近些年來(lái),科學(xué)家為應(yīng)對(duì)全球變暖而提出了一些宏大且著眼于未來(lái)的解決辦法,如在地球軌道上搭建“遮陽(yáng)棚”讓地球降溫、調(diào)撥更多云層來(lái)反射陽(yáng)光等。這些建議開(kāi)始為人所不屑一顧,被認(rèn)為是旁門左道。
然而,現(xiàn)在的情況卻急轉(zhuǎn)直下,隨著氣溫持續(xù)上升,人們對(duì)全球變暖的擔(dān)憂與日俱增,科學(xué)界提出了更多的建議和方法,并且大部分已處于實(shí)驗(yàn)階段。
封存二氧化碳
封存CO2,是一種可以在不停止能源供應(yīng)的情況下大幅減少CO2排放量的方法。
美國(guó)政府目前正在研究將CO2氣體集中儲(chǔ)存在地下礦物鹽中的技術(shù)。根據(jù)這項(xiàng)技術(shù),CO2氣體將被注入到深埋在地下的砂巖之中。目前,美國(guó)政府正在距離休斯頓東北75千米處對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行測(cè)試。
試驗(yàn)期間,一臺(tái)超靈敏的儀器將在一年的時(shí)間內(nèi)對(duì)從地下礦物鹽溶液中釋放出并沿地層裂縫進(jìn)入大氣層的CO2數(shù)量進(jìn)行估算。通過(guò)這種方法獲得的數(shù)據(jù)將被用來(lái)確定究竟哪種砂巖最適合于存儲(chǔ)CO2氣體,以及美國(guó)境內(nèi)哪些區(qū)域比較適宜實(shí)施這項(xiàng)計(jì)劃。
目前,封存CO2還處于研究階段,這種方法存在兩大障礙:首先是資金問(wèn)題。據(jù)國(guó)際能源機(jī)構(gòu)估計(jì),抽取并封存1噸CO2的成本高達(dá)52美元;另一大障礙是缺乏相關(guān)的詳細(xì)科學(xué)知識(shí),目前尚不清楚CO2的最大儲(chǔ)存期限,并且也不知道一旦它們大規(guī)模逸出,將造成怎樣嚴(yán)重的環(huán)境影響。
轉(zhuǎn)化二氧化碳
美國(guó)科學(xué)家杰弗里·馬丁和威廉·庫(kù)比茨提出了一項(xiàng)名為“綠色自由”的概念,就是要去除空氣中的CO2,并把它轉(zhuǎn)化為汽油。
這是一個(gè)簡(jiǎn)單的構(gòu)想:把空氣吹入碳酸鉀溶液里。即可吸收空氣中的CO2;再把CO2從溶液里提取出來(lái),經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后把它變?yōu)榧状?、汽油或飛機(jī)燃料等。但是,耳前最大的阻力是,把這一概念付諸實(shí)踐本身就需要巨大的能源,這恰恰是至今尚未有人建造一所CO2變汽油的工廠的原因。
英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)能夠減少溫室氣體排放的突破性技術(shù),能夠讓CO2廢氣轉(zhuǎn)化為一種稱為環(huán)狀碳酸酯的化合物。
轉(zhuǎn)化技術(shù)需要依賴于一種催化劑,使CO2和環(huán)氧化物之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而把CO2轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯。環(huán)狀碳酸酯是一種商業(yè)需求量很大的化學(xué)制品,除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)外,還廣泛用于生產(chǎn)溶劑、脫漆劑和可生物降解包裝材料等產(chǎn)品。
