10 công nghệ tối quan trọng trong việc duy trì sự sống trên trái đất dài lâu

Bạn có biết rằng Chính phủ Mỹ đã chi hơn 80 tỉ đô cho nghiên cứu công nghệ xanh? Với tình hình nền công nghiệp vẫn tiếp tục phát triển và nguồn nguyên liệu không tái tạo được đang dần cạn kiệt, việc nghiên cứu những công trình xanh ngày càng cần thiết hơn: đó không chỉ là sự lựa chọn thân thiện với môi trường, mà còn là bước tiến cần thiết trong cuộc sống của loài người. May mắn thay, công nghệ xanh giờ đã trở nên đa dạng hơn, an toàn với môi trường hơn. Công nghệ xanh, ví dụ như năng lượng ánh sáng mặt trời, ban đầu có thể tốn tiền đầu tư, nhưng càng về sau, bạn sẽ càng tiết kiệm nhiều hơn.

 

Vậy chính xác, công nghệ xanh là gì? Đó là một phạm trù rất rộng, bao gồm tất cả mọi thứ giúp tiết kiệm năng lượng và những thứ sử dụng năng lượng sạch. 10 công nghệ dưới đây được xác định là những công nghệ xây dựng thân thiện với môi trường giúp mọi người có thể xây một căn nhà hoàn toàn với công nghệ sạch – ví dụ như loại sơn có khả năng phân hủy hay cửa kính thông minh có khả năng điều khiển được... Chúng thực sự là vật liệu của tương lai mà mọi người đều mong muốn sử dụng. Nhưng tại sao lại phải chờ đợi? Chúng ta hoàn toàn có thể sử dụng chúng ngay bây giờ.

 

 

 

Mái nhà chống nóng được thiết kế để tăng phản chiếu ánh sáng mặt trời và giảm công suất bức xạ nhiệt. Nói một cách khác, chúng phản xạ nhiều tia nắng hơn các loại mái nhà bình thường khác, hơn nữa còn ngăn không làm nóng bên trong nhà bạn bằng cách thải nhiệt qua nóc nhà. Dưới ánh mặt trời gay gắt, nhiệt độ mái nhà lợp bình thường có thể lên đến 150 độ F (65,5 độ C). Sự phản xạ hiệu quả của loại mái nhà chống nóng giúp nó giảm nhiệt độ xuống còn 50 độ C.

 

Việc nhiệt độ của mái nhà giảm là một điều tốt, nhưng lợi ích thực sự của nó nằm ở phía trong. Mái nhà chống nóng giúp cải thiện nhiệt độ trong nhà, chúng phản xạ nhiệt độ rất tốt hoặc sử dụng khí ở bên trong để điều hòa nhiệt. Điều này giúp giảm tải cho máy điều hòa nhiệt độ, từ đó giảm năng lượng cho việc làm mát căn phòng của chúng ta. Mái nhà chống nóng có thể được làm từ nhiều loại vật liệu cùng nhiều cách làm khác nhau, ví dụ như sơn phản quang hay làm mái lợp với ngói... Còn về sự thân thiện với môi trường, bạn cứ yên tâm: mái nhà chống nóng giúp giảm hiệu ứng “đảo nhiệt đô thị” – urban heat island – là hiệu ứng khiến cho khu vực thành thị có nhiệt độ cao hơn so với vùng ngoại ô xung quanh.

 

 

 

Hệ thống cách nhiệt là một trong những rắc rối lớn nhất trong xây dựng, ví dụ với những người từng sử dụng sợi thủy tinh để rồi nó đâm ra ngoài làm xấu bức tường. Hệ thống này rõ ràng không cần phải đẹp hay dễ thương gì cả, nó chỉ đơn giản là được nhét vào trong tường mà thôi, vậy sao chúng ta không sử dụng những vật liệu cũ? Đó chính là lý do chính mà ta sử dụng hệ thống cách nhiệt xanh, sử dụng những vật liệu tái chế để lót vào trong tường. Cách nhiệt bằng vải bông là một ví dụ điển hình: hệ thống cách nhiệt sử dụng nguyên liệu chính là vải bông chéo – hay còn gọi là mảnh vải jean cũ. Bạn có tưởng tượng được rằng nguyên liệu tạo ra chiếc quần yêu thích của mình lại có thể sử dụng để cách nhiệt cho ngôi nhà của mình?

