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全球20大绿色科技概念

2010/12/14 来源:新浪科技
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导读
随着气候变暖,全球环境正面临严峻的威胁,生态日趋恶化,资源日渐匮乏。为了拯救环境和未来可持续发展,全球科学家们一直在思考和研究如何在不影响发展的前提下更好地保护环境,从而提出了无数适用于未来可持续发展的绿色科技概念。美国《时代》周刊网站近日评出了来自全球的20大绿色科技概念。

随着气候变暖,全球环境正面临严峻的威胁,生态日趋恶化,资源日渐匮乏。为了拯救环境和未来可持续发展,全球科学家们一直在思考和研究如何在不影响发展的前提下更好地保护环境,从而提出了无数适用于未来可持续发展的绿色科技概念。美国《时代》周刊网站近日评出了来自全球的20大绿色科技概念。

1. 电子垃圾再利用

电子垃圾再利用

手机、计算机、电视机等高科技产品看起来是一种清洁事物,但事实上这些产品内部的配件损坏时如果被随意处理,则有可能污染环境,甚至对人类健康带来严重威胁。尤其是部分发展中国家,当地人不经任何保护措施就随意拆解废弃电子产品,将其中的汞、铅、镉及其他有毒金属暴露于环境之中,仅仅是为了获得电子产品中的其他贵重金属,如金、铜等。如今,所谓的电子垃圾已成为固体垃圾流中增长速度最快的一种,每年大约有2000万到5000万吨的电子垃圾被随意抛弃。

如果对这些电子垃圾进行回收再利用,既可以减少对金属采矿的需求,也可以有效地保护环境。位于美国新泽西州的“云蓝”公司可以帮助科技公司处理他们的电子垃圾,保证其中的贵重金属能够回收并在未来新的电子产品中重新再利用。对银行等机构来说,他们很担心存储于旧电脑中的敏感数据在处理过程中被泄露,“云蓝”公司可以在厂内当场进行处理。总之,“云蓝”公司可以保证不让任何电子垃圾被当成废物一样丢弃,至少不会让它们去毒害非洲等发展中地区的孩子们。

2. 海藻生物燃料

海藻生物燃料

这是一个致命的秘密:在美国,最大的可再生能源产业并不是太阳能、风能或电动汽车,而是古老的玉米燃料乙醇。由于有政府补贴,美国在2009年生产了106亿加仑乙醇,这足够替代3.64亿桶石油。然而,研究表明,大规模的乙醇生产并不一定是可持续的。用足以养活全球人的粮食来为汽车提供燃料,这样似乎并不合算,效率不高。玉米燃料乙醇的生产似乎与美国的政治现实有关,而没有更多地考虑环境因素。

但这是否就意味着生物燃料就不能够在美国的绿色能源战略中扮演更重要的角色呢?恰恰相反,生物燃料也是最恰当的一种。一个最佳选择就是由海藻生成的生物燃料,它可以解决玉米燃料乙醇所不能解决的许多问题。首先,海藻不需要农田来种植,只要有空闲的地方,有蓄水池、有充足的阳光即可。其次,海藻比其他传统的作物生长得更快,而且微生物在生长过程中还可以利用废水,甚至是盐水。美国加州蓝宝石能源公司和佛罗里达州藻类生物燃料公司已经在这一技术上取得领先优势,并接近商业生产,他们现在需要的则是来自政府的支持。

3. 海藻食物

海藻其实是极其有用的。美国旧金山Solazyme公司正在致力于为汽车、飞机等生产藻类生物燃料。不过,这一市场尚未商业化,而且由于燃料生产是一种低利润行业,像Solazyme这样的公司需要靠薄利多销的手段才能赚取一点点利润。

但是,Solazyme公司的化学家们却在无意中发现了藻类的另一种用途:食物。该公司利用海藻来生产面粉,这种面粉可以替代面包、饼干等食品所用的传统面粉。此外,海藻面粉中还含有油脂成份,这种油和有益健康的橄榄油有些相似。这种面粉虽然听起来似乎有些不可思议,但做出的食品确实很美味,而且低热量、高蛋白。这是一种完美的结合。

