材料與社會可持續(xù)發(fā)展-在線瀏覽
2025-05-09 07:45本頁面
【正文】 科學(xué)技術(shù)對農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)也是決定性的。 中國歷年糧食單產(chǎn)增加情況年度 畝產(chǎn) (斤 )1949 1371952 1761978 3371983 453q目前，再加育種技術(shù)，畝產(chǎn)噸級以上，但是化肥用量過大， 我國占世界 7％的耕地用了 1/3化肥，造成資源浪費和環(huán)境污染。 目前，硅半導(dǎo)體占 95％，隨著頻率和性能的提高，化合物半導(dǎo)體 GaAs、 InP、 GaN等成為第二代半導(dǎo)體材料，第三代將是SiC、 金剛石等。金屬材料有資源枯竭問題15 可以看出，目前已探明的金屬礦床，多者可用不足 200年，少者僅 20－ 30年，可能解決的途徑有以下幾個方面：加強對地球資源深度勘探和采掘 地球構(gòu)造剖面圖 16 世界資源大國，多數(shù)礦山開發(fā)深度已達到 1000米以上，有的達 4000米，我國只有幾百米。17向海洋要金屬 經(jīng)過億萬年的地球表面的風(fēng)化和雨水沖刷，海水溶解各種金屬，有的濃度很高，如Mg(1536g/m3)，Li()等。 1975年按體積計算，世界合成樹脂產(chǎn)量與粗鋼體積比達 :1，美、德分別達 :1和:1。當(dāng)然，近年來對甲烷水化物頗受重視，其儲量可超過現(xiàn)有化石燃料資源的總和，但距實用化還很遠，而且 CH4和燃燒產(chǎn)物 CO2都加劇溫室效應(yīng)。252。至于工程陶瓷如Si3N SiC等，資源豐富，但需提高韌性，降低成本，擴大應(yīng)用。252。從長遠看 UNDP估計到本世紀(jì)末有兩個可能結(jié)構(gòu)變化。 今后可能會便宜，因無轉(zhuǎn)動部件，構(gòu)造簡單。24太陽能 輻射于地面的太陽能 1萬倍于目前人類所需能源，取之不盡，用之不竭。 太陽能可分為光伏能和太陽爐，光電轉(zhuǎn)換效率不高！ 材料類型 材料 轉(zhuǎn)化效率 %硅 多晶 9－ 12非晶（膜） 6－ 9單晶 ～ 20化合物半導(dǎo)體GaAs（ 晶） 18－ 30CdS， CdTe（ 膜） 10－ 12CuInSe2（ 膜） 10－ 12敏化納米染料薄膜（大面積） 5 有機太陽能轉(zhuǎn)換膜 5幾種成熟和正開發(fā)的光伏轉(zhuǎn)換材料最近美國加州大學(xué)開發(fā)出多波段半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換材料，其轉(zhuǎn)換率高達37% 25 光伏轉(zhuǎn)換電能價高，約 10倍于火電。 還有民用太陽熱能的直接利用，對中國廣大農(nóng)村來說更為實用?？?再生能源 資 源 世界 中國太陽能 陸 地每年接受能量相當(dāng)于 標(biāo) 煤106億 噸 104億 噸水能 (萬 億 千瓦 時 )技 術(shù) 可開 發(fā)經(jīng)濟 可開 發(fā)生物 質(zhì) 能(億 噸 標(biāo) 煤 ) 65 7風(fēng) 能 (億 千瓦 )技 術(shù) 可開 發(fā) 96 陸 上 ，近海 地 熱 (億 噸 標(biāo) 煤 )總資 源量技 術(shù) 可開 發(fā)1400500110－潮汐能 (億 千瓦 )理 論資 源量技 術(shù)資 源量76664－世界和中國可再生能源資源狀況27世界光伏電能、風(fēng)能、生物質(zhì)能 (酒精 )的發(fā)展趨勢 世界電能分布光伏電能風(fēng)能生物質(zhì)能28216。壓水堆、輕水堆及快中子堆：無 CO2排放安全性正在提高資源豐富 全世界產(chǎn)生裂變能的原料 U和 Th的資源儲量分別為 330萬噸和 400－ 600萬噸，可提供 600ZJ(1ZJ=1021J)能量，是目前世界能源年需求量的 1500倍。海水中有 40萬億噸氘 (一升海水中氘的聚變能相當(dāng)于 300升汽油)，稱作永恒能源，但難度太大，物理證明可行，工程問題難解決(耐高溫、高通量中子輻射材料 )，預(yù)計 50－ 100年后實現(xiàn)，目前已組織國際合作。在美國建一個 100萬千瓦核電廠的核燃料費每年 4000萬美元，而同規(guī)模煤電廠為 ，天然氣 ，電廠每度電成本分別為、 ，但建設(shè)成本遠高于天然氣，每千瓦分別為 1500和 500美元。如 2022年我國水泥產(chǎn)量約 10億噸，排放 8億噸 CO2， 80萬噸 SO2， 160萬噸 NOx和 800萬噸粉塵，還有大量污水。固體廢渣目前在水泥工業(yè)用量很大， SO2一般可回收制硫酸，當(dāng)前人們最關(guān)心的是 CO2， 因為它是造成溫室效應(yīng)的禍?zhǔn)?。From “Interdisciplinary Science Reviews”, Vol26, No4, 2022,P254 35 由于溫室氣體不斷增加，到本世紀(jì)末溫升 (冰河期與目前溫差 5－ 6186。解決辦法：216。地球綠化面積擴大216。通過催化劑與生物工程 CO2＋ H2O 糧食36
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