На благо экологии: изобретения 2022 года
Конец года – традиционное время подведения итогов. Расскажем о некоторых российских и зарубежных изобретениях и инновациях, направленных на решение экологических проблем. И пусть по отдельности каждое из них может показаться неглобальным и незначительным, все вместе они понемногу способствуют улучшению состояния окружающей среды.
Аккумуляторы из борщевика
Их придумали ученые МГУ и Сколтеха. Из приносящего всем немало неприятностей сорняка они предлагают делать углеродный материал для анодов натрий-ионных батарей. Выяснилось, что борщевик для этих целей лучше собирать летом в период цветения – как раз тогда, когда он источает сильный запах, а при прикосновении вызывает страшные ожоги. Зимний, высохший борщевик собирать безопаснее, но эффективность материала из него ниже.
Было протестировано три основных варианта синтеза твердого углерода. Наивысшая эффективность была достигнута, когда биомассу промыли кислотами для удаления металлических и иных примесей, а затем подвергли прямой карбонизации: нагрели до 1300оС в бескислородной атмосфере.
Созданные батареи оказались гораздо дешевле литий-ионных. Пока они, правда, проигрывают по массе и габаритам.
Солнечные панели, которые можно распечатать
В Университете Ньюкасла в Австралии разработали солнечные панели, которые можно распечатать с помощью обычного принтера. Они дешевы в изготовлении (10$ за м2), имеют толщину плотного пакета, очень легкие, их можно сворачивать и разворачивать как газету. А главное – панели пригодны для вторичной переработки, поскольку на 99% состоят из ПЭТ.
Сейчас эти панели дают свет одному из общественных пространств в Сиднее. И авторы изобретения считают такую демонстрацию очень важной – так люди видят достижения науки не в лаборатории, а в обычной среде.
Пол Дастур, профессор, создатель органического печатного солнечного материала:
«Мы установили датчики как часть дисплея, чтобы огни действительно обнаруживали движение и следовали за людьми, когда они двигались вдоль беседки. Огни программируются, поэтому мы можем настроить их на определенные цвета, чтобы отмечать какие-то события или важные моменты».
Вторая жизнь солнечных батарей
В Сингапуре ученые разработали способ превратить старые солнечные панели в устройства для сбора энергии – термоэлектрики, превращающие тепло в электричество. Это может стать одним из решений, которое поможет справиться с неизбежным ростом отходов, образующихся после окончания срока службы фотоэлементов, который в среднем составляет около 30 лет. Ожидается, что к 2050 году их накопится 80 млн тонн.
Сейчас большая часть этих отходов вывозится на полигоны и может вызвать загрязнение окружающей среды из-за присутствия в них тяжелых и токсичных металлов. Сложнее всего перерабатывать кремний, поскольку в процессе он приобретает примеси и дефекты. Однако эти же свойства способствуют улучшению рабочих качеств термоэлектриков, что и решили использовать ученые.
Железнодорожные шпалы с солнечными панелями
Немецкие железные дороги и британская энергетическая компания Bansket тестируют использование фотоэлектрических систем на путях для поездов. Солнечные панели крепятся к шпалам между рельсами. Сейчас на тестовом участке они генерируют в среднем 0,1 МВт электроэнергии на километр.
Учитывая протяженность железнодорожной сети в Германии, выработка энергии может быть сопоставима с работой пяти атомных электростанций.
В будущем панели планируют устанавливать еще и на крышах вокзалов и шумозащитных стенах вдоль путей.
Мебель из древесных отходов
В Вятском университете предложили технологию производства мебели и отделочных панелей из отходов деревообработки. Причем изделия из ели и сосны выглядят так, как будто их произвели из дуба и ясеня.
Сделать это пытались давно, но только сейчас удалось получить достойный результат. Секрет в подборе технологии и комбинировании четырех операций – обжига, браширования, прессования и термической обработки. В итоге декоративные и механические свойства древесины улучшились.
Посуда из шкурок картошки и моркови
Студенты Иркутского Политеха придумали, как производить биоразлагаемую посуду из отходов от переработки овощей и злаков. Используют очистки картофеля, моркови, жмыховых злаковых культур, а в качестве скрепляющего реагента – альгинат натрия и глицерин. После использования посуда легко утилизируется, не выделяя при этом токсичные вещества.
От других аналогичных проектов этот отличается тем, что не только разработана технология, но и просчитана экономическая составляющая. Предполагается, что производство одной тарелки обойдется в 10 рублей, а продавать ее можно будет за 13. Для масштабного производства потребуются термические прессы и оборудование для сушки, но при желании для личного пользования посуду можно сделать даже в обычной духовке.
Топливо из отходов рыбной промышленности
В британской компании Green Fuels Research, занимающейся производством возобновляемых видов топлива, придумали, как делать его из отходов разведения лосося. Оно пригодно для использования судами, чьим двигателям для этого не требуется модификация, а само топливо не содержит присадок.
Отходы, образующиеся при разведении лосося, наносят ущерб в миллиарды долларов. Они разрушают морскую экосистему из-за загрязнения, паразитов и высокой смертности рыбы. Новое топливо решает сразу две проблемы: обезуглероживания судоходства и устойчивого управления побочными продуктами животноводства.
Упаковка, определяющая свежесть продуктов
В Дальневосточном университете разработали пищевую пленку, которая контролирует свежесть завернутых в нее продуктов. Изначально она имеет красный цвет и остается такой, пока продукт свежий. Но когда рыба или мясо начинают портиться, пленка приобретает голубоватый оттенок. Смарт-пленка также увеличивает срок годности кондитерских изделий. Бисквиты, завернутые в неё, остаются свежими даже после 4 суток хранения.
Пленка стойкая к деформации и эластичная. В её основе - полисахариды и антоцианы, которые и реагируют на изменение кислотности. После использования её можно съесть, поскольку все компоненты содержат биологически активные соединения, съедобные и безвредные для организма человека.
Духи на основе углерода, вырабатываемого промышленными предприятиями
Косметический гигант Coty разработал первые в мире духи, изготовленные в результате улавливания углекислого газа, производимого промышленными предприятиями. Из него выделяется этанол, необходимый для производства ароматизаторов.
Превращая углекислый газ в новый источник этанола, Coty разрабатывает инновационные решения для снижения воздействия индустрии красоты на окружающую среду. Этанол с улавливанием СО2 требует почти нулевого потребления воды и снижает потребность в сельскохозяйственных угодьях, что, в свою очередь, ограничивает влияние косметических гигантов на биоразнообразие и снижает выбросы парниковых газов.
По материалам: eco-business.com, newcastle.edu.au, vyatsu.ru, ntu.edu.sg, istu.edu, dvfu.ru, marri-uk.org, raillynews.com, happi.com