Πράσινο: Το επόμενο βήμα στη βιώσιμη και ανανεώσιμη ενέργεια

Καθώς βιώνουμε ταχεία πρόοδο στις τεχνολογικές εξελίξεις την τελευταία δεκαετία, όλο και περισσότερες ιδέες και προσπάθειες αρχίζουν να εμφανίζονται για την καταπολέμηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής. Οι ακαδημαϊκοί και οι βιομηχανίες, για παράδειγμα, έχουν συνειδητοποιήσει όλο και περισσότερο ότι τα ορυκτά καύσιμα γίνονται λιγότερο βιώσιμα και έτσι προσπάθησαν να βρουν διάφορες εναλλακτικές λύσεις ενέργειας που είναι και πιο βιώσιμες και ανανεώσιμες. Μια τέτοια προσπάθεια –όπως ίσως νομίζετε– δεν θα ήταν ποτέ εύκολη διαδικασία, αλλά το αποτέλεσμα τελικά αξίζει τον κόπο. Δύο διαφορετικές ομάδες δημιούργησαν με επιτυχία εφεύρεση που θα μπορούσε να αλλάξει τη ζωή σε σχέση με τη δημιουργία ενέργειας, την οποία μπορείτε να διαβάσετε αναλυτικά παρακάτω.

Ως δευτερεύουσα σημείωση, προτού προχωρήσουμε, είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου ότι οι ιδέες της βιώσιμης και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας – ενώ μοιράζονται κάποιες ομοιότητες – στον πυρήνα είναι στην πραγματικότητα διαφορετικές μεταξύ τους. Αειφόρος ενέργεια είναι κάθε μορφή ενέργειας που μπορεί να δημιουργηθεί και να χρησιμοποιηθεί χωρίς να επηρεάσει αρνητικά τις μελλοντικές γενιές. Από την άλλη πλευρά, η ανανεώσιμη ενέργεια είναι ενέργεια που είτε δεν εξαντλείται όταν χρησιμοποιείται είτε μπορεί εύκολα να αναγεννηθεί μετά τη χρήση της. Και οι δύο τύποι είναι φιλικοί προς το περιβάλλον, αλλά η αειφόρος ενέργεια μπορεί να εξαντληθεί πλήρως εάν δεν διατηρηθεί ή δεν παρακολουθείται σωστά.

Αιολικό Πάρκο της Google με Kite Powered

Από τον δημιουργό της πιο δημοφιλής μηχανής αναζήτησης στον κόσμο προέρχεται μια νέα πηγή βιώσιμης ενέργειας. Από την αγορά της Makani Power – μιας start-up αφιερωμένης στην έρευνα της αιολικής ενέργειας – το 2013, η Google X εργάστηκε στο νεότερο έργο της με την κατάλληλη ονομασία Project Makani. Το Project Makani είναι ένας μεγάλος ενεργειακός χαρταετός μήκους 7.3 μέτρων που μπορεί να παράγει περισσότερη ισχύ από μια κοινή ανεμογεννήτρια. Ο Astro Teller, επικεφαλής του Google X πιστεύει ότι, «[εάν] αυτό λειτουργήσει όπως έχει σχεδιαστεί, θα επιταχύνει ουσιαστικά την παγκόσμια μετάβαση προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας».

Υπάρχουν τέσσερα κύρια στοιχεία του Project Makani. Ο πρώτος είναι ο χαρταετός, ο οποίος μοιάζει με αεροπλάνο στην εμφάνισή του και φιλοξενεί 8 ρότορες. Αυτοί οι ρότορες βοηθούν να σηκωθεί ο χαρταετός από το έδαφος και να φτάσει στο βέλτιστο υψόμετρο λειτουργίας του. Στο σωστό ύψος, οι ρότορες θα σβήσουν και η αντίσταση που δημιουργείται από τους ανέμους που κινούνται στους ρότορες θα αρχίσει να παράγει περιστροφική ενέργεια. Αυτή η ενέργεια στη συνέχεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Ο χαρταετός πετάει ομόκεντρα λόγω της πρόσδεσης, που τον κρατά συνδεδεμένο με τον επίγειο σταθμό.

