在不远的将来,人们还将建造“海底城市”,这已不是幻想,而是在一步步接近现实。
海底大量的渔业资源第一步:目前,日本正在建造一座海上游动的“小城市”。它的主体是用钢铁做成的,中心是一座6层高的楼房。设有室内小花园、电影院,水电全部自己供应。这个游动“城市”是靠8根高大柱子托起来的,把它们收起来,就可以当船行驶。
第二步:日本四国岛西南面的龙串湾,有个“海中公园”,人们在海底透过16面直径为60厘米的玻璃窗,就可以饱览海底奇景。
第三步:自从美国第一个建造了水下实验室以后,不少国家纷纷效仿,在海底建造“钢屋”和其他建筑。“屋”内气压和海面相同,人们可以在里面正常工作、维修海底油气井、打捞沉船、海底勘探等。
100年以内:地面上人口越来越多,住房越来越紧张。怎么办呢?只有向海洋发展了。据说,日本的一群工程师、建筑师已经计划在离东京120千米的海域上,建设世界首座“海洋之城”,以解决未来人类居住问题。
这座海洋之城的地基将建在200米深的海底,有一个4层楼高,离海面约70米,面积23平方千米的钢骨平台。全城由1万条坚固的柱子顶住,柱子附近还设置有感应装置,可以预测台风、海啸及暗流,并且自身还可以调整力度以抵抗这些外来压力,保持“海洋之城”的平稳。这里除了住宅区外,还会有1个商业中心、400个网球场、8个高尔夫球场、2个棒球场、1个栽种水果蔬菜的人工田,还有纵横相连的道路……海洋城的建设费用估计需要2000亿美元,这项巨大的工程可望在21世纪末完成。到22世纪,这座“海洋之城”的居民将有万人以上,那时,宽广的大海将不再沉默,它会跟陆地一样,变得热闹非凡,越来越多的人将去发掘它、建设它,用自己的智慧和双手去描绘这张硕大无比的宏伟蓝图。
未来“点石成金”术
传说中国古代晋朝时,曾有一个法术高深的县令,名叫许逊。他能施符作法,替人驱鬼治病。百姓们就称他为“许真仙”。一次,由于收成不好,农民缴不起赋税,许逊便叫大家把石头挑来,然后施展法术,手指一点,把石头都变成了金子,这些金子补足了百姓们拖欠的赋税。成语“点石成金”就由此而来。
谁都知道这只是个神话故事,把石头变成金子是根本不可能的事情!但凡事都没有绝对,如果有人告诉你,他可以把垃圾变成黄金,你会相信吗?不要太惊讶,因为50年内这将会梦想成真。
当今电子行业正处在发展的巅峰状态,手机、电脑及其他电子产品在造福人类的同时,也日益污染环境。在这种情况下,如何无公害地处理电子垃圾,就显得尤为重要了。
现实中的“点石成金”术
其实在电子垃圾中有着非常丰富的资源,其化学成分与加工这些电子产品过程中,所用的材料几乎没有差异。废旧电器中含有大量可回收的有色金属、黑色金属、塑料、玻璃以及一些仍有使用价值的零部件,如果处理得当,电子垃圾成为与天然资源同等重要的“电子矿山”是完全没有问题的。
这些年来,科学家们一直在试图开发一种新技术,这种技术能够在家庭普及使用:能从电子废弃物中回收金银等金属。通过一系列的溶出、还原、精制、干燥和熔炼等工艺过程后,可以得到含金(银)量达到国际标准的金锭或银锭。用此项技术处理垃圾,可以从300多吨的电子垃圾中,大约提炼出100千克的黄金。
电子垃圾的回收使用,其实早在20世纪70年代就开始实施了。无公害处置电子垃圾的目的不仅在于得到其中的真金白银,更重要的是为了使二次资源的利用率达到最大化,同时使利用过程对环境的危害最小化。但由于技术与资金的问题,如何处理电子垃圾提炼黄金过程中产生的有害物质,成为技术的一个关键问题。
令人欣慰的是,30年后采用新技术处理电子垃圾的过程将是完全无害的。整个处理过程不会产生任何污染。而且这个过程中需要的用水量也不多,其中的大部分还可以循环利用,余下的极少部分通过蒸发处理,达到了废水的零排放。同时,提炼过程中产生的“残渣”,也能被制成建筑材料,用于修桥补路,真可谓“一箭双雕”啊!
