Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) представили способ, с помощью которого можно фильтровать вредные вещества или удалять углекислый газ из атмосферы. Для функционирования устройства практически не требуется энергия.

Новая система, разработанная инженерами-химиками Массачусетского технологического института (MIT), может обеспечить способ непрерывного удаления углекислого газа из потока газов или воздуха. Ключевым компонентом является мембрана с электрохимической поддержкой, функцию фильтрации можно включать или выключать без использования движущихся частей и с относительно небольшим количеством энергии.

Сами мембраны, изготовленные из анодированного оксида алюминия, имеют сотовидную структуру, состоящую из шестиугольных отверстий. Однако прохождение газа может быть заблокировано при электрическом покрытии пор мембраны тонким слоем металла. Подробнее эта работа описана в журнале Science Advances.

Этот «газовый затвор» может быть применен для непрерывного удаления углекислого газа из промышленных выхлопных газов и воздуха, говорится в работе. Ученые представили концепцию устройства, чтобы показать этот процесс в действии. 

В устройстве используется окислительно-восстановительный материал, поглощающий углерод, который внедрили между двумя переключаемыми мембранами газовых затворов. Сорбент и мембраны затвора находятся в тесном контакте друг с другом и погружены в органический электролит.

Две мембраны затвора можно открыть или закрыть, переключив полярность напряжения между ними, в результате чего ионы цинка будут перемещаться с одной стороны на другую. Ионы одновременно блокируют вредные вещества, образуя над ней металлическую пленку.

Когда сорбентный слой открывается в сторону материал легко впитывает углекислый газ до тех пор, пока не достигнет своей емкости. Затем напряжение можно отключить, чтобы перекрыть подающую сторону и открыть другую сторону, где высвобождается концентрированный поток почти чистой двуокиси углерода. 

Загрязнение воздуха может повлиять на мозг детей и подростков

Исследование: экология Земли резко поменялась за последние 70 лет

Группа ученых из США сравнила влияние человека на планету за последние несколько тысяч лет. Оказалось, что наиболее резкие изменения происходят с 1950 года.

Новое исследование, координируемое Университетом Колорадо в США, показало, что с 1950 года население Земли ускорило скорость и масштабы энергопотребления, экономической продуктивности и численности населения. Эти и некоторые другие факторы подтолкнули Землю к новой геологической эпохе — обнаруженные в ходе исследований различия в физических, химических и биологических изменениях в слоях горных пород Земли начались примерно в 1950 году.

В статье, опубликованной в журнале Nature Communications Earth and Environment, документально подтверждаются естественные движущие силы экологических изменений за последние 11700 лет и драматические изменения, произошедшие с 1950 года. Планетарные изменения последних 70 лет повлияли на океаны, реки, озера, береговые линии, растительность, почву, химию и климат.

К примеру, за последние 70 лет потребление энергии превысило все предыдущие 11 700 лет — в основном, за счет сжигания ископаемого топлива. Этот огромный рост потребления энергии позволил резко увеличить численность населения, масштабы промышленной деятельности, загрязнение, деградацию окружающей среды и изменение климата.

С 1950 года люди также удвоили количество азота на планете за счет промышленного производства для нужд сельского хозяйства, создали дыру в озоновом слое за счет выбросов хлорфторуглеродов (ХФУ), произвели огромное количество парниковых газов из ископаемого топлива, чтобы вызвать изменение климата на планетарном уровне, создали на Земле десятки тысяч синтетических соединений, похожих на минералы.

Изменение климата уничтожает уникальные экосистемы в Азии

Тридцать четыре миллиона лет назад внезапное изменение климата вызвало экологический кризис в Центральной Азии. Пустыни распространились по низменностям, и биологическое разнообразие пострадало. Это выяснила международная группа ученых, возглавляемая исследователями из Амстердамского университета, Стокгольмского университета и Национального центра научных исследований во Франции (CNRS). Результаты исследования публикует научный журнал Science Advances. В статье, уместно опубликованной в Международный год здоровья растений, авторы предупреждают, что азиатские степи модифицируются и сейчас для использования людьми и превращаются в пустыни с беспрецедентной скоростью.

Ископаемая пыльца из Азии с наборами геологических, фаунистических и климатических данных помогла ученым выявить экологическую катастрофу, которая произошла около 34 миллионов лет назад. Она была вызвана быстрыми изменениями климата и преобладанием углекислого газа в атмосфере. Большие территории Монголии, Тибета и северо-западного Китая превратились в гипераридные пустыни с небольшим растительным покровом. На смену более крупным животным в основном пришли мелкие млекопитающие, такие как грызуны. На сегодняшний день пустыни снова начали быстро расширяться по всему региону, что, возможно, сигнализирует о новом экологическом опустошении.

