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第32章 我们星球的未来(3)

德班协议旨在为应对未来几十年的全球气候变化确定新的路线,首次将所有主要排放国纳入国际社会旨在控制全球变暖的努力中来,其“象征性意义”将远大于“实质性进展”,用《联合国气候变化框架公约》执行秘书Christiana Figueres的话概括就是:“我对达成此项协议的国家致敬。为了实现通过长期努力解决气候变化问题这一共同目标,所有国家都舍弃了本国十分看重的一些目标。”

气候变化自身的复杂性、综合性远远超过其他世界性议题。自1995年以来,联合国气候变化框架缔约方大会每年召开一次。回望这么多年的艰苦谈判,虽然困难重重,矛盾尖锐,但随着谈判进程展开,很多变化已经发生,尤其是低碳的理念已经深入人心。从长远来看,气候谈判纵使并不完美,但对人类还是有着独特的意义。

在整个谈判的进程中,欧盟扮演着“准领导”的角色,一直在积极的推动谈判进程。而了解在减排方面一直较为激进的欧盟能源政策,也许可以使我们对世界未来的能源结构做出初步的展望。

2011年12月15日,欧盟委员会发布的“2050能源路线图”,即实现欧盟到2050年碳排放量比1990年下降80%至95%这一目标的具体路径。据介绍,欧盟将通过4种路径来实现这一目标:提高能源利用效率、发展可再生能源、核能使用以及采用碳捕捉与储存技术。

在路线图中,可再生能源担负着极其重要的角色。欧盟预计,到2050年其可再生能源占全部能源需求的比例将上升到55%以上;在能源利用效率方面,希望大力发展节能技术以降低能耗到32%到41%;核能占全部能源需求的比例仍将维持在15%至18%之间,而大力发展碳捕捉与储存技术,将有助于减少32%的碳排放,雄心勃勃的欧盟委员会设计了不同的情景,以预测不同的能源如化石能源、核能以及可再生能源在未来所占的不同比例,而这几种情景的最终结果都可以实现减排目标。

我们没有人知道2050年的真实世界究竟会发生些什么,无数的设想又会有多少变为现实,但有一点是我们无法回避的,那就是地球环境正在督促每个人必须坚持行动,为未来带来更多的希望之光。

而近日,英国伦敦大学的一个科学小组声称,他们发现了艾滋病病毒进入细胞核,进而破坏人体免疫系统引发艾滋病的关键机理,这一突破被认为提供了更有效对抗艾滋病病毒的新标靶,为未来艾滋病的治疗带来了新希望。

科学家很早就发现,艾滋病病毒要进入到细胞核内,必须通过细胞核的大门——核孔复合体,但艾滋病病毒是如何通过核孔复合体的,至今尚未得知。而这一小组成员发现,艾滋病病毒衣壳会与细胞核孔复合体上的Nup358蛋白绑定,进而让病毒进入细胞核,与DNA结合。这个衣壳蛋白就如同一把“钥匙”,打开了核孔复合体这把“锁”,使得艾滋病病毒最终“破门而入”,危害人类。

过去几乎所有的艾滋病治疗都是瞄准病毒本身,但艾滋病病毒变异性极强,从而使药物治疗经常陷入无效的绝境之中。领导该项研究的伦敦大学学院Greg Towers教授指出,对于艾滋病的治疗来说,能够领先一步来开发出新的治疗策略非常重要。如果能够使用药物阻断病毒进入细胞核的路径,就能够阻止病毒在体内的扩散,这是一种对抗艾滋病病毒的新方法,将使屡败屡战的艾滋病治疗增加一丝光明的期待。

7 寻觅开拓“新能源”的新方向

美国哥伦比亚大学著名的物理学教授Brian Greene曾这样理解科学突破:“大家都从这个方向看问题,而你却从后面看过去。因为不同的思路往往可以发现全新的东西,而如果我们受控于我们所看到的东西,那么我们就会被引导到同一个方向。从科学观点来看,转换视角非常重要。”

在热情高涨的新能源领域,Brian Greene的说法正在被科学家付诸实践:美国和瑞士研究人员设计出一种新的太阳能利用装置。这种装置从植物处获得灵感,利用金属氧化物为媒介,将太阳能转化为“可储存”和“可移动”的能量。

