6 удивительных разработок для решения проблем экологии

1. Собиратель тумана для производства питьевой воды

Доступ к чистой питьевой воде есть далеко не у всех. Сейчас от этого страдают 771 миллион человек, то есть примерно каждый десятый житель Земли. Исследователи предполагают, что из‑за изменений климата ситуация будет только ухудшаться: к 2025 году уже 50% населения планеты окажется в районах, испытывающих нехватку воды.

Одним из решений этой проблемы могут стать ловцы тумана. Например, The CloudFisher, разработанный фондом The Water Foundation вместе с немецким промышленным дизайнером Питером Траутвейном. Внешне эта установка напоминает рекламную растяжку — стальная рамка с опорами, к которой цепляется мелкоячеистая объёмная сетка. Именно она и отвечает за сбор воды. Пропуская через себя туман, сеть цепляет капли, а затем отправляет их в резервуар. Такие конструкции можно устанавливать несколько в ряд.

Использовать The CloudFisher реально в любых точках, где туман — частое явление, в том числе в горах. Ветра ловец воды не боится — способен выстоять даже при скорости потока в 120 км/ч. Кстати, тестировали установку именно на высоте: в 2013 году её разместили на вершине Бутмезгида в Марокко. Испытания показали, что ловец тумана за один день способен собрать до 600 л абсолютно чистой воды.

2. Башня для очистки воздуха от смога

Смог — привычное явление для городов. Он появляется из‑за использования топлива на заводах и в транспорте, пожаров и строительства. Он состоит из мелкодисперсных частиц, угарного газа, сажи и других вредных элементов.

Оригинальное решение для очистки пространства от смога предложил голландский дизайнер Даан Рузвегард. Вместе со своей командой он запустил проект Smog Free Project и создал семиметровую башню Smog Free Tower. Установка работает по принципу домашнего очистителя воздуха, но в усиленном режиме: за час может справиться с 30 кубометрами. Исправить ситуацию в целом городе башня, конечно, не способна, но создать небольшую зону с идеально чистым воздухом в парке или на оживлённой площади — вполне. Smog Free Tower уже побывала в Южной Корее, Китае, Мексике и ряде других стран. Начался её путь в Роттердаме. Кстати, из собранного смога компания создала ювелирные кольца, вернее камень для них — прозрачный куб, внутри которого скрыт чёрный куб поменьше. Прежде их можно было купить, поддержав развитие проекта, но партия закончилась — сейчас кольца реально увидеть в музеях, в том числе Национальном музее Цюриха и Городском музее Амстердама.

3. Разведение восковой моли для переработки пластика

Пластик — прочный и долговечный материал, который используют повсеместно. Но его устойчивость имеет и неприятные последствия: самостоятельно он разлагается сотни лет. И даже за этот срок пластику сложно исчезнуть полностью: в процессе остаются микрочастицы, которые проникают в почву, воду и воздух, а затем и в тела живых организмов. В том числе человека: их уже находили в лёгких, печени, почках взрослых и даже в плаценте новорождённых. При этом количество отходов из пластика растёт постоянно: каждый год на свалках планеты прибавляется порядка 400 миллионов тонн.

Полностью отказаться от этого материал пока невозможно, а решением проблемы может быть его качественная переработка. Необычный инструмент для этой задачи нашёл ученик седьмого класса гимназии «Сколково» Юрий Мельников. Студент предлагает поручить уничтожение отходов из пластика восковой моли. Это насекомое любит есть воск, но может потреблять и полиэтилен, превращая его в процессе пищеварения в спирт. Вместе с учителем биологии Юрий уже протестировал свою идею: специально выведенная популяция личинок моли успешно пообедала остатками отходов завода по переработке пластика в Великих Луках. Наработки Мельников представил в этом году на конференции Startup Village 2023. В сентябре он получил статус резидента «Сколково», проект с названием «Ем полимер» стал полноценным стартапом и теперь готовится к получению гранта на патент.