Το επόμενο εξάρτημα είναι η ίδια η πρόσδεση. Εκτός από το να κρατά απλώς τον χαρταετό στο έδαφος, το δέσιμο μεταφέρει επίσης την ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται στον επίγειο σταθμό, ενώ ταυτόχρονα μεταδίδει πληροφορίες επικοινωνίας στον χαρταετό. Η πρόσδεση είναι κατασκευασμένη από ένα αγώγιμο σύρμα αλουμινίου τυλιγμένο σε ανθρακονήματα, καθιστώντας το εύκαμπτο αλλά ισχυρό.

Ακολουθεί ο επίγειος σταθμός. Λειτουργεί τόσο ως σημείο πρόσδεσης κατά την πτήση του χαρταετού όσο και ως χώρος ανάπαυσης όταν ο χαρταετός δεν χρησιμοποιείται. Αυτό το εξάρτημα καταλαμβάνει επίσης λιγότερο χώρο από μια συμβατική ανεμογεννήτρια ενώ είναι φορητή, ώστε να μπορεί να μετακινείται από τοποθεσία σε τοποθεσία όπου οι άνεμοι είναι οι ισχυρότεροι.

Το τελευταίο κομμάτι του Project Makani είναι το σύστημα υπολογιστών. Αποτελείται από GPS και άλλους αισθητήρες που κρατούν τον χαρταετό στο δρόμο του. Αυτοί οι αισθητήρες διασφαλίζουν ότι ο χαρταετός βρίσκεται σε περιοχές που έχουν ισχυρούς και συνεχείς ανέμους.

Οι βέλτιστες συνθήκες για τον χαρταετό Makani του Google X είναι σε υψόμετρα περίπου μεταξύ 140 m (459.3 πόδια) έως 310 m (1017.1 πόδια) πάνω από το επίπεδο του εδάφους και σε ταχύτητες ανέμου περίπου 11.5 m/s (37.7 ft/s) (αν και μπορεί στην πραγματικότητα να αρχίσει να παράγει ισχύς όταν οι ταχύτητες ανέμου είναι τουλάχιστον 4 m/s (13.1 ft/s)). Όταν ο χαρταετός βρίσκεται σε αυτές τις βέλτιστες συνθήκες, έχει ακτίνα κύκλου 145 m (475.7 πόδια).

Το Project Makani προτείνεται ως αντικατάσταση των συμβατικών ανεμογεννητριών επειδή είναι πιο πρακτικό και μπορεί επίσης να φτάσει σε υψηλότερους ανέμους, οι οποίοι είναι γενικά ισχυρότεροι και πιο σταθεροί από αυτούς που βρίσκονται πιο κοντά στο επίπεδο του εδάφους. Αν και δυστυχώς σε αντίθεση με τις συμβατικές ανεμογεννήτριες, δεν μπορεί να τοποθετηθεί σε περιοχές κοντά σε δημόσιους δρόμους ή ηλεκτροφόρα καλώδια και πρέπει να τοποθετηθεί πιο μακριά το ένα από το άλλο για να αποφευχθεί η σύγκρουση μεταξύ των χαρταετών.

Το Project Makani δοκιμάστηκε για πρώτη φορά στο Pescadero της Καλιφόρνια, μια περιοχή που έχει μερικούς πολύ απρόβλεπτους και απίστευτα ισχυρούς ανέμους. Το Google X ήρθε πολύ προετοιμασμένο και μάλιστα «ήθελε» τουλάχιστον πέντε χαρταετούς να συντρίψουν στις δοκιμές τους. Αλλά σε περισσότερες από 100 καταγεγραμμένες ώρες πτήσης, δεν κατάφεραν να συντρίψουν ούτε έναν χαρταετό, κάτι που η Google πίστευε ότι δεν ήταν ακριβώς καλό. Ο Τέλερ, για παράδειγμα, παραδέχτηκε ότι ήταν μάλλον «σε σύγκρουση» με το αποτέλεσμα, «Δεν θέλαμε να το δούμε να καταρρέει, αλλά νιώθουμε επίσης ότι αποτύχαμε με κάποιο τρόπο. Υπάρχει μαγεία στο να πιστεύουν όλοι ότι μπορεί να αποτύχαμε επειδή δεν αποτύχαμε». Αυτή η παρατήρηση θα ήταν πιθανώς πιο λογική αν σκεφτούμε ότι οι άνθρωποι, συμπεριλαμβανομένης της Google, μπορούν πραγματικά να μάθουν περισσότερα από την αποτυχία και το να κάνουν λάθη.