目前,這個(gè)研究小組成功地研制出了一種異?;钴S的催化劑。這種催化劑取自鋁,能夠在室溫和大氣壓力條件下,引發(fā)CO2廢氣變成環(huán)狀碳酸酯所需要的化學(xué)反應(yīng),從而大大減少所需要的能量投入。
冰凍北極
北極冰融化,導(dǎo)致淡水沖淡咸海水,很多人預(yù)測(cè),這可能正在使洋流減弱。洋流在全球傳遞熱量,有助于調(diào)節(jié)全球氣候。如果洋流停止,后果將不堪設(shè)想:海洋生物大量死亡,海洋吸收大氣中溫室氣體的能力減弱……
于是,有科學(xué)家提出:制造更多北極成冰。重新冰凍北極。加拿大艾伯塔大學(xué)工業(yè)工程師彼得·弗林提出了一種大膽的方法,在洋流開(kāi)始減弱時(shí)推動(dòng)洋流:往北極拖入8000艘能夠造冰的駁船,制造一塊像美國(guó)新墨西哥州那樣大的成冰塊。
根據(jù)這個(gè)計(jì)劃,駁船于秋季抵達(dá)格陵蘭島海面。在冬季來(lái)臨,氣溫降至-10℃以下時(shí),駁船的風(fēng)動(dòng)力水泵向原有的浮冰上撒成海水,制造出一層層極成的冰。
當(dāng)春天來(lái)臨,駁船向新形成的含鹽浮冰澆更多的水。以此推動(dòng)洋流。浮冰融化時(shí),冷的、密度大的咸海水將沉人深海。其結(jié)果是,下沉洋流增加6%,足以使這個(gè)系統(tǒng)保持流動(dòng)。
冷水抑制暴風(fēng)雨
暖水海洋是颶風(fēng)的動(dòng)力,一些科學(xué)家警告說(shuō),由于海洋溫度不斷上升,熱帶風(fēng)暴將更猛烈。于是,有科學(xué)家提出,給孕育暴風(fēng)雨的溫暖洋面降溫。
新墨西哥州的發(fā)明家菲爾·基西爾計(jì)劃在墨西哥灣放入160萬(wàn)個(gè)海洋冷卻泵,并把它們固定在海底。它們會(huì)把4級(jí)颶風(fēng)降到3級(jí),把3級(jí)颶風(fēng)降到2級(jí)。安裝工作需要4個(gè)月的時(shí)間、約100艘駁船和50億美元。一旦安裝好,不管暴風(fēng)雨什么時(shí)候開(kāi)始孕育,這隊(duì)延綿1800多千米長(zhǎng)的水冷卻泵都能對(duì)付它。
冷卻泵以海浪為動(dòng)力,每個(gè)泵上有一個(gè)浮筒,這些浮筒隨海浪上下?lián)u擺,使泵有力量把涼的、營(yíng)養(yǎng)豐富的海水從深海拉上來(lái)。浪越大,抽上來(lái)的海水越?jīng)觥?/p>
模型顯示,海面溫度每降低0.6℃,颶風(fēng)風(fēng)力就會(huì)減小5%?;鳡栒f(shuō),如果風(fēng)力從193千米,小時(shí)降到177千米,小時(shí)。財(cái)產(chǎn)損失就可以減少23%。
種植轉(zhuǎn)基因大樹(shù)
每天都有數(shù)量巨大的熱帶雨林從地球上消失。單是亞馬遜河流域的熱帶雨林,每年就縮減2.6萬(wàn)平方千米。據(jù)專家預(yù)測(cè),由于樹(shù)木的需求量持續(xù)增加,到2050年時(shí),熱帶雨林將消失——隨之消失的是地球上將近一半的動(dòng)植物和微生物的生存環(huán)境,以及25%的藥物原料。