在各类新能源中,太阳能最受到青睐,因为它无任何污染,更没有能源短缺的说法。但是,由于到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低,且受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,辐照度既间断又极不稳定,而目前占据主流应用的光伏电池,使用的是光照半导体不同部位之间产生电位差的原理,一直存在着能量利用效率低、成本高、储存难、占地广等瓶颈制约。现在,为使太阳能在新的能源更替中取得相应的不可替代的地位,新的技术突破呼之欲出。

其实,锁定和利用太阳光能,植物的光合作用是最有效的途径,但由于人们难以破解其深层的奥秘,这种地球上最常见的光能利用却一直无法走入大规模的应用阶段。而现在,光伏电池的缺点已十分突出,寻觅新方向的要求使得“仿生”太阳能电池的开发频传佳音。

“可储存”和“可移动”太阳能利用装置就是其中的佼佼者。研究人员利用石英窗和特殊孔洞将太阳光线聚拢到一个圆筒里,筒壁布满二氧化铈。金属铈的氧化物在加热和冷却过程中,结合氧原子能力呈现差异。研究人员借助这种特性,向装置导入二氧化碳和水,生成一氧化碳和氢气。英国光电企业“太阳能世纪”首席技术官Daniel Davis认为新装置非常令人激动。因为“与在屋顶上装太阳能板相比,在撒哈拉沙漠建一个大企业,生产可移动和储存的液态燃料不是更好?”

但是新装置当前只是个雏形,效率不高,仅能转化、储存0.7%至0.8%进入装置的太阳能。不过,装置设计者之一、美国加州理工学院教授Sossina Haile认为,改进装置绝热性能和缩小用于聚拢太阳能的特殊孔洞,能够把太阳能转化率提高到19%,达到商用要求。

美国的另一组研究人员也在新式太阳能电池上获得突破:通过使用碳纳米管和DNA等材料,该电池能像植物体内天然的光合作用系统一样进行自我修复,从而延长电池寿命并减少制造成本。

传统光电化学电池的最大弊端是其内吸收光线的染料难以更新,科学家对DNA进行编程,一旦DNA识别出染料分子,系统就开始自我组装,完成染料更新,就像植物体内时时刻刻都在进行的自我再生。领导这种新式电池研制的美国普渡大学机械工程学助教崔宗献表示:“这是一种人工光合作用系统,是革新性光电化学电池,新方法将来可以进行工业化生产。”

美国麻省大学化学工程系教授Karen Gleason和他的研究生Miles Barr在降低太阳能电池的成本上也不遗余力。他们展示了一种新型印刷技术,该技术能将太阳能电池印制到薄薄的、柔软的材料上,如普通卫生纸上,即使将印制好的太阳能电池纸折成了纸飞机,也还能产生电流。而对于广泛制造太阳能电池来说,寻找一种低成本、柔软灵活、有弹性的材料将对未来的太阳能电池多元化应用非常实用。

科学家寻觅各种新的方法,来探求太阳能转化的高效实用方式,使我们相信在不久的将来,太阳能的利用可以摆脱目前的困境,在整个综合能源体系中占据更重要的位置。

8 钍核电展现世界对中国的期待

就在日本地震带来的福岛铀核电站事故引发全球“核电危机”之时,外国媒体注意到了一则来自中国的新闻:它在几周前并不惹人注目,但现在却被视为未来通往“核安全”的最先进技术之一:中国正准备建设一种更安全、更清洁,最终也更便宜的钍核电。

中国科学院副院长李家洋2010年9月向公众透露了这一信息:将选择“钍基熔盐反应堆系统”作为一项未来的科研任务。钍基反应堆产生的有害废料要比铀少得多,而且,如果反应堆过热,它有一种“自救”能力,一旦发生危机,反应堆剩余释热也会比铀反应堆少得多,因此不会像美国三里岛、俄罗斯切尔诺贝利和日本福岛核电站一样容易失控。

更令人欣喜的是,钍可以烧掉旧反应堆里的钚和有毒的废料,减少放射毒性并充当生态清洁剂。我们知道,钚与其他放射性元素如碘、铯相比,其危险性在于它对人体的毒性更强,而且这一放射性元素的半衰期很长,在处理上更为困难。日本有关方面也表示,此前福岛第一核电站区域内土壤和附近的海水中已被检测出了放射性碘和铯,但2011年3月29日首次检测出钚更“表明了事故的重大性和严重性”。

其实,早在20世纪40年代末,美国物理学家就研究过钍燃料,但该计划后来被搁置,因为钍不能产生用于核弹的钚。但现在看来,这恰恰成为钍在民用核电中的巨大优势。此刻,中国正准备在钍核电发展中后发而先至。

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