4. 薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池

两大因素让太阳能成为新能源市场上更具竞争力的角色之一。一是效率,二是价格。效率就是指一面太阳能电池板能够将太阳能转化为电能的比例,价格就是指生产这种太阳能电池板究竟有多便宜。如今,正在使用的太阳能电池板,比如人们在屋顶上看到的单晶硅阵列,通常都是关注效率,但造价昂贵。

不过,生产太阳能电池板还有一种方式,那就是薄膜太阳能电池。这种技术使用的硅材料更少,这就意味着这种电池板的平均效率要低于使用晶体硅的阵列。但是,薄膜太阳能电池的另一个事实就是,使用的硅材料越少,就越便宜,而且生产速度更快。这种优势组合让美国亚历桑那州的第一太阳能公司和圣何塞市的纳米太阳能公司居于这一行业的技术龙头地位。第一太阳能公司也成为了全球最成功的可再生能源公司。

5. 熔盐存储

熔盐存储

环境学家可以毫不犹豫地告诉你,可再生能源拥有许多优点。由于风能和太阳能都是免费的,因此人们不需要为这种燃料支付任何费用,此外还可以节省煤、天然气、石油和核能等生产领域必须的设施建设费用。但是,风能和太阳能面临的一个主要问题就是间歇性。当风不吹的时候或当太阳落山的时候,涡轮机和硅片将无法生产电能。

不过,一些成规模的太阳能公司正在想方设法地存储在阳光充足的日子里生产的电能。一个选择就是“熔盐”。熔盐可以用来进行太阳热发电,这种技术利用强大的镜面聚焦太阳热量产生蒸汽,从而带动发电涡轮机。白天产生的多余热量可以用来加热大量的盐,这种盐可以吸收数量可观的热量。当太阳落山时或白天是多云天气时,熔盐存储的热量再被用来产生蒸汽带动发电涡轮机。

6. 太阳塔

太阳塔

有两种方式从太阳身上汲取能量,一种就是通过光电板将太阳光直接转化为电能。但是,太阳光也可以产生热量,可以通过镜面将太阳光聚焦从而产生蒸汽带动发电涡轮机。这就是第二种方式,也被称为太阳热或聚焦太阳能。事实上,在美国内华达州和加利福尼亚州沙漠中已有这样的太阳热电站在运行。这些太阳热电站利用一排排很低的曲面镜来反射太阳光。

不过,美国eSolar公司的比尔-格罗斯认为,他可以改进一些基本技术。eSolar公司并不是采用曲面镜阵列,而是利用垂直的镜面塔技术,这种技术可以完美地将太阳光聚集于地面上的一个目标。此外,通过软件控制,镜面还可以非常完美地跟踪太阳的位置,将产生的电能最大化。

7. 微生物定制生物燃料

微生物定制生物燃料

在可替代能源之前,生物科技是硅谷最重要研究方向之一。科学家们正在致力于解码基因组,力争生产更新更好的药物。但是,科学家们发现这两个领域其实有着许多共同点,尤其是在生物燃料方面。第一代生物燃料是有局限性的:每加仑玉米燃料乙醇比石油燃料产生的能量少,而诸如生物柴油燃料之类的新型燃料,如果没有经过代价不菲的技术转化,常常无法应用于汽车引擎。这也是新型燃料无法得到广泛认可的最大障碍。何况,现在到处都是石油燃料的基础设施,要改进它们肯定不是一件容易的事,而且代价高昂。

那么如何利用现有的基础设施广泛使用生物燃料呢?如今,有许多生物科技公司正在这一领域努力。Amyris公司和LS9公司正在利用生物科技生产新型生物燃料,这种燃料如今已可应用于我们的小汽车和卡车之中。这两家公司首先在实验室中培养一种可以生产生物燃料的微生物。当然,这种技术要想实现商业化生产还需要很长的路要走,但它为未来的生物燃料带来了希望。