 

Hệ thống cách nhiệt cellulose cũng là một sự lựa chọn tốt với sự cân bằng về mặt phổ biến cũng như khả năng tái chế. Thế thì hệ thống này sử dụng nguyên liệu như thế nào? Xin thưa đó là những mẩu giấy báo. Hệ thống cách nhiệt sử dụng giấy báo tái chế dưới nhiều dạng, nhưng phổ biến nhất là dạng vụn, khi đó người ta có thể nhét chặt vào trong tường hay rải lên mái nhà hơn là để cả những mặt báo xếp lên nhau. Mặc dù hệ thống cách nhiệt sợi thủy tinh có thể sử dụng thủy tinh tái chế, song nó có mặt bất lợi: khâu sản xuất những sợi thủy tinh này tốn nhiều năng lượng hơn việc sản xuất hệ thống cách nhiệt cellulose từ giấy báo. Hệ thống cách nhiệt cellulose bao gồm 75% đến 85% vật liệu tái chế, nhiều hơn sợi thủy tinh 30% đến 40%, và cellulose có hiệu quả cao hơn trong việc ngăn các luồng không khí hơn sợi thủy tinh. Cellulose và vải cotton quả thực là những sự lựa chọn hoàn hảo cho hệ thống cách nhiệt xanh, tốt cho sức khỏe hơn nhiều so với sợi thủy tinh.

 

 

 

Kể từ khi việc xây dựng luôn chú trọng vào những cái mới, chúng ta thường quên mất một điều: đó là các sản phẩm phế liệu sau khi xây dựng. Vật liệu dễ phân hủy là một sự lựa chọn tốt thân thiện với môi trường: thay cho việc phải xử lý một khối rác thải và hóa chất, những vật liệu này sau khi sử dụng sẽ sinh ra các chất có khả năng phân hủy trong môi trường mà không làm ô nhiễm đất. Một ví dụ rõ ràng: đó là loại sơn dễ phân hủy, cũng tương tự như việc tạo ra sơn màu từ sữa tươi vậy. Công ty The Old Fashioned Milk Paint sử dụng protein trong sữa, vôi và các mảnh khoáng chất để tạo nên hỗn hợp sơn hữu cơ.

 

Sử dụng các sản phẩm tái chế được – ví dụ như hệ thống cách nhiệt bằng sợi thủy tinh tái chế - là bước khởi đầu tốt hướng tới sự thân thiện với môi trường, nhưng những sản phẩm có khả năng phân hủy mà không làm ô nhiễm đất còn tốt hơn nữa. Ngoài nước Mỹ, sợi gai dầu được sử dụng rộng rãi, từ các công trình xây dựng đến việc làm hệ thống cách nhiệt. Hoa Kỳ cấm phát triển nền công nghiệp sử dụng sợi gai dầu – do cây này có họ hàng gần với cây cần sa, tuy nhiên vẫn có một vài công ty được nhập khẩu loại cây này để sản xuất Hemcrete – là hỗn hợp của sợi gai dầu, hỗn hợp vôi trộn giống như bê tông.

 

 

 

Gạch đất nên là một công nghệ xây dựng cổ xưa, cũng giống như việc sử dụng gạch sống để xây nên những công trình vững chãi một cách đơn giản. Gạch đất nện được sử dụng cách đây đã hàng ngàn năm: một phần của Vạn Lý Trường Thành được xây dựng từ các viên gạch đất nện. Ngày nay, công nghệ sản xuất gạch đất nện nhìn chung không khác gì so với trước đây. Một hỗn hợp ướt gồm đất và các chất cứng – ví dụ đất sét hay sỏi – được trộn với nhau với yếu tố làm ổn định như bê tông và được nén dưới áp lực nặng, ví dụ như một bức tường. Sau khi được đóng khuôn, gạch đất nện phải được đặt trong môi trường ẩm ướt từ vài tháng đến vài năm để có thể đạt được độ cứng chắc như mong muốn.

