Американские ученые создали инновационный тип печатных плат на основе витримеров, которые можно перерабатывать и использовать повторно. Это поможет в решении глобальной проблемы утилизации электронных отходов.

Печатная плата vPCB. Источник изображения: @Mark Stone/University of Washington via TechXplore.com

Традиционные печатные платы (PCB) широко используются в электронной промышленности благодаря их особым качествам, таким как химическая стойкость и огнеупорность. Однако эти платы крайне сложны в переработке и повторном использовании. Новое исследование, проведённое специалистами из Вашингтонского университета, предлагает решение этой проблемы на основе витримерных печатных плат (vPCB), благодаря которым возможна многократная переработка с минимальными отходами, сообщает Tom's Hardware.

В vPCB большая часть материала заменена на витример — высокотехнологичный полимер, который подлежит как процессу отверждения для создания плат, так и размягчению для извлечения компонентов при повторном использовании. Используя эту технологию, исследователи смогли переработать 98 % витримера и 100 % стекловолокна из отработанных vPCB.

Отмечается, что по прочности и электрическим свойствам vPCB сопоставимы с широко используемым материалом FR-4. Более того, при производстве и утилизации vPCB выброс канцерогенных веществ на 81 % меньше по сравнению с традиционными PCB. Учитывая, что переработка электронных отходов является серьезной экологической проблемой, vPCB вполне могут стать естественной заменой традиционных PCB.

Еще одним решением для создания более экологичных печатных плат являются водорастворимые материалы. Они обладают схожими преимуществами, так как их компоненты можно извлекать, растворив плату в воде. Однако рабочая электроника в таком случае не должна контактировать с водой в процессе эксплуатации, независимо от типа PCB, что является проблемой.

Таким образом, новые технологии, такие как vPCB и водорастворимые PCB, демонстрируют стремление технологической отрасли к снижению вредного воздействия на окружающую среду. А в сочетании с другими «зелеными» инициативами, такими как переработка использованного пластика в 3D-принтерный материал, мы можем надеяться на значительное уменьшение электронных отходов, по крайней мере в будущем.

В 2020 году Apple объявила о «плане масштаба всей планеты» по переводу всей цепочки поставок на экологически чистую энергию к 2030 году. Это непростая задача, так как основным поставщиком Apple остаётся Китай, который ощутимо зависит от угольных электростанций. Собственные операции Apple с 2018 года на 100 % углеродно-нейтральны. А сегодня компания рассказала об успехах в осуществлении плана по переводу цепочки поставок на экологичную энергию.

Электричество — как для производства продуктов Apple, так и для их зарядки и питания — составляет наибольшую часть совокупного углеродного следа Apple. В рамках обновлённой экологической инициативы компания призвала своих глобальных поставщиков к 2030 году перейти на использование чистой электроэнергии и стать углеродно-нейтральными во всех своих операциях, связанных с Apple.

Источник изображения: Pixabay

Apple сообщила, что более 320 «прямых» поставщиков, на долю которых приходится 95 % непосредственных производственных затрат компании, уже используют экологически чистую энергию в операциях, связанных с Apple. Сегодня в цепочке поставок используется 16,5 гигаватт возобновляемой энергии. В прошлом году было выработано более 25,5 млн мегаватт-часов чистой энергии, что позволило избежать выброса в атмосферу более 18,5 млн тонн углерода. К сожалению, из заявления Apple остаётся неясным, какой процент всей цепочки поставок использует чистую энергию, поскольку существует целая сеть компаний, поставляющих компоненты «прямым» поставщикам Apple.

Apple также предоставила обновлённую информацию о своих усилиях по выработке достаточного количества «чистой» энергии для компенсации электроэнергии, используемой для зарядки устройств компании. Apple инвестирует в проекты солнечной энергетики в штате Мичиган, которые в этом году позволят ввести в эксплуатацию 132 мегаватт «чистой» энергии. В Испании Apple заключила партнёрское соглашение с международной платформой ib Vogt, которое предусматривает генерацию 105 мегаватт солнечной энергии после запуска в конце 2024 года.

Источник изображений: unsplash.com

Apple также продвинулась к достижению ещё одной амбициозной цели к 2030 году: компания обязуется восполнить 100 % пресной воды, используемой в корпоративных операциях в проблемных регионах. Apple совместно с партнёрами «вернёт» почти 26,5 млн кубометров воды путём восстановления водоносных горизонтов и рек, и будет финансировать доступ населения к питьевой воде в течение следующих 20 лет. В прошлом году поставщики Apple сэкономили более 45,5 млн кубометров пресной воды, а общая экономия с начала программы «Чистая вода» в 2013 году составила 288 млн кубометров.

