地球边界正面临巨大压力，这是值得关注的十大新兴技术解决方案
地球“亮起红灯”…甲烷捕集、绿氨等新兴技术可能是保护地球健康的关键。 Image: Reuters/Jim Urquhart
- 根据波茨坦气候影响研究所发布的2025年《地球健康检查》，九大“地球边界”中有七项已被突破，地球的“生命体征亮起红灯”。
- 世界经济论坛新发布的洞察报告探讨了专门针对地球现状的十大新兴技术解决方案。
- 随着我们摆脱化石燃料并更好地管理地球生态系统，精准发酵、绿色混凝土和甲烷捕集等方法可能推动变革。
这条消息触目惊心：九大“地球边界”中有七项已被突破，地球的“生命体征亮起红灯”。
受影响最严重的四个边界分别是气候变化、生物圈完整性、营养物循环以及人造材料干扰自然过程。土地系统、淡水与海洋的变化这三个边界则紧随其后。
波茨坦气候影响研究所所长Johan Rockström在9月举行的世界经济论坛2025年可持续发展影响力会议上说：“我们发现有非常突出的迹象显示，我们正在接近临界点。这些临界点可能导致不可逆转的变化，在一定程度上永久性破坏经济发展所依赖的基础。”
世界经济论坛新发布的洞察报告《有利于地球健康的十大新兴技术解决方案》探讨了有助于扭转地球基本状况恶化趋势的技术。
有潜力应对上述挑战的十大技术解决方案
1. 精准发酵
人类超过三分之一的蛋白质摄入量来自动物。传统畜牧业利用土地来放牧和种植饲料作物，增加了用水量，因使用化肥而导致营养物污染，并增加了温室气体（GHG）排放。
精准发酵技术利用经过工程改造的微生物，无需依赖牲畜即可生产出与动物蛋白相同的蛋白质和其他高价值化合物，从而显著降低上述环境影响。
精准发酵可减少72%-97%的温室气体排放，削减81%-99%的用水量，并将土地使用量降低高达99%。
2. 生产绿氨
氨对肥料至关重要，但是制造氨需要消耗大量能源，主要是化石燃料，因此释放大量温室气体。新技术利用可再生能源或核能取代煤和天然气，生产出绿氢，再把绿氢转化为绿氨。有些方法会利用经过生物工程改造的细菌来促进转化。除了减少排放，此类技术还为氨开辟了新的用途，比如用作绿色航运燃料。
3. 自动化食品垃圾回收
我们每年丢弃超过十亿吨的食物垃圾，其中大部分最终进入填埋场，产生大量碳排放。如今，尖端自动化技术和人工智能技术有助于分离食物垃圾与其他垃圾，而食物垃圾可用于堆肥或者转化为生物燃气和生物塑料。这样不仅降低了填埋场的碳排放，还加强了食物循环体系。
首尔在全市开展自动化食品垃圾计划，避免了95%的食物残渣被填埋或焚烧。
4. 甲烷捕集与利用
甲烷的温室效应是二氧化碳的80倍。因此，从垃圾填埋场、农场粪便、污水处理厂和化石燃料基础设施中捕集甲烷，与封存二氧化碳同等重要。
目前，甲烷常常被转化为电能、热能与可再生天然气。新技术更进一步，把甲烷排放转化为绿色的甲醇、氢气、肥料或者固体碳（“炭黑”）等有用的产品。其中，炭黑是制造汽车轮胎、电池、涂层等工业品的重要原料。
5. 绿色混凝土
混凝土是全球主要的建筑材料。然而，其生产过程不仅是二氧化碳排放的重要来源，更是由于对沙子、石灰石和碎石的大量需求，导致原材料加速枯竭。
新型绿色混凝土技术更换了导致上述环保问题的化学黏合剂，通过利用工业副产品或者回收建筑废料来获取黏合剂。这就减少了碳排放和资源需求量，同时减轻了环境影响。
绿色混凝土不仅能减少传统水泥生产中的碳排放，还能为捕获的二氧化碳提供永久储存途径。
6. 下一代双向充电技术
包括手机和电动汽车在内，如今有许多设备使用充电电池。传统上，充电是单向的。
双向充电技术使电流可以流入和流出电池，把电动汽车等设备转变为家庭、建筑和电网的潜在电源（即“车网互动”）。新型逆变器与智能电网允许用电设备在用电高峰时段共享储能，可以与可再生能源形成互补，或者在紧急情况下提供备用电力。
7. 及时且精确的地球观测技术
新的地球观测（EO）技术正在彻底改变我们从太空追踪环境变化的方式。通过卫星、无人机和地面传感器几乎实时传回的高分辨率图像，结合人工智能技术，我们可以监测从温室气体排放、土壤健康状况到森林砍伐、水位变化等各种关键指标。这使政府、行业和社区能够更快地应对那些影响地球边界的变化。
通过将卫星、无人机和地面数据与人工智能分析相结合，地球观测系统如今能够以米级甚至更高的精度提供有关重要的环境和人为影响的洞察。
8. 模块化地热能
地热能是一种可靠的低排放能源，对土地和水资源的需求量极低。然而，由于传统的工厂依赖稀有的地下热储层，地热发电量目前仅占全球总发电量的不到1%。新型模块化系统无需特定地质条件即可进行地热发电，能够持续提供可再生热能和电力，与其他可再生能源形成互补。
9. 再生式海水淡化
在干旱地区，海水淡化至关重要。传统方法不仅能耗巨大，还会产生有害的浓盐水。新型再生式海水淡化技术则更加清洁，也更具可持续性，能够从浓盐水中回收和再利用一些化学物质，同时降低浓盐水的排放量和毒性。此类系统可以采用太阳能、风能、波浪能等可再生能源，既降低碳排放，又保护海洋生态系统。
10. 土壤健康技术的融合
健康的土壤对于食物、水和气候调节来说至关重要，然而超过三分之一的土壤已经退化。技术融合方案把最新传感器与微生物工程、人工智能相结合，推动农业可持续发展。其效益涵盖方方面面，包括提高作物产量、降低碳排放、减少化肥使用和减少径流污染。
技术作为强大的变革杠杆
Johan Rockström表示：“我们必须同时在全球范围内对三个领域加大投入。一是迫切需要淘汰化石燃料。二是必须开始规模化投资碳移除技术。第三项，在我看来是最重要的举措，是对海洋进行可持续管理。同时，森林、湿地、泥炭地和农业用地在储存甚至吸收碳方面也至关重要，有助于我们在减轻化石燃料压力后给地球降温。”
虽然没有任何单一解决方案能够同时解决上述三个问题，但新技术正在拓展可能性。不过，技术需要政策支持、法规引导、创新融资和基础设施，才能促进市场增长，实现规模化创新。
归根结底，这取决于我们能否协同行动共同维护地球健康。
Andrea Willige补充报道。
本文作者：
Helen Burdett，世界经济论坛地球解决方案负责人
本文原载于世界经济论坛Agenda博客，转载请注明来源并附上本文链接。
翻译：狄陈静
编辑：王灿
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