Priručnik o održivosti by Chemgeneration

ŽiVOT U BUDUĆNOSTi Održive tehnologije koje mogu spasiti našu budućnost Stručna brošura | chemgeneration.com

UVOD Dragi čitatelju, vjerojatno se svakodnevno susrećete s konceptom održivog razvoja, koji se često spominje kao ključan za naš opstanak u budućnosti, u kojoj će buduće generacije imati ključnu ulogu. Međutim, termin održivost, kao i koraci koje svijet i mi možemo poduzeti, često su nejasni čak i nama odraslima. Cilj Chemgeneration edukativnih materijala koje je izdala tvrtka BASF jest sveobuhvatno predstaviti metode održivosti jezikom mladih ljudi, pogotovo novosti iz svijeta znanosti koji mogu promijeniti budućnost gradova, potrošnju energije i našu prehranu, ili općenito govoreći: svakodnevni život ljudi. Današnji učenici će se u budućnosti svakako susresti s takvim stvarima jer će za njih vjerojatno postati neizbježno koristiti električne automobile, živjeti u pasivnim kućama ili koristiti energiju sunca i vjetra. Vjerujemo da škole i nastavnici mogu učiniti najviše za održivi razvoj ako svojim učenicima predstave održivost kao vrijednost i povećaju njihov interes prema znanostima, koje će, uz inovacije, imati odlučujuću ulogu u očuvanju okoliša i održivom razvoju. Nadamo se da će ovaj mladi naraštaj rado birati karijeru u znanosti i da će biti motiviran da radi na održivosti u svojoj profesiji, uz pomoć najnovijih znanstvenih alata.

BASF za edukaciju i održivost „We create chemistry for a sustainable future“ („Mi stvaramo kemiju za održivu budućnost“) jest moto kompanije BASF. Međutim, što to znači? To znači da, kao sastavni dio društva, naša tvrtka djeluje i razvija inovacije, imajući uvijek na umu principe i smjernice za održivi razvoj. Tijekom 150-godišnje povijesti naše tvrtke došli smo do mnogih tehnoloških otkrića koja promiču održivi razvoj, od inovativnih materijala koji omogućavaju učinkovitiju uporabu zelene energije, pa do modernih i ekološki prihvatljivih dijelova automobila. Vjerujemo da uz moderne znanstvene metode možemo učiniti mnogo za održivost. Jedan od naših ciljeva jest popularizirati koncept održivosti i znanosti koje u njemu igraju važnu ulogu, pogotovo kod mlađih naraštaja, jer je ključ naše budućnosti u njihovim rukama. Za njih smo razvili brojne programe u kojima mogu steći osobno iskustvo u uzbudljivom svijetu znanosti, te u međuvremenu i naučiti mnogo o važnosti održivog razvoja za naš svijet.

Želimo Vam uspješan rad i mnogo zainteresiranih učenika.

We create chemistry

BASF Kids’ Lab Interaktivni edukacijski program, laboratorij za djecu, posebno osmišljen za uzrast od 6 do 12 godina. Pruža djeci priliku da otkriju svijet kemije kroz jednostavne i sigurne kemijske eksperimente, koji mogu dalje pobuditi njihovu znatiželju prema znanosti, pogotovo kemiji.

CHEMGENERATION.COM edukativna internetska stranica Glavni su ciljevi naše internetske stranice, koja postoji već četiri godine, zainteresirati mlade za znanost i pokazati ulogu kemije u našem svijetu, uključujući i njezine važne zadatke koji se tiču budućnosti čovječanstva i održivog razvoja. Okosnica sadržaja su priče o jako važnim otkrićima u kemiji, no i najnovije znanstvene inovacije mogu se naći na našoj internetskoj stranici.

CHEMGENERATION program Potaknuti uspjehom internetske stranice Chemgeneration, svake godine razvijamo programe koji motiviraju učenike srednjih škola starosti od 14 do 18 godina na znanstveno razmišljanje i djelovanje. U 2012. smo im godini putem internetske igre ‘Future City’ (Grad budućnosti) predstavili znanstvene tehnologije koje su sastavni dijelovi održivog, modernog grada. Zatim smo 2013. pozvali učenike srednjih škola na natjecanje ‘Lančana reakcija’, koje je aktiviralo njihovo

znanje fizike i kemije. Svaki je tim napravio automatiziranu napravu za lančanu reakciju koju je pokretao niz fizičkih i kemijskih reakcija. U školskoj godini 2014./2015. učenike ponovno pozivamo na zanimljivo natjecanje. Cilj natjecanja ‘Junaci budućnosti’ jest naći buduće mlade izumitelje koji mogu kreativno primijeniti znanstvene inovacije da bi proveli ekološki prihvatljivo rješenje. Timovi učenika srednjih škola moraju provesti stručno istraživanje

i stvoriti inovativno, održivo rješenje koje može riješiti izazov u njihovim lokalnim zajednicama. Ovaj izazov može biti rasipanje energije u školi ili proizvodnja previše smeća – cilj je da se za rješavanje tog problema moraju koristiti stručne metode. Najbolje ideje služe kao dobri primjeri i mogu nadahnuti i druge da uvedu promjene i koriste održiva rješenja.

Priručnik o održivosti Brošura sadrži devet bogato ilustriranih popularnih članaka koji otkrivaju odnos između održivosti i znanosti na globalnoj razini, koji najviše utječu na naš svijet, poput potrošnje energije ili vode. Tekstovi

učenicima predstavljaju najnovije rezultate istraživanja i inovacija te pružaju mnogo zanimljivih podataka kako bi privukli njihov interes. Stručni članci pomažu i u radu nastavnika koji u ovom priručniku

mogu pročitati više o najnovijim znanstvenim otkrićima za koja možda još nisu čuli.

Brzi rast stanovništva i rastući gradovi znanstvenicima predstavljaju izazov. Struktura se gradova mijenja i njihove metode gradnje također postaju sve više i više ekološki prihvatljive. Također je važno imati čisti zrak i održivo upravljati vodom, za što već postoje uzbudljivi znanstveni odgovori. Pročitajte o najnovijim eko-gradovima, fantastičnim budućim građevinskim metodama, biološkom pročišćavanju vode i mogućnostima desalinizacije morske vode. Upoznajte se s posljedicama zagađenja zraka i kako se boriti protiv toga najnovijim znanstvenim tehnologijama.

UrBANi ŽiVOt

Budućnost vode - kako znanost može utažiti našu žeđ? Ljudi i sva živa bića trebaju vodu za opstanak. zbog porasta svjetske populacije i klimatskih promjena, vodni potencijali našeg planeta kontinuirano se smanjuju, pitke vode je sve manje. Nažalost je prisutno i stalno onečišćenje vode. Ovaj članak otkriva što znanost radi u cilju očuvanja čiste vode.

Svaka je kap dragocjena

Voda je jedna od najčešćih tvari na zemlji. zauzima gotovo 3/4 planete zemlje, odnosno

71%

Voda se na zemlji pojavljuje u oceanima, morima, jezerima i rijekama. Sjeverni i južni pol, kao i ledenjaci planina također sadrže vodu, ali se voda nalazi u čvrstom stanju, ledu.

POVršiNe zeMLje POkriVeNO je VODOM

? kako je moguće da unatoč ogromnim vodnim rezervama ljudi nemaju dovoljnu količine vode u mnogim dijelovima svijeta

Odgovor je da je samo mali dio slatkovodne vode na zemlji pitak, i

2,5%

to samo . štoviše, većina slatkovodne vode uglavnom je zamrznuta kao stalni sloj snijega i leda u ledenjacima ili se pak nalazi duboko ispod zemljine površine između stijena, stoga je teško doprijeti do nje.

Međutim, potrebe ljudi za vodom se povećavaju. Dnevno je potrebno osigurati dovoljnu količinu vode (piće, jelo i higijenu) za

7 milijardi ljudi ` U skoroj budućnosti, za samo nekoliko desetljeća,

10 milijardi ljudi će imati na raspolaganju puno manje vode.

Voda kao imovina Bogate i sušne zemlje Bliskog istoka uvoze pitku vodu sa područja jezera kanade i Sibira, što znači da ta voda praktički putuje oko svijeta dok ne stigne do krajnjeg potrošača. Slično je situacija i u Americi, gdje milijunski gradovi dobivaju vodu iz područja udaljenih stotinama kilometara. Poslovni ljudi koji kupuju veliki broj vodnih resursa u rusiji, kanadi i na Aljasci su novi milijunaši.

Najnovije istraživanje pokazuje da danas

1 milijarda ljudi pati od žeđi

t. Boone Pickens, najveći vlasnik vode u Americi, uložio je

$100 milijuna

u kupnju bunara i izvora. U budućnosti planira prodati pitku vodu teksasu za

2050. godine na planetu će biti dovoljno vode samo za pola čovječanstva.

Postavlja se pitanje, zašto se raspoloživi izvori vode smanjuju?

$165 milijuna.

Vodeni otisak (m /god/stanovništvo) Potrošnja vode mjeri se kroz vodeni otisak. Vodeni otisak ili trag predstavlja sveukupnu uporabu pitke vode unutar ukupne proizvodnje konzumnih dobara i izvedenih usluga neke zemlje u promatranom razdoblju. 3

S jedne strane, zbog klimatskih promjena, jer povišenje temperature zemlje rezultira ekstremnim vremenskim uvjetima, sve su češća sušna razdoblja, smanjuje se količina vode u jezerima, presušuju slivna područja. S druge strane, intezivno raste potrošnja vode ljudi, osobito onih koji žive u velikim gradovima. U mnogim se mjestima voda brže troši u odnosu na raspoloživost vodnih potencijala. zabrinjavajuće je da se potrošnja vode za takozvane luksuzne namjene ne smanjuje. Primjerice, za navodnjavanje golf igrališta za samo jedan dan potrebno je onoliko vode koliko dnevno iznosi potrošnja vode polovice zemljine populacije.

SAVJET Ovako uštedite vodu: • • • • • •

Biomimikrija:

Umjesto kupanja, tuširajte se. Tuširanje u trajanju od nekoliko minuta zahtijeva upola manje vode koju bi inače potrošili dok napunite kadu. Zatvorite slavinu dok perete zube, spriječite nepotreban gubitak vode. Sakupljajte kišnicu za zalijevanje biljaka, nemojte koristiti vodu iz slavine. Opremite svoj dom slavinama i tuševima koji štede vodu. U kućanstvima se većina vode gubi ispiranjem WC-a. Koristite učinkovite vodokotliće s dvojnim ispustom vode. Ne perite suđe uz kontinuirani mlaz, već ga namočite, a tako ga je ujedno lakše i očistiti.

oponašanje životinja u prirodnom staništu. Životinje koje žive u sušnim staništima prilagodile su se životnim uvjetima. Na primjer, postoji jedinstveni kukac koji živi u Africi koji se koristi sitnim mikro vlaknima na svojim leđima za prikupljanje vode iz jutarnje vlage u zraku. Ovo je pametno rješenje inspiriralo znanstvenike, koji već rade na samopunjivoj boci vode koja radi na sličnom principu: boca je prekrivena posebnim nanotehnološkim materijalom koji usmjerava vlagu iz zraka u bocu.

Voda je ključ modernog života Zbog brze urbanizacije, osiguravanje dovoljnih količina vode u velikim gradovima postaje sve veći izazov. Bez vode ne bi bilo lokalnih tvrtki ili industrija. Vatrogasne jedinice, gradske zelene površine i javni bazeni; svi su oni veliki potrošači vode. Sustav cijevi, kanala i crpnih stanica koji upravljaju našim javnim vodovodnim sustavima potrebni su da bi nas svakodnevno opskrbili vodom. Potražnja za vodom raste zbog porasta populacije i povećane potrošnje vode uslijed novih trendova i novijeg životnog stila. Budući da broj stanovnika raste, sve je više ljudi potrebno prehraniti. Malo ljudi zna da su usjevi i stočarstvo veliki potrošači vode čovječanstva: u poljoprivredi se troši 80% globalne potrošnje vode, što znači da je to područje ljudske djelatnosti u kojem su potrebne značajne redukcije potrošnje vode.

Koliko se vode koristi za proizvodnju vaše omiljene hrane? 1 kriška kruha = 48 litara vode 1 jabuka = 82 litre vode 1 kriška sira = 152 litre vode 1 kriška pizze = 1216 litara vode 1 hamburger = 2393 litre vode 1 šalica kave = 132 litre vode 1 komad čokolade = 1720 litara vode 1 kg govedine = 15.415 litara vode

Iz tog razloga, brojni znanstvenici, danas, a i u budućnosti traže odgovor putem provođenja brojnih eksperimenata, kako proizvesti dovoljno hrane, a pri tome potrošiti što manje vode. U našem članku „Više hrane s manje vode“, možete pronaći više informacija o ovoj temi. 8

Može li morska voda spasiti čovječanstvo? Mora i oceani najveći su vodospremnici na Zemlji, pa čovječanstvo odavno pokušava dobiti pitku slatkovodnu vodu iz morske vode. To se postiže procesom desalinizacije Jednostavna se destilacija već primjenjivala u 4. stoljeću pr. Kr., ali složeni proces višestrukog zagrijavanja vode, kao i proces hlađenja i kondenzacije pare proizvedene na ovaj način zahtijeva mnogo energije.

Multibore® Ultrafiltration membrane koje razvija podružnica njemačke kemijske tvrtke BASF već su dokazale svoju učinkovitost u mnogim postrojenjima za desalinizaciju. Membrane omogućuju sigurnu barijeru suspendiranih tvari, bakterija, virusa i drugih mikroorganizama, te se visoko kvalitetni filtrat proizvode čak i u slučaju kada kvaliteta i sastav izvorne vode varira.

Ekonomičniji oblik desalinizacije temelji se na procesu obrnute osmoze, pri čemu se morska voda istiskuje kroz polupropusnu membranu pod visokim tlakom, te se kao rezultat sol gubi iz nje. Kemija kao znanost ima ključnu ulogu kako bi omogućila da ovaj postupak postane što učinkovitiji.

Prema prognozama istraživačke kompanije Global Water Intelligence

14%

(GWI), čak će svjetske populacije koristiti vodu dobivenu kroz postupak morske desalinizacije do

2025. godine. Danas je to svega 1% populacije. Trenutno, u

120 zemalja svijeta postoji 17.000 postrojenja za desalinizaciju, no smatra se da će taj broj značajno porasti.

Blagoslov s neba Inženjeri u suvremenim megalopolisima slažu se s prijedlogom recikliranja kišnice na različite načine. Jugoistočna Azija možda ima najdužu tradiciju u korištenju kišnice. Poznati neboder u Japanu, Tokyo Skytree – visok 634 metara, druga najviša zgrada na svijetu – sadrži velike cisterne u nižim razinama podruma koje mogu skladištiti oko 2.600 m3 kišnice. Ovo pametno rješenje osigurava besplatnu vodu za hlađenje velike zgrade i za ispiranje WC-a. Osim toga, zeleni krovovi uspostavljeni na zgradama u gradovima nisu tu samo zbog estetike. Većina njih je inovativno rješenje za upravljanje kišnicom koje istovremeno poboljšava energetsku ravnotežu zgrade, kvalitetu zraka i pridonosi urbanoj ekologiji. Zeleni su krovovi u stanju apsorbirati i reciklirati kišnicu, dok se neke od onečišćujućih tvari akumuliraju u sadnom mediju. Intenzivno zeleni krov može zadržati i do 75% oborina te na taj način također smanjiti otjecanje i količinu kišnice koja završava u kanalizaciji.

Jeste li znali • Trenutno se većina kišnice koristi u Kini i Brazilu. U tim se zemljama krovna žetva kišnice provodi za opskrbu pitkom vodom i vodom za domaćinstvo, te se koristi kao voda za stoku, voda za navodnjavanje i za ponovno punjenje podzemnih voda.

inovativni tretmani s vodom Ozbiljne probleme uzrokuje ne samo mala količina, već i loša kvaliteta vode također.

Oko

Diljem svijeta

2,5 milijardi

80%

ljudi konzumira zagađenu vodu i ima problema s dnevnom opskrbom čistom vodom.

Situacija je posebno dramatična u gradovima i zemljama u razvoju. U Buenos Airesu, na primjer, rijeke su vrlo zagađene; u kalkuti u indiji, stanovništvo se bori s fekalnom kontaminacijom i povećanom koncentracijom arsena u podzemnim vodama. Situacija u kini je također alarmantna: čak je 90% podzemnih voda u gradovima onečišćeno. Veliki izazov za inženjere je razviti postupke koji s jedne strane moraju osigurati da što manje onečišćujućih tvari dođe u vodu, ali i s druge strane, da se već zagađena voda učinkovito očisti. Njemačka kemijska tvrtka BASF nudi

komunalnih otpadnih voda izravno se ispušta u rijeke, jezera i mora, bez da prije toga bude obrađena.

niz rješenja za obradu vode u nekoliko područja. Spoj zetag® Cationic emulsion može se koristiti za tretiranje industrijskih otpadnih voda i za širok raspon situacija odvajanja čvrstih tvari od tekućih. Njegova visoka molekularna težina daje izvrsne tehničke izvedbe te dovodi do nižih troškova pri tretiranju vode. Ovaj se brzo djelujući spoj uglavnom koristi za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda u papirnoj, tekstilne i kožnoj industriji, kao i u prehrambenoj industriji i pivovarama. Multibore® membrana, koju je razvila jedna od podružnica BASF-a, pogodna je za pročišćavanje otpadnih voda, a posebno za filtriranje. Voda se provuče kroz vrlo sitne 20-nanometarske pore,

jeste li znali • takozvani se živi strojevi također koriste za pročišćavanje otpadnih voda. U tim sustavima, onečišćujuće tvari ne razgrađuju samo bakterije već i ekološke zajednice od 20003000 vrsta, uključujući alge, puževe, školjkaše, rakove, biljke i ribe. Ovi organizmi konzumiraju zagađivače kao hranu i tako izgrađuju svoje tijelo.

koje su tri tisuće puta manje od debljine ljudske kose. Ova metoda promiče zdravlje i čistoću u svijetu izrazito mikroskopskih dimenzija. Nakon takvog filtriranja formirana je homogena tekućina. BASF je također napravio svoju revolucionarnu ultra filtracijsku membranu na prijenosnom sustavu za pročišćavanje vode pod nazivom LifeStraw Family, koji kroz proces filtriranja može ukloniti viruse i bakterije iz onečišćene vode. Na taj se način može očistiti čak i voda iz onečišćene lokve, bare i rijeka. Sustav se koristio na područjima zahvaćenima prirodnim katastrofama već nekoliko puta od 2008. godine te opskrbljuje ljude pitkom vodom.

SAVJET Pranje automobila bez vode? • kako bi oprali jedan automobil potrebno je utrošiti 200 litara vode. Međutim, pranje automobila bez vode pri kojemu se koriste blage kemikalije ili para već postoji. Potražite takva rješenja da bi uštedjeli vodu u svakodnevnom životu!

Kemija vode Voda je posvuda oko nas Voda je posvuda oko nas, okružuje nas zahvaljujući svojim svojstvima: dobro je otapalo, bitni životni procesi odvijaju se u vodenoj otopini, te je također čest reaktant. Anomalija vode, pojava da je najveća gustoća vode oko 4°C, iznimno je važna za održavanje života u vodenim ekosustavima zimi kad je temepratura iznad površine vode niža. Anomalija vode je i razlog što ledenjaci plutaju po površini vode te zašto se zamrzava u smjeru od površine prema unutrašnjosti tekućine. Viskoznost vode je relativno velika te se značajno smanjuje s porastom temperature.

Jeste li znali • Gdje je lakše plivati? Hladna voda je viskoznija tako da je kretanje teže, međutim, lakše je plutati na površini zbog veće gustoće. Također, jedinstveno je obilježje vode i činjenica da su kapljice vode kuglastog oblika zbog visoke površinske napetosti.

Ovo se svojstvo također koristi u industriji, ali je također važno i u prirodi zbog svoje uloge u vezi s klimom. U kemijskom smislu, destilirana je voda čista voda koji ne sadrži otopljene tvari ili elemente koje možemo pronaći u vodi. Potrošnja deionizirane vode (ili vode koja ima nizak udio iona) u velikim količinama nije zdrava, jer se tako esencijalni ioni „ispiru“ iz tijela.

Voda apsorbira, pohranjuje i emitira velike količine topline.