Исследователи из Университета Тохоку представили экологически безопасную одноразовую воздушно-магниевую батарейку. Для её активации нужна только обычная вода. В основе батареи лежит магний, который взаимодействует с водой и воздухом (кислородом). Такую батарею легко утилизировать, а использоваться она может для диагностических и носимых устройств.

Источник изображения: Tohoku University

В публикации учёные рассказали о разработке и тестировании высокоэффективной бумажной батареи, активируемой водой. Она использует нейтральный электролит и безопасный высокоэффективный электрокатализатор AZUL на основе пигмента. Бумажная батарея была изготовлена путём приклеивания фольги из магния (Mg) к бумаге и формирования катодного катализатора, а также газодиффузионного слоя (GDL) непосредственно на противоположной поверхности батареи.

Изготовленная таким образом бумажная батарея обеспечила напряжение постоянного тока 1,8 В. Плотность тока достигла 100 мА/см², а максимальная выходная мощность составила 103 мВт/см². Отдельно была проверена и подтверждена безопасность материалов, используемых в бумажной батарее. Кроме того, учёные на примерах показали применение экспериментальной батареи в носимых сенсорных устройствах, таких как пульсоксиметр (датчик SpO₂) и GPS-регистратор.

Источник изображения: The Royal Society of Chemistry 2024

Самым сложным в разработке было создать капиллярный механизм насыщения батареи водой в процессе активации, чтобы магний начинал взаимодействовать с водой и отдавать электроны и ионы. Учёные с этой задачей справились и считают, что для целого ряда сфер применения воздушно-магниевые батареи подойдут лучше литиевых.

Немецкие экоактивисты буквально взяли новую высоту в борьбе с вырубкой леса в пригороде Берлина под расширение завода Tesla. Они начали строить домики на деревьях. Всего построено 18 домиков для примерно 70 человек. Конфликтов с полицией не происходит, все вопросы решаются через суд.

Источник изображения: Jörg Carstensen/​dpa

Месяц назад на ведущей на завод Tesla ЛЭП был совершён поджог. Поскольку на опоре было смонтировано трансформаторное оборудование, восстановление энергоснабжения предприятия заняло около недели, что стоило компании миллионы долларов из-за вынужденного простоя. Глава компании Tesla Илон Маск назвал совершивших акт саботажа «самыми тупыми экотеррористами на Земле». Впрочем, следствие не установило факта связи между экотеррористами и экоактивистами в протестном лагере в лесу.

Но экоактивисты отличились по-своему. Чтобы помешать вырубке леса (а половину необходимой для расширения завода площадки уже вырубили), они начали строить домики на деревьях. Также дощатые сооружения обещают лучшую защиту от переменчивой апрельской погоды по сравнению с матерчатыми палатками на земле.

По словам пресс-секретаря этой группы экоактивистов, атмосфера в лагере «расслабленная», с полицией стычек не происходит. По выходным они приглашают жителей окрестностей выпить кофе с пирожными. Основные сражения происходят в суде. По данным Die Zeit, Административный суд в Потсдаме в ходе последнего заседания поддержал позицию активистов и отменил требования полиции свернуть лагерь и демонтировать домики на деревьях. Полиция подала жалобу на это решение в Высший административный суд Берлина-Бранденбурга. В настоящее время там всё ещё продолжается процесс принятия решений.

К 2030 году Apple планирует организовать полностью замкнутый цикл производства и стать одной из самых экологичных технологических компаний в мире — не в последнюю очередь из-за регуляторных требований в некоторых странах. В этом компании должны помочь передовые разработки в области искусственного интеллекта.

Дэйзи, робот-разборщик возвращённых iPhone. Источник изображений: apple.com

«Мы заметно продвинулись в этом направлении, и на пути к цели нам предстоит применить новаторские решения», — сказал глава Apple Тим Кук (Tim Cook) на «Китайском форуме развития 2024». По его словам, «искусственный интеллект предоставляет огромные возможности для компаний, стремящихся значительно снизить углеродный след, вплоть до нулевого». ИИ позволяет рассчитать индивидуальный углеродный след каждого человека, а также подобрать материалы и методы их переработки.

«Для создания лучших продуктов нам нужны партнёры, разделяющие приверженность новаторству и защите планеты», — похвалил Кук поставщиков в лице BYD, Lens Technology и Shenzhen Everwin Precision Technology.

