У перший частині було розглянуто 5 провідних технологій за версією Всесвітнього економічного форму.

У цій частині буде розглянуто наступні 5 проривних інновацій, які за оцінками аналітиків найближчим часом будуть впливати на формування технологічної картини світу.

6. Електрична авіація. Сьогодні вже ні кого не здивуєш електромобілями, проте літаки з електродвигунами це, поки що, екзотика. Якщо виходити з того, що викиди вуглецю асоціюються в першу чергу з автомобілями і переведення їх на електричну тягу є цілком зрозумілим, то літаки, які за статистикою генерують лише 2,5% загальних викидів вуглекислого газу, не потребують термінового переведення на екологічно чисті джерела енергії. Однак, за оцінками екологів до 2050 цифра забруднення літаками повітря може зрости майже до 8%. Проте, розробка електричних двигунів, окрім екологічної складової, має на меті цілком комерційні вигоди, адже нова технологія дозволяє знизити витрати на паливо до 90%, на технічне обслуговування на 50% та знизити шумність літаків майже на 70%. До того ж електричні двигуни мають значне більший ресурс до капітального ремонту. Такі компанії, як Airbus, Ampaire, MagniX, Kitty Hawk, Pipistrel, Siemens вже мають цілком робочі екземпляри електролітаків. Але найбільших успіхів в цій сфери досягла компанія Eviation, яка планує здійснити перший політ свого літака Alice вже цього року. Alice стане першим серійний літаком на електричній тязі. Інноваційний літак, який може перевозити 9 пасажирів на відстань 1000 км планується використовувати в регіональній авіації. На сьогодні головною технічною проблемою електроавіації є енергоефективність батарей у порівнянні з традиційним авіаційним паливом. Адже, з точки зору питомої енергоємності реактивне паливо містить у 30 разів більше енергії ніж літій-іонна батерея. Якщо малі літаки, за рахунок низької маси ще можуть відносно швидко літати та перевозити декілька пасажирів на електричній тязі, то для великих літаків використання електричних батарей є великою проблемою. Так, для того щоб Airbus А380, який за один рейс може подолати відстань у 15000 км з 700 пасажирами на борту, був спроможній пролетіти цю відстань на електротязі, знадобиться стільки батарей, що він навіть не зможе відірватися від землі. Але не зважаючи на такі складнощі, інвестори, інкубатори та уряди сповнені оптимізму та вкладають значні кошти у профільні стартапи, а Airbus планує до 2030 року збудувати 100 пасажирських електролітаків.

7. Низьковуглецевий цемент. Цемент є найбільш поширеним у світі будівельним матеріалом, тому не дивно, що на його виробництво витрачається велика кількість енергоресурсів, які виділяють в атмосферу значну кількість вуглекислого газу. Так, за даними лондонського аналітичного центру Chatham House виробництво цементу спричиняє до 8% загальносвітового обсягу викидів антропогенного CO₂. Викиди утворюються в процесі спалювання палива, яке необхідне у процесі виробництва цементу, а також внаслідок хімічного процесу в печі, який перетворює вапняк в клінкер. Сьогодні проблемою зниження вуглецю при виробництві цементу займаються декілька стартапів у Сполучених Штатах, Великобританії та Канаді. Стартап Solidia (штат Нью Джерсі) використовує технологію розроблену університетом Рутгерса, яка дозволяє знизити шкідливі викиди на 30% за рахунок використання в процесі виробництва меншою кількості вапняку та тепла. CarbonCure (Великобританія) зберігає шкідливий газ в самому бетоні шляхом мінералізації CO₂. Компанія CarbiCrete (Канада) виключає цемент з бетону замінюючи його побічним продуктом сталеплавильного виробництва – сталевим шлаком. Norcem – великий виробник цементу в Норвегії планує створити першій в світі завод з нульовим викидом вуглецю. Компанія вже зараз використовує альтернативні види палива з відходів та планує застосування технологій уловлювання та зберігання вуглецю, що дозволить їй до 2030 повністю позбавитися вуглекислого сліду. Іншим перспективним напрямом у боротьбі з CO₂ в бетонних виробах є включення до бетону бактерій, які поглинають вуглекислий газ з повітря. Так стартап BioMason (США) «вирощує» цементоподібну цеглу на основі бактерій. Такі «живі» будівельні матеріали не замінюють звичайний бетон, проте в перспективі можуть використовуватися у будівництва легких конструкцій.

