Οι δέκα κορυφαίες τεχνολογίες για το 2020

Η παραγωγή πολλών από τις χημικές ουσίες στις οποίες βασιζόμαστε απαιτεί ορυκτά καύσιμα. Ωστόσο, μια νέα προσέγγιση υπόσχεται τη μείωση των εκπομπών του κλάδου χρησιμοποιώντας το φως του ήλιου για τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα, που εκλύεται, σε χρήσιμες χημικές ουσίες. Οι πρόσφατες εξελίξεις στους καταλύτες που ενεργοποιούνται από το φως του ήλιου και που απαιτούνται για αυτήν τη διαδικασία είναι ένα βήμα προς τη δημιουργία «ηλιακών» διυλιστηρίων για την παραγωγή χρήσιμων ενώσεων από τα εκλυόμενα αέρια, τα οποία θα μπορούσαν να μετατραπούν σε οτιδήποτε, από φάρμακα και απορρυπαντικά έως λιπάσματα και υφάσματα.

Εάν ο στόχος της αντικατάστασης ανθρώπων από προσομοιώσεις ώστε να γίνουν οι κλινικές δοκιμές γρηγορότερες και ασφαλέστερες ακούγεται απλός, η επιστήμη πίσω από αυτό δεν είναι καθόλου απλή. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από εικόνες υψηλής ανάλυσης ενός ανθρώπινου οργάνου τροφοδοτούν ένα σύνθετο μαθηματικό μοντέλο των μηχανισμών που ελέγχουν τη λειτουργία αυτού του οργάνου. Στη συνέχεια, υπολογιστικοί αλγόριθμοι επιλύουν τις προκύπτουσες εξισώσεις και δημιουργούν ένα εικονικό όργανο που συμπεριφέρεται σαν πραγματικό. Τέτοια εικονικά όργανα ή συστήματα σώματος θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τους ανθρώπους στις αρχικές αξιολογήσεις φαρμάκων και θεραπειών, καθιστώντας τη διαδικασία πιο γρήγορη, ασφαλέστερη και λιγότερο δαπανηρή.

Η ψηφιακή ιατρική δεν θα αντικαταστήσει τους γιατρούς σύντομα, αλλά οι εφαρμογές που παρακολουθούν ιατρικές καταστάσεις ή χορηγούν θεραπείες θα μπορούσαν να βελτιώσουν τη φροντίδα και να υποστηρίξουν ασθενείς με περιορισμένη πρόσβαση σε υπηρεσίες υγείας. Πολλά έξυπνα ρολόγια μπορούν ήδη να ανιχνεύσουν εάν ο φορέας τους έχει ακανόνιστο καρδιακό παλμό και παρόμοια εργαλεία αναπτύσσονται που θα μπορούσαν να βοηθήσουν με αναπνευστικές διαταραχές, κατάθλιψη, Alzheimer και πολλά άλλα. Αναπτύσσονται ακόμη και χάπια που περιέχουν αισθητήρες, οι οποίοι στέλνουν δεδομένα σε εφαρμογές για να εντοπίσουν πράγματα όπως θερμοκρασία σώματος, αιμορραγία στο στομάχι και καρκινικό DNA.

Η ηλεκτρική κίνηση θα επέτρεπε στα αεροπορικά ταξίδια να μειώσουν τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και το κόστος των καυσίμων, και να επιφέρουν μεγάλες μειώσεις θορύβου. Πολλοί οργανισμοί, από την Airbus έως τη NASA, εργάζονται για την τεχνολογία σε αυτόν τον τομέα. Αν και οι ηλεκτρικές πτήσεις μεγάλων αποστάσεων ενδέχεται να εξακολουθήσουν να είναι αρκετά μακριά, και υπάρχουν εμπόδια κόστους και κανονιστικών ρυθμίσεων, υπάρχουν σημαντικές επενδύσεις στον κλάδο. Περίπου 170 πρότζεκτ ηλεκτρικών αεροσκαφών βρίσκονται σε εξέλιξη, κυρίως για ιδιωτικά, εταιρικά και επαγγελματικά ταξίδια – αλλά η Airbus λέει ότι θα μπορούσε να έχει ηλεκτρικά αεροπλάνα 100 θέσεων έτοιμα για απογείωση το 2030.

