Третя промислова революція

Третя промислова революція

Експертне співтовариство все виразніше усвідомлює, що подальший розвиток цивілізації по історично сформованому шляху неможливо, так як нині з'явилися нові глобальні проблеми, що загрожують існуванню цієї цивілізації. Вперше в історії людства зрушили зі стаціонарних рівнів найважливіші показники стану біосфери.

До таких показників можна віднести: різке погіршення якості повітря і води; глобальне потепління; виснаження озонового шару; зменшення біорізноманіття; досягнення межі харчових, сировинних і енергетичних можливостей біосфери; втрату моральних орієнтирів значною частиною людської спільноти (так званий «феномен аморальної більшості»).

Пам'ятник нашому поколінню буде виглядати, мабуть, так: посеред величезного шламового відвалу стоїть велична бронзова фігура в протигазі, а внизу на гранітному постаменті напис: «Ми перемогли природу!».

Перша промислова революція на базі вугілля і Друга промислова революція на базі нафти і газу фундаментально змінили життя і працю людства і змінили обличчя планети. Однак ці дві революції привели людство до межі розвитку. Серед головних викликів, які кинуті людству - проблеми екології (див. Вище), виснаження біоресурсів і традиційних джерел енергії. І на ці виклики людство повинно відповісти ТРЕТЬОЇ ПРОМИСЛОВОЇ РЕВОЛЮЦІЄЮ.

1) Перехід на поновлювані джерела енергії (сонце, вітер, водні потоки, геотермальні джерела).

2) Перетворення існуючих і нових будівель (як промислових, так і житлових) в міні-заводи з виробництва енергії (за рахунок обладнання їх сонячними батареями, міні-вітряками, теплонасосами). Наприклад, в Євросоюзі є 190 млн. Будинків. Кожне з них може стати маленькою електростанцією, що черпає енергію з дахів, стін, теплих вентиляційних і каналізаційних потоків, сміття. Необхідно поступово розпрощатися з великими постачальниками енергії, породженими Другий промисловою революцією - заснованих на вугіллі, газі, нафти, урані. Третя промреволюція - це міріади малих джерел енергії від вітру, сонця, води, геотермії, теплових насосів, біомаси, включаючи тверді побутові і «каналізаційні» міські відходи та ін.

3) Розвиток і впровадження технологій енерго- ресурсо-заощадження (як виробничого, так і «домашнього») - повна утилізація залишкових потоків і втрат електроенергії, пара, води, будь-якого тепла, повна утилізація промислових і побутових відходів та ін.

4) Переклад всього автомобільного (легкового і вантажного) і всього громадського транспорту на електротягу на основі водневої енергетики (плюс розвиток нових економічних видів вантажного транспорту таких як дирижаблі, підземний пневмотранспорт і ін.).

В даний час в світі експлуатується понад один мільярд ДВС - двигунів внутрішнього згоряння (легкові і вантажні автомобілі, трактори, сільгосп- і будівельна техніка, військова техніка, кораблі, авіація та ін.), Які щорічно спалюють близько півтора мільярдів тонн моторного палива (бензину , авіагасу, дизпалива) і надаючи гальмівну дію на навколишнє природне середовище.

За даними InternationalEnergyAgency, більше половини споживаної в світі нафти йде на потреби транспорту. У США на транспорт припадає близько 70% всієї споживаної нафти, в Європі - 52%; не дивно, що 65% нафти споживається в великих містах (в сумі - 30 млн барелів нафти в день!).

Вольфганг Шрайберг, один з керівників Volkswagen, привів цікаву статистику: більшість міського комерційного транспорту в більшості країн проїжджає за день не більше 50 км, а середня швидкість руху цих автомобілів - 5-10 км / год; проте з такими мізерними показниками ці автомобілі споживають в середньому [10 (легкові) - 15 (пікапи, мікроавтобуси) -25 (автобуси)] літрів моторного палива на 100 км! Більша частина цього палива згоряє на світлофорах, в пробках або при дрібної навантаження-розвантаження (або на зупинках - для громадського транспорту) з невимкненим мотором.