8. Квантове зондування. Унікальний винахід в основі якого лежить «містична» властивість субатомних часток знаходитись у двох місцях одночасно. Ця унікальна властивість лежить в основі квантових датчиків або гравіметрів, які значно більш чутливі та швидше за звичайні пристрої. Завдяки своїй надчутливості квантові датчики реагують на найменші зміни в гравітаційному полі. Сферами застосування нової технології будуть прогнозування землетрусів, геологорозвідувальні роботи, штучний зір, збройні сили. Передбачення землетрусів є досить серйозною науковою проблемою, проте застосування нових квантових гравіметрів надає можливість отримувати більш точні дані про рух магматичних мас, а також спрощує сам процес аналізу вулканічної діяльності та робить його більш дешевим. Застосування новітнього винаходу в будівництві допомагає отримувати інформацію про провали ґрунту, шахти, труби, кабелі та інші підземні об’єкти, які не можуть бути виявлені сучасними технічними засобами. Штучний зір – ще один напрямок використання квантових властивостей світу для керування безпілотними автомобілями. Якщо зараз для орієнтування у просторі, так звані «лідари», використовують лазерні системи сканування, то нова технологія за рахунок швидкої та точної реєстрації часу прибуття фотонів, дозволяє значно підвищити якість орієнтації у просторі. З боку військових інтерес до квантових датчиків обумовлено їх здатністю виявляти пристрої, які приймають або транслюють радіосигнали. Завдяки своїй чутливості квантові датчики можуть уловлювати навіть поодинокі фотони у широкому діапазоні частот. При цьому, оскільки вони не поглинають енергію поля, що вимірюється, сам процес «квантового пелінгу» залишається непоміченим для супротивника. Слабким місцем квантових систем є їх надчутливість до «шумів», вартість та, у деяких випадках, великогабаритність устаткування. Незважаючи на це, враховуючи перспективність нової технології, уряди та приватні інвестори інвестують значні кошти у розвиток та удосконалення квантових систем зондування. Так, Великобританія вклала 315 мільйонів фунтів стерлінгів в розвиток Національної програми квантових обчислень. За оцінками аналітиків перші серійні квантові датчики з’являтися на ринку у найближчі 3-5 років, при цьому їх основними сферами застування будуть медицина та оборона.

9. «Зелений» водень. Сам по собі водень є екологічно чистим паливом, адже при його згоранні виділяється лише вода. Проте, сам процес його виробництва зовсім не є екологічним. Станом на 2019 рік на виробництво водню для промислових потреб (виробництво аміаку та нафтопереробка) було використано 205 млрд. кубометрів природного газу, а в атмосферу потрапило 830 млн. тон вуглекислого газу. Отже, незважаючи на екологічність самого водневого палива, традиційний процес його виробництва значно забруднює атмосферу, у зв’язку з цим такий тип водню називають «сірим». Окрім цього типу існує ще «синій» водень, при виробництві якого CO₂ вловляється та відзолюється. На відміну від двох вищезазначених типів, «зелений» водень отримується шляхом електролізу, завдяки якому вода розщеплюється на водень та кисень, без шкідливих ефектів. До останнього часу такий метод виробництва водню, незважаючи на свою екологічність, був досить затратним, адже вимагав значної кількості електроенергії. Проте, з широким розповсюдженням відновлюваної електроенергетики стали з’являтися надлишкові обсяги енергії, яку можна використовувати для електролізу водню, замість того щоб просто зберігати її в батареях. Окрім того, за рахунок розвитку технологій сам процес електролізу також стає більш ефективним. На сьогодні енергетичними компаніями активно ведуться розробки методу електролізу, якій би з точки зору економічної ефективності зміг би замінити «сірий» та «синій» водень. При цьому експерти позитивно оцінюють розвиток цього напрямку та прогнозують досягнення відчутних результатів протягом цього десятиріччя.

10. Повногеномний синтез перспективна швидко зростаюча галузь синтетичної біології, яка вже сьогодні демонструє унікальні результати. За допомогою спеціального програмного забезпечення дослідники розробляють генетичні послідовності, які вводяться в мікроб та програмують його на виконання потрібних дій, наприклад створення нових ліків. І якщо раніше геноми отримували лише незначні правки, то удосконалення технологій синтезу та програмного забезпечення дозволяють створювати довші генетичні послідовності та змінювати їх у більш широкому діапазоні. Перші синтезовані вірусні геноми, які були отримані ще у 2002 році, дозволили дослідникам скласти картину про їх дію та розповсюдження. Проте, якщо раніше вченим вдавалось створювати відносно прості послідовності (декілька тисяч нуклеотидів), то у 2019 році були синтезовані геноми, які містили вже мільйони нуклеотидів, при цьому бактерії могли виконувати накази дослідників. Передбачається, що проектування геномів у великих масштабах створить можливості для мікробів слугувати своєрідними фабриками не тільки ліків, але й будь яких речовин, таких, наприклад, як паливо, будівельні матеріали, хімікати. Сьогодні дослідники мають намірі створювати геноми, що складаються з мільярдів послідовностей нуклеотидів, у тому числі геноми рослин, тварин і людини. За умови достатніх інвестицій ці наміри можуть стати реальністю вже у цьому десятиріччі, а сферами застосування новітніх технологій – рослини стійкі до патогенів, клітини людини захищені від впливу вірусних інфекцій, раку або радіації. Отже, мрія вчених написати геном людини стає все більш реальною, проте і наслідки наукових досягнень у цій тонкий та чутливій сфери є неоднозначними, адже як свідчить історія великі відкриття можуть приносити не тільки користь…

Використані джерела:
1. https://www.weforum.org/reports/top-10-emerging-technologies-2020.
2. https://trends.rbc.ru/trends/industry/6048e0629a794750974c67a7.
3. https://scientificrussia.ru/articles/uchenye-izmeryayut-temperaturu-chervej-s-pomoshchyu-nanoalmazov.
4. http://www.e-vesti.ru/ru/volshebnye-sposobnosti-kvantovogo-zondirovaniya/.
5. https://uglekislygaz.ru/dioksid-ugleroda/co2-v-atmosfere/.
6. https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-07-01/eviation-s-electric-alice-plane-to-make-first-flight-this-year.
7. https://trends.rbc.ru/trends/industry/610812b29a79470df7a3f7b4.