拯救地球的 10 个大胆想法

缓解气候危机需要的不仅仅是太阳能电池板和回收卫生纸。科学家们正在寻找更有创意的方法（猪尿！自制龙卷风！微型核反应堆！）来清洁地球

从太空发射电力

愿景将巨型太阳能电池板送入轨道，将无限的清洁能源送回地球

计划到 2030 年，日本希望从天空获取电力，而不是污染环境的煤电厂。日本的想法是将卫星送入赤道上方的地球静止轨道，在那里卫星将展开 1.5 英里长的太阳能电池阵，全天 24 小时吸收太阳光。卫星上安装的发射器将把太阳能转换成微波能量，并将其传送到地面接收站。每个接收站都配备了两英里宽的巨型天线，将产生 1 千兆瓦的电力，足以为 50 万户家庭供电。这是典型燃煤电厂发电量的两倍，而且不会产生任何温室气体排放。

在太空安装太阳能电池板有一个明显的优势：22,000 英里的高空永远不会有云层。平均而言，太空中可用的阳光是地球上的 8 到 10 倍，而地球上的大气和天气会阻碍阳光的照射。现在，随着卫星发射成本下降（如今每磅约 5,000 美元，而十年前为每磅 12,000 美元）和能源费用上涨（已经是 2005 年的两倍），研究人员终于开始接受这个想法。

事实上，今年晚些时候，日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 计划在地面上测试这一想法，将一束微波射向 170 英尺外的 6.5 英尺宽的整流天线，这是一种将微波转换成直流电的接收器。虽然不如从太空发射射线那么迷人，但这是至关重要的第一步。

潜在的意外情况一个可怕但不太可能发生的场景是微波束错过接收天线并烧毁地球表面的某些东西。比如一个村庄。为了降低这种风险，JAXA 科学家正在开发一种自动检测系统，如果卫星偏离轨道，该系统就会关闭微波束。

日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 计划于 2013 年将其第一颗能量传输卫星发射入轨道，并计划于 2030 年建成一个可直接向电网输送能源的电力卫星网络。
—雷娜·玛丽·帕塞拉

植物美发俱乐部

愿景世界各地数千英亩的超级多毛植物反射额外的阳光，使全球降温

计划在寻找增强农作物抵御未来酷热的方法时，加州大学欧文分校的地球科学家 Christopher Doughty 注意到，在炎热干旱条件下茁壮成长的植物通常被毛发状纤维覆盖。事实证明，这些细小的毛发可以反射几乎所有来自太阳的近红外光，同时允许可见光谱中的光照射到叶子上并进行光合作用。通过吸收更少的热能并蒸发更少的水分来保持凉爽，植物效率更高，也更适合温暖的天气。这让 Doughty 想到：如果多毛植物覆盖地球的很大一部分区域，并且全部将近红外能量反射回太空，这究竟能让地球冷却多少？因此，他启动了一个全球环流模型，该模型考虑了数百个变量并估算了它们对全球气候的影响。当他将农作物的反射率提高 10% 时，道蒂发现，在纬度 30 度和两极之间分布毛茸茸的植物可产生最佳效果，使区域温度降低 2 至 3 华氏度。

不幸的是，大多数农作物的毛发数量远不足以产生这种降温效果，但一些巧妙的选择性育种可以弥补这一缺陷。“没有人真正刻意培育出毛发较多的植物，”道蒂说。“但话又说回来，直到现在，还没有一个好的理由去尝试。”

潜在的“糟糕”超反射植物可能会向大气中蒸发更少的水分，导致保护性云层减少，进而导致地表温度升高。

ETA培育多毛作物以使反射率提高 10％可能需要几十年的时间。
—比约恩·凯里 (Bjorn Carey)

从稀薄的空气中提取气体

愿景：经过改进的核反应堆每天可生产 17,000 桶汽油——足以为 54,000 辆本田思域提供燃料。

空气计划包含氢和碳，这是汽油的基本成分。那么为什么不把它变成燃料呢？这就是洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家利用核电站将二氧化碳转化为可再生资源的计划背后的想法。当空气进入反应堆的冷却塔时，它会经过碳酸钾溶液的过滤，该溶液会捕获 95% 的二氧化碳并形成碳酸氢盐溶液：或多或少就是小苏打。