Čist zrak - sa znanstvenim metodama Povećana urbanizacija jedan je od glavnih uzroka onečišćenja zraka, koje je postalo uistinu zabrinjavajuće u posljednjih nekoliko desetljeća. Istraživači rade na različitim metodama pročišćavanja zraka za ljude koji žive u urbanim područjima. Na taj se način provode načela održivog razvoja u stalno rastućim metropolama.

Smog postaje trajni pokrov gradova Većina ljudskih aktivnosti podrazumijeva potrošnju energije, a time i onečišćenje zraka: elektrane, industrijska proizvodnja, poljoprivreda, grijanje domova i transport. Sve navedeno uzrokuje emisiju štetnih tvari u atmosferu, što utječe ne samo na zdravlje ljudi, već i na atmosferu našeg planeta. Takozvani staklenički plinovi poput ugljikovog-dioksida (CO2) i metana (CH4) stvaraju neku vrstu omotača oko Zemlje, koji veže toplinu koju Zemlja prima od Sunca, a posljedica je stvaranje efekta staklenika što dovodi do zagrijavanja Zemljine površine i globalnih klimatskih promjena. Ugljikov je dioksid prisutan u Zemljinoj atmosferi u stalnoj koncentraciji. Količina ugljikovog dioksida u zraku održava se u ravnoteži već dugo, iako uvijek dolazi do fluktuacija. Zbog ljudskih aktivnosti, ta ravnoteža je pomaknuta od početka prošlog stoljeća, a istraživači kažu da je sada količina ugljikovog dioksida vrlo blizu granice odakle neće biti povratka. Biljke apsorbiraju ugljikov dioksid iz zraka: one ga koristite u procesu fotosinteze za dobivanje organskih tvari (hrana) i plina kisika koji je od vitalnog značaja za opstanak svih živih bića, uključujući i ljude. Međutim, problem je i u kontinuiranom smanjivanju Zemljinog biljnog pokrova: 7 milijuna hektara biljnog pokrova iskrčeno je zbog širenja gradova i za potrebe drvne industrije što također doprinosi neravnoteži.

Jeste li znali • Iako se prašume nazivaju plućima Zemlje, većinu kisika proizvodi plankton i alge koji žive u oceanima. Dakle, onečišćenje voda također značajno utječe na kvalitetu zraka.

Osim za okoliš, onečišćenje je zraka izuzetno štetno i za ljudsko zdravlje. Niz drugih opasnih materijala također se emitira u atmosferu, kao primjerice ispušni plinovi automobila koji mogu dugotrajnim izlaganjem uzrokovati teške bolesti. Primjerice, ako postoji visoka koncentracija dušikovih oksida u zraku (dušikov(II) oksid ili dušikov monoksid (NO) i dušikov(IV) oksid ili dušikov dioksid (NO2)), pod utjecajem Sunčeve svjetlosti dolazi do reakcija s dušikovih oksida s atomnim kisikom koji se spaja s molekulama kisika, nastaje ozon u atmosferi te nastaju štetni spojevi koji zajedno s ugljikovodicima i drugim česticama dovode do stvaranja takozvanog smoga iz Los Angelesa. Prema procjenama Svjetske zdravstvene organizacije (WHO), 700 tisuća ljudi godišnje umire zbog utjecaja onečišćenja zraka.

Jeste li znali • Stoka je također odgovorna za globalno zatopljenje zbog metana koji nastaje u velikim količinama u utrobama tih životinja. Proizvodnja jednog kilograma govedine dodaje 36 kg ugljikovog dioksida ukupnom volumenu efekta stakleničkih plinova – istu količinu zagađenja što proizvede prosječni europski automobil kad pređe udaljenost od 250 km.

Mapa svjetskog ekološkog otiska jasno pokazuje da je zagađenje zraka najveće iznad najgušće naseljenih područja. Izvor: http://environment.nationalgeographic.com/environment/ energy/great-energy-challenge/global-footprints/

Činjenice i brojke 50% - polovica čovječanstva izložena je svakodnevno opasnim količinama onečišćenja zraka.

Čini se da je najveći izazov staviti pod kontrolu količinu ugljikovog dioksida, što je moguće na dva načina. S jedne strane, možemo značajno smanjiti njegovu emisiju. Za sada se to ne čini izvedivim: poduzete su brojne mjere za smanjenje korištenja fosilnih energija i za širu uporabu alternativnih izvora energije, no to nije bilo dovoljno da bi se prikazale značajne promjene u razinama onečišćenja zraka u posljednjih nekoliko godina. Drugo je rješenje pronaći način da se ugljikov dioksid izvlači iz zraka i koristi u neku svrhu. Tisuće znanstvenika već rade na tim rješenjima – zasad s obećavajućim rezultatima.

Kroćenje neprijatelja Postoje različiti pokušaji da se iskoristi ugljikov dioksid, od malih procesa pa sve do velikih industrijskih rješenja. Malo je ljudi koji su svjesni da kemijska industrija već obrađuje značajnu količinu CO2. To znači da se ugljikov dioksid proizveden u industrijskoj proizvodnji, uglavnom putem reakcija sagorijevanja ili kemijskih reakcija, ne ispušta u zrak već se koristi za različite svrhe nakon tretiranja. Ugljikov se dioksid proizveden u takvim procesima koristi u proizvodnji gazirane mineralne vode, ali i u modificiranoj atmosferi pakiranja, plastičnoj proizvodnji, kao osnovni materijal umjetnih gnojiva – pa čak i u medicini.

Činjenice i brojke Ljudi su proizveli više od 30 milijardi metričkih tona CO2 diljem svijeta svake godine.

Ugljični dioksid kao spasitelj zelene energije Iako možda djeluje čudno na prvi pogled, CO2 koji se smatra štetnim, također može igrati ulogu u poboljšanju učinkovitosti obnovljivih izvora energije. U posljednje vrijeme, obnovljivi izvori energije ponekad mogu proizvesti više električne energije nego što se može nalaziti u mreži u određenom trenutku. Pohranjivanje tako generiranog viška energije je vrlo skupo, a ponekad i nemoguće. Novi kemijski sustav „power-to-gas“

CO2 + 4H2

(P2G), čiji je jedan od ključnih elementa i efekt staklenika, možda može riješiti ovaj problem. Koristeći fizikalno-kemijske postupke, višak energije može se pretvoriti u plin (metan), u dva koraka, korištenjem CO2 kao reaktanta. U prvom koraku, višak zelene struje koristi se kao energetski pokretač za pretvorbu vode (H2O) u vodik (H2) i kisik (O2). Vodik tada reagira s CO2 i tvori plin metan (CH4).

CH4 + 2H2O

Kao što je poznato, metan (glavni sastojak stakleničkih plinova) dobar je za pohranjivanje energije te se može lako plasirati u sustav plinske mreže i tako koristiti kada je to potrebno. Ova metoda je stoga ekonomičan način pohrane zelene energije. 14

Prema najnovijim rezultatima znanstvenih istraživanja, recikliranje ugljika ne samo da bi ublažio razine onečišćenja zraka, već bi moglo riješiti izvor energetske krize – na tri potencijalna načina.

110 milijuna - Od globalnih emisija CO2, još oko 110 milijuna tona se trenutno koristi kao sirovina u kemiji. Izvor: Društvo za kemijsko inženjerstvo i biotehnologiju (DECHEMA)

Oponašajući prirodu: umjetni list Mladi je znanstvenik Julian Melchiorri ove godine došao do senzacionalnog izuma za neutralizaciju ugljikovog dioksida: pomoću svile, posebnog proteina i tvari dostupnih u algama, stvorio je umjetni list koji obavlja proces fotosinteze na isti način kao i stvarne biljke. Samo uz svjetlost, ovaj izum počinje transformirati ugljikov dioksid iz zraka u kisik. Umjetni list izgleda doista lijepo te se stoga može koristiti za pokrivanje vanjskih i unutarnjih zidove zgrada, te bi se dakle tako kontinuirano stavila pod nadzor emisija ugljičnog dioksida u gradovima. Pogodan

Dobar posao: korištenje ugljikovog dioksida za proizvodnju goriva Ugljikov se dioksid može koristiti za proizvodnju metanola, koji se može koristiti kao gorivo kroz tzv. metodu neutralnog ugljika. Islandska je tvrtka otvorila svoju prvu tvornicu u kojoj se proizvodi metanol iz CO2 kroz korištenje geotermalne energije iz toplih izvora kao prirodan izvor energije. Tvrtka planira jednog dana proizvoditi čak 50 milijuna litara tog alkohola godišnje od ugljikovog dioksida. Može se upotrijebiti, na primjer, za stvaranje energije u stanicama goriva ili može biti pomiješan u obliku smjese benzina.

Ugljikov dioksid kao sirovina sintetičkog plina Također postoje druga rješenja za korištenje ugljikovog dioksida kao goriva. Tri njemačke tvrtke, BASF, Linde i ThyssenKrupp, nedavno su započele projekt proizvodnje sintetičkog plina iz ugljikovog dioksida i vodika inovativnim procesom u dva koraka. U prvom koraku, nova tehnologija obrade na visokim temperaturama tretira prirodni plin da se dobije vodik i ugljik. U usporedbi s drugim procesima, ova tehnologija proizvodi vrlo malo CO2. Vodik zatim reagira s velikim količinama CO2 (koji dolaze iz drugih industrijskih procesa) i stvara sintetički plin. Ovaj je plin ključna sirovina za kemijsku industriju, a također je pogodan za proizvodnju goriva.

za dugoročan život u svemiru, umjetni list također može igrati važnu ulogu u istraživanju svemira, jer znanstvenici ne znaju hoće li organske biljke preživjeti i napredovati izvan naše atmosfere na način koji bi bio potreban ljudima, a ako čovječanstvo kolonizira taj prostor, bilo bi potrebno proizvesti vlastiti kisik. Iz tog je razloga čak i NASA pokazala interes za ovaj izum.

Čišćenje zraka u velikim količinama Jedinstvena tehnička rješenja stvorena su za ciljano čišćenje zraka nad velikim gradovima. Ta rješenja mogu nas osloboditi od utjecaja ne samo ugljikovog dioksida, već i otrovnih plinova. Njemački je izumitelj Götz Hüsken, na primjer, došao na ideju da se površine cesta prekriju titanovim dioksidom, koji bi fotokatalitičkom reakcijom - kao učinak UV zraka iz sunčeve svjetlosti- razbio dušikov dioksid koji onečišćuje zrak. Koristeći ovo rješenje, razina dušikovog oksida u zraku bi se mogla smanjiti za čak 45%. Pronalazak bi nizozemskog inovatora Daana Roosegaardea, gotovo doslovno „usisao“ nebo nad gradovima. On planira razviti niz parkova koji će sakriti polja od bakrenih svitaka, koji

će kao pročišćivači zraka koristiti statički nabijene pozitivne površine da usišu čestice ugljika iz atmosfere. Tijekom godine, kada pilot projekt postane operativan, očekuje se da će stvoriti 40 metara široku rupu čistog zraka s oko 75% manje onečišćenja. Također postoje planovi za prikupljenu čađu: dio nje obradio bi se u umjetne dijamante, što je alkemijski trik gotovo jednako impresivan kao usisavanje smoga. Ako plan uspije, Peking bi čak i mogao postići svoj cilj da postane grad bez smoga do 2017. godine.

MODerNA VOziLA = čišći zrAk zbog činjenice da je prijevoz odgovoran za 30% onečišćenja zraka, kvaliteta zraka također može biti poboljšana smanjenjem emisija automobila. Nekoliko je inovativnih auto dijelova stvoreno u tu svrhu, uključujući i ekološki prihvatljive katalizatore koje je razvio BASF, te koji se sada uspješno koriste u stotinama tisuća automobila. Filtar instaliran u ispušni sustav vozila provodi kemijsku reakciju u više koraka dok je u pogonu. tijekom tog procesa, tri ključna spoja u sustavu emisije (ugljikovodik, ugljični monoksid i dušikov dioksid) gotovo se u potpunosti pretvaraju u ugljikov dioksid, dušik i vodu.

Poznata tvrtka u kemijskoj industriji razvija katalizatore i za dizel vozila i motocikle, što također može pripomoći u postizanju vrlo niskih razina emisije. Njihovo najnovije rješenje za smanjenje onečišćenja zraka je PremAir®, patentirani premaz katalizatora koji tretira ozon niže razine, glavni sastojak smoga, te ga pretvara u kisik. Dok zrak struji iznad obloženog radijatora u vozilu, PremAir® katalizira reakciju koja pretvara ozon u kisik. Ovaj se proces kapitalizira na velikom volumenu zraka koji prolazi kroz radijator vozila.

znatno smanjuje ako umjesto fosilnih goriva počnemo koristiti alternativna. za sada, električni i hibridni automobili su vodeće alternative tradicionalnim motornim vozilima. U tu svrhu, istraživači su napravili automobile koje pokreće voda (točnije: vodik dobiven elektrolizom vode) ili komprimirani zrak. za više informacija o budućnosti prijevoza, pročitajte naš članak pod naslovom „Nove perspektive u prometu“.

Onečišćenje zraka vozilima također se

zbog činjenice da je prijevoz odgovoran za 30% onečišćenja zraka, kvaliteta zraka također može biti poboljšana smanjenjem emisija automobila.

„keMijA zrAkA“ zrak je puno složeniji sustav nego što mislite: njegovi glavni sastojci su dušik (78%) i kisik (21%), ali on također sadrži nekoliko plinova stalnih i promjenjivih koncentracija iz raznih prirodnih i umjetnih izvora. Na primjer, sumporov dioksid (SO2) može se pojaviti uslijed vulkanske aktivnosti, ili pak zbog ispušnih plinova i izgaranja ugljena. Potonji uvijek izaziva veće koncentracije sumporovog dioksida zimi, što potiče poteškoće u disanju kod ljudi oboljelih od astme. zrak uvijek sadrži vodenu paru i kapljice vode, u kojoj se gore spomenuti plinovi otapaju, što uzrokuje nastajanje kiselina, ali i

(78%)

niz drugih reakcija koje su moguće u slučaju otapanja plinova. U hladnijim krajevima mali ledeni kristali su također prisutni u zraku. Površine ledenih kristala izvrsni su katalizatori koji pogoduju razgradnji ozona. Među ostalim čvrstim tvarima (netaložne) čestice su najopasnije za zdravlje, posebno PM2,5 odnosno čestice koje imaju promjer manji od 2,5 mikrona. One ulaze u pluća i prenose metale i organska zagađivala vezana na njihovoj površini u tijelo.

(21%)

SO 2

Moderni gradovi budućnosti Iznimno velik porast svjetske populacije utječe na povećan broj gradova i porast površine gradova. Izračuni pokazuju da će do 2050. godine 75% čovječanstva živjeti u ogromnim megalopolisima. Ovaj predvidljivi proces pokrenuo je rasprave među znanstvenicima o podnošljivim gradovima. Znanstvenici razvijaju nove tehnologije koje će nam u budućnosti pomoći živjeti u inovativnom i održivom urbanom okruženju koje će moći zadovoljiti društvene potrebe.

Novi pristupi gradovima Premda je uvriježeno mišljenje da su tvornice i industrijska postrojenja odgovorna za onečišćenje okoliša, odgovornost je i na velikim gradovima. Možda je nevjerojatno, ali u velikim se gradovima troši dvije trećine ukupne svjetske potrošnje energije. Trenutno, najveći grad na svijetu je Tokio, gdje živi gotovo 13 milijuna ljudi, što čini 10% stanovništva Japana. Prethodna vas činjenica više ne iznenađuje, zar ne? Glavna pitanja istraživača su: što bi trebalo razvijati da bi se smanjila potrošnja energije u tim velikim gradovima te koji se postupak može koristiti kako bi se prenaseljene gradove učinilo podnošljivima za život.

Mnoga rješenja leže u zgradama. Ogromni neboderi dosad su bili isključivo arhitektonski spektakli te su im se divili samo zbog visine, ali nove generacije zgrada su različite. Na primjer, divovski neboder u Londonu pod nazivom Shard nije samo komercijalni i uredski blok koji djeluje samo tijekom dana, nego i “okomito selo”: unutra se nalaze stanovi, restorani, kao i hotel. Najviša zgrada na svijetu, Burj Khalifa u Dubaiju, visoka 828 metara nudi još više: sadrži apartmane, trgove, parkove, restorane, hotele i trgovine, sve u istoj zgradi. Svi oblici socijalizacije nalaze se jednoj zgradi, pa ako želite popiti šalicu kave, ne morate otići do sljedeće ulice u kafiće: samo uđete u dizalo i odete na drugi kat.

Trenutno, najveći grad na svijetu je Tokio, gdje živi gotovo

13 milijuna ljudi, što čini

10%

stanovništva Japana.

One World Trade Center Jedan od najviših nebodera u SAD-u i svijetu visok je

541 metar, a

2013. godine u

završen je New Yorku.

Koristeći zelenu tehnologiju BASF-a, stvorena je snažna i izdržljiva struktura. Beton Green Sense Concrete uštedio je zahvaljujući

više od 113 500 litara ekološkom pristupu,

pitke vode, što je dovoljno da ispunite

6000 kada.

S ovom novom tehnologijom, osam milijuna kilovat-sati energije može biti ušteđeno, što je gotovo 340

000

kilograma fosilnih goriva, kao i više od 5 milijuna kilograma emisija CO2 koje se mogu spriječiti.

Dizajneri planiraju ne samo inovativne zgrade, već i projekte veličine gradova. U Južnoj Koreji, međunarodna poslovna zona Songdo gradi se na 610 hektara, te se za nju planira da bude najnapredniji, visokotehnološki i ekološki grad na svijetu, sa stambenim kućama, školama, bolnicama, poslovnim zgradama i kulturnim objektima. Ovo je prvi svjetski potpuno umreženi grad, u kojem se sve, od narudžbi namirnica do medicinskih pregleda može obaviti na daljinu, putem računalne mreže. Grad će imati 40% zelenog pojasa i pješačkom i biciklističkom prometu dat će se velika važnost. Osim estetskih aspekata, parkovi će spriječiti nastanak urbanih toplinskih otoka, gdje je temperatura povišena zbog zgrada i dovodi do pogoršanja kvalitete zraka. Cijeli se grad izgrađuje prema ekološkom dizajnu koji uključuju zelene krovove s biljkama kako bi se spriječilo otjecanje oborina i promicala biološka raznolikost, energetski učinkovite LED semafore, čak i podzemne sustave prikupljanja otpada koji će eliminirati potrebu za kamionima za odvoz smeća. Inteligentno urbanističko planiranje osigurava kratke udaljenosti, sofisticirani sustav recikliranja i ekološki gradski prijevoz. Desalinizirana morska voda ulazi u lanac opskrbe vodom te pokriva polovicu gradskih potreba za vodom. Slični su eko-gradovi već u izgradnji u Kini i Indiji.

Masdar City Najveći ekološko orijentirani eko-grad na svijetu se gradi u Arapskim Emiratima. Trošit će četvrtinu energije i vode grada slične veličine; 2 milijarde tona sirove nafte bit će ušteđeno u 25 godina. Kako će se to postići? Prema planovima, postojat će veliki kišobran, poput solarne ploče iznad grada, koji će proizvoditi energiju tijekom dana, a tijekom noći biti zatvoren. Postrojenje će pomoći uštedjeti oko 175 000 tona CO2 svake godine. Osim solarnih projekata elektrana, Masdar također razvija jednu od najvećih svjetskih planiranih elektrana na vjetar na moru. Naravno, stavili su dodatan naglasak na materijale zgrada, u kojima im pomažu BASF-ova inovativna građevinska rješenja. Na primjer, materijali koji mijenjaju fazu ugrađeni u žbuku i gipsane ploče, ili polistiren i poliuretan koji se koristi za pjenu za izolaciju može ponuditi alternativu klima-uređajima. Osim toga, crni pigmenti koji se koriste za krovne obloge apsorbiraju samo malu količinu infracrvenih zraka te na taj način sprečavaju zagrijavanje tamnih površina. Osim uštede energije, otpad se sortira i reciklira, a organski otpad će se koristiti za kompost. Grad također provodi ekološki orijentirane transportne koncepte. Do trenutka kad bude u potpunosti izgrađen 2025. godine, za grad se očekuje da će imati 40.000 stanovnika i zapošljavati 50.000 radnika.