8. 电动汽车

电动汽车

对于环境保护论者来说,他们坚信未来必将是电气化。但究竟要多长时间才能实现呢?自从汽车问世以来,电动汽车一直都是一个热门话题。事实上,这一技术一直没有取得重大进展。电动汽车比起燃油汽车存在许多不足,如每加仑燃油可以提供更大的动力,而电池则永远无法持续很远的路程。

不过,时间会改变一切。2010年可能标志着电动汽车巅峰时刻的到来。通用汽车Volt电动车于今年底开始量产。日本日产汽车、丰田和福特汽车也都纷纷推出自己的电动汽车。一些较小的公司也正在试验超高效电动车。然而,电动汽车仍然有许多问题需要克服和解决。

9. 智能电表

智能电表

我们所使用的电器已是21世纪电器,然而电器接入的电网却仍然属于20世纪。这种电网效率低,而且极易崩溃。改进电网是大范围利用清洁能源的重要组成部分:需要更好的导线来传输风力等能量产生的电能。一个灵活多变的智能电网可以更好地处理可再生能源的间歇性问题。

对于一个小型的智能电网来说,安装的首要步骤就是安装一个智能电表。如今的电表只会记录和显示一些最基本的信息。现有基础设施甚至不知道提醒用户灯火管制,直到大量用户打电话过去询问。但是接入网络中的智能电网可以传播各种即时信息,让基础施设和用户都能够时时了解究竟用了多少电,这样就可以更高效地使用电源,可以以更少的能量需求来设置洗衣机洗衣时间等。

10. 锂离子电池

锂离子电池

未来的电力年代,并不是追求变革,重点关注的应该是能量存储,尤其是对手机充电装置和电动汽车充电装置。低容量电池可以将电动汽车带回到数十年前。不过,随着新技术的出现,电池容量也在发生变化。上世纪90年代的电池通常都是镍离子,虽然它们比以前的铅电池有所改进,但它仍然无法为汽车长距离运行提供足够的动力。

锂离子电池或许可能成为一个潜在的挑战者。锂离子电池在一个相对较小的空间里可以储存更多的电能,一个较小的电池也可能更轻,从而减轻电动汽车的车身重量,所需要的驱动力也因此变小。不过锂离子电池的价格还有很大的下降空间。一部电动汽车的锂离子电池估计价值1万美元。美国马萨诸塞州的A123系统公司将可能成为这一领域未来清洁能源技术的领跑者。

11. 燃料电池

燃料电池

有时候,某些高科技起步于一般技术。燃料电池是一种传统、基本的技术,它们通过电池内部的燃料氧化反应产生电量。本质上讲,它们是一种化学电池,在每一所高中的化学课上都可以制做这种电池。与蓄电池不同的是,它们不能存储电能。不过,它们的简易性也让它们更适用于某些特定场合,如美国宇航局曾经长期使用氢燃料电池为太空船供电。

一些人开始尝试利用氢燃料电池作为一种更清洁的商业发电方式。比如,本田和其他一些汽车公司已经研制出氢燃料电池动力汽车,不过这些氢燃料电池造价不菲。带来变化的是美国加州的“旺盛能源”公司。今年初,“旺盛能源”公司推出一种被称为“旺盛盒”的产品,该系统利用燃料电池技术提供离网电力。“旺盛盒”相当于一个集装箱的一半大,采用固体氧化物燃料来氧化自然气体从而产生电能。这种技术已经出现了一段时间,但“旺盛能源”公司能够以相对较低的温度实现氧化反应。

12. 屋顶风能发电

屋顶风能发电

如果你希望为自己的家提供离网电能,通常只有一种办法,即太阳能电池板。风能通常应用于公共事业规模,在广泛的田野上通过巨大的风力涡轮直接向电网供电。太阳能一般是家庭自供电的首选。