Дэйзи разбирает двести iPhone в час

Apple уже много лет использует специальных роботов для разборки и переработки бывших в употреблении iPhone. По данным компании, один такой робот может разобрать 1,2 млн устройств год. Даже не оснащённые искусственным интеллектом роботы справляются с разборкой и переработкой устройств лучше людей, не говоря уж о возможности работать с опасными для здоровья материалами. Одним из достижений Apple на пути к полному отсутствию углеродного следа стал выход «углеродно-нейтральных» Apple Watch, да и последняя модель MacBook Air наполовину состоит из переработанного сырья.

«Мы не смогли бы перерабатывать столь значительный объём материалов без использования ИИ. То есть, я хочу сказать, что уже сейчас ИИ играет важнейшую роль в этой работе», — подчеркнул Тим Кук на «Китайском форуме развития 2024».

Остальные мировые гиганты тоже не остались в стороне: Microsoft запустила программу AI for Earth для мониторинга и управления экосистемами, Google использует DeepMind для оптимизации энергопотребления ЦОД, Nokia разработала ИИ с теми же целями. Согласно проспонсированному Microsoft исследованию PWC, применение ИИ позволит к 2030 году снизить выбросы парниковых газов на 4%, что примерно равно годовым выбросам Австралии, Канады и Японии вместе взятых.

Компания MC Shipping Kamsarmax сообщила о завершении шестимесячных испытаний сухогруза с двумя вспомогательными парусами-крыльями, которые в ветреную погоду снимали часть рабочей нагрузки с дизельных двигателей. Результат превзошёл ожидания. От парусов ожидали снижения потребления до 1,5 т топлива в сутки, а на практике в сутки в среднем экономилось 3 т дизеля, а в отдельные дни до 11 т. Поэтому опыт будет взят на вооружение и распространён.

Источник изображений: MC Shipping Kamsarmax

Судно Pyxis Ocean водоизмещением 43 000 тонн под флагом Сингапура, эксплуатируемое компанией MC Shipping Kamsarmax и зафрахтованное компанией Cargill, было модернизировано двумя парусами-крыльями, разработанными британской компанией BAR Technologie. Паруса-крылья произведены норвежской компанией Yara Marine Technologies. Само судно предоставили японцы, а установкой парусов занималась китайская верфь COSCO.

Высота паруса составляет 37,5 м. Ширина неподвижной части равна 10 м, а два поворотных «крыла» имеют ширину по 5 м. В сильный ветер, в штиль и при входе в порт паруса укладываются на палубу. Автоматика сама подстраивает профиль крыльев и ориентацию по ветру для оптимального движения по курсу. Курс, кстати, может быть манёвренным с учётом розы ветров, но с привязкой к графику — параметрами курса можно играться, если задача стоит максимально экономить топливо.

Паруса поднимаются по команде капитана. Сигналом к этому будет простая индикация: красный — парус нельзя поднимать, зелёный — подъём рекомендован. Думать особо не нужно, а управлять парусом и подавно. За время испытания с августа 2023 года судно пересекло Индийский океан, Тихий океан, Северную и Южную Атлантику, а также миновало мыс Горн и мыс Доброй Надежды. В проекте устанавливать по три паруса на каждый подобный сухогруз, что ещё сильнее увеличит экономию топлива и снизит выбросы, а морские перевозки вносят в углеродный след Земли колоссальный негативный вклад.

Компания-оператор намерена провести судно Pyxis Ocean по всем возможным портам, чтобы убедиться в совместимости конструкции парусов и портовой инфраструктуры. Но в принципе она уже готова вооружать подобными парусами все свои суда.

Идея извлечения углекислого газа прямо из атмосферы витала в воздухе уже много лет, но интерес к ней возрос после выхода в 2022 году доклада Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, который подчеркнул перспективность такого подхода. AirMyne представила запатентованную жидкость для поглощения CO₂ и технологию последующего извлечения из неё углерода нагревом до температур 100–130 °C при помощи геотермального тепла.

Сам по себе метод использования специализированных жидкостей для поглощения CO₂ не нов, но в большинстве случаев для последующего высвобождения газа требуются высокие температуры. Процесс, предлагаемый AirMyne, может оказаться менее эффективным, чем высокотемпературный подход, но соучредитель и главный операционный директор Марк Сиффка (Mark Cyffka) подчёркивает гибкость и широкие возможности масштабирования своей технологии.

«Это гибко. Теперь вы можете использовать низкотемпературное тепло от [переработки] промышленных отходов и геотермальной энергии», — утверждает Сиффка. Сейчас компания тестирует различные конфигурации своей системы. Коллекторы, скорее всего, будут модульными, и из них жидкость будет поступать в большую централизованную колонну для регенерации, аналогичную той, что используется на крупных химических заводах, разработкой которых Сиффка занимался ранее, работая в BASF. По его словам, в настоящее время компания тестирует около 30 прототипов.

