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10 种可以改变世界的日常技术

谁曾想到,为所有人提供能源和水竟然可以通过脚踏曲柄和泥土发电来实现?

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一根花园软管、一个锡罐、胶带、金属管道、厨房清洁剂和汽油:这就是电视偶像“百战天龙”马盖先(MacGyver)抵御杀人蚁群所需的全部物品。在现实世界中,经济实用的技术并不那么容易创造,但它们可以对人们的生活产生巨大影响。对于烹饪和照明等低技术含量的问题,一些研究人员不再寻求复杂的解决方案(依赖发动机和进口资源),而是正在开发他们称之为“汇流技术”的方案——这些技术在发展中国家使用时是有效、经济和可持续的。以下是最新突破:

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1 一桶泥土中的能量 当你有泥土时,谁还需要镍镉电池或燃煤电厂来发电呢?哈佛大学的一个教员和非洲学生团队已经利用土壤中的微生物为坦桑尼亚的家庭供电。当土壤中的微生物消化有机物质时,它们会自然产生微弱的电流,这可以通过一个由两个电极和一个小型电路板组成的简单设备来利用。哈佛大学生物学教授Peter Girguis说,一个垃圾桶大小的、装满泥土的装置可以产生足够的电力,为两个卧室照明十年或更长时间。虽然目前每个装置的成本约为50美元,但该团队正在测试新材料,以将价格降至7美元。

这台佩尔顿式水轮机来自目前为危地马拉新联盟社区提供可再生能源的微型水力发电系统。| Xeni Jardin;由AIDG提供

2 微型水力发电 丘陵地带的小溪是微型水力发电机理想的安装地点,每个发电机只需每秒三加仑的微弱水流即可运转。(相比之下,密西西比河在新奥尔良的平均流量约为每秒440万加仑。)适当基础设施发展集团(AIDG)已协助在危地马拉建造了三个系统,现在有更多的社区正在为当地的安装储蓄资金。

3 生物消化器 在《回到未来》的结局中,一点点垃圾就是布朗博士给他的德罗宁时间机器提供燃料所需的全部。生物消化器不会产生“1.21吉瓦”的电力(就像博士的融合装置那样),但它们可以为供暖、烹饪和发电提供燃料,同时减少废物和水污染。在香肠型生物消化器salchicha在西班牙语中意为“香肠”)中,细菌在一个15到30英尺长的聚乙烯管中分解废物并释放甲烷,甲烷被收集并通过管道输送到炉灶。消化后的废物可以作为肥料使用。生物消化器自19世纪70年代以来就已存在,但目前的工作重点是更大规模地生产它们。在卢旺达监狱安装的一个获奖系统将对木柴的需求减少了一半。

4 每天2美元的风力发电 谁说风力发电机必须旋转?Humdinger Wind Energy的创始人Shawn Frayne开发了一种无涡轮发电机,它利用七到十英尺的塔夫绸织物以每秒50次快速风致振动来获取能量。Frayne说,这与土木工程师为防止桥梁在风中摇摆而试图消除的现象——气动弹性颤振——是同一个现象,并且在小规模上,它以非常低的成本大大提高了从风中捕获能量的效率。“对于每天赚一两美元的人来说,拥有电力是有可能实现的,”AIDG的Peter Haas说,他正在协助Frayne在危地马拉测试这些发电机。根据风力条件,这些发电机可以用来为小型电网中的几个房间提供高效照明。Frayne希望在几年内将该产品推向市场。

5 储存在LED中的阳光 在印度农村家庭中,煤油灯无处不在,带来烟雾带来的健康问题以及火灾风险。由Greenlight Planet创始人Patrick Walsh设计的太阳能充电灯是解决这个问题的一种方案。这些灯在阳光下充电一整天后,以最亮设置可运行四个小时。这些灯还为家庭节省了燃料成本,并在一年内收回成本。在用20盏灯测试市场后,Walsh现在正在扩大生产。

6 太阳能热水器 太阳能热水器通常价格昂贵(可能需要400-1000美元),这使得许多远离电网的人难以获得热水。但加州大学伯克利分校的工程师Ashok Gadgil与AIDG合作,削减了材料,开发出一种售价100美元的太阳能热水器。它每天下午4点前可以产生26加仑加热到104华氏度的水——足够四人淋浴。测试正在危地马拉进行,之后团队计划微调设计并开始分销。

7 脚踏式电网 居住在世界偏远地区的人们很快将拥有一种新的能源:通过踩踏板充电的12伏电池。使用一个简单的交流发电机,踩踏六小时可以产生并储存足够的电能,为大约六个家庭供电30天(在人们用电量低于美国水平的地区)。总部位于旧金山的分销这些设备的公司Dissigno,在海地有一个正在运行的原型,接下来希望在坦桑尼亚安装一个由踏板者网络而不是电线连接的“电网”。

海地利用植物废料制成的木炭。| Jules Walter;由麻省理工学院新闻办公室提供

8 甘蔗木炭 在海地,大多数人使用木柴制成的木炭做饭,但该国目前98%的森林被砍伐,这主要归因于资源管理不善。麻省理工学院的学生和讲师Amy Smith转向广泛可用的甘蔗渣——甘蔗榨糖后留下的茎秆,通过燃烧、压缩并与结合剂混合,创造了一种木炭替代品。该团队目前正在寻求培训有兴趣生产和分销该产品的潜在企业家。

9 脚踏式灌溉 大多数非洲农民依赖季节性降雨,没有其他灌溉农作物的手段。因此,KickStart International的首席执行官Martin Fisher发明了一种可以用脚泵水的装置,它能从地下30英尺处抽水,并产生足够的压力灌溉两英亩的土地。这使得高价值作物如蔬菜的收成比谷物更频繁。在非洲,目前有超过6.5万个这样的水泵投入使用。Fisher因这项发明获得了2008年的勒梅尔森-麻省理工学院可持续发展奖

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10 食盐制氯 对于约12亿缺乏清洁水的人来说,一点氯就能在很大程度上提供清洁水。爱荷华大学工程学教授Craig Just只需用两盎司盐水和一些体力,就能制成足够的漂白剂来杀死五加仑水中的致病微生物。他的诀窍是:一个手摇装置,产生电力,电击水分子,将其分解,并将其与来自盐的氯原子结合。Just和他的学生计划明年在加纳和洪都拉斯测试一个原型。

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