人人都是百万富翁
一定有人会这么问:垃圾中提炼的黄金与在矿山开采提炼出的黄金有什么不同呢?会在质量与纯度上有所不同吗?人们已经习惯了在矿山中开采黄金,对这种“垃圾”中提炼的黄金还存有一些怀疑。
经过研究人员严格的计算,从垃圾中提炼的黄金纯度将绝对可以达到国际标准,就是指黄金的纯度达到99.95%。而我们日常所熟悉的黄金纯度为99.9%。所以,用电子垃圾生产提炼的黄金与采矿所得的黄金是没有本质上区别的,只是方法不同而已,并且从电子垃圾中开采的成本要比从矿山开采的低得多。
毫无疑问,电子垃圾提炼黄金可以很大程度上解决一些能源与环境问题。目前,世界上虽然已有一些国家建立了电子垃圾回收示范基地,但电子垃圾处理体系和相关产业的建立却困难重重。其中最困难的就是如何让公众明白“垃圾中有黄金”这个道理。
现实生活中,很多人对于电子垃圾的严重性不了解,没有养成回收意识,将电子垃圾与生活垃圾同等对待,不仅造成了环境污染,还在很大程度上造成了电子垃圾的回收处理的难度。例如:就拿废旧电池来说,没有专门的部门回收它们,其实废旧电池里面的电能很难完全用尽,完全可以回收进行再利用处理。而且废旧电池中含有重金属,随意丢弃会对环境污染造成很大的威胁。
成堆的电子垃圾但30年后,如果有这么一种“电子垃圾回收器”直接进入了百姓家庭,公众回收与环保意识,肯定会在现实中得到加强的,因为谁都希望每天能收获一点点金子,哪怕就那么一点点。想一想,中国的十多亿人口,若是每天平均一个人能获得哪怕l克黄金,那都会是一个天文数字!
能发电的牛
一头牛的平均寿命大约为20年。在这并不短暂的时间里,牛为人类奉献了自己的一生:它勤勤恳恳地帮人们耕田种地,任劳任怨:吃的是草挤出来的却是含有丰富钙质和营养的牛奶,而且从来不计较任何回报;为人类提供肉食等等。不仅如此,就连牛的粪便也照样可以被人们充分利用起来。以前在牧区,人们大都用干牛粪烤火取暖,但现在科学家们研究发现把牛的粪便集中起来竟然可以产生电能!
牛的身体消化系统这种发电方式的工作原理是利用牛粪中释放出来的无色、无臭的气体——甲烷,为发电机发电提供必要的能量。
牲畜也会有污染
牛、羊、骆驼等食草动物是甲烷、二氧化碳等加剧空气污染和地球温室效应物质的重要释放者。目前,世界上共有10.5亿头牛和13亿只羊,这些动物通过放屁和排泄排放出的甲烷气体含量占全世界甲烷排放量的1/5左右,其中,牛产生的甲烷气体量最大,是其他动物的2到3倍。
为了解决这一问题,保护地球环境,目前科学界和各国政府都在积极想办法,力图将牛羊等动物的甲烷排放量降到最低,包括发明抑制牛羊胃中产生甲烷的3种微生物繁殖的疫苗。甚至一些畜牧业大国(例如在新西兰)政府还打算征收“牛羊打嗝税”。
1500头牛的“发电量”
牛的粪便受热并分解后就会产生气体甲烷,将这些气体收集起来可以作为发电机发电所需的能量,但粪便的分解过程通常需要3个星期的时间才能完成。利用牛粪发电还有其他很多好处,例如:从粪便中提取甲烷,可以去除粪便90%的臭味,分解后的剩余物质,还可以制成混合肥料给庄稼提供养料等等。
牛粪的发电“威力”也不容我们小看。按普通农场来计算,通过1500头牛,将足够供应330个家庭的所有用电量。
对于农场主们来说,这也是另外一条发家致富的新途径:他们可以想办法把这种电能集中起来,通过电缆输送到中心电网。
牛胃竟然也能发电
在科学家看来,牛可真是浑身都是宝,现在美国科学家发现通过作用于牛的瘤胃(反刍的第一胃),有望开发出另一种极具前景的电力来源。
就这科幻般的设想,科学家解释说:“牛的胃液本身是不能够充当电能的来源的,之所以可以作为电能,是因为牛胃液中有一种微生物在消化草或其他饲料的过程中会产生大量的能量,这样就能够产生大量的电能。”经过大量研究,科学家发现,半公升牛的瘤胃胃液中含有的微生物能够产生600毫伏电能。于是,他设计了一个特殊的实验器材来深入证明牛胃的发电功能。
神奇的胃液