Osim prilagodbe luksuznih građevina ekološkim načelima izgradnje i stanovanja, dizajneri razmišljaju o sirotinjskim četvrtima, bez struje i čiste vode koje su jako izložene učincima prirodnih sila. Inovacije bi omogućavale brze i jeftine konstrukcije, dok stabilne i fleksibilne strukture omogućavaju stvaranje sigurnih kuća za ljude. Na primjer, u Mexico Cityju, 10 000 novih domova izgrađeno je korištenjem BASF betonskih aditiva, koji smanjuju vremenski period očvrščivanja betona i izgradnju zgrada čini jeftinijom.

Teraformiranje - Preselimo se na drugi planet! Čovječanstvo je svjesno činjenice da “prerastamo” zemlju, pa smo započeli potragu za drugim mjestima za život na drugim nebeskim tijelima. Do sada, izraz teraformiranje se uglavnom koristio u znanstveno-fantastičnim filmovima, ali moguće je da će čovječanstvo moći mijenjati atmosferu, temperaturu i topografiju planeta u budućnosti pomoću otkrića znanosti i tehnologije, kako bi ih se napravilo pogodnima za život. Među trenutačno poznatim planetima, Mars se čini najprikladniji

s ove točke gledišta, unatoč činjenici da je prosječna temperatura -60 stupnjeva, a svjetlosti također ima manje. Odlučne istraživačke skupine već su razvile plan za provedbu u više koraka. Prvo, temperatura bi trebala biti povišena, što bi dovelo do taljenja leda i ispuštanja ugljikovog dioksida vezanog u tlo. Ogledala postavljena u orbitu oko Marsa mogla bi još više povećati efekt staklenika. Nakon toga, biljke će biti posađene kako bi proizvodile kisik.

Izgradnja u budućnosti Zbog zaštite okoliša i energetske svijesti, inovativna arhitektonska rješenja postaju sve važnija, zbog toga što je glavni razlog za onečišćenje zraka u velikim gradovima s milijunima stanovnika emisija onečišćujućih tvari zbog korištenja energije u kućanstvima. Rješavajući ovaj problem, javile su se tzv. pasivne kuće koje postaju sve češće. Te zgrade su posebne jer su građene od ekološki prihvatljivih materijala, pri gradnji su korištene ekološki prihvatljive tehnologije koje pridonose uštedi značajne količine energije uz istovremeno smanjenje zagađenja okoliša. Ovaj proces se najbolje postiže smanjenjem ili potpunim uklanjanjem sustava grijanja, za što se koristi moderni izolacijski materijal. BASF Neopor izolacijska pjena je jedan od tih materijala:

drukčija je od drugih materijala slično napravljenih za izolaciju, jer su čestice grafita izmiješane u pjenu sa sirovinom polistirena koji odražava toplinsko zračenje. Važno je da ne sadrži halogenirane ugljikovodike, tako da je više ekološkiprihvatljiva. Izolatori izrađeni od ovog materijala su 20% efikasniji od drugih izolatora. Protiv gubitka topline kroz prozore razvijen je trostruko ostakljen, poseban plastični prozorski sustav, koji nudi 20% bolju izolaciju ako se na staklo stavi BASF-ov premaz folije s posebnim pigmentima. Osim toplinske izolacije, način korištenja topline je također važan. Ako ste ikada vidjeli takvu zgradu, vjerojatno ste primijetili solarne ploče postavljene na krovove; ali uz korištenje solarne energije, toplina tla također se koristi u sustavima grijanja.

Zid za pohranu topline Zvuči nevjerojatno, ali BASF je pronašao rješenje i za ovo! Tu je materijal koji mijenja fazu unutar gipsanih ploča koji apsorbira toplinu tijekom dana i koristi je tijekom noći. Kako je to moguće? Mikrokapsulirani parafin apsorbira toplinu koja kasnije otpušta. Materijal se topi na 23-26 stupnjeva, a zbog promjene faze upija značajnu količinu topline iz okoline te na taj način temperatura prostora ostaje ista. Kasnije, tijekom noći, - zbog pada temperature - parafin očvrsne i otpušta pohranjenu toplinsku energiju u okolinu.

Razvoj nikada ne prestaje: prema najnovijim istraživanjima, ultramoderni izolacijski materijali moći će transformirati čak i zvučne valove u temperaturu. Osim inovativnih građevinskih materijala, voditelji razvoja također razmišljaju i o izgledima kuća. Koristeći nanotehnologiju, znanstvenici su izmislili poseban zaštitni sloj koji sprječava da se čestice zalijepe na površinu, tako da nema onečišćenja na vanjskoj strani zgrade. BASF zidna boja ima hidrofilna svojstva što znači da privlači vodu. Kao rezultat toga, ako pada jaka kiša,

kapi se šire na površinu zida i odmah ispiru prljavštinu koja se drži. Nakon kiše, tanki sloj vode brzo isparava, čime se sprječava nastanak plijesni i algi. Zahvaljujući nanotehnologiji, u budućnosti nećemo trebati rolete u budućnosti, jer se javlja sve više i više inteligentnih stakala koja prenose svjetlo, ali ne i toplinu. U jednom eksperimentu poseban je gel stavljen između dva stakla ili su različiti spojevi pomiješani na staklenom materijalu, kao što su halogenidi srebra koji potamnjuju ovisno o intenzitetu svjetlosti, ali

u ovom se slučaju toplina prenosi kroz staklo. Istraživanje je u takvoj naprednoj fazi da je razvijena struktura obogaćenog stakla niobijeva oksida u kojoj su stavljeni nanokristali indij-kositar-oksida. Ova kombinacija je u stanju odvojiti i regulirati rasipanje vidljive svjetlosti i infracrvene topline. Tako ljeti koči infracrvene toplinske zrake od ulaska u sobu kroz staklo, ali zimi zrake mogu ući. To može značajno smanjiti potrošnju energije. Sada je proizvodnja ove tehnologije vrlo skupa, ali je moguće da će postati izvediva u budućnosti.

Jeste li znali • Biomimetika je spajanje biologije i inženjerstva. Njen glavni cilj je kopirati izume prirode promatranjem strukture i mehanizama organizama. Arhitekti željno istražuju građevinske strategije termita, zato što su ova malena stvorenja uspjela izgraditi humke s dimnjacima za hlađenje i grijanje koji se mogu zatvarati i otvarati, u kojima mogu uzgajati svoju glavnu hranu, jednu gljivu, koja je izuzetno osjetljiva na temperaturu. Kopiranjem ovog koncepta, troškovi energije zgrada mogli bi biti znatno umanjeni.

Pri planiranju nove zgrade, dizajneri sve više uzimaju u obzir povećani broj potresa i razvijaju razne tehnologije protiv njih. Gradnja zidova otpornih na vibracije od presudne je važnosti, što se može postići ugradnjom fleksibilne drvenih i čeličnih greda i stupova. Osim toga, struktura od čelika ugrađena u podnožje kuće osigurava apsorpciju vibracija zemlje. Lagane kuće i kuće izrađene od čelika ne raspadaju se poput kuća od tvrde cigle.

Pametni beton Nakon vode, beton je najčešće korišteni materijal u svijetu, stoga je bilo važno da ga BASF razvije. Dodaci i materijali za popravak betona olakšavaju proizvodnju betona, koji je također postao otporniji, čime je moguće smanjiti potrošnju resursa i energije. Također se produžio život zgrada te se skratilo razdoblje izgradnje.

Namještaj novih dimenzija Recikliranje papira provodi se evidentno u cijelom svijetu, razmislite o činjenici da je za proizvodnju jedne tona papira, potrebno 300 tona vode! Već sada možemo pronaći knjige, novine, pa čak i WC papir izrađen od recikliranog papira. Ideje su preispitali dizajneri i namještaj izrađen od papira pojavio se na policama. Možda zvuči nevjerojatno, ali trajniji je nego što mislite. Da ne spominjemo da prijevoz tog laganog namještaja zahtijeva manje energije i može se ponovno koristiti nakon što je bačen. S obzirom da se dijelovi namještaja mogu sastaviti lijepljenjem i presavijanjem, svatko ih može lako ih složiti kod kuće.

BASF programeri su razmotrili drveni namještaj iz perspektive zaštite okoliša. Razvili su Kaurit @Light drvni materijal, koji čini ploče za namještaj 30% lakšima, a njihova nosivost ostaje ista. Proizvođači vole nove ploče izrađene od spojenog, pjenastog polimera i Kaurit@ ljepila, jer su laganije, pa su troškovi utovara i rukovanja također manji te zahtijevaju manje ambalaže. U domovima budućnosti plastika će imati sve veću ulogu. Plastika-materijal koji je stvorio čovjek okružuje nas u svim područjima našeg života. Proizvođači namještaja također vole ovaj materijal,

Recikliranje papira provodi se evidentno u cijelom svijetu, razmislite o činjenici da je za proizvodnju

1 tone

budući da je zbog tehnologije, i ona doživjela inovativni razvoj. BASF je razvio “ultra” tekuću plastiku, koja zbog specifičnih nanočestica postaje još dva puta rjeđa na 230 stupnjeva u odnosu na druge slične proizvode. Na taj način, energija se može uštediti kod proizvodnje. Nadalje, kada se oblikuje, nova plastika se brzo stvrdnjava, tako da je i proces proizvodnje kraći. Nagrađivani dizajn MYTO stolica je izrađen od tog materijala, a stolica je izrađena iz jednog komada plastike, što znači da ne sadrži metalne vijke. Stoga su dizajneri stvorili istinski ekološki, jaki namještaj neobičnog oblika koji je lako reciklirati.

potrebno

300 tona vode!

papira

Materijali koji sami sebe popravljaju Znanstvenici su stvorili dvije nove vrste polimera u odjelu sintetičkih polimera. Oni su super jaki, sami se popravljaju, a mogu se čak i reciklirati. Lagana, čvrsta tvar pod nazivom Titan formira se od kondenzacije paraformaldehida i oksidianilina na 250 stupnjeva. Drugi tip, Hydro, je vrlo elastičan gel, koji se proizvodi na niskoj temperaturi. Oba se mogu reciklirati i ne otapaju se, ali u kiseloj sredini postaju plastični i mogu se biti ponovno formirati. Ne pucaju, dakle mogu izazvati revoluciju u proizvodnji aviona i automobila, kao i cijeloj industriji elektronike. Ponovnim formiranjem ovih materijala, nove polimerne strukture mogu se stvoriti, te su 50% jače i lakše također.

Ne bacajte otpad! S inovativnim urbanim razvojnim inicijativama znanstvenici pokušavaju učiniti sve kako bi stvorili više održiv svijet, ali su njihovi napori besmisleni ako čovječanstvo ne može promijeniti stil života. Ljudi, posebice stanovnici velikih gradova žive rasipnim načinom života: koriste previše energije i vode, proizvode mnogo nepotrebnih dobara što rezultira u prevelikoj ponudi, a na taj način i proizvode puno otpada. Srećom, postoji nada, jer se “nusproizvodi”, zapravo otpad koji proizvodimo, mogu reciklirati na prilično iznenađujuće načine, samo trebamo biti odlučni i kreativni. Visokotehnološki razvoji također su se pojavili u području gospodarenja otpadom i postrojenja za obradu otpadnih centra, te je i modernizacija alata koji se koriste za prijevoz i preradu već počela.

što znači da se ti materijali ponovno pretvaraju u nove proizvode ili sirovine ili energije. Proces nastoji spasiti zemljine resurse i koristiti manje drva, vode i energije. Da bi se to postiglo, razvijena je strategija gospodarenja otpadom prema 3 glavna načela. Pogledajmo što to znači! Prvi zadatak je smanjiti količinu otpada i, ako je moguće, izbjegavati njegovo stvaranje. Sljedeći je ponovno korištenje materijala u izvornom ili modificiranom obliku. Treći je recikliranje, što znači da se materijal ponovno koristi u drugom obliku. To su sve korisne i zelene opcije te ako se ljudi usredotoče na njih, možemo napraviti veliki korak naprijed kako bi se spriječio problem. Također možemo pridonijeti tome na dnevnoj bazi! Odvojeno prikupljanje već prevladava u kućanstvima, ali nažalost svi ne shvaćaju taj posao ozbiljno.

U Europskoj uniji proizvede se 1,3 milijarde tona otpada godišnje. Znajući to, bitno je razviti i predstaviti nove i inovativne tehnologije kako bi se proizvodilo manje otpada, kao i reciklirati,

? U Europskoj uniji proizvede se

1,3 milijarde tona otpada

Jeste li znali • Kompresiranjem PET boca: trošak prijevoza - 75% količina otpuštenog CO2 - 50-90% može biti smanjena zbog manje potrebe za prijevozom. Dio njih ponovno rabi tekstilna industrija kao sirovina za odjeću (na primjer kao runo).

GODIŠNJE

Odvojeno prikupljanje je puno učinkovitije od tradicionalnog prikupljanja otpada, budući da daljnja obrada, recikliranje i uporaba sirovina iz otpada postaje moguća.

rješeNje je U SPOjeViMA

takav način prikupljanja također smanjuje količinu otpada koji se odlaže na odlagališta, stoga se produljuje životni vijek odlagališta. Sljedeći materijali se prikupljaju odvojeno: plastika, staklo, metal i papir. Moramo imati na umu da rabljeni elektronički uređaji mogu sadržavati štetne tvari (olovo, živu, krom) koje mogu onečistiti vodu ili zrak te mogu uzrokovati daljnje probleme. ekološko gospodarenje otpadom uključuje i kompostiranje, zbrinjavanje i manje poželjnu metodu, spaljivanje otpada. Organski biljni otpad sam se razgrađuje u prirodi, ali možemo ga također koristiti kao kompost. Da bi taj proces učinio lakšim, BASF je stvorio vreću za smeće koja se pretvara u kompost. No kako se plastična vrećica razgrađuje? rješenje je u spojevima od kojih je izgrađena plastična vrećica za smeće. jedna od komponenti je plastika koja se razgrađuje, djelomično na bazi

nafte, koju je razvio BASF, a druga je polimliječna kiselina, koji je dobivena iz kukuruznog škroba. Ova kombinacija stvara fleksibilnu plastiku iz koje se mogu proizvoditi vreće za smeće. U kontroliranim uvjetima, kao što su povišena temperatura i vlažnost zraka, kao i pod određenim vrijednostima kiselina industrijskih mikroorganizama koji stvaraju kompost, gljivice i bakterije materijal pretvaraju u biootpad, vodu, ugljični dioksid i biomasu, odnosno vrijedni kompost. Ova plastika ne služi samo kao kompost, nego je također dobra za proizvodnju bioplina. Bioplin nastaje kada anaerobne bakterije koje ne zahtijevaju zrak za metabolizam i reprodukciju razgrade organski materijal. Plinska mješavina proizvedena na ovaj način sadrži oko 45-70% metana, koji se može koristiti zbog visokog sadržaja energije. Dakle, na mnogim stočnih farmama postavljeni su bioreaktori za proizvodnju energije za farme u duhu samoodrživosti.

kUćA OtPADA Mađarski izum proizvodi plastične daske iz otpada. zove se SyLrOCk i homogeni je materijal koji je otporan na kiseline, lužine i vodu, a vrijeme razgradnje je 400 godina, što znači da je vrlo izdržljiv. za proizvodnju, koristi se ne samo otpad iz domaćinstava, već i industrijski otpad. Njegove mogućnosti primjene su beskrajne, na primjer od njega može biti izrađen vrtni i ulični namještaj. za proizvodnju jedne ploče potrebno je 340 kg smeća, što je puno ali na sreću ili na žalost, zapravo, svugdje postoji dosta otpada: samo u europskoj uniji 1

milijun kilotona otpada čeka obradu.

keMijA PLAStike S kemijskog stajališta, plastike su vrlo različite skupine spojeva, zapravo se radi o makromolekularnim strukturama. Makromolekule su spojevi visoke molekulske mase i sadrže jednu ili više osnovnih građevnih jedinica. Mogu sadržavati tisuće tih jedinica koje su međusobno povezane. Naravno, molekule plastike nikad nisu iste veličine, ali većina ih ima prepoznatljivu prosječnu molekulsku masu.

PREMA OBLIKU:

1. Linearne PLASTIKA SE DIJELI PREMA PODRIJETLU:

2. Razgranate 3. Umrežene

1. Pretvorene iz prirodnih

makromolekula (biljne celuloza, škrob, životinjske protein)

2. Umjetne (polikondenzacija ili lančani polimeri)

PREMA MOGUĆNOSTI PRERADE:

1. Termoplastične 2. Termoreaktivne

U posljednjih 15 godina, uporaba biopolimera raste više od 10% godišnje Svojstva osnovne plastike mogu se modificirati uz pomoć nekoliko aditiva kao što su plastifikatori, katalizatori, inhibitori korozije, usporivači plamena, punila / graditelji, lubrikanti, inhibitor starenja, itd. Danas biorazgradivi polimeri, ukratko biopolimeri, postaju sve više i više značajni, od kojih su najčešće sirovine škrob i (poli) mliječna kiselina. U posljednjih 15 godina, uporaba biopolimera raste više od 10% godišnje. Polimliječna je kiselina obećavajuća sirovina koja se može koristiti na mnoge načine. Uz odgovarajuće uvjete, raspada (hidrolizira) se na jedinice mliječne kiseline relativno brzo, te su konačni produkti prirodne degradacije voda i ugljični dioksid. Plastični aditivi i pigmenti

Rastuća populacija ljudi zahtjeva sve veću potražnju za energijom, što znanstvenicima predstavlja izazov. U znanosti se razvilo puno metoda kako inovativno rabiti energiju i kako učinkovitije iskoristiti obnovljivu energiju. Pročitajte o revoluciji u osvjetljenju, izvorima svjetlosti koji zahtijevaju manje i manje energije, gotovo beskrajnim mogućnostima alternativnih energija i o uštedi energije i ekološki prihvatljivim metodama prijevoza.

PAMetNA eNerGijA

Ispitivani izvori energije Znanost može ponuditi ogromnu pomoć u inovativnom korištenju energije. Jedan od primarnih ciljeva znanstvenika je razviti alternativne metode za korištenje već postojećih izvora energije na učinkovitiji i ekološki prihvatljiv način u budućnosti, kako bi osigurali održivi razvoj na Zemlji.

Odakle dolazi energija i kamo ide? Tisućama godina ljudi su se oslanjali na vlastite snage. Kasnije su koristili strojeve koje su pokretale životinje. Međutim, danas se teško može naći uređaj koji radi bez modernih goriva. Kuhinjski aparati, televizori, računala i rasvjeta treba struju, a naša vozila također trebaju sintetska goriva, koja su proizvedena na industrijskoj razini. Jedini problem s navedenim jest da čovječanstvo koristi fosilna goriva da bi ih proizveo: dobivamo energiju izgaranjem ugljena iz rudnika i nafte. Zbog porasta populacije i sve većeg broja suvremenih gradova, naša se potrošnja energije značajno povećala: domovima je potrebno grijanje i hlađenje, javne zgrade i industrijska postrojenja

zahtijevaju sve više i više energije, javni prijevoz mora biti osiguran, a na kraju je tu i javna rasvjeta, koja troši polovicu energije koju grad treba. Zbog sve većeg korištenja energije, energetske rezerve Zemlje se polako iscrpljuju, i ubrzo ćemo ostati bez fosilnih goriva, koja se ne obnavljaju lako, jer su potrebne tisuće godina za razgradnju biljaka i životinja duboko u zemlji da bi se preobrazile u energetski bogate materijale, mineralna ulja i ugljen. Da ne spominjemo činjenicu da je prekomjerna potrošnja energije ozbiljan čimbenik onečišćenja: dim tvornica i ispušni plinovi automobila sadrže velike količine

ugljikovog dioksida i raznih drugih onečišćujućih tvari, kao i stakleničkih plinova koji se ispuštaju u atmosferu, koji su ozbiljan utjecaj na budućnost našeg planeta. Znanstvenici su još prije nekoliko desetljeća to shvatili, te zato privlače svačiju pažnju na potrošnju koja štedi energiju. Razvijaju inovativne i vizionarske energetske koncepte za budućnost. Njihovi ciljevi su pronaći načine za učinkovitije korištenje postojećih izvora energije i poboljšati održivost alternativnih izvora energije.

OGROMNA količinA fosilnih goriva koju smo potrošili u prošlom stoljeću

Naša jedina šansa: korištenje obnovljivih izvora energije

Energija vjetra

Takozvana obnovljiva energija koja proizlazi iz interakcije prirodnih fenomena se stoljećima koristi u manjoj mjeri: energiju vjetra i vode koriste mlinovi, dok se solarna i geotermalna energija koristi za zagrijavanje vode. Vrijeme je da se ponovno otkriju ova rješenja, jer imaju puno više potencijala i znanost nam može pomoći da ih bolje iskoristimo, tako da možemo proizvoditi električnu energiju na ekološki pogodan način.