Согласно патентам, полученным компанией, ключевым компонентом жидкости AirMyne является один или несколько вариантов соединений четвертичного аммония. Четвертичный аммоний (аммоний-катионы) — это класс соединений, которые широко используются в самых разных областях, включая дезинфицирующие средства для рук, средства по уходу за волосами и кондиционеры для белья. Интерес к ним как к сорбентам CO₂ в последнее время резко возрос, потому что они широко доступны, относительно стабильны и не требуют сильного нагрева для выделения уловленного углекислого газа. Они также способны выделять CO₂ при влажности, близкой к точке насыщения, что потенциально даёт ещё один способ контролировать регенерацию жидкости.

Использование AirMyne низкотемпературного тепла может открыть двери для использования этой технологии на самых разных объектах: от геотермальных установок до химических нефтеперерабатывающих предприятий и пивоваренных заводов. Жидкостная система потребует большого количества воды — от одной до семи тонн на тонну уловленного углерода, — поскольку некоторая её часть неизбежно испаряется при контакте с атмосферой. Это может помешать использованию технологии в засушливых регионах. Тем не менее, спрос на улавливание углерода будет постоянно и быстро расти, что поможет AirMyne занять свою нишу на этом рынке.

Сейчас AirMyne сотрудничает с Fervo, объединяя свою систему улавливания углерода с передовым геотермальным проектом этого стартапа в штате Юта. Образцы CO₂, извлечённые компанией из атмосферы в лаборатории, были отправлены CarbonBuilt, компании по производству низкоуглеродистого цемента, и Rubi, которая производит текстиль из CO₂. В 2026 году AirMyne планирует внедрить свою технологию улавливания углерода с последующим закачиванием в подземные хранилища в штате Калифорния. Недавно компания привлекла инвестиции в размере $6,9 млн.

Группировки спутников связи, подобные сети Starlink, кроме очевидных проблем для астрономических наблюдений и замусоривания орбиты могут нести также другие пока неведомые опасности. Как считает американский физик и кандидат наук из Университета Исландии Сьерра Солтер-Хант (Sierra Solter-Hunt), металлические частички от сгорающих в атмосфере спутников в перспективе могут оказать катастрофическое влияние на магнитное поле Земли с массой неприятных последствий.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Ежедневно в атмосфере планеты испаряется около 50 т камней из космического пространства. После себя они оставляют 450 кг ионизированной пыли (из-за взаимодействия с ионизированными газами в воздухе). Это загрязнение в основном представлено минеральными веществами, тогда как один спутник Starlink второго поколения — это 800 кг фактически чистого металла. При сгорании спутника в атмосфере распыляются токопроводящие металлы и их оксиды. Токопроводящая пыль потенциальна способна создать условия для пробоя и просто повлиять на магнитное поле Земли вплоть до его разрушения в самом критическом случае.

Работа Сьерры Солтер-Хант посвящена исследованию подобной пыли, которую она называет плазменной. Написанная ею работа пока не прошла рецензирование и доступна лишь на сайте arХiv в виде препринта. Познакомившиеся с ней учёные считают выводы коллеги преувеличенными, хотя также признают необходимость дискуссии по этому вопросу.

Очевидно, что в случае развёртывания полномасштабной группировки Starlink из 42 тыс. спутников (не говоря о других) на Землю каждые сутки будут падать десятки аппаратов. Количество металлической мелкодисперсной пыли в атмосфере начнёт расти впечатляющими темпами. Объём токопроводящей взвеси в атмосфере может быстро составить конкуренцию радиационным поясам вокруг Земли. Особенно учёная опасается потери стабильности озоновым слоем, который защищает жизнь на Земле от ультрафиолетового излучения Солнца. Ранее, кстати, в рецензируемых журналах уже были опубликованы работы по разрушающему влиянию на озоновый слой процесса сгорания алюминия со спутников в атмосфере.

Угроза, стоит отметить, совсем не призрачная. В прошлом году NASA провело исследование стратосферы и верхних слоёв атмосферы, которое показало присутствие там свыше 20 металлов и минералов, которые не встречаются в метеоритах. Они занесены туда падающими и сгорающими спутниками. Это может напрямую повлиять на климат планеты, например, понизив инсоляцию или ускорив образование осадков. Этот вопрос явно нельзя спускать на тормозах и, по крайней мере, это надо обсуждать уже сейчас.

Работающая на дровах зарядная станция для электромобилей и электроинструмента только на первый взгляд кажется какой-то нелепостью. Но представьте себя посреди тайги с разрядившимися аккумуляторами. Дров в изобилии, но электричество взять неоткуда. Для таких ситуаций зарядная станция на дровах и отходах древесины станет настоящим спасением. Тем более что древесину обычно просто сжигают на открытом огне.

