Ще ни спасят ли технологиите от заплахите за околната среда?

В продължение на 200 години, които са изминали след края на индустриалната революция, човекът е разгърнал границите на своята дейност в планетарен мащаб и е причинил промени, засягащи целия свят,  посочва в своя обзор за щетите от човешката дейност върху околната среда ТАСС (Rosnano).

Още през 1972 г. членовете на международната организация "Римски клуб", която обединява представители на световния политически, финансов, културен и научен елит, в доклада "Ограничения на растежа" предупреждават, че дисбалансът между прираста на населението, количеството на наличната храна, природните ресурси и замърсяването на околната среда неизбежно ще доведе до глобална катастрофа.
Нова книга Come On! разкрива по-подробно сценариите за възможни катастрофи, които според авторите могат да изтрият човечеството от лицето на Земята или значително да намалят неговия брой. В специалния проект на ТАСС и Фонда за инфраструктурни и образователни програми (Rosnano Group), са представени  пет от най-важните проблеми в опи да се покажат всички плюсове и минуси на прогреса. Развитието на човешката история в оптимистичен сценарий все още е възможно - и нанотехнологиите ще ни помогнат в това, сигурни са учените. Основното е, че човечеството разумно да се разпорежда със своите знания.

Планетарна настройка

Докато човечеството мечтае за космоса, на Земята се случват необратими климатични промени. Ако искаме да спасим нашата планета, трябва сериозно да помислим за проблема с глобалното затопляне и да премахнем причините за него. Вярно е, че това трябва да се прави с голяма предпазливост, защото цената на грешката е твърде висока. Авторите на книгата "Давай!" (Come On!) , публикувана от "Римския клуб", отнасят съвкупността от методи за целенасочена промяна на климата на Земята - геоинженеринга - към един от глобалните рискове за човечеството.

Целите, определени от Парижкото споразумение (международен договор, регламентиращ мерките за намаляване на въглеродния диоксид в атмосферата след 2020 г.), са практически недостижими, смятат много учени. За да се ограничи затоплянето с 2 ° спрямо прединдустриалната ера, както се изисква от споразумението, до 2050 г. е необходимо да се намалят емисиите на въглероден диоксид до нула. Но дори и ако това се случи, и всички страни, които са подписали документа, ще могат напълно да преразгледат подхода към производството на материали и изгарянето на изкопаеми горива, вече има достатъчно парникови газове в атмосферата и най-вече CO2, за да се повиши температурата над опасното ниво. Ето защо едно ограничение не е достатъчно, необходими са по-радикални мерки, посочва ТАСС.

Геоинженерингът от темите на художествените фантастични романи постепенно става част от глобалната екологична програма. Създават се работни групи, всяка година се появяват все повече статии по тази тема. Първо, през последните години учените са все по-склонни да вярват, че процесът на затопляне може да бъде спрян само с радикални методи: трябва да се намерят начини да се премахне излишния въглероден диоксид от атмосферата и да се разрабоят технологии, които позволяват да се отразява излишната слънчева светлина, идваща на нашата планета. На второ място, се подобряват изчислителни методи, които са способни да обхванат многофакторните модели на приложимостта на различни начини за връщане на климата в предишното му състояние.

Въпреки това, дори и с прогнозни изчисления, направени с помощта на невронни мрежи, не е възможно да се отгатне какви ще бъдат резултатите от опитите за изменение на климата. Ето защо геоинженерингът е спасение от глобалното затопляне за някои и заплахата за живота на Земята за други.

Въпреки факта, че има много начини за промяна на климата, те могат да бъдат разделени в две категории: контрол върху количеството слънчева светлина, идващо на Земята, и пречистване на атмосферата от излишния въглероден диоксид. 

Ъгъл на отражение

Изригването през 1991 г. на вулкана Пинатубо във Филипините доведе до освобождаването в атмосферата на 15 милиона тона серен диоксид. В резултат температурата на Земята е спаднала наполовина за цяла година. Въпреки катастрофалния характер на подобни събития (875 души са загинали), учените са имали възможност да наблюдават експеримент в планетарен мащаб и, въоръжени с числени стойности, да оценят неговите последствия.

