Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [67]
Тем не менее, даже после того, как индустрия двадцатого века станет историей, ее токсичные отходы останутся. Очистка свалок с помощью современных технологий оказалась настолько дорогой и неэффективной, что многие почти потеряли надежду на реальное решение этой проблемы. Что можно сделать после технологического прорыва?
Нанотехнологии помогут очистить почву и воду. Как и живые организмы, которые, когда могут, очищают окружающую среду, используя молекулярные механизмы для разложения токсичных веществ. Системы, построенные с использованием нанотехнологий, смогут делать то же самое, в том числе с соединениями, которые не являются биоразлагаемыми.
Алан Лисс — директор по исследованиям в «Ecological Engineering Associates», компании, которая исследует то, как функционируют природные экосистемы для решения экологических проблем, таких как очистка сточных вод. Он объясняет, как может осуществляться очистка: «Чем больше мы узнаем об экосистеме, тем больше понимаем, что ее функционирование управляется определенными организмами или группами организмов. Нанотехнологические «менеджеры» должны вмешаться, когда естественные способы очистки не работают, таким образом, будет выполнена определенная экологическая деятельность, которой в противном случае не было бы. Нанотехнологического «менеджера» будут использовать для восстановления в ситуации, когда токсические вещества уничтожили некоторых ключевых членов определенной экосистемы — например, некоторые важные микробы. Вновь возникшие и выжившие в стрессовой экосистеме организмы могут подключиться и продолжить усилия по восстановлению экосистемы».
Рисунок 10. ОЧИСТКА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Изменяя способ производства материалов и продуктов, молекулярное производство освободит земли, ранее использовавшиеся для промышленных предприятий. Токсичные вещества могут быть удалены из загрязненной почвы с использованием солнечной энергии, а устройство для очистки и любые собранные отходы могут быть впоследствии вывезены.
Чтобы понять, как можно использовать наномашины для очистки от загрязнений, представьте себе устройство, сделанное из умных материалов, которое после того, как доставлено и развернуто, напоминает дерево. Над землей находятся солнечные коллекторы; под землей разветвленная система корневых трубок, глубоко уходящая в почву. Внедряясь в свалку токсичных отходов, эти корнеобразные структуры могут впитывать токсичные химические вещества, используя энергию солнечных коллекторов для превращения их в безвредные соединения. Корнеподобные сооружения, простирающиеся вниз до уровня грунтовых вод, могут выполнять очистку загрязненных водоносных горизонтов.
Большая часть грязи из атмосферы быстро вымывается дождем (превращая ее в проблемы загрязнения почвы и воды), но некоторые загрязнители воздуха сохраняются дольше. Среди них соединения хлора, атакующие озоновый слой, который защищает Землю от чрезмерного ультрафиолетового излучения. С 1975 года наблюдатели регистрируют растущие дыры в озоновом слое: на Южном полюсе дыра может доходить до границ Южной Америки, Африки и Австралии. Утрата этой защиты подвергает людей повышенному риску рака кожи и оказывает неблагоприятное влияние на экосистемы. Новая технологическая база сможет остановить рост озоноразрушающих соединений, но последствия будут сохраняться годами. Как можно решить эту проблему быстрее?
До сих пор мы говорили о нанотехнологиях в лаборатории, на производственных предприятиях и в изделиях, предназначенных для непосредственного использования человеком. Молекулярное производство может также производить изделия, которые будут выполнять некоторую полезную временную функцию для защиты окружающей среды. Избавление от разрушающих озон загрязнителей высоко в стратосфере — один из примеров. Возможны и более простые подходы, без изощренности нанотехнологий, вот один из них, предназначенный для очистки стратосферы от хлора: сделайте огромное количество воздушных шаров, размером с пыльцу и достаточно легких, чтобы попасть в озоновый слой. В каждый из них поместите небольшую солнечную электростанцию, молекулярно-перерабатывающий завод и микроскопическое зерно натрия. Завод по переработке собирает хлорсодержащие соединения и выделяет хлор, который вступает в реакцию с натрием, в результате получается хлорид натрия — обычная соль. Когда натрий заканчивается, шар разрушается и падает. В конце концов, кусочек соли и биоразлагаемая крошка падают на Землю, обычно в море. Отличный способ быстро очистить стратосферу.
Более серьезная проблема (требующая наземного решения) — климатические изменения, вызванные повышением уровня углекислого газа (CO>2). Глобальное потепление, ожидаемое большинством климатологов и, вероятно, происходящее сегодня, вызвано изменениями в составе земной атмосферы. Солнце светит на Землю, греет ее. Земля излучает тепло обратно в космос, охлаждая поверхность. Скорость, с которой она охлаждается, зависит от того, насколько прозрачна атмосфера для излучения тепла. Тенденция атмосферы удерживать тепло, препятствовать выходу теплового излучения в космос, вызывает так называемый «парниковый эффект». Этому способствуют несколько газов, но CO