Jedan od obnovljivih izvora energije je vjetar, koji je ponovno otkriven u posljednjih desetljeća i stvara se sve više i više vjetroelektrana pomoću moderne tehnologije kako bi se iskoristio ogroman potencijal vjetra. U 2013., kapacitet energije vjetra bio je 318 GW, što je gotovo deset puta više nego što je to bilo prije deset godina.

Činjenice i brojke

Energija vjetra se prikuplja i obrađuje u farmama vjetra, u kojima se mnoge vjetroelektrane nalaze jedne pored drugih. Njihov rad je vrlo jednostavan: oštrice koje hvataju vjetar su spojene na turbine koje proizvode električnu energiju. Čista energija može biti stvorena ne samo za stambene objekte, već i za cijele gradove. Proizvodnja struje od vjetra u Rumunjskoj je izvanredna među zemljama srednje i istočne Europe. Zemlja je povećala svoj kapacitet skupljanja energije od vjetra 1,5 puta u godini, dakle 2013. godine njene vjetroelektrane su već proizvele 2.99 MW energije.

9% - Očekuje se da će više od 9% globalne energije do 2020 dolaziti od energije vjetra. Trenutna je brojka oko 2,3%. 50% - Danska je već svjetski lider u energiji vjetra i gotovo jedna trećina njenih energetskih potreba dolazi od vjetroturbina. Ovaj će se omjer brzo povećati na 50%. 35

inovativni materijalI se koristE za vJetroturbine

90 metara

Materijali i trajnost lopatica uvelike utječu na učinkovitost vjetroturbina, zbog toga što na visinama od 90 metara vjetroturbine mogu biti izložene brzinama vjetra od 300 km/h. Zato su inženjeri BASF-a, njemačke kemijske tvrtke, razvili visokotehnološki premaz koji je fleksibilan, otporan i odbija sunčeve UV zrake. Zaštitni premaz Relest® ostaje stabilan čak i u ekstremnim vremenskim uvjetima i ne odvaja se od lopatica te time produžava vijek trajanja lopatica, što ima za posljedicu jeftiniju proizvodnju ekološki prihvatljive energije. Osim toga, u vjetroelektranama se koristi mnoštvo inovativnih materijala BASF-a, kao što su sustavi s dvije komponente, koji se sastoji od epoksi smole i učvršćivača za proizvodnju lopatica rotora i specijalnih materijala za učvršćivanje tornjeva i baza. Ova poboljšanja omogućuju izgradnju kolosalnih vjetroturbina: trenutni rekorder je vjetroturbina s promjerom od 127 metara, koja ima 60-metarske lopatice turbina.

brzina vJetra od 300km/h

Prikupljanje energije vjetra iznad oblaka

Industrija energije vjetra se ubrzano razvija: ideje iskorištavanja vjetra iznad oblaka su već u fazi razvoja. U budućnosti bi se zmajevi, svjetla zrakoplova i baloni mogli koristiti za proizvodnju energije. Inovacija Wind Turbine Airborne je jedna od tih budućih elektrana. Visoka je deset metara, oblika

cilindrične turbina ispunjene helijem, koja ima propeler u sredini. Uređaji s helijem mogu se dizati i do 300 metara, gdje su vjetrovi jači, dakle više se energije može skupiti. Električna energija koju proizvode propeleri doseže jedinicu generatora na terenu putem kabela.

Solarna energija Druga je čista energija solarna, koja se može koristiti zbog posebne opreme. Solarne ploče pretvaraju Sunčevu energiju u toplinu, a druga je solarna ćelija koja proizvodi električnu energiju od Sunčeve energije. Danas nije iznenađenje vidjeti takve staklena čuda na vrhu kuća, jer je njihova ugradnja postala jeftinija i također mogu lako biti priključena na sustav opskrbe električnom energijom kuća. Korištenje solarnih ploča u domovima dobra je smjernica iz više razloga: ne samo zato što štedimo novac na računima za struju već možemo i zaraditi novac korištenjem solarnih ploča. Višak energije koju ljudi proizvode, ali ne koriste može se prodati dobavljačima električne energije. Korištenje solarne energije u industrijskim razmjerima još je korisnije. Dakle u zemljama gdje ima mnogo sunčanih razdoblja, grade se ogromne solarne farme, gdje se može napraviti čak 120.000 solarnih ćelija koje su u stanju proizvesti 2.000 MW energije godišnje. Ova je količina dovoljna za

opskrbu 700 tisuća domova električnom energijom. No kako se struja proizvodi od Sunca? Solarna ćelija, odnosno fotonaponska ćelija, jest električni uređaj koji izravno pretvara energiju svjetlosti u električnu energiju putem fotonaponskog efekta. Proces pretvorbe prvo zahtijeva materijal koji apsorbira Sunčevu energiju (fotone), elektroni prelaze u više energetsko stanje, pobuđeno stanje.

proizvod za solarne energije, kao što su ploče i ćelije. Oni npr. proizvode kemijske dodatke koji čine proizvodnju silicija preciznijom i jeftinijom, a također su razvili jedinstvene UV-stabilne plastične materijale koji mogu zamijeniti aluminijske okvire solarnih panela, pomoću kojih su solarne ćelije bolje prilagođene vremenskim uvjetima. Osim toga, niz specijalnih ljepila i izolacijskih materijala njemačke tvrtke osigurava trajnost solarnih ćelija.

Fotonaponska tehnologija nije bila ni učinkovita ili dovoljno isplativa da se natječe s drugim izvorima energije. Dakle, zadatak je znanosti razviti rješenja koja pomažu solarnim elektranama konkurirati konvencionalnim izvorima energije. Budući da učinkovitost solarnih ćelija u velikoj mjeri ovisi o kvaliteti materijala koji su uključeni u proces, BASF kemijska tvrtka razvija rješenja koja pomažu proizvodnji energije kao što su silikonske pločice i tankoslojne tehnologije i

jeste li znali • Sunce sadrži nevjerojatnu količinu energije: ukupna godišnja potrošnja energije čovječanstva bila bi potpuno pokrivena energijom koju Sunce proizvede u sat vremena kad bi bili u mogućnosti u cijelosti koristiti tu energiju.

činjenice i brojke 1248 gigavat sati - u 2013. u svijetu je proizvedena ta količina električne energije u solarnim elektranama.

tu su i solarne farme, gdje se solarna energija usmjerava pokretnim ogledalima koja se zovu heliostati, s kojima se izravno stvara toplinu. Nazivaju se Solarnim termalnim farmama. Najveća svjetska solarna farma, koja je velika 1500 hektara, u pustinji Mojave na granici kalifornije i Nevade. kapacitet 300 000 ogledala je 392 MW, što je dovoljna količina energije za 140.000 kućanstava. Najveća solarna termalna farma europe je Planta Solar 10, koja se nalazi u Sevilli u španjolskoj.

SUNCe zAtVOreNO U DiMNjAkU Solarni vjetreni toranj, također poznat kao solarni dimnjak, je nova alternativa u području obnovljivih izvora energije. izum se temelji na činjenici staroj tisuću godina da se topli zrak diže. Funkcionira ovako: zrak zagrijava solarna energija koja stvara vertikalni protok zraka unutar tornja koji pokreće vjetroturbine tornja, koje proizvode energiju. trenutno, kina ima takav toranj, ali i mnoge druge zemlje planiraju postaviti slične kule, baš kao u australskoj pustinji, gdje je zrak blizu tla jako vruć. Prema planovima, ovaj će toranj biti jedan od najviših zgrada na svijetu i njegova visina će biti između 750 i 1000 metara.

Hidroenergija Hidroenergija se razlikuje od drugih oblika obnovljivih izvora energije jer nam je stalno na raspolaganju; vjetar ne puše uvijek, a Sunce možemo očekivati samo tijekom dana, za razliku od vode koja je stalno u optjecaju, stoga je mnogo stabilniji izvor energije. Nije slučajno da je ova zelena energija najraširenija: gotovo 20% svjetske električne energije proizvodi se iz snage vode, što je oko 2030 TWh. To je sto

puta više od kapaciteta koji trenutno imaju vjetroelektrane. Procjenjuje se da je svjetski kapacitet ukupne raspoložive hidroenergije deseterostruki, dakle još uvijek postoje neistražena polja. Zbog brzih planinskih rijeka, najveći korisnici hidroelektrana su Norveška, Švicarska, Italija, Švedska i Finska. Također je zbog toga Norveška svjetski predvodnik u korištenju obnovljivih izvora energije.

Hidroenergija se iskorištava u hidroelektranama, gdje brane obično blokiraju rijecni tok, a energija se riječne vode pretvara u električnu energiju s vodenim turbinama i električnim generatorima. Osim toga, tu su i elektrane valova koje koriste energiju kontinuiranih valova mora. Iako je ovo područje još uvijek nedovoljno iskorišteno, energetski stručnjaci tvrde da bi se 15% svjetske električne energije moglo proizvoditi od valova

mora i oceana, što je ogromno, točno dvostruko više nego što se trenutno proizvodi u nuklearnim elektranama diljem svijeta.

Sve to pokazuje da je zadaća današnjih i budućih inženjera otkriti te tehnologije koje pruža priroda te uspostaviti učinkovitije zelene elektrane pomoću modernih materijala i naprednih računalnih sustava.

Činjenice i brojke Jeste li znali

• Neiscrpna snaga vode se također može koristiti za proizvodnju energije u rijekama koje sporo teku. Ova metoda je prilično zaboravljena, međutim, već se koristila u 1200-ima u plimnim elektranama. Stvar je u tome da malene vodene turbine koriste energiju kretanja vode između niske i visoke plime. Ovo ekološko rješenje manje se koristi od 1800-ih, od doba industrijalizacije jer nisu bili jednako učinkoviti kao mineralna ulja i ugljen.

20% svjetske godišnje energije se dobiva iz hidroelektrana. 39

Energija iz otpada Bioplin je sve važniji čimbenik proizvodnje energije. Može se proizvesti iz regionalno dostupnih sirovina, kao što je reciklirani otpad. Također je obnovljivi izvor energije i u mnogim slučajevima ima vrlo mali ugljični otisak. Bioplin nastaje kao produkt anaerobnog procesa organskog

otpada pomoću anaerobnih bakterija ili fermentacijom biorazgradivih materijala poput gnoja, kanalizacijskog otpada, komunalnog otpada, zelenog otpada, biljnog materijala i usjeva. Plinovi metan, vodik i ugljikov monoksid (CO) mogu se spaljivati ili oksidirati s kisikom. Ovo

Energija je svuda, samo trebate znati kako je koristiti Uz sva raznolika korištenja obnovljivih izvora energije, kreativni znanstvenici su u stanju proizvesti energiju na prilično iznenađujuće načine. Na primjer, za korištenje kinetičke ili mehaničke energije potrebno je samo malo mašte i neka inovativna znanstvena

rješenja. U nekoliko gradova senzori su postavljeni u asfalt ili pločnik koji koristi energiju iz stopa putnika. Najuspješnija inicijativa bila je na Olimpijskim igrama u Londonu. Od tad se energija kolnika slično koristi u Izraelu, u Toulouseu u Francuskoj, te u Tokiju. Štoviše, jedan

oslobađanje energije omogućuje da se bioplin koristi kao gorivo, može koristiti kao gorivo u kućanstvu (za kuhanje). Također se može koristiti u plinskom motoru za pretvaranje energije u plinu u struju i toplinu.

? kreativni vlasnik diskokluba stvorio je prvi svjetski održivi plesni podij u Nizozemskoj, koja prikuplja kinetičku energiju iz pokreta plesača i proizvodi električnu energiju generatorima.

Kinetičko nogometno igralište Nedavno, otvoreno je prvo kinetičko nogometno igralište u Brazilu. Ispod travnjaka postoji oko 200 pločica koje skupljaju energiju koje koristi pokrete igrača za proizvodnju električne energije. Solarne su ploče također postavljene oko terena. 80% energije koja se koristi na terenu tijekom dana proizvedena je od strane solarnih panela, dok kinetičke pločice osiguravaju 100% energije tijekom noći.

Činjenice i brojke 53% - iznosi dodatna količina energije koju će čovječanstvo trebati do 2030. godine ako se neće štedjeti energija. 16% - to je dodatna količina energije koju će čovječanstvo trebati do 2030. godine, ako će se energija štedjeti.

Ne rasipajte! Znanstvenici tvrde da se nadolazeća energetska kriza u budućnosti samo djelomično može riješiti korištenjem obnovljivih izvora energije i pametnih rješenja (vidi gore navedena): i najmanja ušteda energije te smanjenje energetskih potreba svijeta su jako važne. Prema izračunima, ako nastavimo rasipati, energetske potrebe čovječanstva će se udvostručiti do 2030. godine, što znači da će se emisija ugljikovog dioksida također udvostručiti. Međutim, ako započnemo štedjeti energiju, energetska će se potražnja povećati samo za 16%. Stanovnici gradova snose veliku odgovornost vezano za uštedu energije, budući da se najveći dio energije koristi u velikim gradovima. Industrijska postrojenja također se moraju promijeniti, jer koriste mnogo više energije nego kućanstva. Njihov je zadatak razviti svoje vlastite tehnologije i optimizirati svoje procese kako bi smanjiti energetsku potražnju. Taj je proces već započeo, mnogo je velikih industrijskih postrojenja prošlo modernizaciju za uštedu energije.

ako započnemo štedjeti energiju energetska će se potražnja povećati samo za

16%

SAVJETI za uštedu energije: • Smanjite grijanje: Spuštanje temperature grijanja u vašem domu za samo 1.8°F (1°C) smanjuje troškove energije za 6%. • Zamijenite konvencionalne žarulje ekološkim LED izvorima svjetlosti u vašem domu. Troše 90% manje energije i traju godinama! • Kad grijete vodu, razmislite koliko točno trebate vode i kuhajte samo količinu koju ćete koristiti, jer se na taj način štedi ne samo energija već i voda. • Zaboravite na stanje pripravnosti! Uređaji u stanju pripravnosti također utječu na električno brojilo, pa je bolje da uvijek izvučete utikač nakon što ste koristili električni uređaj. • Modernizirajte izolaciju svog doma! U kućanstvima, najveće rasipanje energije uzrokovano je gubitkom topline, tako da je vrlo važno da su svi prozori i vrata dobro izolirani.

Kemija solarne ćelije Solarne ćelije sadrže dvije vrste materijala, koje se često nazivaju poluvodičima p-tipa i n-tipa. Svjetlost određene valne duljine može ionizirati atome poluvodiča, čime incident fotoni stvaraju višak naboja. Većina se nositelja pozitivnih naboja (šupljina) može naći u p-sloju, dok se negativni naboji (elektrona) mogu naći u n-sloju. Iako, nositelji naboja dviju suprotno nabijenih slojeva privlače jedni druge, oni se samo mogu ponovno spojiti tečenjem kroz vanjski krug zbog mogućih koraka između dva nosioca.

Budući umjetni izvori svjetlosti Inovativni razvoji također utječu na razvijanje rasvjete. Volfram žarulje i halogene žarulje polako se zamijenjuju inteligentnim LED i OLED svjetlima koji štede energiju. Danas se istražuju načini osvjetljenja zatvorenih prostorija putem prirodnog svjetla bez uporabe žarulja.

I bi svjetlost Očito je da je žarulja, izum Thomasa Alve Edisona, u 19. stoljeću u potpunosti promijenila svijet. U prošlosti, više se aktivnosti odvijalo tijekom dana za vrijeme dnevnog svjetla: ljudi su išli na spavanje u ranim večernjim satima, a budili se u zoru. Suvremeni ljudi koriste više umjetno svjetlo, umjesto da se prilagođavaju prirodnim ritmu dana i večeri odnosno svjetla i tame. Naravno i tijekom dana trebamo svjetlo sve do kasnih večernjih sati, budući da više ne provodimo većinu naših večeri vani, već unutra, gdje u pravilu nema prirodnog svjetla. Jedini problem jest da rasvjeta zahtijeva 19% Zemljine ukupne proizvodnje električne energije. Čovječanstvo treba sve više i više svjetla za razvoj tehnologije i za odvijanje svakodnevnih životnih potreba zbog promjene u načinu života, što je razlog zašto je energetski učinkovita rasvjeta tako važna. Smanjenjem energije za rasvjetu mogle bi se mnogo smanjiti i emisije štetnog ugljikovog dioksida. Dakle, inženjeri i znanstvenici razvijaju nova, znanstveno opravdana i nikad prije viđena rasvjetna rješenja.

Jeste li znali • Zimsko i ljetno vrijeme je uvedeno kako bi uštedjeli energiju za rasvjetu. Ova radnja štedi energiju jednaku 300.000 tona sirove nafte.

Teorija svjetlosti Prije pregleda znanstvenih inovativnih rasvjetnih rješenja, razmotrimo izvore svjetlosti koji su dostupni na Zemlji:

Izvori svjetla ili uređaji koji se koriste za proizvodnju vidljivog svjetla mogu se podijeliti u dvije skupine. 1.

Primarni izvori svjetlosti emitiraju svjetlo sami.

Sekundarni izvori svjetla samo odražavaju ili raspršuju svjetlost drugih izvora svjetlosti. Primarni izvori također se razlikuju, ovisno o operativnom načelu:

1. 2.

prirodni: nebeska tijela koja emitiraju svjetlost, munje, polarna svjetlost, bioluminiscencija emisija svjetlosti živih organizama izgaranje: baklji, svijeća, plinskih svjetiljki, požari, magma

4. 5.

električni: žarulje sa žarnom niti volfram svjetiljke i halogene žarulje elektroluminiscencija LED fluorescentne svjetiljke niskog tlaka (kompaktne) fluorescentne svjetiljke indukcijske svjetiljke fluorescentne svjetiljke visokog tlaka elektrolučna svjetiljka, ksenonska žarulja kemijska: kemiluminiscencija ta pojava prati kemijske reakcije u kojoj nastaje produkt zbog elektrona u pobuđenom stanju koji su apsorbirali određenu količinu svjetlosne energije, a vraćanjem elektrona u osnovno stanje, emitira se svjetlost, (kvantum svjetla). sekundarni izvori: toplinsko zračenje, laser 45

Revolucija svjetla U usporedbi s drugim područjima znanosti, iznenađujuće je koliko je spora bila evolucija rasvjete. Morali smo čekati više od 100 godina na prve energetski učinkovite žarulje: Vjerovali ili ne, žarulje koje rade na istom principu koji je Edison izumio u 19. stoljeću koriste se i danas u mnogim mjestima. Ali zašto je razvoj bio potreban? Žarulja nije učinkovita, jer se 90% energije gubi u obliku toplinske energije, a samo se 10% koristi za proizvodnju svjetlosti. Ovo je veliko rasipanje energije, s obzirom da su naši izvori energije ograničeni (o ovoj temi pogledajte više u našem članku o energiji). Rasipanje se mora

zaustaviti što je prije moguće, stoga je Europska komisija usvojila Zelenu knjigu i pokrenula konzultacije o budućim ekološkim načinima razvoja rasvjete koji štede energiju. Cilj je do 2020. smanjiti potrošnju energije za rasvjetu za 20% u europskim zemljama. Raspodjela žarulje sa žarnom niti postupno će nestati iz Europske unije u sljedećih nekoliko godina, a kao posljedica toga, žarulje u kućanstvima, uredima i javnim mjestima moraju biti zamijenjene energetski učinkovitim izvorima svjetlosti. U posljednjem su se desetljeću počele upotrebljavati halogene žarulje koje štede energiju, u kojoj se nalazi halogeni element (jod ili brom). Ta nit ima višu

Žarulja nije učinkovita, jer se 90% energije gubi u obliku toplinske energije, a samo se 10% koristi za proizvodnju svjetlosti.

temperaturu od volframove niti i žarulja je napravljena od tvrdog stakla ili kvarca. Štedljive fluorescentne žarulje su također vrlo popularne, u kojima vidljiva svjetlost nastaje ispuštanjem mješavine plina žive-argona između vlakana, što ima za posljedicu UV zračenje koje uzrokuje prelazak fosfora u pobuđeno stanje unutar fluorescentne svjetiljke, koje zrači vidljivu svjetlost, Najviše obećavajuća alternativa je LED (Light Emitting Diode) ili njena organska verzija, OLED (Organic Light Emitting Diode), koja je također poznata kao izvor čvrstog stanja svjetla (SSL).