 

Mật độ chắc của gạch đất nện khiến chúng trở thành vật liệu lý tưởng giúp điều hòa nhiệt độ trong nhà. Nhiệt độ trong nhà sẽ mát hơn vào mùa hè và ấm hơn vào mùa đông, và các công trình sử dụng gạch đất nện sẽ tỏa nhiệt ít hơn so với các tòa nhà thông thường khác. Với công nghệ hiện nay, việc chế tạo những khối gạch đất nện đã trở nên dễ dàng hơn, nhưng thực tế vẫn còn những thiết bị giúp ta chế tạo chúng bằng tay.

 

Xây dựng bằng loại gạch đất nện không phải là tiêu chuẩn cho thế kỉ 21, nhưng nó thực sự có tồn tại, và có nhiều nhà xây dựng chuyên thiết kế nhà cửa dựa vào nguồn nguyên liệu từ đất. Các công trình sử dụng gạch đất nện phải được bảo vệ đặc biệt, điều chỉnh lượng nước chảy qua để tránh gây tổn hại, như trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ đề cập tới một công nghệ khác, một hệ thống được thiết kế để sử dụng nguồn nước chảy tràn ra.

 

 

 

Ở vùng nông thôn, nước từ những cơn mưa nặng hạt hay những trận tuyết rơi nhiều sẽ gây tổn hại không nhỏ tới sinh vật sống. Sự xói mòn đất sẽ trở nên trầm trọng hơn, vùng thành thị cũng sẽ chịu hậu quả không nhỏ; trận mưa kéo dài sẽ làm ngập lụt đường phố và các căn nhà, người ta sẽ không thể lái xe ngoài đường được và còn nhiều thiệt hại về tài sản khác. Và từ đó người ta nghĩ ra một hệ thống quản lý nước từ các trận mưa dài, các đợt tuyết rơi nhiều hay từ các trận bão: hệ thống này giúp con người có thể điều khiển được một lượng lớn nước mưa. Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (The US Environmental Protection Agency – EPA) đã quyết định làm hệ thống này dựa trên cơ sở hạ tầng xanh, sử dụng cây cối và đất ở vùng thành thị để điều chỉnh sự hấp thu và làm sạch nước.

 

Hạ tầng cơ sở xanh của EPA có nhiều lợi ích: thúc đẩy việc trồng nhiều cây cỏ ở thành thị, giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị bằng những tấm hấp thụ nhiệt kim loại, giảm lượng nước trong cống rãnh bằng cách hấp thu nước, và đồng thời cũng giảm ô nhiễm môi trường khi dòng nước chảy qua cây cỏ... Một khi diện tích cây cối được tăng lên, nó còn làm không khí trong lành hơn. Các nhân viên của EPA có nhiều cách để tạo nên một nền móng xanh như vậy: hộp trồng cây, khoanh vùng rác thải và cây xanh dọc theo các con đường,... đó là những giải pháp cơ bản nhất. Một vài giải pháp xanh khác, bao gồm mái nhà xanh – là mái nhà được bao phủ bởi cây cỏ và các lát thấm được, cho phép nước chảy xuống lớp lắng cặn phía dưới – cũng là những ví dụ chứng minh cho tính hiệu quả của hệ thống sử dụng nước xanh.

 

 

 

Khi mà hệ thống sử dụng nước xanh điều khiển nước nhờ vào các loại thực vật, hệ thống địa nhiệt lấy năng lượng từ môi trường. Giống như năng lượng gió hay năng lượng mặt trời, địa nhiệt cũng là một nguồn năng lượng hiệu quả, thân thiện với môi trường hơn nhiệt điện sử dụng than đá hay sử dụng khí gas tự nhiên. Bạn có thể thắc mắc răng, vậy thời tiết lạnh có làm cho hệ thống này kém hiệu quả đi hay không? Câu trả lời là không. Sử dụng các ống dẫn nằm sâu trong lòng đất vài feet, không bị ảnh hưởng bởi môi trường bên trên, nhiệt độ lòng đất luôn cố định trong khoảng 60 độ F (15,5 độ C); đây là một nguồn năng lượng lý tưởng để sưởi ấm trong mùa đông và làm mát trong mùa hè.

