世界正处于一个前所未有的变革时代。这既令人振奋,也充满挑战。
各国政府面临许多紧迫问题,从实现零碳经济,到应对人口增长和城市化带来的问题。
对许多企业而言,第四次工业革命带来了开发创新产品的新机遇,这些产品将造福所有人。
我们必须认识到,解决当前问题并没有包治百病的灵丹妙药。相反,只有多种解决方案协同发挥作用,才能推动持久变革。发掘切实可行且现实的解决方案,需要坚定地以科学为导向开展工程实践、付出艰苦努力,并尊重事实。
立足现实的能源战略
以环境为例:迄今为止,讨论一直聚焦于可再生能源,认为这是迈向低碳能源未来的关键路径。我们支持开发可再生能源,但也深知,要实现低碳或零碳未来,需要采取多管齐下的方法。
例如,风能和太阳能发电设备有时会发电过多或过少,因为日照和风力何时出现无法调控。因此,转向可再生能源需要认真考虑如何克服供能间歇性、确保能源安全,并兼顾经济效益。
人们一直强调用电池储存多余能源,但解决储能问题还有其他办法。电转X技术能够储存可再生能源产生的多余电力,并在需要的时间和地点重新利用。例如,电转交通系统可以用这些额外电力为电动汽车充电,还能将任何剩余电力储存起来并回馈电网。
还要记住,尽管可再生能源在全球发电能力中的重要性日益提升,但预计到2050年,全球一次能源需求仍有74%将由煤炭、石油和天然气满足。
这意味着我们需要找到新的方法,让化石燃料变得更清洁、更高效。
碳捕集与封存技术就是一个很好的例子。该技术在工业设施的排放源头分离二氧化碳,防止有害排放物进入地球大气层。捕集到的二氧化碳既可以封存,也可以用于工业应用,例如石油开采,或生产干冰及其他化学品。
但创新浪潮并未止步于此——我们绝不能满足于现状。我们还需要不断寻求并推出可靠的可再生能源解决方案,助力重塑未来能源格局。
在这一背景下,氢能的应用有力地体现了科学如何推动能源行业创新。
在燃料中掺入氢气,可以大幅减少排放,同时不影响发电能力。今年,一台采用30%氢气燃料配比的新型大型燃气轮机已成功通过测试,二氧化碳排放量减少了10%。此外,荷兰目前正在进行一项试验,将一座现有燃气发电厂改造为氢能电厂。
多种变革路径
要满足世界未来的能源需求,就必须并行开发所有这些技术。
交通运输领域也是如此,尤其是电动出行。
目前,电动汽车的兴起占据了全球媒体的头条,似乎成了治理空气污染的唯一答案。让单辆汽车变得更清洁无疑是一项积极创新,但并非唯一的解决方案。
空中出租车、公交车、智能交通系统、更多地使用支线飞机以及自动化交通系统,都将有助于缓解拥堵。
未来特大城市要实现便利与可持续发展,需要各种技术协同奏响一曲复杂的交响乐。

以日本理念看待废弃物
世界各国政府面临的另一项全球挑战,是家庭和工业废弃物不断增加所带来的成本与环境压力。
采用日本的勿体无理念,是应对这一问题的理想思路。勿体无强调尊重资源,以感恩之心加以利用,而不是加以滥用。专家预测,按当前增长速度,到2100年,人类每天产生的固体废弃物可能达到1100万吨。
科学再次能够提供切实可行的答案。垃圾发电技术可以利用固体废弃物、城市焚烧炉或工业设施排放的半固体废弃物、生活污水等液体废弃物,以及炼油厂产生的气体废弃物发电。
工业生产过程中也常常有热量被浪费。在这方面,我们有重要机会提升效率,同时减少排放。
这些只是科学与工程以诚实务实的方式应对世界上一些最紧迫问题的几个例子。
有一点很明确:没有任何一种解决方案能够包揽所有答案。多项创新需要彼此协同,才能提供世界所需的切实解决方案。