但是,如果风力足够大,风力涡轮机也可以改小,完全可以安装于屋顶之上。Windtronics公司正在研发一种迷你风力涡轮机,它既可以安装于任何平屋顶之上,也可以建立起一个庞大的阵列。每个迷你风力涡轮机直径约6英尺(约合1.8米),看起来像是一个巨大的圆形排气扇。在风力正常情况下,每台涡轮机每年可以生产近3000度电。与其他发电涡轮机不同的是,Windtronics公司的涡轮机没有可旋转齿轮,因此更安静。在普通的风力涡轮机中,扇叶带动齿轮,齿轮再转动发电机,最后发电机产生电能。在Windtronics涡轮机模型中,扇叶尖端装有磁铁,通过磁铁吸附于一个轮子上,整个涡轮机就是一台发电机。这种技术使得Windtronics涡轮机更安静,安装于屋顶也不会打扰自己和邻居。

13. 潮汐塔

潮汐塔

潮汐是一种海洋能,可以产生巨大的动能,通过某种适当的技术可以捕获这种能量。事实上,潮汐比风能更好,因为它比风能更易预测。通常,最好的风力资源都远离人口密集的中心城市。恰恰相反,世界上主要的大城市大多是紧临海边。不过问题在于,在水下建造基础设施比在陆上的花费要高得多,此外还要考虑咸水对设施的侵蚀和后期维护这些挑战。

尽管存在挑战,但潮汐塔已慢慢得到认可。这种技术原理同风力涡轮机,潮汐的稳定运动带动水下涡轮机从而产生电能。与风力一样,世界上某些地区潮汐能非常丰富,如加拿大的芬迪湾是地球上潮汐能最密集的地区之一。尽管纽约市的潮汐有些平静,但该市仍有潜力利用潮汐能,像Verdant之类的能源公司正在进行尝试。

14. 绿色信息技术

绿色信息技术

计算机看起来似乎很清洁,它们似乎只会在那嗡嗡地响,不会排放有毒物质。但是,它们需要电源,而当前的电源则主要来自化石燃料。尽管计算机和信息产业现是一个较小的碳排放源,只占全球排放量的2%,但这一数字正在快速增长,据估计10年内将会翻番。

因此,绿色信息技术自此而生。需要出现更高效的笔记本和服务器,软件系统可以在不用时自动关闭计算机系统,同时这种效能的提高不会影响计算机等设备的正常性能。Granola智能电源管理软件就可以在系统后台运行,调节计算机自带的节能硬件,保护你的计算机不会耗费任何不必要的电量。

15. 绿色混凝土

绿色混凝土

制造水泥是一种高耗能的过程。你必须将粉末状石灰石粘土高温加热到1450摄氏度,这通常需要大量的化石燃料,如煤或天然气等。毫无疑问,这一过程会产生大量的二氧化碳。每生产一吨水泥,要释放出650到920公斤二氧化碳。去年,全球共生产了近30亿吨水泥,二氧化碳排放量占全球5%左右。

好消息是现在有许多碳存储技术,可以实现水泥生产过程效能更高。比如,Hycrete公司已经生产出一种屋顶防水水泥,而且可以在将来重复再利用。伦敦Novacem公司则更进一步,他们已经研制出一种新型水泥生产技术,采用硅酸镁来替代富含碳的石灰石,而且生产过程中能够同时吸收二氧化碳,而且吸收量比排放量要多。不过,Novacem公司尚未实现商业化生产。如果这种技术能够实现商业化生产,绿色混凝土将成为一种可以用来消碳的材质。

16. 绿色建筑材料

绿色建筑材料

想让你的新楼房与众不同吗?那就让它变绿。绿色建筑已成为一种主流设计。许多高大的摩天大厦,如美国银行新总部大楼都标榜自己是最低能耗的建筑,他们尤其看重能源与环境建筑认证系统分数。如同燃油经济性是汽车能耗的重要指标一样,能源与环境建筑认证系统也是建筑物的能耗指标之一。美国众多亿万富翁们正在竞相建造美国最绿色的建筑。

