Как ядрената енергия и конопът могат да помогнат за справяне с недостига

Последните две години бяха сигнал за събуждане за човечеството: десетилетия ужасяващи предупреждения от експерти в почти всяка научна дисциплина се събраха върху нас привидно всички наведнъж. Затънали сме в глобална пандемия, която разкри слабости във -- и създаде големи прекъсвания -- на веригите за доставка на храна, гориво, труд и стоки. Преживяхме значителни метеорологични събития и промени в сезонното поведение на времето, които могат да бъдат приписани само на човешкото въздействие върху изменението на климата. Видовете изчезват с тревожна скорост. Замърсяването с пластмаса задушава нашите океани и земя. Списъкът просто продължава и продължава.

Недостигът е коренът на всичките ни големи проблеми 

Поколения наред повечето от проблемите на света се приписват на недостига на ресурси - кой ги има, кой не и какви средства ще бъдат предприети, за да бъдат контролирани или придобити. Войните, неравенството, гладът и икономическите сътресения в крайна сметка се свеждат до имащите и нямащите в глобален мащаб.

Сега, вероятно като резултат от този общ недостиг, централноевропейският конфликт, подкладан от Русия срещу нацията на Украйна, води до огромно увеличаване на световните цени на петрола и природния газ, в допълнение към причиняването на потенциално прекъсване на около 25% от световните доставки на зърно, които са заключени в Русия и Украйна.

Като само един убеден технолог, няма да си позволя да имам решения за всички изключително сложни икономически и геополитически проблеми на света. Но вярвам, че отделните нации могат да предприемат конкретни действия, за да сведат до минимум тези въздействия върху собствените си граждани.

Какво да правим с горивото

Нека започнем с петрола и природния газ - два ресурса, които не са възобновяеми, в ограничени запаси и се контролират от ограничен брой нации.

Освен че е най-големият източник на гориво в света, петролът се използва за производство на продукти като пластмаси, полиуретан, разтворители и стотици други приложения. Също така трябва да намерим начини да го заменим в нефтохимическата промишленост.

Дори да приемем, че в крайна сметка можем да превключим много превозни средства към задвижване, базирано на EV, съществува и проблемът с авиационната, морската и търговската транспортна индустрия, която се нуждае от жизнеспособен източник на гориво.

Преди това, Обсъдих използването на растителни отпадъци или биомаса за производство на биогориво, включително авиация и космонавтика (биоавиация/реактивно гориво/ракетно гориво) и корабни и биодизелови горива. Много растения са потенциално подходящи за производство на биогориво, по-специално био авиационно гориво.

Коноп, който беше легализирано за отглеждане с ограничения през 2018г като част от законопроекта за земеделието, е изключително добър кандидат за това, защото като реколта има много различни приложения.

Отглеждането на коноп не изисква химикали или напояване. Размножава се с много висок добив -- отнема около четири месеца стръкът да достигне зрялост и е възможно с ефективни земеделски техники да се произвежда 500 до 1500 паунда конопена биомаса на акър.

Като цяло експертите стигнаха до заключението, че „задоволяването на нуждите на САЩ от нефт и газ ще изисква интензивно отглеждане от само около 6% от земната площ на 48-те съседни щата, или малко над 116 милиона акра", според на Велика книга за конопа от Роуън Робинсън

Конопените влакна могат да се използват не само за биогориво, но и за текстил и стотици други производствени цели, включително биоразградима конопена пластмаса.

Конопът произвежда много висококачествено олио за готвене, и е семената са с много високо съдържание на протеини, което го прави идеален за приложения в хранително-вкусовата промишленост като конопено мляко, конопено масло, заместители на конопено сирене и конопен протеин на прах -- всичко това ще ни трябва, тъй като растителните протеини се включват все повече и повече нашите диети. Според Ресурсния център за селскостопански маркетинг един акър коноп може да даде реколта средно 700 паунда зърно което може да се пресова в около 22 галона масло и 530 паунда брашно.