Изображения ископаемой пыльцы с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM), использованные для реконструкции древних экосистем Центральной Азии; слева направо: Nitraria sp. (полярный вид), Nitraria sp. (экваториальный вид) и Ephedra sp. (экваториальный вид). Эти засухоустойчивые и солеустойчивые кустарники доминировали в ландшафтах в конце эоцена (40–34 млн. Лет назад), но сейчас они являются редкими растениями в азиатских степях. Масштабные линейки представляют 5 мкм (1 мкм = 0,001 мм). Фото: пыльца нитрарии была сфотографирована Кариной Хоорн в Синьцзянском институте экологии и географии Китайской академии наук и на факультете палеонтологии Венского университета. Среднее изображение было ранее опубликовано в Hoorn et al. (2012), DOI: 10.1016 / j.palaeo.2012.05.011. Предоставлено: Фанг Хан из Стокгольмского университета.

«Результаты имеют большое значение для будущего биоразнообразия, сельского хозяйства и благополучия людей», — объясняет доктор Наташа Барболини, ведущий автор и исследователь в области палеоэкологии Амстердамского университета (ныне Стокгольмского университета). «Опыт прошлого показывает, что регион Центральной Азии никогда не восстановит свое уникальное биологическое разнообразие, если опустынивание продолжится».

«Соединение вместе 43 миллионов лет эволюции позволило нам совершенно по-новому понять устойчивость этих экосистем», — заявила доктор Карина Хорн, со-ведущий автор исследования и доцент Института биоразнообразия и динамики экосистем Амстердамского университета. «Несмотря на то, что некоторые из растений, которые когда-то доминировали, сегодня все еще существуют в регионе, они относительно редки. Это доказывает, что популяции могут быть навсегда изменены в результате быстрого изменения климата, даже если не произойдет широкомасштабных исчезновений».

Сегодня в Центральной Азии находятся одни из самых старых известных пустынь, а также самые высокие горы за пределами Гималаев. Это геологическое и климатическое разнообразие породило удивительное количество видов, которые называют этот регион своим домом. Но теперь эти виды находятся под угрозой из-за современного изменения климата. Почти полмиллиарда человек, которые живут в этих районах, тоже страдают от изменений климата — им становится все труднее зарабатывать себе на жизнь. Засухи опустошают посевы, а растущее количество песка уничтожают естественные степи, необходимые для выпаса скота.

В своей статье авторы предупреждают, что азиатские степи модифицируются для использования людьми и теряются из-за опустынивания с беспрецедентной скоростью. Эту тенденцию необходимо обратить вспять, чтобы сохранить то, что сейчас стало одним из самых хрупких наземных биомов в мире.

Как жить лучше и прекратить уничтожать планету

В начале мая 2019 безрадостная глобальная оценка шокирующего состояния жизни на Земле возглавила заголовки новостей по всему миру

Согласно отчету Межправительственной научно-политической платформы по биоразнообразию и экосистемным услугам (МПБЭУ), около 12% всех известных видов животных и растений в настоящее время находятся под угрозой исчезновения. Что ещё хуже, человечество разрушает целые места обитания, а вместе с ними паутину жизни, которая поддерживает общества и экономики. Неудивительно, что выводы были восприняты с отчаянием.

В качестве научных сотрудников МПБЭУ и соавторов отчёта, мы сталкиваемся с этими новостями каждый день. Невозможно реагировать без эмоций на масштабы разрушений, которые человечество наносит окружающему миру. Вместе с тем отчёт также прилагает огромные усилия – хотя это не так широко освещается – чтобы определить пути изменения этой тревожной тенденции. Однако, чтобы добиться успеха, людям необходимо провести четыре существенных преобразования.

Во-первых, мы должны существенно изменить наши правовые, экономические и технологические системы. Как подчеркивается в отчёте, правда состоит в том, что охраняемые районы и законодательство предотвратили исчезновение многих видов, таких как панда. И дальнейшие шаги по охране природы безусловно необходимы. Но люди должны сделать гораздо более фундаментальные изменения.

Таким образом, отчёт МПБЭУ рассматривает многочисленные возможные пути экономического развития мира до 2050 года и определяет способы защиты природы при одновременном повышении благосостояния людей. Меры, которые он предлагает, не являются привычными подозреваемыми, такими как сокращение обезлесения или ограничение эксплуатации видов; напротив, они направлены на причины этих проблем.

В отчете делается вывод о том, что для поддержания живых систем Земли необходимо пересмотреть то, что означает хорошее качество жизни. Обществу нужно отойти от идеи, что хорошая и наполненная смыслом жизнь возможна только благодаря постоянно растущему материальному потреблению. Это явный абсурд. Во многих развитых странах благополучие стагнирует, хотя потребление продолжает расти.

