đổi nguồn năng lượng dồi dào này bằng cách sử dụng các tấm gương và máng parabol để hội tụ năng lượng mặt trời.
Một phần thách thức của việc sử dụng năng lượng mặt trời là động cơ và khuyến khích từ phía chính phủ. Tiên phong trong áp dụng công nghệ hiện đại này là một công ty năng lượng ở Tây Ban Nha vừa mở cửa nhà máy nhiệt điện sử dụng năng lượng mặt trời cung cấp đủ điện năng cho 6.000 hộ gia đình và giúp giảm được 18.000 tấn khí CO 2/năm.
8. Năng lượng Hydro
Việc sử dụng pin nhiên liệu hydro được xem là một lựa chọn thay thế không ô nhiễm cho nhiên liệu hoá thạch. Thay vì thải ra khói gây ô nhiễm môi trường, pin nhiên liệu hydro sản sinh sản phẩm phụ là nước do sự kết hợp hydro và oxy trong quá trình tạo ra điện năng.
Những chiếc xe sử dụng động cơ Hydro là một lựa chọn cho tuơng lai.
Vấn đề của pin nhiên liệu là làm sao thu được hydro. Các phân tử nước và rượu phải được xử lý để tách hydro cung cấp cho pin nhiên liệu. Mới đây, các nhà khoa học đã tìm ra phương pháp cung cấp năng lượng sử dụng cho máy tính xách tay và nhiều thiết bị nhỏ gọn khác bằng pin nhiên liệu.
Nhiều hãng xe hứa hẹn cho ra đời thế hệ xe hơi mới với chất thải duy nhất là nước. Lời hứa về một nền kinh tế hyrdro biết đâu sẽ sớm thành hiện thực.
9. Khử muối trong nước biển
Theo Liên Hiệp Quốc, đến giữa thế kỷ này, nguồn nước đang cạn kiệt sẽ ảnh hưởng đến hàng tỷ người trên thế giới. Khử muối về mặt cơ bản là loại bỏ muối và khoáng chất khỏi nước biển, là một phương pháp khả thi để cung cấp nước cho nhiều khu vực trên thế giới, những nơi thiếu nguồn nước uống được.
Mặc dù chi phí cao, nhưng công nghệ này sẽ là tương lai cho nguồn nuớc trên Trái Đất.
Hạn chế của công nghệ này là chi phí quá cao và tiêu tốn rất nhiều năng lượng. Các nhà khoa học đang nghiên cứu một quy trình tốt hơn, nhằm sử dụng các loại nhiên liệu rẻ hơn để làm nóng và bay hơi nước trước khi cho nó chảy qua các màng lọc mỏng nhằm tăng tính hiệu quả.
10. Chế tạo dầu mỏ từ bất kì thứ gì
Về nguyên tắc, bất cứ chất thải nào có thành phần cacbon - từ phân gà cho tới lốp xe cũ, chai lọ - đều có thể biến thành dầu hỏa nếu được xử lý theo phương pháp gọi là là thermo – depolymerization, giống với sự sản sinh ra dầu hỏa từ thiên nhiên. Những người đề xướng công nghệ này khẳng định rằng 1 tấn chất thải của gà có thể tạo ra 600 pounds (khoảng 273 kg) dầu mỏ.
Nhưng để có sản phẩm giống như vậy thì phải mất hàng triệu năm. Nếu muốn nhanh, các nhà khoa học phải nghiên cứu những cỗ máy tạo ra môi trường có nhiệt độ, áp suất thích hợp. Việc này đòi hỏi một khoản chi phí không nhỏ cho nghiên cứu và vận hành. Do đó, sản xuất nhiên liệu hóa thạch nhân tạo có thể tạm thời đáp ứng nhu cầu trong giai đoạn chuyển tiếp chứ không phải giải pháp lâu dài.
11. Nhựa sinh học – công nghệ của tương lai
Với giá dầu tăng cao và mối đe dọa của sự biến đổi khí hậu hiện nay, sản phẩm nhựa sinh học sẽ là một trong những sự lựa chọn thay thế nhựa truyền thống trong tương lai gần. Tuy nhiên, đảm bảo an ninh lương thực sẽ là vấn đề thách thức đối với công nghệ mới này.
Ông Scheer, 55 tuổi, là chủ sở hữu của Cereplast, một công ty ở Mỹ chuyên thiết kế và sản xuất các vật liệu nhựa từ tinh bột có trong sắn, ngô, lúa mì và khoai tây. Ông tin tưởng với giá dầu tăng cao như hiện nay, sản phẩm nhựa sinh học sẽ là sự lựa chọn cho các sản phẩm nhựa truyền thống trong tương lai gần.
Mỗi năm, người Mỹ tiêu thụ khoảng 110 tỷ cốc nhựa. Các sản phẩm nhựa này chủ yếu được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hóa thạch như dầu mỏ, nhưng các nguồn nguyên liệu này mất khoảng 70 triệu đến 100 triệu năm để hình thành và chúng đang dần cạn kiện. Trong khi đó, sản xuất nhựa sinh học từ khoai tây và ngô sẽ là một giải pháp bền vững hơn.
Trong tương lai nhựa sẽ được sản xuất chủ yếu từ tảo biển
Tuy nhiên, một số nhà khoa học lo ngại rằng việc sản xuất nguyên nhiên liệu sinh học có thể khiến thế giới lâm vào một cuộc khủng hoảng thiếu lương thực. Để giải quyết mối lo ngại này, ông Scheer đang lên kế hoạch sản xuất nhựa sinh học từ tảo biển thay vì từ các sản phẩm nông nghiệp.
"Tảo biển cũng rất giàu tinh bột như trong các sản phẩm nông nghiệp. Chúng ta có thể nuôi tảo trên quy mô lớn để giúp giảm giá thành các sản phẩm nhựa”,ông Scheer nói. Công ty Cereplast hy vọng sẽ đưa ra thị trường sản phẩm nhựa sinh học được sản xuất từ tảo vào cuối năm 2010. Đây sẽ là một bước đột phá lớn trong cuộc “cách mạng xanh” mà thế giới đang hướng tới để đối phó với hiện tượng biến đổi khí hậu.