科学家通过一根导管把胃液从活牛的瘤胃中提取出来,然后模拟瘤胃制造了两个无菌玻璃器皿,每个玻璃器皿均高约30厘米,直径约15厘米。把两个玻璃器皿连接在一起,中间用一种特殊物质隔开,其中一个器皿设定为电极的正极,另一个当然就是负极了。正极那个器皿中装满了瘤胃胃液和纤维素,以诱发微生物发生分解;负极的器皿中则装满帮助电能回流,形成铁氰化钾的物质。“当电流能够通过中间的特殊物质而从正极移动到负极,最后就能形成电流。”科学家说,通过测量这种方式,他们获得0.58伏的最高电压,4天后电压降低到0.2伏,但是当加入新鲜的纤维素到正极器皿中后,电压就又恢复到0.58伏。
也许,目前断定牛的胃液是否可能成为优质电能来源还为时过早,因为毕竟通过这种方式获得的电能比较小。但是就现在的研究来看,牛粪很有可能在将来的某一天成为便宜电能的来源,这对于发展中国家来说是很重要的。
塑料太阳能电池
传说古时候天上本来有10个太阳,它们放射出的光芒把大地都快烤焦了,给农作物带来了严重的危害。当时,有位名叫后羿的神箭手,他弯弓射箭,只听见“嗖嗖”的几下,就把天空上的9个太阳都射了下来,只留下1个。大地上顿时凉爽了许多,农作物都有了无限生机,又开始茁壮成长起来。
当然这只不过是个神话故事,天上本来就只有一个太阳。太阳光是我们人类,也是地球上一切生物赖以生存的基础,因为太阳光能杀灭很多的有害细菌、可以为植物提供充足的光线进行光合作用、地球上动物机体的新陈代谢也一样离不开太阳光的照射。除了这些,太阳光对于我们其实还有很多用途,比如:在21世纪将被广泛利用的新能源——太阳能,它就是一种取自太阳,清洁、高效、永不衰竭的新型能源。
塑料太阳能电池板为了把太阳能有效地储存起来,好随时为人类提供服务,人们又发明了太阳能电池。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应,直接把光能转化成电能的装置。光电效应工作的薄膜式太阳能电池目前为主流,而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
这里主要给大家说的是太阳能的又一新科技——塑料太阳能电池。
其实在卫星和宇宙飞船上,早已经用上了一些巨大的太阳能电池板,现在一些城市的街头也能看见一些由太阳能电池提供电力的设施,不过,这些在日常生活中遇到的太阳能电池,却往往局限于计算器、手表等一些小型电子设备上。由于这些以硅为材料的太阳能电池制造成本昂贵,又不方便安装,光电转换效率也比较低,大约只有12%~15%,所以导致太阳能电池的大规模商业生产一直无法实现。因此科学家们一直都在努力,打算在30年内推出一款既有效、又经济实用的新型太阳能电池——塑料太阳能电池。
这种太阳能电池将充分利用塑料薄膜极好的导电性能,最大限度地提高电池的各种性能。而且这种电池还可以被“印制”到多种材质表面上。想想看,如果真是这样的话,到时候什么东西需要用到电池,我们只要把这种涂料涂在它的表面就可以了。由于这种电池具有成本低廉、制造容易、重量轻和易弯曲等特点,30年后肯定会成为推广普及的热门产品。
初探塑料太阳能电池
在这30年内,科学家们将利用塑料纳米技术来研制新一代的太阳能电池。像普通电池一样,这种电池的两头是两个电极,其厚度仅有头发丝那么薄,但却可以提供0.7伏的电压。它的关键是把太阳光能量先储存在电池内,然后再嵌入塑料薄膜的表面,制作成太阳能发电薄膜。这种太阳能发电薄膜成本很低、转换效率又高,可以有多种用途。
科学家们还将开发出另一种工艺,这种新工艺能够把二氧化钛和一种能吸收光的染料涂覆在塑料薄膜的表面,然后染料分子会把吸收到的光源用来激发出二氧化钛上的电子,从而发出电来。这种新型太阳能电池将主要应用于消费电子设备上。
由于现在许多东西都是由塑料做成的,因此采用新型的塑料太阳能电池,实际上能够使许多材料具有发电能力。例如:塑料太阳能电池可以被嵌入手提电脑的箱壁里,这样随时就可以在光照条件下对电脑充电;塑料太阳能电池也可以安装在电动汽车的车身,为电动机供电;就连房屋的屋顶都可以覆盖塑料太阳能电池,以供应日常用电,这样就算停电也不用怕了。
塑料太阳能电池技术的产生将带来巨大的经济效益。也许有一天,塑料太阳能电池能够让我们跟发电厂永远说再见了,过上电力自给自足的日子。