Источник изображения: Air Burners

Разработанную американской компанией Air Burners зарядную станцию BioCharger на дровах взялись развить и протолкнуть в эксплуатацию компании Volvo CE и Rolls-Royce Solutions America (не относится к одноимённому автомобильному бренду, приобретённому BMW). Компания Air Burners около 20 лет занимается разработкой оборудования для относительно чистого сжигания отходов древесины и древесины на участках по вырубке.

Сжигание древесины в установках компании снижает выброс вредных веществ в воздух на 90 % и больше, в чём помогает технология воздушной завесы. Циркулирующий в объёме печи воздух служит своеобразным фильтром, который не пропускает крупные фракции сажи, осаждая их и дожигая. Разработчикам осталось только модифицировать установки до выработки электрической энергии из тепла.

Предложенное решение в виде установки BioCharger вырабатывает 480 кВт·ч с возможностью опционально повысить производительность до 700 кВт·ч. За час установка сжигает от 6 до 8 т древесины. Примерная стоимость системы составляет $1,7 млн.

Компании Volvo CE и Rolls-Royce Solutions America в данный момент испытывают BioCharger на практике. В частности, Volvo использует зарядную станцию для восстановления аккумуляторов своего нового полностью электрического 23-т гусеничного экскаватора EC230. Экскаватор подбрасывает в топку зарядной станции дровишки, а та заряжает его аккумуляторы для дальнейшей работы. Гармония.

Источник изображения: Volvo CE

«В то время как электрооборудование становится всё более популярным в борьбе с изменением климата, когда дело доходит до управления лесным хозяйством, мы должны иметь практические решения для зарядки электрооборудования вдали от традиционных источников питания, — объясняет Брайан О'Коннор, президент Air Burners. — BioCharger Air Burners обеспечивает это решение … экономичным и экологически безопасным способом».

В США ежегодно собирается свыше 70 млн т отходов древесины, больше половины из которых просто сжигается на открытых участках. Это явно не несёт пользы для экологии и переход на контролируемое сжигание с попутным получением электроэнергии — это не худшее решение.

На основе разработанных в Китае биотехнологий стартовало масштабное опытное производство пищевого белка из обычного угля. Получаемый белок будет использоваться в качестве добавок к кормам для животных. Сегодня для этого Китай закупает до 100 млн тонн сои, что делает его продуктовый рынок уязвимым. В случае успеха белок из угля найдёт применение также в пищевой промышленности и фармакологии.

Как бы выглядел протеиновый батончик из угля по мнению ИИ. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Китай богат углём не самого лучшего качества. Значительная часть угля для электростанций, например, закупается в Австралии. В то же время это огромная отрасль как поддерживающая экономику, так и оказывающая вред экологии. Было бы заманчиво использовать уголь для чего-то более полезного и не такого вредного, как его простое сжигание. К примеру, в Китае уже производят из угля этиловый спирт, в котором нуждается химическая промышленность и транспорт на биотопливе. Производство из угля пищевого белка, витаминов и аминокислот вывело бы угледобывающую отрасль на новый уровень с ещё большей пользой для человечества.

Помочь с переработкой угля в белок могут микроорганизмы. Происходит это не напрямую, а в процессе усвоения метанола, который, в свою очередь, получают в процессе газификации угля. Метанол хорошо смешивается с водой и может участвовать в химических реакциях с минимальным использованием специализированного оборудования для ферментации. В газообразной среде такие реакции менее эффективны.

Разработали техпроцесс эффективного получения белка из метанола учёные из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук (CAS) под руководством профессора Ву Синя (Wu Xin). Они изучили около 20 тыс. штаммов дрожжей со всего Китая и отделили наиболее перспективный из них — Pichia pastoris (P. pastoris). В последующей работе исследователи модифицировали гены этого штамма, пока не добились высочайшего уровня преобразования метанола в белки. Заявлено, что генно-модифицированный штамм P. Pastoris производит 120 г сухой массы клеток на 1 л, что эквивалентно превращению 67,2 % метанола в белок. Это соответствует 92 % от теоретического значения, что впечатляет.

Работы над превращением метанола в белок ведутся с 80-х годов прошлого века. Но до сих пор не было настолько эффективной реакции, чтобы этот процесс стал экономически выгодным. В перспективе можно будет освободить пахотные земли для выращивания других продуктов, а белок из угля можно будет производить в любую погоду днём и ночью. Учёные уже начали подготовку к масштабному производству кормового белка из угля в объёмах нескольких тысяч тонн. Подробности не разглашаются, но исследователи уверены, что белок из угля найдёт также широкое применение в качестве частичной замены рыбной муки, бобовых, аминокислотных и минеральных добавок и дело может не ограничиться только животноводством.