科學(xué)家正在積極考慮解決辦法——種植轉(zhuǎn)基因樹(shù)木,并認(rèn)為轉(zhuǎn)基因樹(shù)木將會(huì)搶占廉價(jià)的熱帶雨林木材市場(chǎng)。美國(guó)阿伯基因生物技術(shù)公司目前正進(jìn)行這項(xiàng)研究。專家?guī)椭r(nóng)民用目前所需土地的5%的面積來(lái)栽培這種樹(shù)木。如果采用這種技術(shù),就再也不用砍伐當(dāng)?shù)責(zé)釒в炅种械臉?shù)木來(lái)生產(chǎn)木材了。
為了研發(fā)出其備人類所需特性的樹(shù)木,例如生長(zhǎng)快、結(jié)實(shí)和木質(zhì)素低(造紙時(shí)必須用化學(xué)方法把木質(zhì)素分離出來(lái))的樹(shù)木,這個(gè)公司自2000年以來(lái)一直從6種樹(shù)木和植物中鑒別有用的基因。
目前的兩大障礙是時(shí)間和金錢:培育轉(zhuǎn)基因樹(shù)木既辛苦,成本又高;即使科學(xué)家培育出了新的樹(shù)種,他們?nèi)孕鑿呐囵B(yǎng)皿到種植園分別處理每一棵樹(shù)苗。
用塑料重建濕地
濕地是數(shù)千種鳥類和動(dòng)物的棲息地。但是,大部分濕地正迅速被農(nóng)作物和公寓樓侵占,同時(shí),水質(zhì)污染和海面上升也正在侵占濕地。
科學(xué)家設(shè)想,用回收的塑料和拖沫塑料建造群島,島的面積從船那樣大到籃球場(chǎng)那樣大。在島上種植當(dāng)?shù)靥赜械闹脖?,讓這樣的島漂浮出現(xiàn)在以前曾有大片天然濕地的地方。
為了模仿濕地,布魯斯·卡尼亞用黏性泡沫塑料將一層層聚合網(wǎng)粘在一起,鋪上草皮和濕地植被。卡尼亞選擇能夠吸引昆蟲、青蛙、水鳥、海貍的植物或者這個(gè)地區(qū)其他土生土長(zhǎng)的野生植物。隨著植物的生長(zhǎng),它們的根迂回穿過(guò)塑料母體,伸入水中。微生物依附到聚合纖維上,再轉(zhuǎn)移至根系統(tǒng),形成一層黏糊糊的“生物薄膜”。這種“生物薄膜”可以凈化水并向水供氧。
卡尼亞首先在位于美國(guó)蒙大拿州的農(nóng)場(chǎng)中水藻泛濫的池塘里試驗(yàn)了他的“生命之舟”?!吧邸边^(guò)濾了池塘中的肥料廢物,并抑制有害藻類生長(zhǎng)?,F(xiàn)在已有3000個(gè)這樣的生態(tài)系統(tǒng)漂浮在世界各地有麻煩的地方,包括新加坡的一個(gè)水庫(kù)。
把冰川包起來(lái)
冰川正在消失,有科學(xué)家預(yù)測(cè),阿爾卑斯山冰川到2050年將消失3/4,到本世紀(jì)末將全部消失。
科學(xué)家計(jì)劃用足球場(chǎng)大小的人造毯把冰川裹起來(lái)隔熱。
目前,瑞士阿爾卑斯山的滑雪場(chǎng)已經(jīng)這么做了。十幾家滑雪場(chǎng)讓當(dāng)?shù)氐母ダ锎摹だ识嗉徔椆編椭柚贡┤诨_@個(gè)公司生產(chǎn)的材料“護(hù)冰使者”是一種既耐磨又輕便的雙層復(fù)合材料。其上層是能夠反射紫外線的聚酯,下層是聚丙烯——軍服和汽車配件用于隔熱的一種聚合物。用“護(hù)冰使者”包裹冰雪,可以防止表層雪在夏日驕陽(yáng)下融化——當(dāng)然,希望底部的永久性冰也不融化。
科學(xué)家利用這項(xiàng)技術(shù),對(duì)不斷融化的格申冰川進(jìn)行的小型試驗(yàn)極為成功——用毯子包裹的區(qū)域連續(xù)兩年比周圍的冰雪少融化80%。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2008年12期