В мире быстро развивающихся технологий и индустриального производства растет и объем отходов, сопутствующих этим процессам. Однако вместо того чтобы просто считать эти отходы проблемой, кажется, человечество начинает осознавать их потенциал и находить способы полезного использования.

Мы рассмотрим несколько захватывающих примеров того, как человечество приходит к использованию отходов производства для создания полезных и инновационных вещей, сокращая не только объем отходов, но и их негативное влияние на окружающую среду.

Биопластик из отходов жизнедеятельности человека

Содержимое туалета может быть очень ценным, во всяком случае, для водорослей. В человеческих отходах много фосфора и азота — питательных веществ, необходимых водорослям для роста. Ученые разработали биореакторы, которые используют быстрый рост водорослей в среде человеческих отходов. Система заполнена водорослями, которые извлекают питательные вещества из сточных вод, тем самым очищая воду до уровня, соответствующего промышленным стандартам. Затем водоросли используются для производства биопластиков. Эта идея звучит как что-то совершенно утопическое и не имеющее ни единого шанса на реальное воплощение, однако это не так. На самом деле полномасштабная система уже запущена в канализации Южного Дэвиса в штате Юта (США) и ежедневно очищает примерно 18 млн литров воды.

Хранение углекислого газа в горных породах

Геотермальные электростанции часто воспринимаются как одни из самых экологически чистых, однако они не совсем чисты. Такие электростанции производят выбросы — в основном углекислый газ, выделяющийся при откачке горячей воды из карбонатосодержащих пород.

Пример электростанции Хеллишейди в Исландии показывает, что выделившийся углекислый газ можно вернуть обратно в породу, добавив его в воду, которая затем закачивается обратно в землю после выработки энергии. Раньше ученые считали, что такой процесс реминерализации занимает сотни лет, но исследование 2016 года показало: он происходит быстро — в течение одного-двух лет CO₂ задерживается. Выбросы CO₂ от геотермальной энергии в Исландии и так невелики, но реминерализация сводит воздействие на окружающую среду к абсолютному минимуму. А главное — показывает хороший пример другим странам, использующим геотермальную энергию.

Энергия вулканов и производство пищи

Лавовое поле Свартсенги в Исландии может показаться странным местом для биотехнологий, но под этим бесплодным ландшафтом скрывается огромный поток энергии. Этот регион буквально стоит на кипящей воде. Именно здесь компания ORF Genetics содержит свою углеродно-отрицательную теплицу площадью 2000 квадратных метров. Она получает тепло и электричество от расположенной неподалеку геотермальной электростанции. Внутри нее 130 000 генетически модифицированных растений ячменя круглый год процветают в среде без почвы и с контролируемой температурой. Вместо использования удобрений, которые оставляют вредные побочные продукты, исследователи подкармливают урожай минералами из вулканического пепла и «купают» ячмень в лучах света, специально подобранных для роста растений. Из растений ученые выделяют человеческий эпидермальный и другие факторы роста, предназначенные для терапии стволовыми клетками, лечения кожи и выращивания мяса в лаборатории.

Лагуна из сточных вод

И снова Исландия. Благодаря огромным геотермальным ресурсам эта страна производит больше энергии, чем может использовать. Здесь вода, оставшаяся после производства геотермальной энергии, поступает в Голубую лагуну, температура которой составляет 39°. Сама лагуна — это счастливая случайность. Вода, используемая для привода турбин на электростанции Свартсенги, поступает в виде пара (240°) из глубоких скважин. Она настолько горячая, что во избежание разрушения турбин ее приходится охлаждать холодной водой. Первоначально, когда эта вода была выпущена на поверхность, рабочие думали, что она просочится в землю, но этого не произошло. Сегодня это место привлекает туристов со всего мира.