 

Một hỗn hợp nước có pha hóa chất chống đông được bơm vào trong ống để hấp thụ nhiệt năng từ lòng đất, sau đó dẫn vào một cái bơm nhiệt và sử dụng nó để

làm ấm hay làm mát nhà bạn. Dù phải tốn điện để chạy máy bơm, nhưng hiệu quả của hệ thống này mang lại còn lớn hơn nhiều.

 

Dù sao thì hệ thống này cũng có cái bất tiện: bạn phải đào sâu xuống đất để đặt các ống giúp lấy năng lượng. Nhưng trong phần tiếp theo, năng lượng mặt trời, bạn sẽ không gặp phải những vấn đề như vậy nữa.

 

 

 

Bạn nghĩ thế nào về năng lượng mặt trời? Những cánh đồng rộng lớn với những tấm pin năng lượng khổng lồ? Năng lượng mặt trời không hẳn là phải cần nhiều thứ cồng kềnh như vậy. Thực tế, một vài việc sử dụng năng lượng mặt trời lại không cần bất kì một thiết bị nào cả. Có một sự khác nhau giữa năng lượng mặt trời chủ động “active solar system” – giống như những gì bạn nghĩ về những tấm pin lớn – và năng lượng mặt trời bị động, được sử dụng phổ biến tại gia đình. Năng lượng mặt trời bị động – passive solar power – được thiết kế đơn giản, sử dụng những tia nắng mặt trời để sưởi ấm căn nhà, ví dụ như cách bố trí cửa sổ, hay tăng khả năng hấp thụ nhiệt bằng cách sơn màu tối cho bức tường của nhà bạn. Quạt và gió trời giúp lan tỏa nhiệt ra khắp căn nhà.

 

Hệ thống năng lượng mặt trời chủ động đương nhiên sẽ cung cấp nhiều nhiệt hơn hệ thống thụ động. Những tấm pin hấp thụ bức xạ từ mặt trời, từ đó làm nóng không khí và nước, giảm tiêu thụ điện và khí ga một cách đáng kể. Hơn nữa, điều này giúp giảm một lượng lớn khí nhà kính sinh ra từ việc tiêu thụ nguồn nhiên liệu không tái tạo được. Hiệu quả của hệ thống này phụ thuộc vào kích thước của hệ thống và khí hậu tại địa phương. Dù sao thì, về lâu dài, sử dụng hệ thống năng lượng mặt trời sẽ giúp chúng ta tiết kiệm hơn rất nhiều và còn góp phần bảo vệ môi trường nữa.

 

 

 

Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời thụ động phụ thuộc vào cửa sổ nhà bạn, nơi tia nắng mặt trời chiếu vào và làm ấm căn nhà. Vậy thì vào mùa hè, bạn phải làm gì khi muốn tất cả bức xạ mặt trời không vào được nhà? Thiết kế mái nhà nhô ra là một giải pháp tốt, nhưng còn một cách tốt hơn nhiều đảm bảo cắt giảm chi phí cho việc sưởi ấm, quạt gió và điều hòa nhiệt độ (HVAC – heating, ventilation and air-conditioning). Đó là cửa kính thông minh.

 

Cửa kính thông minh, hay là cửa kính electrochromic, sử dụng một luồng điện nhỏ để sạc các ion trên cửa sổ và từ đó thay đổi lượng ánh sáng chúng phản xạ. Trong khi đã xuất hiện những loại cửa sổ có công suất bức xạ thấp, có khả năng loại bỏ một vài loại bức xạ mặt trời, thì loại cửa kính thông minh này cho phép bạn lựa chọn lượng ánh sáng bạn muốn loại bỏ. Được kết nối với hệ thống điều khiển thông minh, các tòa nhà cao tầng có thể có hàng nghìn cửa sổ như thế này, chúng sẽ trở nên tối màu hơn vào giờ cao điểm và lại trong suốt trở lại khi trời tối. Những người sản xuất hy vọng loại cửa sổ này có thể tiết kiệm tới 25% chi phí cho HVAC. Cửa kính thông minh là một sự lựa chọn tốt, tuy nhiên mong rằng sẽ xuất hiện nhiều loại kính thong minh khác cạnh tranh trên thị trường công nghệ xanh.