大多数绿色建筑的绿色设计主要包括:充分利用自然光线以降低能源浪费;采用更智能的建筑材料。美国Serious Materials公司研制出一种高效窗户、多种绝缘建筑材料等,可以大大减少内部热量的流失。

17. 小型核电站

小型核电站

核电长期以来一直是环境运动的指责目标,绿色和平组织最开始就是一个反核组织。核电的放射性废料和严重事故的威胁,一直是绿色组织和环保人士最担忧的问题。但是,不可否认的是,如果忽略这些因素,核电是唯一的一种可以大规模生产又不会释放碳的非间歇性能源。如果取消了美国所有的核电站,那么来自煤碳发电站的碳排放量将大幅增加。

不过,核电站建设仍然进展缓慢。在过去数十年中,美国没有建造一所新的核电站。这和环境没有关系,只因为核电站的投资日益增加,如今很少有实体愿意拿大笔的资金去冒这个风险,但这不意味着核电的萎缩。美国纽斯高核电公司和巴布科克-威尔科克公司正在进行尝试。他们准备建设一些小型的核电站,这种核电站规模只相当于现有的数十亿瓦特反应堆的四分之一,这样就可以大大降低投资风险和事故风险。

18. 人工光合作用

人工光合作用

自然界其实总是比人类更智能,比人类做得更好,比如光合作用。长有绿色叶子的植物能够捕获太阳的能量并将其转化为有用的化学燃料。这一过程就比我们人类的光电太阳能电池板要高明、高效得多。

有许多科学家在尝试人工光合作用。美国麻省理工学院能源专家丹尼尔-诺塞拉正在试验一种人工光合作用方式。这种人工光合作用可以产生电源,电源再用来生产氢制造燃料电池。朱尔生物技术公司准备将这种利用方式商业化。问题是,如何最好地利用这种免费能源?树木也许有最好的答案。

19. 变废为宝

变废为宝

最完美的废物利用方式就是:用垃圾来发电。美国人每天丢弃的垃圾可以堆满所有的发电站。一个简单的方法就是燃烧垃圾,然后利用燃烧的热量产生蒸汽带动发电涡轮机。但是,这种方法有一个致命的缺陷:并不是所有的垃圾都可以燃烧,而且这些废物在燃烧时常常会释放出大量的有毒物质。因此,当前我们对于一些不可再利用的垃圾都是以掩埋的方法来处理。

尽管如此,还是有许多公司在思考如何更好地再利用这些垃圾。Costaka公司已经研究出一种新的变废为宝技术,利用该技术可以将大量的生物垃圾燃烧成气体,然后再转化为乙醇。加拿大Enerkem公司也提出了一个类似的处理方案,而且更进一步,他们能够建立起标准化的、易于建造的工厂,这种工厂可以将帮助任何城市将垃圾燃烧并转为清洁的生物燃料。

20. 生物碳

生物碳

随着全球气候变化加剧,每个人都希望能够找到一种更完美的途径,以快速、经济地降低碳的排放量,至今仍然未有一个理想的解决方案。不过,这并不意味着就没有通往“碳零排放”的捷径。生物碳就是一个相对简易的方式。

植物在生长过程中会吸收二氧化碳。但是,一旦它们被砍伐或燃烧,它们所吸收的碳就又会被排回大气中。保证树木生存,尤其是热带地区的树木,是存储碳的一种方式。但是,如果植物被砍伐并在一个可控的、低氧环境中燃烧,就会生成木炭。木炭是碳的一种稳定的固体形态。如果你将生物碳与某种土壤混合在一起,就可以减少大量的从土壤中释放出来的甲烷和一氧化二氮等温室气体。《自然-地理科学》一项最新研究发现,生物碳可以抵销全球12%的碳排放量。生物碳技术面临的挑战就是它本身的价值相对较低,因此没有多少商家愿意大批量生产。

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