Jeste li znali • Vjerovali ili ne, žarulje koje rade na istom principu koji je Edison izumio u 19. stoljeću koriste se i danas u mnogim mjestima.

LED i OLED Širenje LED svjetla i OLED tehnologija je neosporno, one imaju nekoliko prednosti u odnosu na žarulje sa žarnom niti. Prvo, mnogo su više energetski učinkovite; drugo, njihov životni vijek može biti četrdeset-šezdeset godina. U LED izvorima svjetlosti, svjetlost generira dioda spojena na električnu struju koja pobuđuje elektrone iz atoma u materijalu dioda, čime ih tjera na premještanje na višu energetsku razinu (elektronsku orbitalu); a kad se vrate na svoje izvorne

razine energije, emitiraju fotone tj. svjetlo. Razlika između LED-a i OLED-a je “o”, što je kratica za “organski”. Dok LED diode koriste sićušne kristale napravljene od na galij nitrida, OLED diode izrađene se od organskih spojeva sličnih pigmentu koji se uobičajeno koriste za oblaganje osnovnog materijala putem deponiranja pare. Organske svjetlosne diode (OLED) stvaraju svijet u kojem su mogući osvijetljeni zidni papiri i prozori

koji se noću pretvaraju u izvor svjetlosti. Stručnjaci su uvjereni da bi u sljedećih nekoliko godina ovi obećavajuće energetske štediše mogle revolucionirati sektor rasvjete. Očekivanja stavljene na OLED diode su visoke; od njih se očekuje da postanu učinkovitije od svih postojećih izvora svjetlosti i jednoga dana, te da budu u mogućnosti pretvoriti gotovo 100% svoje energije u svjetlo.

Razlika između LED-a i OLED-a je “o”, što je kratica za “organski”.

Pametni izvor svjetla LIFX pametni izvor svjetlosti osvojio je zlatnu medalju na nagradama Edison Ligting Award 2014. godine. To je LED s varijabilnom bojom koji štedi energiju i ima WiFi, tako da može biti kontroliran pametnim telefonom pomoću besplatne aplikacije. To pruža nevjerojatno iskustvo za korisnike: 16 milijuna boja, programabilna rasvjeta i efekti, ali rasvjeta također može biti usklađena čak i s našom omiljenom glazbom. Svjetlosni tok od maksimalnih 1.000 lumena može se koristiti za do 25 godina.

Svjetlosni tok od maksimalnih 1.000 lumena može se koristiti za do 25 godina.

Preispitivanje rasvjete Izvanredna prednost OLED-a može biti učinkovito i kreativno primijenjena u potrošačkoj elektronici od strane programera. Zamislite fleksibilan TV koji se može zarolati! Provedba je moguća ako se OLED zaslon ugradi u tankom sloju plastike. Raspon mogućnosti je gotovo beskrajan. BASF

programeri su već razvili izvor svjetla koji je tanak i stavljen na krov automobila te djeluje kao solarna ploča, ali inače djeluje kao izvor rasvjete te je potpuno proziran ako se isključi. Takav automobil sa “staklenim krovom” skuplja struju tijekom dana i osvjetljava unutrašnjost vozila u večernjim satima.

Kako OLED diode rade?

36 u GO 5 D bi ljk 7, e od DIŠ AN 6 oko NJE A m et ar a

DN 22 lj, bosil EV SA jak i vla NO TA sac

st u

lat

LED svjetlo može se učinkovito koristiti u drugim područjima, kao, na primjer, u zatvorenom uzgoju biljaka gdje savršeno može oponašati Sunce.U eksperimentalnoj stanici postrojenja American Green Sense Farms uzgajaju se salata, kelj, bosiljak i vlasac u sobama s klimom i umjetnim LED svjetlima. Oni rastu 22 sata dnevno, 365 dana godišnje u 8-metarskim tornjevima, bez štetočina i okupani u stranom ružičastom svjetlu. To svjetlo, naravno, nije isto koje LED diode inače zrače, nego je valne duljine koja je neophodna za rast biljaka. Ovo rješenje je posebno dobro za male, lisnate usjeve, ali znanost će vjerojatno razviti umjetno i hranjivo svjetlo za žitarice koje se proizvode u velikim količinama, kao što su kukuruz i pšenica.

pozitivni naboji teku u sredini sendviča i spajaju se. Na taj način, oni uzrokuju sjaj ugrađenih molekula. Budući da su organski slojevi vrlo osjetljivi na vodu i kisik, oni moraju biti u kapsulama da bi se osigurala njihova vlastita zaštita.

OLED su izgrađena kao sendviči, sa nadjevom sastavljenim od tankog sloja organskog materijala. Ti se slojevi postavljaju između pozitivno naelektriziranih anoda i negativno nabijenih katoda. Kada električna struja prolazi kroz njih, elektroni i

Činjenice i brojke S električnim, halogenim i štednim žaruljama, veliki dio energije se pretvara u toplinu umjesto svjetla - površina električne žarulje od 100 vata, primjerice, doseže temperaturu od više od 200°C (392°F) kad je upaljena. S druge strane, OLED koji se razvija u Dresdenu ostaje na oko 30°C (86°F), tako da su uvijek sigurno hladnije od tjelesne temperature.

5-10

OLED traje 5-10 puta dulje od žarulja sa žarnom niti.

40.000

broj sati koliko LED traje.

10.000

broj sati koliko OLED trenutno traje.

Pametne kuće, pametna rasvjeta Automatizacija je, naravno, stigla i u dizajn rasvjete. U pametnim kućama, koje su opremljene inteligentnim sustavom kontrole, ne samo da se može uključiti i isključiti svjetlo, odnosno kontrolirati intenzitet svjetla, a također se mogu pohraniti i osobne postavke. Omiljene postavke mogu se opozvati u bilo koje vrijeme i sve žarulje u kući mogu se postaviti jednim dodirom prema našem raspoloženju, dobu dana

ili aktivnosti koju radimo. Međutim, potencijal OLED tehnologije ide daleko izvan jednostavnih svjetiljki i rasvjetnih programa. Energiju svjetlosti izumitelji zovu ‘svjetlo za dobrobit’. Tajna njihovog ‘feel-good’ faktora leži u načinu na koji zrače svjetlost. Za razliku od svih ostalih prošlih i sadašnjih umjetnih izvora svjetlosti, OLED ne emitira svjetlost iz točke; ono je ravni izvor

svjetla. Uz OLED također je moguće regulirati temperaturu boje i prilagoditi svjetlo ovisno o dobu dana. Dakle, moguće je imati toplo bijelo svjetlo u jutarnjim i večernjim satima i hladno bijelo svjetlo za dan.

Energiju svjetlosti izumitelji zovu ‘svjetlo za dobrobit’. Tajna njihovog ‘feel-good’ faktora leži u načinu na koji zrače svjetlost.

Plavo pitanje Jedino mješavina crvene, zelene i plave svjetlosti proizvodi bijelo svjetlo organskog svjetla diode (OLED). No do sada su se proizvođači morali snalaziti s plavom bojom koja je relativno neučinkovita. Fluorescentni emiteri koji se trenutno nalaze na tržištu pretvaraju više od četvrtine energije u svjetlo, a ostatak se pretvara u toplinu. BASF kemičari, dakle, počeli su tražiti rješenje za “plavi problem ‘prije

Još jedno svojstvo OLED-a inspirira dizajnere rasvjete. Oni su izrađeni od tankih organskih materijala, a u doglednoj budućnosti bit će moguće staviti ih kao sloj preko tapeta, stropova ili prozora. To bi omogućilo da se na stropu stvori savršena iluzija ljetnog neba, ili da zid postane virtualna proljetna livada. Kada su isključeni,

OLED-i su bijeli, reflektivni ili prozirni tako da bi se mogli koristiti za izradu prozorskih stakala koje propuštaju Sunčevu svjetlost tijekom dana, a zatim se pretvore u svjetiljke u mraku. Diode niske energije mogu nadahnuti ne samo dizajnere, nego se također mogu koristiti u modi, namještaju i dizajnu nakita ili u likovnoj umjetnosti.

nekoliko godina. Otkrili su molekule koje svijetle plavo, a koje su u stanju pretvoriti energiju gotovo u cijelosti u svjetlo. Te molekule spadaju u visoko učinkovite fosforescentne emitere koji se koriste u OLED-ima. Postojala je samo jedna prepreka, međutim: trajalo je samo nekoliko minuta. Očekuje se da će 2016. BASF-ova plava tehnologija ostvariti potrebnu dubinu boje za industriju zaslona.

Prirodno ‘feel-good’ svjetlo također se može koristiti u bolnicama i liječničkim ordinacijama u budućnosti. Upiti također dolaze iz muzeja zainteresiranih u blage izvore svjetla bez UV zraka i jake emisije topline. Japan je već korak naprijed; prve izložbene dvorane su već opremljeni OLED-ima.

Svijetleće biljke - biljke koje proizvode svjetlo kao svjetiljke Možda zvuči nevjerojatno, ali moguće je da nećemo trebati ulične svjetiljke u budućnosti. Umjesto toga, svjetlost će osiguravati bilje koje raste uz cestu. Istraživački tim u San Franciscu radi na proizvodnji svjetlećih biljaka pomoću sintetičke biologije. Prema planovima, sintetički DNA segmenti na temelju DNK iz krijesnica i svjetlećih morskih bakterija ugrađuju se u biljke.

Laser kao izvor svjetla Za većinu nas, laser je šarena mješavina svjetlucavih svjetala, ali to nije slučaj sa svim laserima. Steven DenBaars, znanstvenik na Sveučilištu u Santa Barbari, smatra da bi lasersko svjetlo savršeno moglo zamijeniti tradicionalne žarulje, primjerice, cijeli se strop u sobi može upaliti, kao da je jedan veliki krovni prozor.Ili zamislite plesne dvorane hotela u kojoj se deseci ili stotine žarulja zamjenjuju sa samo nekoliko iznimno jakih izvora svjetlosti. Na prvi pogled, čini se da nema ništa zajedničko između toplog sjaja sa žarnom niti žarulja, koja stvara svjetlost

zagrijavanjem niti dok nije užarena i lasera, koji generira svjetlost kroz proces optičke amplifikacije, bazirane na stimuliranoj emisiji elektromagnetskog zračenja i stvorenoj svjetlosti na jednoj valnoj dužini i koji usmjerava fokusirani snop ka minijaturnom cilju. Zajedničko tlo je LED tehnologija - izgleda da vrsta lasera na kojima DenBaars radi se temelje na postojećim LED diodama, a zovu se “laserske diode.”

dobijete učinak pojačanja te micanje od redovite emisije do potaknute emisije poput lavine. Najbolje laserske diode su otprilike jednako učinkovite u pretvaranju struje u svjetlo kao kupljene LED diode, ali s jednom velikom razlikom možete slati više od 2000 puta više električne energije u lasersku diodu. Teoretski, to znači da laserska dioda može proizvesti 2.000 puta više svjetlosti po kvadratnom centimetru.

Vrlo je slična LED svjetlu.To je isti materijal, ali stavite dva ogledala na obje strane LED i dobivate laser. Nakon što ste dobili refleksiju natrag i naprijed,

Prirodno svjetlo je bitno! Najekonomičniji izvor svjetlosti je očito Sunce, koje moderna arhitektura pokušava iskoristiti pomoću staklenih atrija i krovova. Vrlo jednostavno rješenje koje postaje sve češće je uvođenje direktne Sunčeve svjetlosti u stanove. To nije nova stvar, a to kreativno rješenje često se koristi u tehnički nerazvijenim područjima: koristi se PET boca napunjena vodom i malom količinom izbjeljivača za sterilizaciju tekućine i njezinu jasnoću. Boca se

zatim okomito zabije u rupu u krovu, osigura se od pada i zapečati s malo gume. Improvizirana žarulja je spremna. Za vrijeme Sunčevog osvjetljenja, svjetlost koja dolazi od Sunca, prodire u bocu, svjetlost se lomi zbog vode u boci i osvjetljava unutrašnjost prostorije bez uporabe električne energije. Moderniji pristup je kada se Sunčeva svjetlost uvodi u sobu sa solarnom cijevi, koja djeluje kao aktivna

prizma. Izravno je ugrađena u krovne konstrukcije. Na vanjskoj strani, postoji skupljač svjetla , odakle svjetlost putuje na drugu stranu cijevi, koja se nalazi u sobi s ogledalima. Najnaprednije strukture mogu postići protok svjetlosti do 6 metara bez gubitka. Dakle, soba bez prozora i do 25 četvornih metara može se lako osvijetliti Sunčevom svjetlosti.

LED dobitnik Nobelove nagrade Dvojica japanskih i jedan američki istraživač - Isamu Akasaki, Hiroshi Amano i Shuji Nakamura - dobili su Nolbelovu nagradu za fiziku u 2014. “za pronalazak učinkovitih plavih svjetlosnih dioda koje su omogućila svijetle i štedljive bijele izvore svjetlosti” Nagrađivani znanstvenici napravili su to epohalno otkriće u ranim devedesetima. Prvi svjetlosne diode tj LED diode izrađene su u šezdesetima. Bile su samo u stanju proizvesti infracrveno svjetlo: do sada se ih mogli naći u daljinskim upravljačima.

Istraživači su radili svjetlije i svjetlije LED diode, a zatim su se također pojavila crvena i zelena LED svjetla na ljestvici valne duljine. No, nije bilo moguće proizvesti plavu svijetleću diodu i bez plavog dijela nije bilo moguće proizvesti bijelo svjetlo. Plave LED diode na bazi galij-nitrida proizvedene prije dvadesetak godina bile su prve diode koje su bile u stanju proizvesti visoku razinu svjetlosne energije. Navedeno je napokon otvorilo put za kombinirano (crveno + zeleno + plavo), bijelo svjetlo LED proizvodnje.

Nove perspektive u prometu Prijevoz je postao važan dio našeg svakodnevnog života premda troši veliku količinu energije i rezultira teškim emisijama onečišćujućih tvari; ispušni dim stotina milijuna automobila onečišćuje zrak iz dana u dan. Očito, održivi razvoj treba razvijati promjene u načinu prijevoza, a u tome nam mogu pomoći znanstvena istraživanja.

Naši svakodnevni pratitelji: automobili Automobili su postali dio našeg svakodnevnog života samo u posljednjih sto godina - ali u tolikoj mjeri da ne možemo niti zamisliti današnji život bez njih. Sve veći broj motornih vozila, međutim, pridonosi u velikoj mjeri uništavanju mineralnih ulja i rezervi ugljena, odnosno fosilnih izvora energije Zemlje, jer većina naših automobila radi na benzin ili dizel, oba proizvedena od mineralnih ulja , Štoviše, njihov

ispušni dim sadrži zagađujuće plinove kao što su ugljikovi dioksid, ugljikov i monoksid, dušikove okside i ugljikovodike. Prema procjenama, u svijetu će do 2021. biti oko 1,2 milijarde automobila na cesti, s porastom od gotovo 300 milijuna u odnosu na danas. Danas je promet odgovoran za 50% ukupnog onečišćenja zraka, što ga čini jednim od najvećih izazova za postizanje drastičnog pada.

Činjenice i brojke Svaki dan, 95 500 novih vozila doda se svjetskim cestama. Do 2021., na svjetskim će prometnicama biti 1,2 milijarde automobila. Motorna vozila odgovorna su za 40% onečišćenja zraka u Europi. Više od 80% automobilskih putovanja u Europi su manja od 20 kilometara.

Bicikl u renesansi Mnoge rade promjenu s četiri na dva kotača - neki za zaštitu okoliša, drugi iz praktičnih razloga, za putovanje od kuće do škole ili njihovo radno mjestu biciklom. Kao zanimljivu činjenicu može se istaći, da je godišnje proizvedeno dvostruko više bicikala nego automobila, a u posljednjih deset godina, prodaje se daleko više bicikala nego prije. Postoje narodi kojima je vožnja biciklom dio tradicije, kao Nizozemci: u Nizozemskoj broj bicikala premašuje broj stanovnika. Situacija je slična u Kini i jugoistočnim-azijskim zemljama, iako se tamo često koriste električni bicikli, zbog većih udaljenosti. Rastuća popularnost biciklizma označena je većim brojem jedinstvenih materijala i modernim dizajnom, kako bi bicikli bili još ugodniji, sigurniji za vožnju te jedinstveni izgledom. Jedan od noviteta su biciklistički okviri izrađeni od drveta ili bambusa, koji su vrlo fleksibilni i izdržljivi. BASF, koji je uključen u razvoj inovativnih materijala, stvorio je svoj vlastiti koncept bicikla, koji objedinjuje prisjećanje na bicikl iz prošlosti i obećanja budućnosti. Bicikl “Concept 1865” izgleda kao bicikli od prije 150 godina, ali sadrži 24 plastike visokih performansi, posebne pjene, epoksi smole i poliuretanske materijale, koji čine bicikl jedinstvenim ne samo u vanjskom izgledu nego i u smislu primjene.

Električni automobili - vozila budućnosti? Proizvođači automobila i dobavljači pokušavaju razmišljaju kako smanjiti ukupnu potrošnju goriva i emisije unatoč velikom porastu broja vozila. Prvo rješenje koje su ponudili programeri bio je razvoj električnih vozila, koji su se pokretali elektromotorom napajanim punjivom baterijom. Na javnim cestama, hibridna vozila su bila prva vozila koja su se pojavila u velikom broju i koja kombiniraju motor s unutarnjim izgaranjem s elektromotorom kako bi se smanjila potrošnja goriva i emisija. Njihova prednost je u tome što oni učinkovito koriste električni pogon u gradskom prijevozu, gdje su udaljenosti kratke, i prebacuju na tradicionalni motor za veće udaljenosti i veće brzine. Ključni dio električnog automobila je baterija, koja pohranjuje energiju. Pravi

proboj ostvaren je uvođenjem litijske baterije, koje su daleko moćnije od svojih prethodnih. Udaljenost od oko 150 do 200 km je dovoljna za jedno punjenje tih baterija, što je više nego dovoljno za prosječnu udaljenost u gradu, a dodatna je prednost da automobil može biti spojen na punjač u večernjim satima, baš kao i naši mobilni telefoni. Međutim, san istraživača jest pronaći rješenje koje čini jedno punjenje dovoljnim za veće udaljenosti. Inženjeri kemijske industrijske tvrtke BASF rade na sljedećoj generaciji baterija. Kombinacija litija sa sumporom ili zrakom mogla bi dati baterijama veći kapacitet, što znači da bi automobil potencijalno mogao putovati 400 km sa jednim punjenjem. Drugo rješenje za poboljšanje učinkovitosti

Jeste li znali • Nije istina da su električni automobili spori. Jedan od najbržih električnih automobila je Concept One, koji je razvio mladi hrvatski izumitelj Mate Rimac, koji može putovati brzinom od 300 km/h sa svojih 1088 KS.

punjenja mogao bi biti novi tip plugin hibridnih električnih vozila (PHEVs). Ovi automobili imaju snažniju bateriju i mogu se puniti električnim utikačem. PHEV-a također ima motor s unutarnjim izgaranjem, koji može pomoći pri punjenju električne baterije i djelovati kao produženje dosega, ali njegovu uporabu uvelike smanjuje poboljšana sposobnost baterije. Karoserije koje štede energiju također može biti obećavajuća inovacija. Neke europske tvrtke trenutačno istražuju i testiraju karoserije koje mogu pohraniti energiju i pune se brže od konvencionalnih baterija današnjice. Karoserije koje se testiraju napravljene su od polimera, vlakana i smola ugljika koji su dovoljno čvrste da se koriste u vozilima i dovoljno savitljive da se oblikuju u ploče.

Činjenice i brojke 500.000 – broj električnih automobila u svijetu. +100% – predviđeno povećanje broja električnih automobila do 2022. godine. 2040. – svaki drugi novi automobil će biti hibrid. 58

Elektrana vodika u automobilu Obećavajuća prilika za nastajanje ekološkog automobila koji uopće ne ončišćuje okoliš je goriva ćelija, koja stvara električnu energiju u automobilu putem kemijske reakcije između vodika i kisika. Kemijska energija iz reakcije tih dvaju tvari pretvara se u električnu i toplinsku energiju i vodu ispušna cijev ispušta samo paru. Automobili opremljeni gorivim ćelijama imaju raspon vožnje koji se može usporediti s današnjim vozilima s benzinskim motorima. Imaju iste

performanse i vozne raspone tradicionalnih vozila - iako znanstvenici još uvijek moraju prevladati brojne izazove. Moraju pronaći mjesto za postavljanje velikog spremnik vodika u autu i smanjiti težinu gorivih ćelija. Posljednje, ali ne i najmanje važno, mora biti izgrađen lanac punionica vodika, gdje gorivo u automobilima može biti ispunjeno vodikom umjesto benzinom.