然后，电解池将碳酸氢盐转化为 100% 的二氧化碳。至于氢气，核反应堆已经在发电，其中一些可以为电解器提供动力，从水中分离氢气。最后，催化过程将氢和碳结合成甲烷、汽油或喷气燃料，所有这些都不会产生有毒排放。研究人员估计，要每天生产 8,600 吨二氧化碳，足以生产出 17,000 桶天然气，需要六座冷却塔和多达 90 个电池。

潜在的意外该计划需要汽油价格继续上涨，因为新汽油的加油站价格为每加仑 4 美元。如果油价下跌，该计划就会失败。

ETA洛斯阿拉莫斯的科学家计划明年推出电解池原型，并于 2013 年推出商业版本。
— 克利夫·匡

碳沉入海洋

愿景：将二氧化碳封存在六英里长的香肠形塑料袋中，沉入海底

计划这很难推销。用直径 650 英尺、聚合物外壳的香肠棒覆盖数千平方英里的海底，并用从发电厂抽取的二氧化碳填充，然后永远留在那里。“在开始与船舶工程师交谈并进行计算之前，我都认为这个项目很愚蠢，”卡尔加里大学可持续能源、环境与经济研究所所长物理学家大卫·基思说。但当他与阿贡国家实验室和新加坡大学的工程师完成该项目的概念研究时，他确信这不仅是可能的，而且是完全实用的。

“基本原理很简单，”基思解释道。在两英里以下的海洋深处，液态二氧化碳比海水密度大，所以它会下沉。事实上，几十年来，科学家一直建议将液态二氧化碳注入深海洼地，使其形成湖泊，环保主义者一直反对这一选择，因为其中一些二氧化碳最终会溶解并使水酸化。但如果将这种液体放在耐腐蚀材料中，如有机聚合物或钛，它就可以安全地在海底停留数千年。

至于安装，香肠皮是可弯曲的，因此工程师可以将每个袋子卷在浮动卷轴上，然后使用拖船将其拖到离岸约 60 英里的地方。随着卷轴的展开，薄膜会下沉近两英里到海底，深海探测车会将每个袋子的一端连接到主管道沿线的阀门上。发电厂捕获二氧化碳排放并将气体压缩成液体后，管道每秒向袋子中泵入两吨，袋子首先从最深处慢慢膨胀。由于房地产不是问题——海洋覆盖了地球表面的 70%，大多数大陆海岸 60 英里内都可以达到所需的深度——管道可以不断延伸以容纳新的袋子。

潜在的意外我们是否提到过人类目前排放的大量二氧化碳？每秒约 800 吨，足以每分钟装满一艘油轮。要将目前的全球排放量减少 20%，我们需要每 11 天装满一袋。然后是耐用性问题。例如，如果鲨鱼咬进袋子里，或者袋子材料破裂怎么办？没有办法确定袋子不会在数百年后而不是数千年后解体，正如预测的那样。

ETA Keith 表示，二氧化碳袋可能会在 2020 年投入使用，但要取决于监管障碍。
—雷娜·玛丽·帕塞拉

味道好极了！减少全球变暖！

愿景：通过用超音速蒸汽喷射咖啡，每年可节省 60 亿千瓦时的能源（足够为 2000 万盏灯泡供电一年）

计划今年早些时候，英国历史最悠久的啤酒厂 Shepherd Neame 开始采用强大的新型“麦汁煮沸”技术制作其广受欢迎的 Spitfire 啤酒和麦芽啤酒，该技术使啤酒厂的能源消耗减少了 10％。

啤酒的主要成分除了水以外，还有麦芽等淀粉。将淀粉浸泡在水中，酶会将其分解成一种叫做麦芽汁的糖溶液。下一步是煮沸麦芽汁以去除麦芽中的杂质，这占了啤酒厂总能耗的 20%。这时，英国公司 Pursuit Dynamics 制造的 PDX 麦芽汁加热器就派上用场了，它是由喷嘴组成的网络，以每秒 3,000 英尺的速度向麦芽汁喷射蒸汽。这种冲击将液体分解成雾滴，雾滴的升温速度比液态麦芽汁更快，将酿造时间从 1 小时缩短到 30 分钟，同时消耗一半的能量。如果全球 8,000 家大型啤酒厂采用这项技术，每年可以节省相当于 300 万吨煤的电力。