Σήμερα, 4 δισεκατομμύρια τόνοι τσιμέντου – βασικό συστατικό του σκυροδέματος – παράγονται κάθε χρόνο, σε μια διαδικασία που απαιτεί την καύση ορυκτών καυσίμων. Αυτό αντιπροσωπεύει περίπου το 8% των παγκόσμιων εκπομπών CO2. Καθώς η αστικοποίηση θα αυξηθεί μέσα στα επόμενα 30 χρόνια, ο αριθμός αυτός θα αυξηθεί σε 5 δισεκατομμύρια τόνους. Ερευνητές και νεοσύστατες επιχειρήσεις εργάζονται σε προσεγγίσεις χαμηλότερου άνθρακα, συμπεριλαμβανομένης της τροποποίησης της ισορροπίας των συστατικών που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία, χρησιμοποιώντας τεχνολογία δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα για την απομάκρυνση των εκπομπών και του τσιμέντου από το σκυρόδεμα.

Φανταστείτε αυτοκινούμενα οχήματα δίχως οδηγό που να μπορούν να «βλέπουν» γύρω από τις γωνίες ή φορητούς σαρωτές που να μπορούν να παρακολουθούν την εγκεφαλική δραστηριότητα ενός ατόμου. Η κβαντική ανίχνευση θα μπορούσε να κάνει αυτά τα πράγματα, και πολλά περισσότερα, πραγματικότητα. Οι κβαντικοί αισθητήρες λειτουργούν με ακραία επίπεδα ακρίβειας εκμεταλλευόμενοι την κβαντική φύση της ύλης – για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας τη διαφορά μεταξύ ηλεκτρονίων σε διαφορετικές ενεργειακές καταστάσεις ως μονάδα βάσης. Τα περισσότερα από αυτά τα συστήματα είναι περίπλοκα και ακριβά, αλλά αναπτύσσονται μικρότερα, πιο προσιτά παραδείγματα που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες χρήσεις.

Όταν καίγεται υδρογόνο, το μόνο υποπροϊόν είναι το νερό – και όταν παράγεται μέσω ηλεκτρόλυσης με ανανεώσιμη ενέργεια γίνεται «πράσινο». Νωρίτερα φέτος είχε προβλεφθεί ότι το πράσινο υδρογόνο θα γίνει μια αγορά 12 τρισεκατομμυρίων δολαρίων έως το 2050. Γιατί; Επειδή θα μπορούσε να διαδραματίσει βασικό ρόλο στην ενεργειακή μετάβαση, βοηθώντας τομείς που θέλουν να απαλλαγούν από τον άνθρακα – όπως η ναυτιλία και η μεταποίηση – που είναι πιο δύσκολο να ηλεκτροδοτηθούν, επειδή απαιτούν καύσιμο υψηλής ενέργειας.

Οι βελτιώσεις στην τεχνολογία που απαιτείται για το σχεδιασμό γενετικών αλληλουχιών που στη συνέχεια εισάγονται σε μικρόβια καθιστούν δυνατή την εκτύπωση ολοένα μεγαλύτερων ποσοτήτων γενετικού υλικού και την πιο εκτεταμένη αλλαγή των γονιδιωμάτων. Αυτό μπορεί να δώσει πληροφορίες για το πώς εξαπλώνονται οι ιοί ή να βοηθήσουν στην παραγωγή εμβολίων και άλλων θεραπειών. Στο μέλλον, θα μπορούσε να βοηθήσει στη βιώσιμη παραγωγή χημικών, καυσίμων ή δομικών υλικών από βιομάζα ή απόβλητα αέρια. Και θα μπορούσε ακόμη και να επιτρέψει στους επιστήμονες να σχεδιάσουν φυτά ανθεκτικά στα παθογόνα, ή σε μας να γράψουμε το δικό μας γονιδίωμα – ανοίγοντας την πόρτα για μια πιθανή κακή χρήση, φυσικά, αλλά και για θεραπείες γενετικών ασθενειών.