Zrakoplov pokretan vodikom - sada stvarnost Prije nekoliko godina njemački Aerospace Centre (DLR) i Lange Aviation sagradili su prvi zrakoplovni pogon vodikom, Antares DLR-H2. Jedrilica s malim motorom je gotovo nečujna i ispušta samo pare, bez dima. Sustav gorivih ćelija, postavljen ispod krila, je sklop membrana elektroda koju je razvio BASF, čija je revolucionarna novost je da omogućuje radnu temperaturu od 180 °C, čime čini niz skupih dijelova, uključujući sustav hlađenja, nepotrebnim. Njemački Aerospace Centre planira instalirati ovu inovativnu ćeliju goriva i u putničke zrakoplove Airbus A320 kako bi se poboljšala učinkovitost napajanja tih velikih zrakoplova.

Kemija pronalazi svoj put u automobile Bez sumnje, jedan od ključnih zahtjeva prema automobilima budućnosti je pažljiv odabir materijala: programeri moraju biti sigurni da je karoserija sigurna, udobna, i što lakša. Ovaj posljednji izazov je onaj s kojim se projektanti Formule 1 također suočavaju: žele smanjiti težinu automobila zbog visoke brzine, dok je u svakodnevnom prometu prednost lakoće da će automobil imati manju potrošnju. Inovativna plastika, razvijena u kemijskoj industriji, koristi se sve češće za postizanje lakših težina.

Činjenice i brojke Moderni automobili već sadrže oko 15% plastike. Za nekoliko godina to bi se moglo povećati na do 25%. 60

Inovatina se plastika već koristi za pronalaženje plastike u unutrašnjosti automobila, ali veći broj drugih dijelova, uključujući poklopce i dijelove motora izrađeni su od tehničke plastike. BASF-ova jedinica autoindustrije razvila je niz plastika s posebnim značajkama koje su izuzetno otporne na toplinu, kao stabilni dijelovi cirkulacijskog sustava ulja, ili su vrlo fleksibilni te se na taj način mogu koristiti kao mehaničkih dijelovi motora. Druga revolucionarna inovacija njemačke kemijske industrije obruč kotača izrađen od plastike visokih performansi, što omogućuje značajno smanjenje od tri kilograma od težine svakog kotača. Za razliku od tradicionalnih, poliamidnih kompozitnih materijala, ova

nova plastika sadrži duge staklena vlakna koja ojačavaju i nude snažnu toleranciju. Plastični kotači automobila su pripremljeni za pametne električne automobile, zajednički razvijeni s Daimlerom. Ova mala vozila s četiri kotača imaju vrata i druge elemente šasije izrađene od kompozitnih materijala visokih performansi, ugljičnih vlakana ojačanih epoksi smolom, koje čine automobil napola lakšim od tradicionalnih materijala. Ovaj automobil ima najnovije inovacije u proizvodnji vozila, i to:

Infracrvenireflektirajući film Novi infracrveni-reflektirajući film primjenjuje se na vjetrobranska stakla i bočne prozore, čime štiti unutrašnjost automobila od zagrijavanja.

Kompozitni okvir visokih performansi Putnička kabina i ostale komponente, kao što su vrata izrađeni su od ugljičnih vlakana ojačanih epoksi smolom - kompozitni materijal visokih performansi. Takvi materijali omogućuju uštedu težine od više od 50% u odnosu na čelik.

Izolacijske pjene visoke performanse Pjene visokih performansi iz BASF-a su ugrađene u karoserije. Oni pomažu stvoriti ugodnu klimu unutar automobila.

Prozirni solarni krov Čak i u lošim svjetlosnim uvjetima, heksagonalne transparentne organske fotonaponske ćelije (OPV) generiraju dovoljno energije za napajanje multimedijskih komponenti i ventilatore koji pomažu s upravljanjem klime. Transparentne OLED diode (Organic Light-emitting diode) osvjetljavaju unutrašnjost kad se otvore vrata ili pritiskom na gumb. Kada su isključene, omogućuju jasan pogled izvana.

Infracrvenireflektirajući premazi Infracrveno-reflektivni sustav premaza otporan na ogrebotine podržava sustav upravljanja temperaturom. Zahvaljujući posebnim pigmentima BASF-a, tamni unutarnji elementi su također zaštićeni od zagrijavanja.

Plastični obruč kotača Prvi svjetski plastični obruč kotača od novog materijala visokih performansi štedi tri kilograma težine kotača. Novi plastika ima poboljšana svojstva: izvrsnu toplinsku i kemijsku stabilnost, dinamičku čvrstoću, žilavost i dobre kontinuirane radne karakteristike. 63

e-tekStiL e-tekstil su tanke tkanine s po mjeri vodljivim premazima. Oni mijenjaju konvencionalno grijanje sjedala. Uz izravno grijanja uz tijelo u naslonima sjedala, pružaju ugodan osjećaj topline.

VišeNAMjeNSkA UDOBNOSt SjeDeNjA Sjedala nude jedinstvenu kombinaciju upravljanja temperaturom i laganog dizajna. Novo plastično sjedalo koje se podržava čini osnovu sjedala. Pjena sjedišta pruža i udobnosti i uštedu mase. Vunena tkanina sadrži super upijače što dodatno povećava udobnost upijanjem vlage.

Nešto novo što će zamijeniti benzin Znanstvenici su dugo radili na stvaranju automobila koji radi na gorivo osim benzina ili dizela. Za sada, bioetanol i biodizel su najčešća alternativna goriva, koja su napravljene od biljaka koje se proizvode posebno za tu svrhu, a ne iz fosilnih izvora energije koji dolaze iz unutrašnjosti Zemlje. Da bi se napravio bioetanol, koriste se takozvani energetski usjevi, poput cikle ili kukuruza, dok se biodizel proizvodi od biljaka s visokim sadržajem ulja, u većini slučajeva uljane repice ili suncokreta. Za ova je goriva, međutim, potrebna ogromna količine biljaka: za proizvodnju 100 litara bioetanola, potrebno je više kukuruza od količine koju osoba može

pojesti u jednoj godini. Iz tog razloga, biogoriva se zapravo ne mogu smatrati ekološkima - iako automobil ispušta nešto manje onečišćujućih tvari ako ga pogoni biljno gorivo. Najviše obećava gorivo koje sadrži samo zrak. Peugeot i Citroën zajednički su razvili hibridni automobil koji se napaja pomoću hidrauličkog sustava upravljanog komprimiranim zrakom. Automobil također ima benzinski motor, koji preuzima u vrijeme visokih opterećenja - poput vožnje na usponu ili pri velikim brzinama. Automobil pod nazivom Hybrid Air bit će komercijalno dostupan od 2016.

Nove perspektive za prijevoz budućnosti Ljudi koji planiraju gradove budućnosti mišljenja su da će se naš stav prema osobnim automobilima neminovno promijeniti. Ljudi će izgubiti svoj stav gledanja na svoj automobil kao osobnu imovinu, a zajedničko korištenje automobila će postati češće. Preteča ovog pristupa su mreže za prikupljanje putnika s istim odredištem kao i vlasnik automobila. Jedna od najpopularnijih takvih zajednica je Uber, koja je sada dostupna u nekoliko srednjoeuropskih zemalja. Njegova bit je da mobilna aplikacija prikazuje dostupne Uber vozače u blizini, koje možemo nazvati baš kao taksi - ali za nižu cijenu, a ponekad i zajednički koristiti automobil s drugim putnicima.

Nove navike korištenja automobila zahtijevaju nove vrste automobila: automobil budućnosti će biti puno lakši od prethodnih modela, bit će mu potrebno vrlo malo energije, te će imati manji utjecaj na okoliš. Sigurno, putovanje unutar metropola će biti pomoću automobila koji putuju bez vozača, na unaprijed definiranim rutama, pod kontrolom GPS-a. Ova automatska PRT (osobni brzi prijevoz) vozila putuju po tračnicama ili magnetskim putevima, i nose maksimalno 3-6 putnika koji mogu odabrati svoje odredište uz unaprijed definirane rute. Iako ovo možda zvuči futuristički, više od deset takvih PRT sustava već rade u svijetu. Najstariji svjetski i najopsežniji PRT sustav je u Sveučilištu West Virginia, koji prebacuje studente i posjetitelje na niz popularnih destinacija diljem grada. Osim toga, takva malena automatska vozila također se koriste na londonskom aerodromu Heathrow i Masdar Cityju, eko-gradu koji je trenutno u izgradnji u Ujedinjenim Arapskim Emiratima. Normalni osobni automobili bez vozača više nisu klišeji znanstvene fantastike: Googleovi automatski automobili Toyota Prius koji su tu već godinama ne samo da fotografiraju ceste, već i njihove računalne karte vide prometne znakove, pronalaze alternativne rute, i opažaju semafore prije nego su uopće vidljivi osobi. Pomoću

lasera, radara i kamera, automobili mogu analizirati i obraditi podatke o svom okruženju brže od ljudi. Googleovi inženjeri su već testirali njihove automobile koji su odvozili više od 300 000 kilometara javnih autocesti i cesta. Javni prijevoz nije iznimka uvođenju inovacija. U ovom području, magnetski vlakovi, koji se nazivaju maglev vlakovi, najviše obećavaju. Ova vozila su potpuno ekološka, jer se kreću po tračnicama i prema magnetskim poljima. Korištenjem ove tehnologije, vlakovi mogu putovati brzinom od preko 400 km / h, sigurno i gotovo nečujno. Danas se Maglev vlakovi koriste u Njemačkoj, Japanu i Kini i najbrži od njih prevaljuju udaljenosti od 30 kilometra u 7 minuta. Uz tradicionalne vlakove, to bi potrajalo najmanje tri puta toliko vremena. Električni autobusi također postaju uobičajeni, a znanstvenici stalno ulažu napore kako bi poboljšali svoje mogućnosti. U Nizozemskoj, primjerice, pokusi se izvode za super autobus, koji kao pogonsko gorivo koristi litij-polimer bateriju koji u velikoj mjeri podsjeća na divovski sportski automobil, i sposoban je za primanje 23 putnika pri brzini od 250 km/h.

Činjenice i brojke 90% ljudi u većim gradovima redovito koristi javni prijevoz.

Leteći automobil Prvi leteći automobil prošao je kroz prve testne letove, a uskoro će se staviti u serijsku proizvodnju. Terrafugia se za 30 sekundi pretvara iz normalnog auta u lagani zrakoplov s dva sjedala. Ako polijeće s punim spremnikom, vozilo ima raspon leta od 644 km i brzinu leta od 185 km/h.

Sada imamo i nebo Kontinuirano povećanje zračnog prometa također predstavlja izazove znanstvenicima: kako rad zrakoplova učiniti manje štetnim za okoliš. Oko 90 000 zračnih letova prevozi putnike diljem svijeta svaki dan, koji emitiraju velike količine stakleničkih plinova ugljikovog dioksida i troše ogromnu količinu goriva, kerozina, koji se dobiva iz mineralnih ulja. Ovi zrakoplovi troše otpr. 30 tisuća litara goriva tijekom dvosatnog leta. Ova količina goriva bila bi dovoljna da se napuni spremnik prosječnog automobila šest stotina puta. Zamjena kerozina alternativnim gorivom bit će veliki korak ka održivosti zračnog prometa. Biogoriva za zrakoplove proizvode se u nekoliko lokacija: u Nizozemskoj, primjerice, planiraju udvostručiti kapacitet luke Rotterdam Bio Port do 2020. godine, s ciljem smanjenja emisija zrakoplova CO 2 za 80% kroz korištenje njihovog održivog goriva. Još je jedan projekt u tijeku pod nazivom “GreenSky London”, čija je svrha koristiti 500 000 tona otpada godišnje za proizvodnju 50000 tona zrakoplova gorivom i iste količine biodizela. Zračni promet ne može ostati izvan upotrebe obnovljivih izvora energije, od kojih je najočitija korištenje solarne energije. Pogon solarnim pločama već je stvarnost s malim zrakoplovima. Prvo takvo svjetsko vozilo, Solar Impulse, nosi 17.200 solarnih ploča na svojim krilima za prikupljanje energije i prijenos do motora. Ovaj zrakoplov je već letio preko oceana te će letjeti oko Zemlje u 2015. Pogon velikih putničkih zrakoplova solarnim pločama je još uvijek san. Vrlo vjerojatno, znanstvenici će razviti hibridno rješenje koje će biti u stanju držati veći zrakoplov u zraku pomoću različitih vrsta obnovljivih i ekološki prihvatljivih energija.

Znanost u motoru Galvanske ćelije, baterije, gorive ćelije – svima je slično djelovanje, a to je da sve uključuju prijenos elektrona tj redoks reakcije. Bit proizvodnje energije je da je primanje i otpuštanje elektrona u prostoru, tako da se elektroni kreću od anode (oksidacija) na katode (redukcija). Ako galvanskoj ćeliji ponestane reaktanta, nije više pogodna za proizvodnju struje, što znači da je proces proizvodnje električne energije nepovratni proces.

U baterijama, sličan proces proizvodi energiju, ali taj je proces električno reverzibilan, tj, baterija se može puniti. Na primjer, u litijskim baterijama, ioni litija migriraju (Li +) na negativne ugljene elektrode tijekom punjenja i pritječu na pozitivne elektrode od željezovog oksida tijekom pražnjenja. U najnovijoj litij-polimer bateriji, tekućina se može zamijeniti posebnom plastikom, tako da se mogu raditi vrlo mali i fleksibilni izvori napajanja.

Najveća prednost gorivih ćelija je da rade dok se pune. Ovo gorivo je uglavnom vodik, ali postoje varijacije koje rade s metanom i metanolom. Kemijski proces je praktički spaljivanje goriva, ali ne i na uobičajeni način: reaktanti nisu u kontaktu jedni s drugom, prijenos elektrona prolazi kroz membranu. Od vodika se stvara voda za vrijeme reakcije, a od ugljikovih spojeva također se stvara ugljikov dioksid.

Znanost je također odgovorna za proizvodnju hrane odgovarajuće količine i kvalitete za rastuću populaciju planeta, a sve to bi trebalo biti učinjeno s najmanjim mogućim utjecajem na okoliš kroz cijeli opskrbni lanac. Pročitajte o inovativnim znanstvenim rješenjima koja se rabe u ratarstvu, sljedećoj generaciji pakiranja hrane, i pogledajte iza kulisa kuhinje budućnosti.

ODrŽiVi PreHrAMBeNi LANAC

Kako prehraniti buduće generacije? Znanost se možda nikad nije suočila s tako teškim zadatkom kao danas. Mora stvoriti uvjete za razvoj Zemljine populacije koja ubrzano i neravnomjerno raste. Jedan od ključnih izazova je osigurati dovoljno hrane za čovječanstvo na što je moguće više održiv način.

Glad i prevelika potrošnja Potražnja čovječanstva za hranom znatno se povećava iz godine u godinu. Potražnja za životinjskim proteinima povećava se za 2 milijuna tona godišnje, dok potreba čovječanstva za žitaricama doseže dodatnih 26 milijuna tona žitarica godišnje. Glavni razlog jest porast populacije: svake godine treba prehraniti dodatnih 80 milijuna usta. Činjenica da je prekomjerna potrošnja hrane značajna u razvijenim zemljama te da puno ljudi kupuje nepotrebne količine hrane koja završe u

smeću i doprinose sve većim potrebama za hranom. S druge strane postoji glad u zemljama u razvoju, gdje poljoprivredna proizvodnja ne može držati korak s porastom populacije, dakle nedostatak hrane je stalan. Ne smijemo zaboraviti ljude koji boluju ne zbog količine nego kvalitete hrane, što znači da su pothranjeni zbog nedostatka proteina, vitamina i mikronutrijenata.

Činjenice i podaci Godišnja potrošnja čovječanstva je 7 milijardi tona žitarica - kojima je potrebno 746 milijuna hektara obradivog zemljišta, 210 milijuna tona šećera i 259 milijuna tona masti.

Majka Zemlja daje hranu i život Zemlja je povezana s našom hranom na neki način: povrće, voće, pa čak i meso, jer životinje konzumiraju hranu proizvedenu na zemlji. No ima sve manje i manje obradivih površina jer gradovi koji rastu i njihove aglomeracije, kao i cestovna mreža koja brzo raste zahtijevaju sve više i više zemlje. Obradive zemlje suočavaju se s još jednim ozbiljnim problemom, erozijom tla, što znači da se sadržaj hranjiva tla smanjuje. Uzgoj

biljaka odvodi dušik, fosfor i kalij iz tla. Stoljećima prije, ljudi bi jednostavno pustili polje da odleži i ništa se nije sadilo na netom vršenim područjima. Danas si proizvođači to više ne mogu priuštiti, budući da proizvodnja mora držati korak s rastućim zahtjevima. Time kemijska gnojiva, uz tradicionalna organska gnojiva, koja su posebno dobra za opskrbu tla hranjivim tvarima, igraju važnu ulogu u oplodnji.

Inovativna zaštita tla protiv globalnog zatopljenja 78% Zemljine atmosfere je atmosferski dušik, koji više biljke ne mogu izravno koristiti. Za uzgoj, oni koriste nitrate iz tla. Ali također je štetno ako tlo sadrži više nitrata nego što biljke mogu podnijeti. U tom slučaju, bakterija u tlu transformira nitrate u staklenički plin zvan dušikov(I) monoksid (N2 O) koja ima tri stotine puta jači učinak od ugljikovog dioksida. Istraživački inženjeri BASF-a

nedavno su skrenuli pozornost na ovaj problem i razvili nitrifikacijski inhibitor, koji pomiješan s gnojivom, optimizira proces nitrifikacije kako bi bilo moguće da koncentracija nitrata u tlu ne premašuje potrebe biljaka. To čini korištenje gnojiva učinkovitijim i značajno smanjuje proizvodnju stakleničkih plinova.

Činjenice i podaci 80% tala u svijetu je oštećeno. Degradacija tla je 17 puta brža od svoje obnove. 75 milijardi tona godišnje plodnih tala nestaje sa Zemlje. 72

Globalni izazov: više održiva poljoprivreda Održiva poljoprivreda znači da upravljamo područjima zemlje koja je dostupna koristeći najmanju moguću količinu vode i energije i smanjujemo proizvodnju otpada i proizvodimo dovoljnu količinu hrane za društvo. Poljoprivredna industrija već je razvila niz ideja koje mogu učiniti biljnu proizvodnju više održivima. Neke velike inicijative:

Poljoprivredni inženjeri i dizajneri budućih gradova shvatili su da bi opskrba građana hranom bila najisplativija ako bi se neki usjevi uzgajali u gradovima, jer se na taj način voće i povrće ne bi trebalo isporučivati iz velike udaljenosti u gradove. Budući da su gradovi natrpani, biljke se mogu uzgajati samo okomito, pa ih se uzgaja u stakleničkim neboderima postavljenim za tu svrhu. Osim toga, sve se više i više ukrasnih vrtova također može vidjeti na zidovima kuća. Osim svojih estetskih funkcija, oni također imaju ulogu u pročišćavanju zraka u gradu.

Kruž

išta

Na suhim područjima s niskim oborinama, usjevi se često uzgajaju na kružnim plohama. Ova metoda se zove centar pivot navodnjavanje. Njegova prednost je u tome što koristi manje vode od konvencionalnih tehnika za navodnjavanje.

Vertikalni vrt

ivr opr edna j l ze po

Akvaponija Akvaponija, što je sustav proizvodnje hrane koji kombinira intenzivan uzgoj ribe u spremnicima (akvakultura) s uzgojem usjeva u vodi (hidroponija) igra važnu ulogu u poljoprivrednoj revoluciji. Cirkulator voda ulazi u zatvoreni sustav koji pumpa vodu iz akvarija koji sadrži organske produkte izlučivanja životinja do korijena biljaka, koje uzimaju hranjive tvari iz te vode. Usjevi se uzgajaju na pladnjevima ispunjenima šljunčanim ili glinenim kuglicama, kroz koje voda teče sporo, a očišćena voda se vraća u akvarij, gdje proces počinje iznova. Najveća prednost akvaponije jest u tome što se gotovo u cijelosti sama regulira; njena se učinkovitost može samo poboljšati s dodatkom bakterija i zamjenom isparene vode.