 

 

 

Các thiết bị hiện đại giờ đây trở nên thông minh hơn rất nhiều. Căn bếp của chúng ta giờ có thể được trang bị những thiết bị mới nhất giúp tiết kiệm năng lượng và đơn giản hóa cuộc sống. Các sản phẩm của LG trong 2011 Consumer Electronics Show đã minh họa rõ xu hướng của các thiết bị gia đình: đó là một mạng lưới thông minh gồm tủ lạnh, máy rửa bát đĩa và máy giặt – tất cả đều được kết nối với một thước đo thông minh giúp tiết kiệm tối đa chi phí. Thước đo thông minh thực tế là một thước đo điện tử chuyên xử lý số liệu thời gian thực của các thiết bị và kết nối với chúng để điều chỉnh năng lượng. Với các số liệu trên, các thiết bị thông minh của LG có thể quyết định mức sử dụng năng lượng và tự động chạy khi giá điện ở mức thấp nhất.

 

Các thiết bị mới này cũng kết hợp với nhiều công nghệ hữu ích khác – ví dụ như tủ lạnh LG có màn hình LCD giúp bạn sắp xếp và thống kê lượng thức ăn có trong tủ lạnh. Bằng cách lập trình về hạn sử dụng, chiếc tủ lạnh sẽ thông báo cho bạn khi nào thức ăn sắp hỏng. Hay việc trích xuất các thông tin về đồ ăn trong tủ lạnh sang các thiết bị di động, ví dụ như smart phone, sẽ giúp bạn lập một danh sách mua sắm dựa vào những gì bạn đã có trong tủ lạnh.

 

Những cải tiến trong việc sử dụng hiệu quả năng lượng làm cho các thiết bị thông minh trở thành những công nghệ xanh tuyệt vời. Nhưng chúng chỉ là một phần nhỏ, một yếu tố thân thiện với môi trường trong một công trình bao gồm tất cả những gì chúng ta đã nói phía trước: đó là căn nhà không sử dụng năng lượng – the zero energy home.

 

 

 

Ngôi nhà không sử dụng năng lượng – the zero energy home – được xây nên để hoạt động mà không tốn một chút năng lượng điện nào. Nói cách khác, nó tự cung cấp nguồn năng lượng có thể tái tạo cho chính nó. Từ “zero” ở đây mang cả ý nghĩa về tiêu thụ năng lượng và thải khí carbonic khi chúng hoạt động chỉ nhờ vào nguồn năng lượng tái tạo được như năng lượng mặt trời hay năng lượng gió.

 

Ngôi nhà không sử dụng năng lượng được xây dựng đặc biệt nhằm mục đích sử dụng năng lượng một cách hiệu quả nhất với hệ thống cách nhiệt xanh và các công nghệ như hệ thống năng lượng mặt trời thụ động. Căn nhà tất nhiên vẫn phải sử dụng một lượng điện năng nào đó, mà sẽ được cung cấp bởi các tấm pin năng lượng mặt trời hay năng lượng gió. Ngôi nhà không sử dụng năng lượng sẽ đạt hiệu quả lớn nhất khi nó ở trong một vùng nhỏ, khi mà các nhà có thể chia sẻ cho nhau các nguồn năng lượng tái tạo được.

 

Xây một căn nhà không sử dụng năng lượng không phải là điều dễ dàng. Nó không hề rẻ, nhưng một vài chính phủ đang bắt đầu hỗ trợ các công trình không sử dụng năng lượng như thế này bằng các khoản trợ cấp khuyến khích. Chính phủ Hoa Kỳ đã đưa ra một quỹ tín dụng thuế đầu tư năng lượng mặt trời hỗ trợ 30% tổng chi phí hệ thống, và bang California còn cung cấp tiền cho những người lựa chọn sử dụng nguồn năng lượng tái tạo. Sử dụng năng lượng tái tạo hiện đang làm một xu hướng mới của thời đại, tuy giá thành còn rất cao, nhưng lợi ích nó mang lại cho người sử dụng và cho môi trường là không thể chối cãi.