Именно разпиляването на едно или друго вещество в горните слоеве на атмосферата - това е една от възможностите за намаляване на количеството слънчева светлина, идваща на Земята. Частиците на аерозола, като малки огледала, трябва да отразяват част от слънчевите лъчи, които ще помогнат да се охлади нашата планета.

Въпреки това, простотата на метода е придружена от редица не напълно проучени последици. Разпръснатите серни съединения могат евентуално да се слепят в по-големи образувания и да предотвратят отразяването на топлина в космоса, увеличавайки парниковия ефект. В допълнение, не е известно как топлинният и водният баланс на планетата ще се държи в условията на понижаване на температурата. Един възможен сценарий: намаляването на постъпващата слънчева светлина ще намали количеството вода, която се изпарява от повърхността на океаните. Това може да повлияе на интензивността на валежите, което пряко засяга посевите на селскостопанските култури.

Използването на сулфати като светлоотразителни агенти може да доведе до токсично утаяване под формата на сярна киселина, което уврежда озоновия слой. По-екологичен подход е използването на наночастици. Например, нанопрах от диамант или наночастици от алуминиев оксид. Вярно е, че има опасност от отравяне на почвата с последното съединение. В този случай, учените смятат, че е по-добре да се използва титанов диоксид.

Има много по-малко радикални начини за връщане на слънчевата светлина в космоса. Сред тях са боядисване на покриви със светлоотразяваща боя (вече има много такива нанослойни пластове) или покриването им с материал с висока стойност на албедо (стойност, характеризираща отражателната способност на повърхността), както и генетична трансформация на най-често срещаните култури, за да се увеличи отразяването на техните листа. , 

Преработване на CO₂

Една от основните причини за глобалното затопляне е увеличаването на съдържанието на парникови газове в атмосферата и най-вече на въглеродния диоксид. Следователно, втората голяма част от геоинженеринга е намаляването на въглеродния диоксид в атмосферата. Най-лесният и най-очевиден начин е да се увеличи количеството зелени площи, т.нар. залесяване. Основната пречка - подходящата за тази земя зона поради човешка дейност непрекъснато намалява.

Но можете да размножавате флората не само на сушата. Важен източник на кислород на Земята е фитопланктонът. Активността на тези организми е един от основните природни фактори при преработката на въглероден диоксид. Ами ако умишлено се „подхранват“ водораслите, като се прибави механизма за възпроизвеждане? Въпреки очевидните ползи от подобни идеи, учените се опасяват, че радикалното нахлуване в екосистемата на океаните може да засегне цялата хранителна верига, в източниците на която стоят водораслите. Как ще се отрази? Все още не е известно.

Естественият потенциал на природата вече се използва активно и днес, например за изхвърлянето на въглерод под формата на биоакумулатор. Това е просто: биомасата се изгаря в среда без кислород, без да се увеличава съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата и полученият въглен се зарива в земята и се използва като тор. Разбира се, един ден въглеродният диоксид ще се върне, но ще отнеме повече от един милион години. 
Предлага се също да се отделя въглероден диоксид от атмосферата и да се изпомпва в океанското дъно или в геоложки разломи и кухини. Но това отново е временно средство: рано или късно той отново ще бъде в атмосферата.

Най-интересните, но и трудоемки методи, са които позволяват не само да се абсорбира, но и да се обработва въглероден диоксид. Особено ако съчетават този процес с производството на енергия. Вече има лабораторни разработки за превръщане на въглеродния диоксид в суровина, търсена в много индустрии - въглеродни нановлакна. Друг подход ви позволява да създавате Li-CO2-батерии, действието на които е съпроводено с освобождаване на чист въглерод. Също така учените от инженерното училище в Университета на Питсбърг са намерили начин да превърнат въглеродния диоксид в ценна химическа суровина - метанол. Всички предложени по-рано методи бяха прекалено скъпи и енергоемки, но наскоро те излязоха с използването на наноструктуриран катализатор на базата на органични координационни полимери. Тяхното добавяне намалява цената на така получения метанол. (ТАСС)