В США белок из метанола получил разрешение на использование в качестве кормовых добавок для фермерского выращивания лососевых. Производит его компания KnipBio под названием KnipBio Meal. По своим качествам он соответствует рыбной муке. Китай не первый встал на аналогичный путь, но масштабы производства белка из угля в Поднебесной обещают быть грандиозными. Похоже, вскоре к надписям мелким шрифтом на упаковках продуктов питания надо будет относиться ещё серьёзнее.

Согласно подсчётам британских учёных, из ежегодного объёма отходов жизнедеятельности каждого взрослого человека можно получить 4–5 л чистого керосина. Это будет экологически чистое топливо в том смысле, что не потребует переработки ископаемых ресурсов. Тем самым Великобритания за счёт своего населения может покрыть до 5 % потребности в авиационном топливе и ускорить движение к углеродной нейтральности.

Источник изображений: BBC

Вопросом переработки сточных вод в топливо для реактивных лайнеров занялась компания Green Fuels из Глостершира (графство на западе Англии). Около 20 лет назад её основатель и директор начал производить биотопливо для автотранспорта из рапса. К сегодняшнему дню у компании множество клиентов по всему миру, которым она продаёт оборудование для перегонки масла в биодизель. В будущем Green Fuels надеется точно также продавать комплексы для перегонки сточных вод в керосин.

Техпроцесс перегонки с отбором фракций был разработан учёными-химиками из Имперского колледжа в Лондоне. Он напоминает работу с ископаемой нефтью. Сначала из сточных вод на перегонных установках отбирается фракция, которая эквивалентна нефти-сырцу. Затем из этой «нефти» происходит отбор керосина. Как показал анализ, полученный из сточных вод керосин соответствует авиационному топливу Джет А-1.

В целом критикующие подобные программы экоактивисты готовы мириться с топливом из отходов жизнедеятельности человека. Это не тот ресурс, от которого можно мечтать избавиться в принципе, но его в избытке и лучше использовать в качестве сырья для топлива, чем отходы сельского хозяйства или растения.

На один рейс пассажирского лайнера из Лондона в Нью-Йорк потребовалось бы переработать ежегодный объём сточных вод 10 000 человек. Из этого можно вычислить, что общий объём поставок топлива из канализации в Великобритании удовлетворил бы около 5 % от общего спроса страны на авиационное топливо.

Аналитики газеты The Guardian, совместно с сотрудниками Oxfam, Стокгольмского института окружающей среды и другими экспертами провели исследование, получившее название «Великий углеродный разрыв» (The Great Carbon Divide). В нём были изучены причины и последствия углеродного неравенства, которое выражается в непропорционально высоком влиянии на окружающую среду со стороны сверхбогатых людей. Их ещё называют «элитой загрязнителей».

Источник изображения: Pixabay

Тема климатической справедливости будет занимать центральное место в повестке дня 28-й Конференции сторон Рамочной конвенции ООН об изменении климата (COP28), которая пройдёт в этом месяце в Объединённых Арабских Эмиратах. Поэтому обозначенное исследование как нельзя актуально сейчас.

Согласно исследованию «Великий углеродный разрыв», всего лишь 1 % самых богатых людей планеты несёт ответственность за больший объём выбросов углекислого газа (CO₂), чем 66 % населения Земли с наиболее низкими доходами. Наиболее состоятельная группа населения состоит из 77 млн человек, включая миллиардеров, миллионеров и людей с зарплатой более $140 000. И на эту группу в 2019 году приходилось 16 % всех выбросов углекислого газа или 5,9 млрд тонн CO₂.

Согласно отчёту Oxfam, этого достаточно, чтобы вызвать более миллиона дополнительных смертей из-за повышенной температуры. Согласно методике, используемой Агентством по охране окружающей среды США, предполагающей 226 дополнительных смертей во всем мире на каждый миллион тонн CO₂, выбросов от этой группы в 1 % населения планеты будет достаточно, чтобы в связи с повышением температуры окружающей среды вызвать гибель 1,3 млн человек в ближайшие десятилетия.

Особенно страдают от глобального потепления бедные слои населения. По данным ООН, на развивающиеся страны приходится 91 % смертей, связанных с экстремальными погодными условиями. В отчёте указано, что в 2019 году (последний год, по которому имеются полные данные) на страны с высоким уровнем дохода (в основном находящиеся в северной части планеты) приходилось 40 % глобальных выбросов CO₂, связанных с потреблением, в то время как у стран с низкими доходами (в основном на юге планеты) этот показатель составлял 0,4 %. На долю Африки, где проживает примерно каждый шестой житель Земли, приходится всего 4 % выбросов.