Βακτήρια μετατροπής ηλιακής ενέργειας

Η δεύτερη εφεύρεση προέρχεται από μια συνεργασία μεταξύ της Σχολής Τεχνών και Επιστημών του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ και του Ινστιτούτου Wyss για Βιολογικά Εμπνευσμένη Μηχανική, οι οποίες οδήγησαν σε αυτό που ονομάζεται "βιονικό φύλλο". Αυτή η νέα εφεύρεση χρησιμοποιεί τεχνολογίες και ιδέες που ανακαλύφθηκαν προηγουμένως, μαζί με μερικές νέες τροποποιήσεις. Ο κύριος σκοπός του βιονικού φύλλου είναι να μετατρέψει το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα σε ισοπροπανόλη με τη βοήθεια της ηλιακής ενέργειας και ενός βακτηρίου που ονομάζεται Ralstonia eutropha – ένα επιθυμητό αποτέλεσμα αφού η ισοπροπανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υγρό καύσιμο όπως και η αιθανόλη.

Αρχικά, η εφεύρεση προήλθε από την επιτυχία του Daniel Nocera του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ στην ανάπτυξη ενός καταλύτη κοβαλτίου-φωσφορικού που χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για να διασπάσει το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Αλλά επειδή το υδρογόνο δεν έχει πιάσει ακόμα ως εναλλακτικό καύσιμο, η Nocera αποφάσισε να συνεργαστεί με την Pamela Silver και τον Joseph Torella της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ για να ανακαλύψουν μια νέα προσέγγιση.

Τελικά, η ομάδα κατέληξε στην προαναφερθείσα ιδέα να χρησιμοποιήσει μια γενετικά τροποποιημένη έκδοση Ralstonia eutropha που μπορεί να μετατρέψει το υδρογόνο και το διοξείδιο του άνθρακα σε ισοπροπανόλη. Κατά τη διάρκεια της έρευνας, διαπιστώθηκε επίσης ότι διαφορετικοί τύποι βακτηρίων θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία άλλης ποικιλίας προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των φαρμακευτικών προϊόντων.

Στη συνέχεια, οι Nocera και Silver κατάφεραν να κατασκευάσουν έναν βιοαντιδραστήρα με τον νέο καταλύτη, τα βακτήρια και τις ηλιακές κυψέλες για την παραγωγή του υγρού καυσίμου. Ο καταλύτης μπορεί να διασπάσει οποιοδήποτε νερό, ακόμα κι αν είναι πολύ μολυσμένο. τα βακτήρια μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα απόβλητα από την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων. και οι ηλιακές κυψέλες λαμβάνουν μια συνεχή ροή ισχύος όσο υπάρχει ήλιος. Όλα μαζί, το αποτέλεσμα είναι μια πιο πράσινη μορφή καυσίμου που προκαλεί λίγα αέρια θερμοκηπίου.

Έτσι πώς λειτουργεί αυτή η εφεύρεση είναι πραγματικά πολύ απλό. Πρώτον, οι επιστήμονες πρέπει να διασφαλίσουν ότι το περιβάλλον στον βιοαντιδραστήρα είναι απαλλαγμένο από οποιαδήποτε θρεπτικά συστατικά που μπορούν να καταναλώσουν τα βακτήρια για να παράγουν ανεπιθύμητα προϊόντα. Αφού δημιουργηθεί αυτή η κατάσταση, τα ηλιακά κύτταρα και ο καταλύτης μπορούν στη συνέχεια να αρχίσουν να διασπούν το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Στη συνέχεια, το βάζο αναδεύεται για να διεγείρει τα βακτήρια από το κανονικό στάδιο ανάπτυξής τους. Αυτό προκαλεί τα βακτήρια να τρέφονται με το πρόσφατα παραγόμενο υδρογόνο και τελικά η ισοπροπανόλη απελευθερώνεται ως απόβλητο από τα βακτήρια.

Η Torella είχε να πει αυτό για το έργο της και άλλους τύπους βιώσιμων πόρων: «Το πετρέλαιο και το αέριο δεν είναι βιώσιμες πηγές καυσίμων, πλαστικών, λιπασμάτων ή των μυριάδων άλλων χημικών ουσιών που παράγονται με αυτά. Η επόμενη καλύτερη απάντηση μετά το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο είναι η βιολογία, η οποία σε παγκόσμιους αριθμούς παράγει 100 φορές περισσότερο άνθρακα ετησίως μέσω της φωτοσύνθεσης από ό,τι οι άνθρωποι καταναλώνουν από το πετρέλαιο».