Упаковка из грибов

Ученые постоянно ищут экологичную замену пластику. В компании Ecovative Design на Грин-Айленде, штат Нью-Йорк (США), нашли решение — аляповатый на вид материал, который растет сам по себе. Легкая и пригодная для компостирования запатентованная технология Ecovative основана на грибах. Материал кремового цвета образуется из грибковой сети, называемой мицелием, которая растет на сельскохозяйственных отходах, таких как шелуха от семян хлопка. Исследователь проводит 3D-сканирование, чтобы проверить его плотность. Структуры для всего, от одежды до деталей автомобиля, могут быть сформированы с помощью форм для роста грибов. В Великобритании компания Magical Mushroom Company использует эту технологию для превращения кукурузной шелухи и конопли в компостируемую упаковку, которую можно вырастить на заказ всего за 7 дней.

Лыжная трасса на пустующем пространстве

CopenHill, гигантское асимметричное здание с суперэффективным заводом по переработке отходов в энергию, было построено в 2017 году и возвышается над Копенгагеном (Дания). В 2018 году завод сжег 443 000 тонн отходов, произведя 1,25 тераватт-часа энергии — этого будет достаточно, например, чтобы ваш телефон оставался заряженным в течение 463 миллионов лет. В следующем году начальство на энергостанции немного сошло с ума и построило лыжную трассу на крыше, а также огромную стену для скалолазания. На этом многофункциональном объекте почти ничего не пропадает зря. Даже зола, образующаяся при сжигании мусора, используется для производства дорожно-строительных материалов.

Рекомендуем почитать:

Отходы от производства инсулина

На заводе компании Novo Nordisk сегодня производится примерно половина мирового объема инсулина, который используется для лечения диабета, причем делается это с помощью модифицированных дрожжей. Отходы производства — этанол и так называемый дрожжевой крем — не выбрасываются, а используются для производства биогаза и удобрений. Рядом с заводом располагается электростанция, переоборудованная из угольной в биогазовую: она работает на древесной щепе, поставляя пар для промышленных нужд и отопления местных домов и других предприятий на территории парка.

Электронное топливо для автомобилей

Оказывается, электричество — не единственная альтернатива нефти и нефтепродуктам в роли автомобильного топлива. Есть еще кое-что интересное, а именно — синтетическое топливо, или электротопливо (e-fuel), получаемое с помощью водорода из воды и углерода из воздуха. О нем стоит рассказать немного подробнее. Для получения водорода можно использовать электролиз, а CO₂ извлекать из атмосферы. При их соединении получаются различные виды углеводородного топлива: более легкие молекулы подходят, например, для топлива самолета, а для автомобильных или судовых двигателей — более тяжелые молекулы.

Если использовать электронное топливо в двигателях современных автомобилей, то можно не беспокоиться о том, что мы создали новую углеродную нагрузку в атмосфере, поскольку это идеальный круг: атомы углерода, которые были в воздухе, извлечены путем прямого захвата воздуха, превращены в топливо, а затем снова выпущены.

Но одним из важнейших преимуществ электронного топлива является то, что с ним можно будет работать на существующей заправочной инфраструктуре. А для того чтобы можно было производить достаточное количество нового топлива, измениться должна электрическая инфраструктура. В первую очередь понадобятся большие и мощные электролизные установки для производства водорода. И в настоящее время это намного дороже, чем другие виды топлива. Но и здесь есть хорошая идея: для электролиза можно использовать солнечную энергию.

Электролизные установки используют достаточно большое количество редкоземельных металлов, именно это делает производство электролизных установок и стоимость этих видов топлива дорогими. На всем пути производственной цепочки мы используем ресурсы Земли. Если они используются умеренно, это хорошо, но если речь идет об ограниченном количестве минералов, это проблема. Во-первых, они дороги. Во-вторых, часто находятся в геополитически нестабильных частях мира. Например, в Китае и в Африке.

В общем, электронное топливо — очень хорошая идея, но мы обязательно должны рассматривать последствия его производства и способность нашей планеты устойчиво поставлять необходимые металлы и материалы. Иначе может получится ровно то же самое, что сейчас происходит с нефтью и ее производными.

Ну и, конечно, нужно отметить: электронное топливо, в отличие от всех предыдущих рассмотренных идей и технологий, — дело скорее будущего, чем настоящего. Будем надеяться, что будущего не такого уж далекого.

Прочитано: 93