Так называемая элита также обладает огромной политической властью, владея средствами массовой информации и социальными сетями, нанимая рекламные и PR-агентства, и лоббистов. Высокопоставленные политики тоже зачастую входят в этот 1 % самых богатых людей планеты. В США, например, каждый четвёртый член Конгресса владеет акциями компаний, работающих на ископаемом топливе, на общую сумму $33–93 млн. Это объясняет, почему правительства развитых стран выделили в 2020 году $1,8 трлн на субсидирование промышленности, использующей ископаемое топливо, вопреки обязательствам по поэтапному сокращению выбросов углерода.

Oxfam призвала ввести дополнительные налоги на сверхдоходы, чтобы обеспечить переход на использование возобновляемых источников энергии.

Молодая канадская компания Duxion Motors сообщила об успешных наземных испытаниях перспективного авиационного электродвигателя, который обещает заменить керосиновые реактивные двигатели на самолётах всех типов. Двигатель eJet Motor запатентован и подходит для масштабирования в широких пределах, а также удобен в обслуживании и эксплуатации.

Пример реактивной гражданской авиации

Испытания прототипа прошли в Саммерсайде (остров Принца Эдуарда, Канада) и включали в себя работу как на низких оборотах, так и на высоких. Не обошлось без вездесущей светодиодной подсветки, что придало особый шарм испытаниям двигателя в темноте. О влиянии подсветки на мощность не сообщается.

Представленный канадцами двигатель относится к классу кольцевых (Rim-Driven Propulsor, RDP). Если мы не ошибаемся, первыми данный тип двигателя, правда, для гребных винтов судов, запатентовала компания General Dynamics Electric Boat. Постоянные магниты в таком двигателе расположены по ободу, к которому крепятся концы крыльчатки. Двигатель также имеет крыльчатку на обратной стороне, что делает его работу менее шумной и более эффективной.

Канадцы не сообщили характеристик прототипа, отметив, что испытания прошли успешно. Компания Duxion Motors имеет предварительную договорённость на сумму $500 млн с компанией Dymond Aerospace на поставку 200 двигателей eJet Motor для оснащения 100 беспилотных грузовых самолётов. Ожидается, что двигатели eJet Motor обеспечат тягу 38,84 кН, равную тяге керосиновых реактивных двигателей для 50-местных региональных самолётов CRJ100.

Двигатели eJet Motor могут также работать в гибридных силовых схемах и обладают целым спектром характеристик, выгодно отличающих их от двигателей на ископаемом топливе. Сегодня мировой авиационный парк насчитывает свыше 30 000 реактивных самолетов, на которые приходится 2,5 % глобальных выбросов CO₂. В компании намерены с этим покончить, когда двигатели eJet Motor перейдут к массовому производству.

Компания Duxion Motors не одинока в своём стремлении дать новое чистое сердце гражданской авиации и не только. Похожие электрические двигатели создают компании Wright, RogersEV, H3x и другие менее известные. Все они демонстрируют тот или иной успех, что со временем приведёт к результату.

Проблема космического мусора выходит за рамки обеспечения безопасности космических программ. Специальное исследование показало, что сгорающие в атмосфере части ракет и спутников ощутимо загрязняют атмосферу Земли, что будет иметь последствия с пока ещё непонятным эффектом.

Источник изображения: Pixabay

Обязательный в дальнейшем свод отработавших свой срок спутников с орбиты позволит держать дорогу в космос открытой и обеспечит более-менее безопасную орбитальную работу космическим аппаратам и миссиям. Но ещё никто не пытался оценить, к чему приведёт регулярное сжигание тысяч тонн разнообразного металла в верхних слоях атмосферы. Лишь сейчас группа учёных под руководством физика Дэниела Мерфи (Daniel Murphy) из Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) провела исследование, которое заставляет серьёзно задуматься о последствиях сжигания космического мусора для экосистемы Земли.

«В настоящее время тугоплавкий материал в стратосферных частицах представлен в основном железом, кремнием и магнием из естественного метеоритного источника, — сообщают учёные в новой работе, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. — Однако в ближайшие 10–30 лет прогнозируется резкое увеличение количества материала, образующегося при входе в атмосферу разгонных блоков ракет и спутников. В результате количество алюминия в частицах стратосферной серной кислоты, как ожидается, станет сравнимым с метеоритным железом или даже превысит его, что приведет к неизвестным последствиям для включений и зарождения льда».