Нещодавно «воднемобіль» Ліверморської національної лабораторії (LLNL) Міністерства енергетики США пройшов 1 046 кілометрів на одній водневої заправці.

Середній ККД ДВС невисокий - в середньому 25%, тобто при спалюванні 10 л бензину 7,5 л йде «в трубу». Середній ККД електроприводу - 75%, втричі вище (а термодинамічне ккд паливного елемента - близько 90%); вихлопи воднемобіль -тільки Н2О.

Важливо відзначити, що якщо для руху традиційного автомобіля необхідна нафту (бензин, дизель), яка є далеко не у кожної країни, то водень отримують з води (навіть морської) за допомогою електроенергії, яку, на відміну від нафти, можна отримувати з різних джерел - вугілля, газ, уран, водні потоки, сонце, вітер і ін. і у будь-якої країни щось з цього «набору» обов'язково є.

5) Перехід від промислового до локального і навіть «домашньому» виробництва більшості побутових товарів завдяки розвитку технології 3D-принтерів.

3D-принтер - пристрій, що використовує метод пошарового створення фізичного об'єкта на основі віртуальної 3D-моделі. На відміну від звичайних принтерів, 3D-принтери друкують НЕ фотографії та тексти, а «речі» - промислові та побутові товари. В іншому вони дуже схожі. Як і в звичайних принтерах, застосовуються дві технології формування шарів - лазерна і струменевий. У 3D-принтера теж є «друкуюча» головка і «чорнило» (точніше, який замінює їх робочий матеріал). Фактично, 3D-принтери - це ті ж спеціалізовані промислові верстати з числовим програмним управлінням, але на абсолютно новій науково-технічній базі XXI століття.

6) Перехід від металургії до композитних матеріалів (особливо нано-матеріалів) на основі вуглецю, а також заміна металургії на технологію 3D-друку на основі селективної лазерної плавки (SLM - SelectiveLaserMelting).

Наприклад, новітній американський «Boeing-787-Dreamliner» - перший в світі літак, виготовлений на 50% з композитних матеріалів на основі вуглецю. У новому авіалайнері з композитних полімерів виготовлені в тому числі крила і фюзеляж. Широке використання вуглепластика в порівнянні з традиційним алюмінієм дозволило значно зменшити вагу літака і скоротити використання палива на 20% без втрат в швидкості

Американо-ізраїльська компанія «ApNano» створила наноматеріали - «неорганічні фулерени» (inorganicfullerene - IF), які багаторазово міцніше і легше стали. Так, в дослідах зразки IF на основі сульфіду вольфраму зупиняли сталеві снаряди, що летять на швидкості 1,5 км / сек, а також витримували статичне навантаження в 350 тонн / кв.см. Ці матеріали можуть бути використані для створення корпусів ракет, літаків, морських суден і морських субмарин, хмарочосів, автомобілів, бронемашин і в інших цілях.

NASA вирішила використовувати технологію 3D-друку на основі селективної лазерної плавки як заміну металургії. Нещодавно складну деталь для космічної ракети зробили за допомогою лазерної тривимірної друку, в процесі якої лазер сплавляє металевий пил в деталь будь-якої форми - без єдиного шва або гвинтового з'єднання. Виготовлення складних деталей за технологією SLM із застосуванням 3D-принтерів займає лічені дні замість місяців, крім того, SLM-технології роблять виробництво на 35-55% дешевше.