Podzemni staklenici U hladnijim krajevima, staklenici su često ugrađeni u zemlju. Ti staklenici kombiniraju prednosti pasivnog solarnog grijanja i struktura po nazivu Earthship: izolacijski kapacitet zemlje vrlo je dobar, time te kuće zadržavaju Sunčevu toplinu kad uđe u kuću kroz staklo. Na taj način, stvoreno je toplo, svjetlo i stabilno okruženje za rast biljaka koje je dostupno tijekom cijele godine.

Jeste li znali • U posljednjih nekoliko godina, uspostavljeni su komunalni vrtovi na nekretninama u nekoliko velikih gradova u Europi, gdje stanovnici uzgajaju povrće, bilje i voće za vlastitu potrošnju. Postoje mjesta na kojima je dopušteno peradarstvo i pčelarstvo.

Kako biotehnologija može pomoći? Razvojni inženjeri koji rade istraživanje u cilju održavanja visokih prinosa uz niže korištenja voda ili u ekstremnim vremenskim uvjetima također su aktivno uključeni u borbu za održivost. BASFov Odjel zaštite usjeva je na čelu ovog istraživanja. Razvili su biljke otporne na stres koje su, primjerice, otpornije na sušu. Istraživači su ispitali kaktuse i mahovine koje žive u vrućim i suhim područjima i identificirali više od 100 gena koji su odgovorni za toleranciju na stres biljaka. Istraživanja su pokazala da biljke s takvim genima mogu preživjeti bez vode dva tjedna, dok se “normalne biljke” isuše. Nedavno, znanstvenici su radili na hibridnim postrojenjima koja bi mogla pomoći da se ta tolerancija na sušu razvije i na poljoprivrednim

kulturama. Osim toga, BASF inženjeri su razvili pesticide koji pomažu biljkama biti otpornije na bolesti i utjecaj okoliša, čime se mogu bolje iskoristiti. Znanost također može pridonijeti postizanju visoke nutritivne vrijednosti hrane, što je osobito važno u zemljama u razvoju gdje je pothranjenost vrlo česta. BASF prehrambena istraživačka skupina proizvodi nekoliko sastojaka koji se mogu koristiti za poboljšanje kvalitete hrane. Ti funkcionalni sastojci uključuju vitamine i karotenoide, kao i omega-3 masne kiseline. Ovi sastojci mogu se koristiti u tekućem ili čvrstom obliku u hrani kao što su obogaćene žitarice, mliječni proizvodi kao što su jogurt pića, prehrambeni proizvodi za djecu i bebe.

Njemačka razvojna tvrtka predano radi na održivosti tako da je razvila metodu za holističku procjenu održivosti u poljoprivredi pod nazivom AgBalance™. Procjenjuje 69 pokazatelja iz tri dimenzije - okoliša, društva i gospodarstva. AgBalance razmatra, primjerice, stanje tla s obzirom na hranjivost, biološku raznolikost vrsta koje nastanjuju poljoprivredno zemljište, te ostatke hrane i hrane za životinje, kao i fiksne i varijabilne troškove. Prvo ispitivanje AgBalancea je analiziralo proizvodnju uljane repice u Njemačkoj između 1998. i 2008. godine; Rezultati pokazuju da se ukupni učinak održivosti povećao za 40%.

Bespilotne letjelice i nano oblaci nad poljima Precizna je poljoprivreda dugo željeni cilj. Znači da se oplodnja, prskanje, zalijevanje i berba može obaviti što preciznije. Dakle, količina pesticida i goriva koje koriste kombajni može se smanjiti; štoviše manje će se onečišćavati okoliš, ako se bude držalo uputa. Zato se upravljanje poljoprivrednim vozilima putem GPS-a se tako naširoko koristi, jer se parcele mogu preciznije istražiti. Ovo područje nudi brojne uzbudljive mogućnosti. Kombinirajući mnoge tehnologije i istraživačka polja može se doći do vrlo zanimljivih rješenja, poput primjene nano oblaka. Oni su, u stvari, sićušni senzori koji mogu otkriti okolišne čimbenike koji utječu na proizvodnju usjeva, poput vjetra, vlage, temperature i vlage u tlu, na do 30 hektara polja. Takvi visokotehnološki bežični senzori se već uspješno koriste u vinogradima Kalifornije. Drugi uređaj je sve više i više korištena bespilotna letjelica, što je daljinski upravljana letjelica bez pilota koja pomaže poljoprivrednicima da “obilaze” svoju zemlju u zraku te imaju bolji uvid u njihove usjeve. Lagani izviđački zrakoplovi koji nisko lete mogu napraviti detaljne fotografije koje pokazuju poljoprivrednike na vrijeme gdje i koliko herbicida im je potrebno koristiti i gdje navodnjavati. Najnaprednije bespilotne letjelice rade infracrvene fotografije visoke rezolucije lišća biljaka, koje pokazuju je li biljka dobila dovoljnu količinu vode i hranjivih tvari ili ne. Štoviše, bespilotne se letjelice također koriste za prskanje biljaka kao zaštitu od štetočina u Japanu; na taj način biljke koje stvarno trebaju pesticide, njih i dobivaju.

Meso bez mesa Očito je da je stočarstvo vrlo neučinkovito u pogledu konzumiranja krme i količine korištenja zemljišta; čak je i okrutno prema životinjama. Osim toga, stočarstvo je glavni uzrok globalnog zatopljenja; njegovi nusproizvodi onečišćuju i pitku vodu. Čini se da se situacija ne može riješiti samo smanjivanjem proizvodnje, već su potrebna radikalnija rješenja, pri čemu znanost može pomoći. Istraživači eksperimentiraju s proizvodnjom mesa životinja u laboratoriju od 2008. godine. Dobili su uzorke tkiva od dva prosječna živa goveda i počeli uzgajati mišićno tkivo iz ove kulture mliječnih stanica. Na primjer, meso hamburgera sadrži 20 tisuća mišićnih vlakana. Meso proizvedeno na ovaj način nije izmijenjeno genetski; stanice su iste jer su “evoluirale” na konvencionalan način, kao dio žive životinje. Proces je vrlo učinkovit, jer se 20 tisuća tona govedine može proizvesti iz jednog uzorka. Ova metoda bi trebala smanjiti uporabu zemljišta i vode stočarstva za 90% i potrošenu energiju za 70%. Iako je još mnogo istraživanja potrebno kako bi se uspješno proizvodilo meso za prehranu ljudi u laboratorijima, ljudi su motivirani u pronalaženju rješenja: organizacija zaštite životinja, PETA, je postavila nagradu od milijun dolara za prvi istraživački tim koji uspješno proizvede jestivo pileće meso.

Činjenice i podaci 70% – Zemljišta koje uglavnom koristi stoka. 50% – Polovicu pitke vode konzumira stoka. 50% – Stoka je odgovorna za polovicu stakleničkih plinova.

Biste li jeli kukce? UN je nedavno objavio detaljno izvješće o jestivim kukcima, računajući na činjenicu da će sve više i više ljudi biti prisiljeno konzumirati kukce bogate proteinima zbog nadolazeće krize hrane. Za mnoge ljude, i pomisao na takvu ideju je neprihvatljiv, ali moramo imati na umu da pojedine kulture jedu kukce tisućama godina; i kukci su još uvijek na jelovniku dvije milijarde ljudi širom svijeta.

Budućnost hrane: mikroalge Alge predstavljaju moguću perspektivu da mogu spasiti svijet od gladi. Budući da su alge vodene biljke, one rastu puno brže. S obzirom na tu činjenicu, jedan hektar algi je u stanju proizvesti istu količinu proteina kao i 21 hektara soje ili 49 hektara kukuruza. Osim toga, bioraznolikost algi je ogromna: postoji više od 800 tisuća vrsta algi. Postoje jednostanične i višestanične alge, kao što je 60-metarska morska trava. Alge proizvode ugljikohidrate, proteine, ulja, vitamine, sredstva za bojanje i organske tvari. To omogućuje veliko korištenje algi u raznim industrijama, kao što su hrana, hrana za životinje, kozmetika, farmaceutska industrija, te proizvodnja biogoriva. Također imaju drugu važnost: 90 posto planeta kisika proizvode alge putem fotosinteze, time su i njihove prerađevine pogodne za apsorpciju ugljikovog dioksida.

Fotobioreaktor Razmnožavanje algi na industrijskoj razini moguće je samo na umjetan način u našem podneblju. Dakle, alge su proizvedene u zatvorenim sustavima, u kojima je proizvodnja optimizirana mješavinom umjetnog i prirodnog svjetla i temperature. Ovu opremu su pozvali fotobioreaktorima.

Alge koje se uzgajaju u fotobioreaktorima mogu se koristiti za proizvodnju vrlo važnih sredstava, budući da promjene optimalnih uvjeta uzrokuju stresnu reakciju, što često rezultira u proizvodnji novih tvari , ili povećanoj proizvodnji već proizvedene tvari. Takvi sustavi su na primjer bioreaktori, koji su u stanju proizvesti vodik. Za neke zelene alge je odavno poznato da su u stanju proizvesti vodik: pod određenim okolnostima, oni troše hranjive tvari koje nastaju tijekom fotosinteze, što se zove biofotoliza.. Oduzimanje sumpora i kisika stvara tako povećanu proizvodnju vodika koji čini proizvodnju energije mogućom. (Nedostatak sumpora “gasi fotosintezu”, čime proces generiranja energije, u kojima se vodik također proizvodi, postaje sve važniji za alge.) Mnogi su patenti stvoreni za proizvodnju aktivnih tvari (kao što su sastojci lijekova, prehrambeni dodatci), od kojih je jedan od najznačajnijih algalno ulje, koje je vrlo zdravo: sadrži puno nezasićenih komponenti, ali kao rezultat određenog stresa, omjer omega-3 masnih kiselina se također značajno povećava. Uzimanje omega-3 masnih kiselina je izuzetno važno, međutim, mnogi ih ljudi ne konzumiraju dovoljno te je omjer omega-3 / omega-6 kiselina neodgovarajući.

Pametna pakiranja hrane u budućnosti U današnje vrijeme, gotovo jednaka količina istraživanja i razvoja usmjerena je na način pakiranja hrane kao i na samu hranu. Inovacije i rješenja znače da kartoni, filmovi i boce osiguravaju da se hrana drži svježom i sigurnom. Međutim, osim sigurnosti hrane, prioritet mora biti zaštita okoliša - što motivira znanstvenike da razviju nove tehnologije.

Nova era u pakiranju Postoji nekoliko razloga za rastuće količine pakiranja hrane u svijetu. Više od polovice svjetskog stanovništva živi u gradovima, gdje nema mnogo opcija za samostalni uzgoj hrane. 3,5 milijarde stanovnika gradova na Zemlji stoga kupuju svoje proizvode izvan doma - a oni obično dolaze zapakirani. Osim toga, raste broj samačkih kućanstava, koji vole manje veličine porcija, a rastući trend jedenja u pokretu, na pauzi za ručak, između obavljanja poslova, dovodi do povećanja količine hrane koju je potrebno zapakirati. Međutim, ambalaža za hranu,pakiranje završi u smeću

odmah nakon otvaranja i za značajan postotak ambalaže za hranu, kao što je npr. plastika, PET boce ili limenke od metala bezalkoholnih pića, trebaju desetljeća da se raspadnu. Osim toga, zapanjujuća je ne samo količina ambalaže, već i preostala hrana, osobito u razvijenim zemljama. Bacamo ostatke hrane skupljene tijekom pripreme jela, kao i hranu koju ne pojedemo. Najžalosnije je, međutim, da smo stavili većinu hrane u smeće zajedno sa svojim pakiranjem: ono što se ne jede na vrijeme će se pokvariti čak i bez otvaranja.

Činjenice i brojke 1,3 milijarde broj metričkih tona proizvedene hrane - oko jedne trećine ukupne hrane - izgubljena ili bačena svake godine u svijetu. 95-115 kg - količina jestive hrane po osobi koja je izgubljena ili bačena svake godine u razvijenim zemljama. 78

Istraživači se suočavaju s ovim složenim problemom kroz uvođenje niza inovativnih rješenja za pakiranje. Jedan od njihovih glavnih ciljeva je značajno smanjiti količinu bačene hrane produljenjem vremena za koje hrana ostaje svježa u svom pakiranju. To se može postići tako da odvoji hrana od kisika, koji sprečava bakterije koje razgrađuju da se množe. Njemački odjel za plastiku BASF-a također je razvio posebne kompozitne materijale, koji se prvenstveno koriste za pakiranje pladnjeva s narezanim mesom, salamama i sirevima. Pladanj koji je u kontaktu s hranom je poliamid koji je istovremeno čvrst i fleksibilan te još važnije: zadržava kisik i ugljikov dioksid. Gornji je film na bazi BOPA-e (Biaksialno

orijentiran poliamid), koji je iznimno fleksibilan, otporan na deranje i unutarnji sloj služi kao barijera pri ulasku zraka. Još jedna tehnologija pakiranja koja čuva svježinu pakiranja je Pakiranje s modificiranom atmosferom (MAP). S ovom tehnologijom, zrak oko jestivog proizvoda zamijenjen je zaštitnom atmosferom posebno prilagođenom hrani. Jedan primjer je mješavina dušika i ugljikovog dioksida. Ovi sporo-reagirajući plinovi zamjenjuju kisik i usporavaju rast bakterija, a sve bez korištenja konzervansa.

sigurne za okoliš. To je cilj kojem služi biorazgradiva plastika: materijal s kojim se sve više i češće susrećemo jer su mnoge vreće za smeće i torbe izrađene od njega. Tvrtka kemijske industrije BASF vodeća je u razvoju razgradivih plastičnih masa. Njen poliester Ecoflex®, proizveden pomoću bakterija i gljivica, vode, ugljikovog monoksida i bio-mase, raspada se u roku od nekoliko tjedana bez ostavljanja ostataka. Ecoflex® se koristi kao prevlaka za papirnate čaše, za vakuumirano pakiranje hrane i vrećice koje se mogu koristiti za kompostiranje kod kuće.

Osim osiguravanja higijene, još jedan važan cilj istraživača prehrambene industrije jest stvaranje ambalaže

Kako kompostiranje funkcionira? Kompostiranje je biološki proces, u procesu kojega se organski otpad (kao ostaci hrane, čaj, vrtni otpad) pretvaraju u tvar sličnu humusu kao rezultat prirodnog raspadanja. Ova tvar se naziva kompost, koji se, primjerice, može koristiti za poboljšanje plodnosti tla.

Jeste li znali • Aditivi također mogu pomoći kako bi materijali za pakiranje reciklirali. Povećanje stope recikliranja, smanjenje materijalnih potreba BASF proizvoda koji doprinose postizanju ciljeva smanjenja materijalnih uvjeta i povećanje stope recikliranja uključuju aditive, koje čine plastiku više elastičnom i otpornom na starenje i kidanje. Koriste se u procesima kao što je reciklaža PET boca od pića. Aditivi koji pripadaju BASF-ovoj obitelji Joncryl® osiguravaju da reciklirani materijal dobiva kvalitetu novog PET-a. Štoviše, papirne kemikalije iz BASF-a omogućuju proizvodnju novog papira i kartona od recikliranih vlakana.

Pakiranje: inteligentni inspektor hrane Teško je odrediti točan datum isteka kvarljivoga prehrambenog proizvoda, jer to uvelike ovisi o temperaturi skladištenja. Prehrambeni proizvod može se pokvariti brže na 8-10°C u hladnjaku nego na 0°C. Zato se inteligentni pokazatelji razvijaju za prehrambenu industriju koji odmah otkrivaju ako hrana više nije jestiva. Švicarski znanstvenici grade “mirisne sustave” na pakiranjima hrane za praćenje kvalitete hrane. Sustav mjeri temperaturu, vlagu i promjene nekih drugih spojeva. Sadržaj etilena mijenja se kad voće dozrijeva, a pojava heksanola pokazuje da se pokvarilo. No senzori otkrivaju prisutnost drugih uzročnika i učinaka UV zračenja, kao

i curenje, sušenje i druga oštećenja paketa. Obojeno pakiranje znači loše vrijednosti, i paketi mogu postati nemogući za otvaranje. Dilema dana isteka također ne promiče smrznutoj hrani, jer ne možemo biti sigurni da je hrana pravilno duboko smrznuta. Indikator vremena temperature, koji je razvio BASF, pomaže nam pratiti hranu na putu od proizvođača do prodavača, tako da korisnici mogu na prvi pogled znati gledajući etiketu je li proizvod stalno bio duboko smrznut i pravilno skladišten dok je stigao u klijentov zamrzivač. Temperaturno osjetljiva tinta koristi se za ispis na OnVu™ ICE oznake;

što je tamnija boja, bolje je održavana hladnoća za ohlađenu i smrznutu hranu. Još jedna tehnologija koja može pomoći provjeriti stvarno stanje hrane je identifikacija radio frekvencije (RFID). Elektronski čipovi koji se stavljaju na ambalažu i zamjenjuju tradicionalne barkodove sadrže sve važne informacije o hrani, uključujući i njene sastojke, alergeni tvari koje sadrže i, naravno, datum isteka. RFID čipovi su brzi i jednostavan za čitanje, a također se mogu koristiti kako bi saznali kada je točno hrana napravljena i kojom je rutom konačno došla do dućana u kojem je prodana.

Obojeno pakiranje znači loše vrijednosti, i paketi mogu postati nemogući za otvaranje. 80

Svjetska senzacija: Prva limenka koja se sama hladi Limenka koja se sama hladi može sniziti temperaturu pića za 1°C u tri minute. ChillCan sadrži cilindričnu komoru CO2 pod pritiskom, koja završava ventilom koji se proteže kroz dno limenke i završava gumbom. Kada korisnik pritisne gumb, ventil se otvara i CO2 juri iz dna limenke i u zrak. Dok se plin širi, on apsorbira toplinu iz okolnih tekućina te snižava temperaturu. Posebna limenka za pića - koja sadrži energetski napitak - već je dostupna u Sjedinjenim Američkim Državama.

Jedite i pakiranja?

Prema nekima, nova generacija pakiranja će biti drugačija čak i u svojim funkcijama: ne samo da će pohraniti hranu, nego će također i sama biti jestiva. Na čelu jestivog pakiranja hrane je Dr. David Edwards s Harvarda, profesor Prakse u biomedicinskom inženjerstvu. Edwards je zajedno sa svojim timom znanstvenika stvorio jestivu membranu izrađenu od biorazgradivih polimera i prehrambenih čestica koje bi stajale na mjestu tradicionalne ambalaže, kao što je celofan ili karton. Jestiva membrana ili “Wikicell”, djeluje kao prirodno nađena “boca” slična načinu na koji kora ili koža voća štiti plod, voćku. Edwards smatra da je moguće pohraniti sve okuse unutar membrane Wikicell. Do sada je njegov tim stvorio membranu rajčice koja sadrži gazpacho, membranu grožđa s vinom iznutra i druge. Edwards je također razvio prototip boce s premazom sličnim ljusci jajeta koja se može odvojiti ili pojesti zajedno s membranom. Ova tvar slična membrani nalikuje trenutno modernim kapsulama deterdženta, u kojima tekući deterdžent drži transparentni film poput folije, koji se otapa u perilici za vrijeme pranja, kao rezultat dodira s otpadom. Iako sada izgleda doista nezamislivo zagristi u sendvič zajedno s ambalažom, jestivi će oblozi definitivno imati značajnu ulogu u budućnosti. Više istraživačkih timova radi na razvoju jestivih ambalažnih materijala u različitim dijelovima svijeta - koji se mogu koristiti za pakiranje bezalkoholnih pića, slatkiša, pa čak i svježeg mesa.