Вместо этого решения могут основываться на новых социальных и политических материалах, показывающих, что счастье идёт рука об руку с сокращением общего потребления и снижением отходов. Как показали страны Северной Европы, сокращение гендерного неравенства и неравенства доходов также улучшает благосостояние общества. И, как признает МПБЭУ, знания коренных народов и местных условий могут раскрыть другие способы устойчивого управления экосистемами.

Провести такие изменения будет непросто. Мир должен в срочном порядке утвердить новую экономическую парадигму, которая выходит за рамки особого внимания ВВП. Это уже начинает происходить. Например, Новая Зеландия объявила о своем первом «бюджете благополучия», в то время как Китай продолжает разрабатывать меры «зелёного ВВП».

Во-вторых, мир должен преобразовать свою продовольственную систему. То, как мы в настоящее время производим и потребляем продукты питания, является основной причиной экологического разрушения. Тем не менее обеспечение здоровым продовольствием растущее мировое население без ущерба для Земли не только возможно, но и улучшит качество жизни людей. Отчет МПБЭУ подчеркивает несколько устойчивых методов ведения сельского хозяйства, таких как комплексная борьба с сельскохозяйственными вредителями и регулирование питательных веществ, органическое земледелие, охрана земельных и водных ресурсов, а также меры по улучшению защиты животных.

Один из путей развития, согласно отчету МПБЭУ до 2050 года, соответствует выводам отдельного отчёта Комиссии EAT-Lancet по устойчивым продовольственным системам. В этом отчёте, опубликованном ранее в этом году, был сделан вывод о том, что мир может накормить десять миллиардов человек здоровой пищей – содержащей меньше мяса и молочных продуктов и большее количество орехов и овощей – без необходимости использования больших земельных ресурсов.

Но самих по себе этих действий будет недостаточно. Треть из всего производимого продовольствия никогда не попадает на тарелку. Мы поддерживаем призывы к сокращению пищевых отходов на 50% к 2030 году, и, что обнадёживает, страны, включая Францию, Германиюи Италию, предприняли шаги к тому, чтобы супермаркеты прекратили выбрасывать непроданные продукты питания.

В-третьих, мы должны изменить в лучшую сторону своё отношение к мировым океанам. Промышленное рыболовство в настоящее время распространяется на 55% площади Мирового океана, и только 3% свободны от человеческого давления. Океан всё чаще используется в качестве места сброса сточных вод, пластика, избыточных удобрений и других токсичных загрязнителей. Но исследования показывают, что устойчивое управление океанами может увеличить рыбные запасы и экономическую ценность. ООН стремится в следующем году достичь соглашения по новым международным правилам по защите океанов.

Наконец, мир должен тщательно обдумать лучшие способы борьбы с изменением климата. Лесозаготовка и сельское хозяйство – в частности производство сои, пальмового масла и говядины – способствуют быстрой вырубке лесов, что приводит к катастрофическим последствиям для стабильности тропических лесов Амазонки, мирового климата и многих видов. Но попытки борьбы с глобальным потеплением посредством крупномасштабной высадки биоэнергетических культур, наряду с лесовосстановлением и облесением, могут нанести значительный ущерб биоразнообразию и хрупким экосистемам. С другой стороны, хорошо спланированные меры могут улучшить биоразнообразие, качество почвы, а также улавливать и консервировать выбросы углекислого газа.

Защита живого мира требует системных изменений, которые выходят за рамки узконаправленной политики в области биоразнообразия или климата. Борьба с бедностью и неравенством также является неотъемлемой частью решения. Но эти преобразующие шаги будут иметь место только в том случае, если мы начнём относиться к ситуации, как к кризису, как убеждала шведская школьница и активистка по защите климата Грета Тунберг.

В течение последних недель парламенты Британии и Ирландии объявили чрезвычайные ситуации, связанные с климатом и природой, и мы призываем другие страны сделать то же самое. В 2020 году, «супергоду» для международной экологической политики – с крупными саммитами по биоразнообразию, климату и океанам – ООН должна отметить свою 75-ю годовщину путём объявления чрезвычайного положения для планеты, чтобы ускорить действия по обеспечению долгосрочной устойчивости.

Ана Паула Агияр, научный сотрудник Стокгольмского центра по вопросам выживания и старший научный сотрудник Бразильского института космических исследований (INPE)

Одирилве Селоман, научный сотрудник Стокгольмского центра по вопросам выживания и докторант, а также участник глобальной оценки МПБЭУ

Пернилла Малмер, старший советник SwedBio в Стокгольмском центре по вопросам выживания