7) Відмова від тваринництва, перехід до виробництва «штучного м'яса» з тварин клітин з використанням 3D-Біопринтер;

Американська компанія ModernMeadow винайшла технологію «індустріального» виготовлення м'яса тварин і натуральної шкіри. Процес створення таких м'яса і шкіри буде включати в себе кілька етапів. Спочатку вчені відбирають мільйони клітин у тварин-донорів. Це може бути як худобу, так і екзотичні види, яких часто вбивають тільки заради їхньої шкіри. Потім ці клітини будуть розмножені в біореакторах. На наступному етапі клітини будуть Центрифуговані для видалення живильної рідини і з'єднання їх в єдину масу, яка потім за допомогою 3D-біопринтера буде сформована в шари. Ці пласти клітин будуть знову поміщені в біореактор, де відбудеться їх «дозрівання». Клітини шкіри сформують колагенові волокна, а клітини «м'яса» утворюють справжню м'язову тканину. Цей процес займе кілька тижнів, після чого м'язова і жирова тканина може бути використана для виробництва харчових продуктів, а шкіра - для взуття, одягу, сумок. Для отримання м'яса в 3D-Біопринтер енергії буде потрібно втричі менше, а води - в 10 разів менше, ніж на виробництво тієї ж кількості свинини, а особливо яловичини звичайними способами, а викиди парникових газів знижуються в 20 разів у порівнянні з викидами при вирощуванні худоби на забій (адже в даний час для виробництва 15 г тваринного протеїну потрібно згодувати худобі 100 г рослинного протеїну, таким чином, кКД традиційного методу отримання м'яса становить лише 15%). Штучний «м'ясозавод» вимагає набагато менше землі (займе всього 1% землі в порівнянні зі звичайною фермою тієї ж продуктивності по м'ясу). Крім того, з пробірки в стерильних лабораторних можна отримати екологічно чистий продукт, без всяких токсичних металів, глистів, лямблій та інших «принад», часто присутніх в сирому м'ясі. До того ж, штучно вирощене м'ясо не порушує етичних норм: не треба буде вирощувати худобу, а потім безжалісно його умертвляти.

8) Переклад частини сільського господарства в міста на базі технології «вертикальних ферм» (VerticalFarm).

Давайте уявимо в центрі міста-мільйонника 30-ти-поверховий хмарочос без вікон з площею підстави один гектар (100х100 м). На кожному його поверсі розміщені п'ять рядів гідропонних контейнерів, тобто з кожного поверху можна знімати урожай з загальної площі 5 га, а всього з хмарочоса - 30х5 = 150 гектар. Оскільки в «сільськогосподарському хмарочосі» температура і вологість є завжди постійними, можна знімати урожай 3-4 рази щорічно (навіть якщо ця вертикальна ферма розташована на Північному полюсі!). Із середнім урожаєм пшениці 50 центнерів від одного гектара (такі врожаї мають місце в Євросоюзі), повний щорічний урожай для "сільськогосподарського хмарочоса" буде 150х50х3 = 22.500 центнер / рік. Збір врожаю буде повністю автоматизований. Крім того, сільськогосподарські хмарочоси, ізольовані від навколишнього середовища, будуть захищені від паразитів і хвороб, і це дозволить повністю відмовлятися від будь-яких хімічних гербіцидів. Дуже важливо і те, що ми переміщаємо сільське господарство безпосередньо в міста, де більшість споживачів і проживає - в результаті транспортні витрати різко впадуть.

Звідки взяти на все це гроші, якщо і Європа, і Америка тонуть у боргах? Але ж скрізь щорічно закладається бюджет розвитку - кожна країна і майже кожне місто планують його. Важливо робити капіталовкладення в те, у чого є майбутнє, а не в підтримку життя таких інфраструктур, технологій, галузей чи систем, які приречені на вимирання.

Хочеться висловити надію, що «всесвітня TIR» трапиться набагато раніше того моменту, коли людство вичерпає всі наявні в природі запаси вугілля, нафти, газу й урану, а заодно остаточно занапастить навколишнє природне середовище.

Зрештою, кам'яний вік закінчився зовсім не тому, що на Землі припинилися камені.