Кои сортове коноп бихме използвали за тези цели наистина зависи от учените и селскостопанската индустрия -- но някои от най- обещаващи кандидати по отношение на добива на масло е вероятно в момента да бъдат класифицирани като марихуана поради тяхното съдържание на THC, тъй като от легален перспектива, всичко над 0,3% THC на база сухо тегло вече не се счита за индустриален коноп.

Отдавна съм привърженик на федералната декриминализация или легализация на марихуаната за много от тях терапевтични и фармакологични свойства, които са били академично изследвани в други нации, като напр. Израел, световен лидер в тази област. Първоначално проучвания преди партньорска проверка от Чикагския университет по грантове от Националния институт по здравеопазване предполагат, че CBD е мощен противовъзпалителен агент и антивирусно лечение.

Ако приемем, че тези наблюдения са убедителни, CBD и други канабиноиди имат потенциала да бъдат най-доброто лечение досега за COVID-19 и други вирусни заболявания, наред с други инвалидизиращи заболявания, които заедно със съществуващите и бъдещите ваксини биха помогнали в борбата с текущото раждане (и в крайна сметка, веригата за доставки) проблеми, свързани с пандемията чрез намаляване на продължителността на заболяването или предотвратяване или дори спиране на сериозно заболяване изцяло.

Също: Докато зареждането на електромобилите не бъде фиксирано, електрическите автомобили остават в неутрално положение

Въпреки че вероятно ще трябва да похарчим стотици милиони или дори милиарди долари за изследване на всички потенциални фармацевтични приложения, тъй като марихуаната съдържа стотици съединения за разследване, нашата първа стъпка към енергийна независимост може да бъде легализирането на едро на марихуаната, а не просто разширяването на производството на коноп от оригиналната ферма Бил.

Най-малкото една широкомащабна конопена индустрия ще наеме милиони хора в различни сектори, от хранителни и индустриални приложения до горива и фармацевтични продукти.

Какво да правим с производството на електроенергия

Но биогоривата се справят само с част от цялостното предизвикателство за енергийна независимост. Инфраструктурата за производство на електроенергия в Съединените щати до голяма степен се основава на невъзобновяема енергия.

Според Администрацията за енергийна информация на САЩ (EIA) през 2021 г. Съединените щати са генерирали около 4 трилиона киловатчаса електроенергия. Приблизително 60% от произведената електроенергия е от изкопаеми горива (въглища, природен газ), като 19% се приписват на ядрена енергия и 21% на възобновяеми източници.

Доклад, публикуван от EIA на САЩ през март 2022 г прогнозира възходяща тенденция към използването на възобновяеми енергийни източници като 44% от общия капацитет за производство на електроенергия в страната до 2050 г.

Въпреки това, тъй като бъдещето на руския износ на петрол и природен газ към Запада вече е под въпрос, моделът на EIA ще изисква големи преизчисления. По-специално, как този недостиг на доставки ще повлияе на предишните ни изчисления от гледна точка на недостига? Но не са необходими сложни икономически модели, за да заключим, че ако не направим някои промени в начина, по който генерираме енергия, бъдещето на климата и глобалната икономика не изглежда толкова обещаващо.

Ще трябва да разгледаме възобновяемите енергийни източници като вятърна, слънчева, водноелектрическа и геотермална. За да приспособят възобновяемите енергийни източници, нации като Съединените щати ще трябва да строят двупосочни електрически мрежи, а не само традиционния модел на оператор на преносна система и оператор на разпределителна система, който използваме повече от 100 години. Модернизирани, разпределени интелигентни мрежи - изградени на технологии с отворен код - ще трябва да бъдат внедрени, като тези, които изграждат френската RTE и холандската Alliander.