Dizajn u službi održive ambalaže Kao što je već navedeno, prošlo je vrijeme kad je jedina funkcija pakiranja hrane bila spremanje hrane i možda privlačenje pozornosti kupaca svojim privlačnim izgledom. Potonje je, naravno, još uvijek važno - ipak, danas je glavni problem dizajnera stvoriti pakiranje koje je u isto vrijeme vrlo funkcionalno i prirodno. Zahvaljujući naporima prema ovom cilju količina ambalaže hrane izrađene od recikliranog papira je u porastu, što je poželjno za pakiranje bioloških proizvoda. Istraživači su, međutim, upozorili da ti reciklirani materijali mogu sadržavati ostatke tinte i štetnih mineralnih ulja. Iz tog razloga, zbog aspekata sigurnosti hrane, tanki zaštitni sloj mora biti postavljen između recikliranog papira i hrane. “Pametna boca” također može izgledati impresivno na policama trgovina, koja nudi prijelaz iz tradicionalnih krutih spremnika

prema fleksibilnim ambalažnim vrećicama. Izrađena je od fleksibilnih filmova. Ova konfiguracija nudi pakiranje koje se može prenositi spljošteno prije punjenja i smanjuje prostor potreban za odlaganje kad se njezin sadržaj iscrpi. Umjetnost dizajna ambalaže također podrazumijeva označavanje i ispis. Štetne uljane boje sve se više zamjenjuju prihvatljivim bojama na bazi vode. U dizajnu naljepnica, postići će se pravi proboj s pojavom prvih pokretnih slika na ambalaži. Zvuči li to futuristički? Pa, nekoliko skupina znanstvenika rade na takvom rješenju i pakiranja s pokretnim slikama se već provode u ispitnim projektima. Razlog zašto to ne vidite u trgovinama je taj što ih nijedan proizvođač ne koristi jer su još uvijek vrlo skupi.

Jeste li znali • Japan je citadela pakiranja hrane: to je izvor mnogih tipova pakiranja čiji dizajni osvajaju nagrade. U Japanu često primjenjuju bambus i druge materijale biljnog podrijetla u ambalaži, pa su čak i tanjuri i štapići u većini slučajeva također izrađeni od vlakana bambusa. Preuzimaju vodstvo ne samo u korištenju materijala, već i u tehnologiji. Jedan od njihovih ključnih otkrića je Sustav zamrzavanja i očuvanja ultra-svježine, koji se koristi za pakiranje sirove ribe. Ovaj sustav brzog zamrzavanja koristi izmjeničnu i istosmjernu struje, visok “električni potencijal”, u isto vrijeme kako bi se brzo ohladio proizvod bez oksidacije, čime se smanjuje veličina ledenih kristala koji nastaju u stanicama hrane.

Znanost zamrzavanja Veličina ledenih kristala, koja se formira tijekom postupka zamrzavanja, uvelike određuje kvalitetu smrznute hrane, jer veliki kristali oštećuju stanične stijenke / membrane, tako da nakon odmrzavanja hrana ne povrati svoj izvorni oblik. Maleni kristali imaju manje štetan učinak. Veličina kristala koji se oblikuju za vrijeme zamrzavanja - ili kada se istalože iz otopine - ovisi o brzini dva procesa: formiranju jezgre i brzini rasta kristala. Ako je prvi proces je brz, a drugi spor, stvara se mnogo malih kristala ili čak kristala mikroskopske veličine, obrnuto, stvara se nekoliko velikih kristala - u prirodi postoje kristalni divovi težine nekoliko tona. Brzo hlađenje povećava stopu nukleacije, zato je brzo hlađenje omiljeno u prehrambenoj tehnologiji. Da biste to učinili, najpogodniji je tekući dušik, koji može ohladiti hranu do -196°C.

Fermentirani proizvodi (kao što su sir i vino) uvijek sadrže tvari koje su otrovne u velikim količinama.

Povećanje količine biogenih amina također može ukazivati na propadanje proteina bogate hrane. Biogeni amini tvore se od aminokiselina (proizvodi hidrolize proteine) preko dekarboksilacije tijekom postupka fermentacije i propadanja. Fermentirani proizvodi (kao što su sir i vino) uvijek sadrže tvari koje su otrovne u velikim količinama. Ukupna količina četiri glavna biogena amina - histamina, tiramina, putrescina i kadaverina (potonji je “otrovni otpad”) - ukazuju na kvarenje mesa. Takva inteligentna ambalaža ili male ljepljive naljepnice već postoje da ukazuju na povećanu količinu tih amina promjenom boje, što znači da je meso pokvareno.

Znanost u kuhinji Inovacije čine naš svakodnevni život ugodnijim zbog niza pogodnosti u različitim životnim aktivnostima. Isto je i s prehranom čiji razvoj utječe na svako područje našeg života. Prehrana će i gastronomija doživjeti takvu promjenu u narednim desetljećima da nećemo čak ni znati što se nalazi na našim tanjurima. Međutim, ono po čemu ćemo biti prepoznatljivi...

Pametna kuhinja, inteligentni uređaji Razvoj je kućanskih aparata, kao i sva druga područja, određen promjenjivim ljudskim potrebama. Želimo utrošiti manje vremena na pripremu hrane, ali također želimo jesti zdrave i hranjive obroke koji su ukusni i dobro izgledaju. Osim toga, također bismo željeli uživati u high-tech kuhinjskoj opremi, jer smo već na nju navikli u drugim područjima. Oprema za kuhinje budućnosti pokušat će doći do ovih ciljeva, što ćemo možda smatrati fascinantnim baš kao što su naše bake bile zadivljene kad su se prvi put susrele s hladnjakom ili mikrovalnom pećnicom. Kuhinje budućnosti pamtit će nas po dobro opremljenim laboratorijima, gdje su pametni uređaji zapravo različiti senzori koji će primjerice prepoznati naš glas kada uđemo u kuhinju, a rasvjeta će se

automatski upaliti. Naša će kuhinja znati naše prehrambene navike i preporučit će nam hranu, piće i općenito zdravu prehranu koju će nam možda preporučiti naš holografski kuhar. Zaslonom osjetljivim na dodir odabrat ćemo područje koje želimo zagrijati na štednjaku, a povrće ćemo proizvoditi u hidroponiju – kuhinjskom vrtu bez zemlje. Uređaji će moći komunicirati jedni s drugima, pa tako, ako izaberemo recept za pečenu govedinu u digitalnoj kuharici, pametni će hladnjak odmah pokrenuti program odleđivanja mesa. Kad je riječ o hladnjacima, inženjeri već dizajniraju hladnjake o kojima bi na prvi pogled mogli pomisliti puno stvari, osim one da bi uređaj trebao biti u kuhinji. Takva je jedinstvena ideja Bio Robot Refigerator

koncept, koji koristi posebnu tvar poput gela koji drži i hladi hranu nakon spremanja. Nije samo neobičan njegov izgled, već je neobično i funkcioniranje ovog hladnjaka nagrađenog za dizajn. On nema motor ili drugu tradicionalnu tehnologiju kao što većina hladnjaka ima, već posebni biopolimer gel koji rashlađuje na kemijski način. Koristite se hladnjakom tako da zapravo samo gurnete hranu u njegov bezmirisan i neljepljiv gel, a on hranu čuva i rashlađuje sve dok vam nije ponovno potrebna. Tvari za hlađenje su ‘bio roboti’ svojstveni gelu koji upotrebljava luminiscenciju – svjetlost koja se stvara pri niskim temperaturama – kako bi se hrana očuvala. Uređaj ne rabi energiju za hlađenje te samo mu je potrebna energija za rad male kontrolne ploče.

SjeDNite NA HLADNjAk! BASF-ovi inženjeri plastike također su stvorili hladnjak budućnosti koji se gotovo isključivo temelji na posebnoj plastici. zbog dobre obradivosti materijala, oblik Coolpure 1.0 hladnjaka nije uobičajena kocka: to je dizajnerski predmet koji se također može koristiti za sjedenje u kuhinji. Plastika ima dobar kapacitet izolacije što čini te hladnjake uređajima koji štede energiju.

kUHANje i SAt keMije U jeDNOM Prstohvat soli, šaka riže – sigurno nećemo čuti ove izraze u kuhinji budućnosti gdje će temperatura biti precizno određena u pola Celzijeva stupnja, a vrijeme će se kuhanja mjeriti u sekundama. to naravno ne znači da moramo odustati od kreativnosti i eksperimentiranja u kuhinji, što kuhanje pretvara u umjetnost, ali vrlo će različiti kuharski postupci pomoći budućim kuharima, što će zahtijevati gotovo znanstvenu preciznost. Fizičke i kemijske procese koji se koriste u molekularnoj gastronomiji razvili su poduzetni kuhari i znanstvenici. Uskoro ćemo moći kopirati te procese. Osnova ove nove pripreme obroka je da poseban okus i teksturu prehrambenim čudima daju sastojci koji su posebnim tehnikama i high-tech uređajima kemijski rastavljeni na male komadiće. Glavni je koncept da se kuhanje promatra sa znanstvenog stajališta, ali i kao svakodnevna aktivnost. rezultat je novo i inovativno gastronomsko iskustvo. kao rezultat, mogu se pojaviti ekstremna jela poput pudinga od jabuka s špagetima od borovnica, eksplozivnih okruglica od graška ili molekularnog zraka od maline. 85

Gastronomske reforme Pojam molekularne gastronomije stvoren je kad su se upoznali fizičar Nicholas Kurti i fizikalni kemičar Hervé Ovo. Fokus Mađara Nicholasa Kurtija bio je termodinamika i radio je mnogo eksperimenata s materijalima na ekstremno niskim temperaturama. Bilo mu je žao što ljudi znaju više o unutarnjoj temperaturi zvijezde od unutarnje temperature pudinga od riže, pa je odlučio

No, kako i od čega su napravljeni ovi specijaliteti? Osim uobičajenih svakodnevnih namirnica, kao što su povrće i voće, također su nam potrebni materijali koji mijenjaju uobičajeni oblik i teksturu sastojaka. Ovi materijali i temeljni procesi molekularne gastronomije redovito se koriste u prehrambenoj industriji, iako je njihov izgled tu manje važan. Kod molekularne kuhinje bit je da su jela neočekivana, što znači da se njihov izgled i okus ne podudaraju na prvi pogled. Biste li probali špagete da unaprijed znate da su okusa crvene ribizle? Da li bi jeli kavijar da znate da ima okus vanilije umjesto očekivanog ribljeg okusa?

Emulgiranje Često je rabljeni aditiv emulgator pasta koja se dobiva iz životinjskih i biljnih masti. S ovim materijalom se mogu kombinirati komponente koje se ne miješaju na koloidnoj razini, čime se može postići nevjerojatan okus i tekstura hrane.

upoznati javnost sa znanstvenom stranom kulinarstva. On je bio taj koji je stvorio pojam molekularne gastronomije i on je također bio organizator prve konferencije o molekularnoj gastronomiji. Duboko je vjerovao da se kemija i fizika ne mogu odvojiti od procesa u kuhinji. Stoga se zalagao da kuhari imaju visoku razinu znanstvenog obrazovanja.

Sada se možete upoznati s nekim od procesa prilagođavanja tekstura tvari potrebama molekularne gastronomije:

Aeracija U ovoj se metodi lecitin ekstrahira iz prirodnih sastojaka, kao što su jaja ili soja, i koristi se za pjenjenje i aeraciju ne samo u molekularnoj gastronomiji, već i u prehrambenoj industriji.

Sferifikacija Sferifikacija je tehnika kada tekućina postane gel. Mogu se postići dvije vrste rezultata: sporom gelifikacijom cijeli materijal postaje želatina ili se mogu napraviti kuglice u kojima ostaje tekućina. (Potonje se odnosi na ime: sferifikacija.) Alginat estrahiran iz algi i kalcij klorida ima svojstva sferifikacije jer ti materijali stvaraju spoj netopljiv u vodi, koji tvori zaštitni sloj na površini kapljice (aromatizirana, obojena otopina alginata se ukapa u otopinu kalcijeva klorida).

Toplo pjenjenje Metil, materijal proizveden od celuloze, koristi se za toplo pjenjenje sastojaka. Njegova je glavna značajka da se iznad 60°C dobro želatinizira i postaje mekši tijekom hlađenja. Stoga se on naširoko koristi u prehrambenoj industriji za pripremu neke unaprijed kuhane hrane, dok se u umjetničkom kuhanju koristi kao ljepilo.

Tekući dušik Nedvojbeno, najistaknutiji element molekularnog kuhanja je kupka tekućeg dušika. Na -196 Celzijevih stupnjeva razne se namirnice mogu zamrznuti u tekućem dušiku, što je također popraćeno spektakularnom parom. Na primjer, dovoljno je pomiješati sastojke sladoleda, i on će biti odmah zamrznut ako po njemu izlijemo tekući dušik. Također, možemo brzo zamrznuti i meso.

Ultrazvučna homogenizacija Za miješanje sirovina različitog polariteta, primjerice za nesmetano miješanje ulja i octa, ultrazvučna homogenizacija je učinkovitija od mehaničkog miješanja. Oscilacija zvučnog vala između 20kHz i 10MHz uzrokuje kretanje materijala na molekularnoj razini, tako da se više komponenti, kao što su ulje i ocat, mogu miješati i biti stvorene savršene emulzije.

Jeste li znali

• Osjećaj dodira također može utjecati na percepciju okusa. Pokušajte! Probajte pojesti kuglicu sladoleda sa zatvorenim očima, dok dodirujete komad baršuna: osjetit ćete da je sladoled kremastiji. Zatim trljajte komad šmirgl papira tijekom kušanja. Osjećate li da tekstura sladoleda ima više grudica?

Svjetski prvak molekularne kuhinje

SAVJET • Ako želite iskušati molekularnu gastronomiju, možete nabaviti neke osnovne alate s kojima možete stvoriti neobična jela. Primjerice sa ‘Spaghetti kit’ možete napraviti jelo u obliku špageta od bilo kojeg tekućeg materijala. S ‘Caviar Box’ možete također stvoriti male šarene kuglice od bilo koje tekućine.

Danas se sve više i više poznatih kuhara koristi postupcima molekularne gastronomije, ali je Heston Blumenthal osvojio naslov „Najboljeg svjetskog kuhara“. U svom restoranu u Engleskoj, gosti mogu uživati u specijalitetima poput hrskavog zelenog čaja i limete koja čisti nepce, mariniranog Mignon lososa s japanskim algama i vanilija majonezom ili puževom kašom sa zelenim peršinom.

Idemo kuhati u vakuumu! Većina kulinarskih procesa počinje „na velikoj skali“, što znači da se prvi put primjenjuje u velikim kuhinjama i restoranima, te će tek kasnije biti na raspolaganju za hobi kuhare. Isto se dogodilo sa sve modernijim sousvide ili vakuum kuhanjem, kojeg su u početku koristili samo Michelin kuhari, no praktičnost izvedbe počela se sve više i više širiti. Ovim postupkom mogu se pripremiti ukusni i zdravi obroci koji mogu ostati očuvani i do nekoliko tjedana. Metoda se sastoji u tome da se sastojci – meso, iznutrice ili povrće – vakuumski zapakiraju i kuhaju u vodi relativno dugo vremena, do 72 sata na niskoj, konstantnoj temperaturi od oko 60°C. Vakuum je važan jer nedostatak

zraka sprječava oksidaciju hrane, tako da neće doći do gubitka boje, a ni aerobne se bakterije, odgovorne za razgradnju, ne mogu razmnožavati u hrani. Prednost kuhanja u vodi na niskoj i konstantnoj temperaturi jest i ta da voda može polako, ali konstantno prenositi toplinu na hranu, budući da ona prenosi toplinu deset puta učinkovitije od zraka. Meso postaje ukusnije jer je manja termička razgradnja na 50 do 60 stupnjeva, a i masnoća također ostaje u hrani. Posljednje, ali ne i najmanje važno, hranjive tvari, minerali, sol i vitamini također ostaju u hrani. Temperatura i vrijeme kuhanja, naravno, razlikuju se

ovisno o sastojku; oni uglavnom ovise o temperaturi tališta masti u mesu i svojstvima proteina. Na primjer, trup treba kuhati 24 sata na 54,5 Celzijeva stupnja, ali bataci zahtijevaju 4-8 sati kuhanja na 71 stupanj. Neke sous-vide namirnice, kao što su povrće, mogu se odmah konzumirati, dok meso treba samo biti prženo s nekoliko kapi ulja. Međutim, ako želite kasnije jesti hranu, morate je ohladiti naglim hlađenjem nakon što je izvadite iz vode, što znači da hrana mora brzo biti ohlađena na -3 stupnja. Zatim hrana može sigurno biti pohranjena od 21 do 40 dana.

Činjenice i brojke 50% kuhinja koje se koriste sous-vide tehnikom redovito uštede 50% energije. 89

Isprintaj ručak 3D printanje nova je tehnologija koja može utjecati na više područja našeg života i također neće zaobići niti kuhinju. Pogodna i brza metoda izvorno je izumljena za proizvodnju dijelova prototipa koji su dizajnirani na osobnim računalima, za industrijsku proizvodnju, ali je kasnije i prehrambena industrija otkrila tu metodu. Iako mnogi ljudi niti ne razmišljaju o tome da jedu odreske koje je napravio 3D pisač, pisač hrane brzo može postati osnovni uređaj u kuhinji.

Kako funkcionira 3D pisač hrane? 3D tiskarski strojevi grade posebne materijale pohranjene u spremnicima sloj po sloj, koji očvrsnu jedni do drugih te time mogu biti stvoreni 3D objekti. 3D pisač hrane radi na istom principu, jedina je razlika u tome što su materijali u spremnicima zamijenjeni s jestivim materijalima poput ugljikohidrata, proteina u prahu i vitamina. Pisač slaže ove komponente jednu na drugu sve dok jestiva hrana nije spremana. Printanje čokolade ili keksa više nije problem za tvrtke koje se bave printanjem hrane. Nedavno je poznati proizvođač keksi američki Oreo predstavio isprintanu 3D verziju svog proizvoda. Sada programeri rade na stvaranju složenije hrane kao što je pizza, gdje se tijesto treba peći tijekom printanja, a rajčica i drugi dodaci se mogu staviti na tijesto tek nakon tog postupka. 90

ALi zAštO je tO tAkO reVOLUCiONArNi UređAj?

S jedne strane, može se prestati bacati hrana jer materijali u spremnicima pisača nisu kvarljivi. U takvim su „spremnicima hrane“ ugljikohidrati, proteini, makro i mikro hranjive tvari i vitamini u obliku praha; njihov rok trajanja može biti i do 30 godina. još jedna velika prednost printanja hrane je to da omogućuje zdravu, personaliziranu i raznoliku prehranu. recept se može odmah promijeniti jednim gumbom, ovisno o konzumentu koji može biti starija osoba, trudnica, dijete ili osoba na posebnoj dijeti. Dakle, ove nove kuhinjske tehnologije ne fokusiraju se samo na udobnosti, već i na važnijem faktoru: prehrana se može personalizirati i ljudima na posebnoj prehrani lakše je udovoljiti.

jeste li znali • 3D tehnologiju printanja hrane podržava NASA, koja je potpisala ugovor s jednim od društava proizvođača pisača, jer se NASA suočavala s poteškoćama kod pružanja odgovarajuće količine hrane astronautima u svemirskoj postaji.

ONO Ste štO jeDete Ova izreka vrijedi već tisućama godina. Većina zagađivača dođe u naše tijelo kroz namirnice koje konzumiramo, a hrana je također izvor važnih hranjivih (esencijalnih) tvari; stoga je vrlo važno ono što jedemo. raznolika je prehrana ključna. Važan dio zdrave prehrane jest da se nutrijenti nužni za funkcioniranje našeg tijela moraju unijeti u dovoljnim količinama, bez obzira jesu li makronutrijenti (ugljikohidrati, masti, proteini) ili mikronutrijenti (elementi u tragovima,

vitamini, antioksidansi). Namirnice koje poboljšavaju zdravlje – ili funkcionalne namirnice – također su inovativne namirnice. jedna od prvih i još uvijek najčešće prodavanih funkcionalnih namirnica je jodirana sol. (jod je bitan element za normalno funkcioniranje štitnjače.) inovativne tehnike kuhanja imaju visoku hranjivu vrijednost jer čuvaju zdrave aktivne sastojke hrane i stvaraju nove mogućnosti za integraciju tvari u istoj, a ujedno i doprinose očuvanju našeg zdravlja.

Ova izreka vrijedi već tisućama godina.

SADRŽAJ Uvod 2,3 Urbani život Budućnost vode - kako znanost može utažiti našu žeđ?

4,5 6-11

Čist zrak - sa znanstvenim metodama

12-19

Moderni gradovi budućnosti

20-31

Pametna energija

32,33

Ispitivani izvori energije

34-43

Budući umjetni izvori svjetlosti

44-55

Nove perspektive u prometu

56-67

Održivi prehrambeni lanac

68,69

Kako prehraniti buduće generacije?

70-77

Pametna pakiranja hrane u budućnosti

78-83

Znanost u kuhinji

84-91

bilješke