潜在的问题漏气的喷嘴会污染蒸汽并损坏一批啤酒。除此之外，说服啤酒厂购买新技术以将蒸汽注入他们历史悠久的配方并非易事。

ETA能源成本的上升可能使蒸汽加热啤酒在三年内成为行业标准。

火辣身材

愿景利用数百万通勤者散发的热量，减少全球 15% 的能源需求

计划一般人光是躺在沙发上就会产生大约 60 瓦的电能，而在高峰时段赶火车则会产生大约 100 瓦的电能。瑞典土木工程师 Karl Sundholm 的目标是捕获部分多余的能量，首先从斯德哥尔摩中央火车站开始，他将使用一个汽车大小的热交换器吸收每天 25 万多名通勤者产生的热空气，并用它为隔壁的一栋建筑提供高达 15% 的供暖需求。交换器加热水管，水管将热水输送到新建筑中的另一个热交换器，在那里执行相反的过程：热水使空气变暖，帮助店主和格子间居民保持温暖。在夏天，当体热不太受欢迎时，同样的交换器将从附近的湖泊输送冷水来为大楼和火车站降温。

潜在的 Uh-Ohs Logistics 可能会使热量漏斗系统难以在其他城市复制。斯德哥尔摩车站与相邻建筑工地的距离很近，瑞典同时拥有车站和未来的建筑工地，这一点很不寻常。“[该系统] 更昂贵，占用更多空间，”Sundholm 说。但它应该在不到一年的时间内就能收回成本。

到 2010 年， ETA中央站将可以接收来自炎热瑞典人的热量。
—科里·宾斯

利用龙卷风的能量

愿景利用人造龙卷风发电，点亮整座城市

计划平均时速 100 英里的龙卷风可以产生高达 10 兆瓦时的电力，大约相当于一个大型公用事业厂的发电量。现在，加拿大工程师 Louis Michaud 表示，他已经找到了一种方法来捕获龙卷风并使其无限旋转，从而产生一种廉价、几乎无限的能源。他的发明是一台 13 英尺宽的龙卷风制造机，可以产生强大的旋转气柱来驱动电动涡轮机。去年，Michaud 展示了一个较小的原型，它产生了一个 6.5 英尺高的气旋[见“龙卷风的力量”，头条新闻，2007 年 11 月]，但这个新原型——定于 5 月在安大略省萨尼亚进行测试——应该会制造出迄今为止最大的人造龙卷风
。
如果测试按计划进行，米肖希望开始建造一个全尺寸的商业版本，其宽度几乎是足球场的两倍，能够产生 150 英尺宽、数英里高的涡流。它的外壁将包含 20 个风扇，这些风扇将吸入空气，将其吹过热水管加热，并通过管道将其吹入内室。由于管道是倾斜的，热空气将开始像龙卷风一样旋转。启动机器需要大约 2,000 兆瓦的电力，但米肖的计划是回收发电厂的废热并将其用于加热水管。一旦龙卷风开始旋转，它就不需要额外的能量输入来保持运转——只要风暴底部的低压吸入更多空气，涡轮机就会继续工作，这反过来又为龙卷风提供动力。流过涡轮机的空气最终将驱动发电机，将龙卷风的机械能转化为 200 兆瓦的电能，足以为大约 200,000 户家庭供电。

潜在的意外情况如果发动机失控了怎么办？如果它从底座上断裂或者体积过大怎么办？米肖说，他可以简单地关闭通向内腔的管道，阻断空气供应，或者改变进入空气的方向。

ETA预计五年内推出商业化机器。
—雷娜·玛丽·帕塞拉

利用污水发电的沼气公交车

愿景：将人类排泄物和动物尸体等文明最底层的副产品转化为通勤交通的清洁燃料

计划在俄勒冈州沼气合作社负责人、顾问沃伦·韦斯曼构想的一项试点项目中，美国第一辆沼气公交车将从俄勒冈州尤金的一家污水处理厂获取燃料。韦斯曼认为，污水加上农作物残茬和餐馆剩菜，最终可以为该市所有公交车提供动力。