Възобновяемите енергийни източници са от съществено значение. Но трябва да се изправим срещу тази 800-килограмова горила. Докато можем да допълним световните енергийни нужди с възобновяеми източници, е крайно нереалистично да мислим, че можем да изместим въглищата и природния газ с тях. Всяка дискусия за елиминиране на основните източници на гориво за широкомащабно производство на електроенергия в световен мащаб трябва да включва ядрена енергия.

През 2010 г. постулирах това Барак Обама можеше да бъде ядрен президент. Дванадесет години по-късно моята позиция е непроменена. Според към Администрацията за енергийна информация на САЩ, има 93 ядрени реактора, разпределени между 56 атомни електроцентрали в 28 държави, генериращи приблизително 800 000 Mwh енергия. Както беше посочено по-рано, това представлява около 19% от енергията, консумирана в Съединените щати.

Изчисления на гърба на плика, базирани на текущи месечни данни за производство на ядрена енергия проследени от ОВОС и Прогнозите за консумация на 4 трилиона киловатчаса показват, че ще имаме нужда от около 200 или 300 нови реактора, за да заменим цялото електричество от изкопаеми горива в Съединените щати, и може би до 860 нови реактора, които да заменят изкопаемите горива за всички битови нужди, включително транспорт и отопление/охлаждане.

Това предположение се основава на съществуващата инфраструктура за производство на електроенергия, която е взаимозаменяема и на текущата мощност на реактор (много от които са с 50-годишен дизайн), без да се прилагат съвременните ефикасни иновации, като напр. развъдна способност и модерни строителни техники, които могат да позволят по-малки (и много по-безопасни) проекти.

Докато пълната замяна на инфраструктурата за производство на електроенергия от въглища и природен газ изцяло с ядрена може да е нереалистична, ако направим тези изчисления и изградим модели с увеличено използване на възобновяеми енергийни източници и модернизирана мрежа под внимание, може да е възможно да постигнем енергийните си цели със значително по-малко нови ядрени растения.

Трябва да се проведе дискусия за безопасността, но мисля, че на този етап сме далеч отвъд NIMBY-изма като разделящ елемент, който да възпре изграждането на нови ядрени реактори. Модерните проекти, използвани от ВМС на САЩ и тествани от правителството в DARPA и други агенции са практически устойчиви на разтопяване и имат много нови подобрения за безопасност, които ги правят изключително безопасни за работа.

Аргументите на онези, които протестират срещу използването на ядрената енергия са развенчани, много пъти. Ще трябва ли да защитим тези заводи от потенциални вражески военни, терористични и кибератаки? да Но така или иначе трябва да направим това за всички наши инфраструктури. е устойчив, търговски ядрен синтез възможност през следващите 30 години? Скорошни развития посочете това може и да стане. Но имаме нужда от ядрено делене като мостова технология, за да стигнем до там.

Прекратяване на статуквото

Сега не е моментът за пристрастни спорове или запазване на статуквото на мощни и влиятелни индустрии за това как подхождаме към ситуацията. Сега сме в повратна точка, в която икономическото благосъстояние и националната сигурност на страната са застрашени.

Виждали сме през последните десетилетия вземане на критични стратегически решения и ускорени промени в парадигмата в технологиите поради належащи нужди, като например по време на война. Тъй като светът в криза и недостигът на енергия са най-належащата тема, засягаща почти всичко, ние отново трябва да направим някои важни избори за това как да продължим.

Първата стъпка е да осъзнаете, че статуквото вече не е опция. Трябва бързо да се отдалечим от изкопаемите горива към възобновяемите енергийни източници. Времето на партизанството свърши; трябва да се обединим и да осъществим тази промяна.

Разполагаме с наличната технология, за да осъществим това, но това ще изисква съгласувани усилия от всички сектори на обществото. Правителството трябва да осигури необходимото регулиране и стимули, за да се случи това, докато частният сектор трябва да инвестира в изследванията и развитието на нови технологии. И обикновените граждани трябва да изпълнят своята роля, като направят избор, който помага да намалим зависимостта си от изкопаемите горива.

Това няма да е лесно, но трябва да действаме сега.