10 способов использования сил природы, которые могут спасти человечество

Ожидается, что примерно через 75 лет на нашей планете закончатся такие полезные ископаемые, как нефть, уголь и природный газ. А поскольку человеческая цивилизация использует их как источники топлива и не готова отказаться от возможностей, которые они дают, придётся искать новые способы получить требуемую энергию. К счастью, у этой задачи есть пути решения — люди уже научились использовать природу, чтобы получить электричество, произвести революцию в продуктах питания, сделать мир чище и решить другие подобные вопросы. И вот как мы это делаем:

1. Взрывная сила молний помогает при переработке бетона

Бетон — смесь цемента, камня и воды — один из самых дешёвых и распространённых строительных материалов в мире. К сожалению, перерабатывать его практически невозможно, так что весь мусор от разрушенных зданий, мостов и дорог чаще всего просто выбрасывается.

Институт интегральных схем общества Фраунгофера нашёл решение: нужно взрывать бетон молниями. Это звучит как фантастика, но — работает. Когда мощные электрические импульсы бьют в бетон, энергия распространяется между отдельными элементами и эффективно разрывает устойчивые связи между ними, в результате чего остаются отдельные ингредиенты, и их вновь можно использовать для изготовления бетона.

2. Самовосстановление бетона

Исследователи из Нидерландов пошли по другому пути. Вместо того, чтобы искать способы переработки бетона, они придумали способ, как сделать так, чтобы бетон ремонтировал себя сам. Сейчас идёт работа над специальным видом бетона, куда предполагается добавлять живые бактерии. Когда под воздействием погодных условий бетон трескается, бактерии активизируются и выделяют в качестве отходов продукт под названием кальцит, очень похожий на известняк, и образовавшиеся в бетоне дыры затягиваются.

3. Солнечные батареи, разделяющие свет на составляющие

Несмотря на популярность солнечных батарей, их КПД составляет 10–15% — расчет произведен в сравнении с КПД солнечного света, попадающего в живую клетку. Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США работает над системами солнечной энергии, которые могут быть в два раза более эффективными, чем те, что мы используем сейчас. Суть метода — в расщеплении солнечного света на цвета и последующей сборки волн различной длины каждого цвета.

Система использует наноматериалы, некоторые из них ещё меньше, чем длина световой волны. Суть в том, что система сортирует цвета и по отдельности помещает их в клетки, специально разработанные для поглощения волн определённой длины. Руководствуясь этим принципом, планируется создать солнечные батареи, которым не нужно реагировать на весь цветовой спект. Ожидается, что КПД таких батарей достигнет 50%.

4. Ветряные электростанции, вырабатывающие электричество без ветра

Ветер — один из самых доступных ресурсов, которые у нас есть. Проблема только в том, что мы не можем его контролировать: он дует или утихает независимо от нашего желания. А когда он утихает, то перестают крутиться и ветряные электростанции.

Решение предложила компания Apple. В июне 2011 года ими была подана заявка на патент ветряной электростанции, преобразующей энергию ветра в тепловую энергию, и накопленное тепло будет создавать электричество даже тогда, когда лопасти не вращаются. По этому принципу работали ветряные мельницы в течение последних тысячелетий: ветер крутит лопасти и создаёт энергию. То же самое делает технология Apple, только она также умеет накапливать создаваемое трением тепло.

5. Автономные системы питания под видом искусства

Японские розничные компании придумали системы аквапоники, изначально предназначенные для создания произведений искусства в больницах и домах престарелых. Суть в том, что система использует отходы рыб в качестве удобрения для растений. При этом растения фильтруют и чистят воду, которая возвращается обратно в аквариум. По сути, такая система максимально приближена к природным условиям в закрытых водоёмах — прудах или озёрах.

Сейчас разработка взята во всём мире за основу для создания возобновляемых источников питания в тех районах планеты, где водные запасы ограничены. Система создаёт свой собственный круговорот воды, так что пустынные районы, где осадков мало, могут использовать такие аквариумы, чтобы получать пищу круглый год.

6. Солнечный фильтр воды

Эту технологию для очистки воды придумала 14-летняя девочка Дипика Куруп. Узнав, что индийским детям приходится пить застоявшуюся, заполненную бактериями воду, Дипика создала солнечный фильтр воды. Его смогут приобрести даже малоимущие — он стоит всего несколько центов. Работа прибора основана на взаимодействии оксида цинка и оксида титана с солнечным светом, в результате чего бактерии в воде погибают.

Система достаточно эффективна: спустя несколько часов на солнце число бактерий в обработанной воде снижается от 8000 до 50 на литр, что делает воду безопасной для питья. Более того, благодаря использованию дармовой солнечной энергии прибор можно использовать даже там, где вовсе нет электричества.

7. Генератор, работающий на человеческой моче

Четыре студента из Нигерии создали мощный генератор, требующий для работы единственный возобновляемый ресурс, который всегда под рукой — человеческую мочу. Агрегат использует процесс электролиза — выделяет из мочи кислород, впоследствии используемый для питания генератора. Из одного литра мочи можно получить колоссальный результат — 6 часов непрерывной работы генератора. Напомним, что один нормальный человек вырабатывает около 2 литров мочи в день.

8. Самоходный морской робот

Волновой Планёр — это беспилотное морское судно, использующее для движения океанские волны. Запатентованная система позволяет судам небольшого размера двигаться вперёд, пока на поверхности воды есть хотя бы маленькие волны — а в океане они есть всегда.

Недавно Волновой Планёр побил мировой рекорд среди беспилотных транспортных средств — он прошёл 14 500 километров в течение года. Во время поездки корабль пережил морские штормы и даже нападения акул.

9. Выработка энергии из вибрации поезда

Вокруг нас много неиспользуемой энергии, только и ждущей подходящего устройства, с помощью которого её можно будет использовать. Исследователи из Университета в Стоуни-Брук поняли, что едущий по рельсам на большой скорости поезд вырабатывает тонны потенциальной энергии, и на основании этого наблюдения создали устройство, предназначенное для сбора и последующего преобразования её в электричество.

Исследователи утверждают, что их прибор может выпускать до 200 Ватт постоянного тока. Полученную энергию можно будет использовать для питания устройств на станциях, что ежегодно сохранит штату Нью-Йорк более $10 млн. ежегодно. Если учесть, что в США почти 227 000 километров железнодорожных путей, то в масштабах страны экономия получается весьма существенной.

10. Самозаполняющаяся бутылка воды

Возобновление водных ресурсов — одна из самых насущных потребностей в современном мире. Очистка воды требует огромного расхода энергии. При этом не стоит забывать, что примерно миллиард людей на нашей планете живёт в засушливых регионах, где пресная вода — дефицит. Компания NBD Nano создала самозаполняющуюся бутылку

Поверхность бутылки покрыта искусственными выступами и желобками, заставляющими влагу конденсироваться на поверхности бутылки, а затем добытая таким образом вода по желобкам попадает внутрь. В итоге, простояв час на открытом воздухе, бутылка «поймает» около 3 литров воды.