沼气由厌氧消化产生，厌氧消化是指细菌在缺氧的情况下分解有机废物的过程。沼气中会除去硫化氢和二氧化碳，剩余的天然气（主要是甲烷）会被压缩。

虽然沼气不足以为路上的每一辆汽车提供动力，但它可以取代柴油等不可再生的污染燃料，用于大众运输。与从深井中提取的天然气不同，沼气不会对温室气体排放产生净贡献，因为它不会释放化石沉积物中捕获的碳。

瑞士、法国、西班牙和冰岛的城市已经开始利用下水道作为公交车燃料。而在瑞典，林雪平市的整个车队都使用由粪肥和屠宰场剩菜等有机材料产生的沼气。林雪平也是世界上第一列（可能也是唯一一列）沼气通勤列车的所在地。

潜在的问题要获得高产量，就需要完美的废物成分配方。城市废水本身的产量很低，因此必须与其他废物一起消化。此外，运输到消化站也会降低该过程的效率。

ETA俄勒冈州能源部的清洁城市计划准备提供 100 万美元的资金，但当地官员表示，他们将暂时搁置公交车项目几年，以便专注于处理厂的其他升级。
— 道恩·斯托弗

新黄金：将猪尿转化为塑料

愿景每天从全球十亿头猪身上捕获 9 万吨尿液并将其回收制成塑料盘子

计划Agroplast 董事长 Jes Thomsen 认为，猪尿的价值不亚于石油、煤炭和天然气。猪肝中产生的化学物质尿素可以以多种方式回收利用，从为道路和飞机除冰到制造所谓的生物塑料，尿素可以替代石油作为填充剂。今年夏末，这家丹麦公司将开始在哥本哈根附近的一家加工厂每天收集 3,000 升猪尿，以降低成本并节约资源。
通常情况下，猪尿和猪粪会被大量倾倒到臭气熏天的池塘和储水箱中，这些水池和储水箱容易溢出和泄漏。这会导致空气和地下水污染达到危险水平。另一方面，Agroplast 过滤系统可以像猪排泄一样快速收集尿液，从而保持猪圈清洁无病。与传统的化粪池系统不同，废物流经过滤器，这些过滤器可以清洁液体，同时去除颗粒、颜色和气味。在这个过程结束时，尿素就可以被回收利用，制成塑料、肥皂或润肤霜。

潜在的问题科学家们对生物塑料是否比石油基塑料更环保存在分歧。如果你把用猪尿制成的塑料盘子扔进垃圾填埋场，它最终会释放出温室气体甲烷。回收生物塑料也会带来麻烦，因为大多数公司还没有能力将普通塑料与生物塑料区分开来。

ETA Thomsen预计公司的第二家工厂将设在爱荷华州或北卡罗来纳州，那里是美国最大的养猪场之一。由于农田和天然气价格昂贵，他设想建造“猪城”——高效、节约土地的摩天大楼，为猪提供栖息地，同时将其粪便加工成塑料和肥料。
—科里·宾斯

利用小型核能为偏远城镇供电

愿景：利用小型核反应堆为美国小镇提供热能和电力，这些反应堆将运行 30 年，无需加油、维护，也不会产生有毒柴油烟雾

计划东芝是一家在美国以消费电子产品闻名的公司，它提出了建造世界上最小的商业核电站的计划。4S 反应堆（超级安全、小型和简单）的发电量为 10 兆瓦，高度不到 7 英尺，密封在地下约 100 英尺的混凝土地下室中。一些人称它为“核电池”，因为它可以在 30 年的使用寿命内无需加油即可运行。
拟建反应堆的免维护计划的关键在于其冷却系统。美国大多数核反应堆使用加压水作为冷却剂，但 4S 依靠熔融钠。由于钠是一种金属，因此可以使用电磁泵在反应堆中循环，无需维修任何活动部件。

潜在的意外全世界运行的 400 多座全尺寸核反应堆中，只有两座采用钠冷却。一个问题是钠可能会与水接触，从而引起爆炸。另一个问题是反应堆能否在不进行任何检查或维修的情况下安全运行 30 年。如果需要维护，则必须将反应堆挖出并送回日本的工厂。

ETA东芝希望在 2012 年前在阿拉斯加州加利纳 (人口 700) 安装第一台 4S。远离主电网的居民现在支付每千瓦时约 45 美分的柴油电费，但 4S 可以将这一成本降低一半。
— 道恩·斯托弗