4. Пластикоподобный материал из парниковых газов для очистки воздуха

Другое решение проблемы перенасыщения планеты пластиком — безопасные для природы альтернативы. Поиском такого материала занимаются многие исследователи. Одним из необычных вариантов является разработка американской компании Newlight Technologies — AirCarbon. Это полигидроксибутиратная смола, которая создаётся буквально из воздуха. Технология следующая:

1. Сначала разработчики собирают метан, один из парниковых газов, в местах, из которых он часто попадает в атмосферу — энергопроизводственные предприятия, свалки, водоочистные сооружения.
2. Затем помещают его в реактор вместе с воздухом, водой и особым биокатализатором.
3. Катализатор вычленяет из этого микса кислород, водород и углерод, а затем спаивает их в молекулу термопластичного полимера.

Таким образом AirCarbon борется сразу с двумя проблемами: загрязнением воздуха и обилием пластика. Материал реально применять для создания как тонкой полиэтиленовой плёнки, так и для больших пластиковых деталей или даже тканей. Главное — он «зелёный» на всех этапах своего жизненного цикла, так как разлагается естественным путём.

5. Огромная сеть для очистки океана от мусора

Пластик скапливается не только на свалках, но и в мировом океане. Ежегодно в воде оказывается порядка 8–10 миллионов тонн бутылок, пакетов и прочих отходов из этого материала. Такое загрязнение вредит жизни рыб, животных, да и природе в целом.

Один из способов очищения океана от мусора — установка сети для его поимки. Такой метод в 2012 году предложил нидерландский изобретатель Боян Слат во время выступления на TEDx. Тогда он был просто выпускником школы, а заинтересоваться этим вопросом его побудил личный опыт. Во время отпуска в Греции парень занимался дайвингом и поразился тому, что увидел больше пластика, чем рыбы. Применение специальных судов и механизмов для целенаправленной ловли бутылок Слату не нравилось, потому что от них была бы не только польза, но и вред. И он предложил воспользоваться помощью самого океана, а вернее, его течения: определять точки, в которых мусор скапливается, устанавливать там U‑образный барьер с сеткой, а затем просто ждать.

Сначала задумку Слата не оценили, но он не сдался и через полгода запустил собственную компанию The Ocean Cleanup. И дело пошло: в 2013‑м идея завирусилась, проект оброс командой и получил финансирование через краудфандинг. Первая ловля мусора состоялась в 2021 году. С тех пор проект поймал несколько сотен тонн бутылок, контейнеров и прочих вещей. Кстати, сети разрабатывали с заботой об обитателях океана. Маленькие животные вроде планктона легко могут проплыть через ячейки, а для крупных там установили специальные механизмы, подающие сигналы, предупреждающие о необходимости двигаться в другом направлении. Если дельфин или тюлень всё же вдруг заплывут в сеть, тепловые камеры сообщат об этом и организаторы помогут животным освободиться через спасательные отверстия.

6. Прозрачный материал с функцией солнечной батареи для экономии электроэнергии

Классические источники электроэнергии, которые используют на станциях, вроде угля, газа или нефти, наносят существенный вред природе. За 1 ГВт·ч они выделяют от 490 до 820 т парниковых газов. Неисчерпаемые ресурсы вроде Солнца значительно безопаснее — показатель здесь всего 5 т. Для сбора и переработки энергии от его лучей обычно используют плоские полупроводниковые батареи, которые устанавливают на крышах. Подобные устройства чаще чёрного цвета, поэтому достаточно заметны в экстерьере. Но есть и более эстетичный способ получения солнечной энергии — прозрачный люминесцентный солнечный концентратор. Такой в 2014 году разработали исследователи университета Мичигана. Учёные добавили в него биомолекулы, которые могут собирать энергию солнечных лучей, а затем преобразовывать её в электричество. Такую батарею можно установить на окна домов и автомобилей или даже на экраны смартфонов.

Похожую идею использует калифорнийская компания Ubiquitous Energy. Свой фотоэлектрический материал они назвали UE Power. Окна с таким покрытием уже установлены в некоторых зданиях, в том числе в офисе Ubiquitous Energy в Редвуд‑Сити и в офисе японской компании, производящей стекло, Nippon Sheet Glass Co. в Нортвуде (штат Огайо).