В ходе эксперимента высотный самолёт-лаборатория NASA WB-57 с помощью бортового прибора Particle Analysis by Laser Mass Spectrometer (PALMS) проанализировал более полумиллиона аэрозольных частичек из стратосферы. Аэрозоли в стратосфере в основном представляют собой капли серной кислоты, образующейся при окислении карбонилсульфида, который встречается в атмосфере как в естественных условиях, так и в качестве загрязнителя. В каплях аэрозолей могут присутствовать следы металлов и кремния, полученных при попадании в атмосферу метеоров, поверхность которых испаряется при падении. Но для учёных стало сюрпризом, что они обнаружили в стратосферном аэрозоле следы около 20 металлов, часть из которых были явно не метеорного происхождения.

В частности, содержание в стратосферных аэрозолях лития, алюминия, меди и свинца превысило ожидаемое от испарения метеоров. Уровень превышения и соотношение тех или иных металлов в пробах, по мнению специалистов, соответствует пропорциям из практики изготовления космических аппаратов. Более того, обнаруженные в пробах ниобий и гафний совсем не встречались в метеоритах, тогда как в ракетах и спутниках они есть. В целом группа обнаружила, что около 10 % стратосферных аэрозолей определенного размера содержат частицы испарившихся космических аппаратов.

Это может иметь несколько последствий для Земли и атмосферы. Присутствие таких частиц может повлиять на процесс превращения воды в лёд в стратосфере, а также будет оказывать влияние на размер частиц стратосферного аэрозоля. Посторонние вещества также могут вызывать повышение уровня солей в аэрозольных частицах и изменять преломление света в стратосфере. Это окажет влияние на инсоляцию, что также повлечёт за собой определённые последствия. Если дальше всё будет развиваться бурными темпами, то лет через 40 содержание земных металлов в стратосферных аэрозолях сравнится с металлами метеорного происхождения и к чему это приведёт, необходимо думать уже сейчас.

Японцы оказались удивительно прозорливыми, когда начали изучать древесину в качестве замены алюминию в корпусах спутников.

Знаменитый баскетболист Рик Фокс (Rick Fox), выступавший в прошлом за «Лос-Анджелес Лейкерс» и снимавшийся в кино, создал стартап, который на Багамских островах построил первый в мире дом из альтернативного бетона, способного поглощать углекислый газ из атмосферы. Этот проект направлен на борьбу с климатическими изменениями и предполагает строительство ещё 999 таких домов на территории маленького островного государства.

Partanna

Рик Фокс является генеральным директором и соучредителем стартапа Partanna, занимающегося производством экологически чистых строительных материалов. Если компании удастся добиться успеха на Багамах, то в дальнейшем она намерена расширить бизнес, чтобы сделать альтернативный бетон используемым повсеместно материалом. Предполагается, что в конечном счёте это позволит существенно снизить уровень загрязнения окружающей среды от строительства.

Принято считать, что бетон является одним из основных источников выбросов парниковых газов, из-за которых возникают более сильные штормы, лесные пожары и другие климатические катастрофы. На самом деле с выбросами парниковых газов связан цемент, являющийся ключевой составляющей бетона. На его долю приходится более 8 % от объёма выбросов углекислого газа по всему миру.

Вскоре после того, как в 2019 году на Багамы обрушился ураган Дориан, разрушивший 75 % домов на наиболее пострадавшем от стихии острове Абако, Фокс познакомился с калифорнийским архитектором Сэмом Маршаллом (Sam Marshall), чей дом сгорел во время лесных пожаров в 2018 году. Объединив усилия с учёными, занимающимися материаловедением, они придумали технологию изготовления бетона без использования углеродоёмкого цемента и основали компанию Partanna.

Подробности касательно технологии создания экологически чистого бетона не разглашаются, но известно, что основными его ингредиентами являются соляной раствор из опреснительных установок и шлак — побочный продукт при производстве стали. По данным Partanna, разработанная в компании смесь затвердевает при температуре окружающей среды, благодаря чему для создания строительных блоков не нужно использовать специальные печи. Отмечается, что связующие компоненты смеси поглощают углекислый газ из атмосферы и задерживают его внутри материала. После возведения дома из такого бетона процесс поглощения углекислого газа продолжается.

Таким образом, стартап Partanna может назвать свой первый дом «углеродно-отрицательным». По подсчётам специалистов компании, строение площадью 116 м² поглощает количество углекислого газа, сопоставимое с этим же показателем у 5200 взрослых деревьев. Стоит отметить, что основные материалы для создания альтернативного бетона стартап получает с энергоёмких металлургических и опреснительных предприятий, которые сами по себе могут производить огромные выбросы углекислого газа. Этот факт не учитывался при оценке углеродного следа компании. «Это не наша забота <…> Это отходы, которые мы берём и используем во благо», — считает Фокс.