از کپی‌برداری از فرآیند استفاده از انرژی خورشیدی تا کنترل دمای سوزان در عمق زمین، دانشمندان، شرکت‌ها و سرمایه‌گذاران با سرمایه‌گذاری در فناوری‌های پیشرفته در حوزه محیط زیست بخت بشر را برای نجات از سوخت‌های فسیلی امتحان می‌کنند.
در حالی‌که انتظار می‌رود منابع سنتی انرژی پاک مانند انرژی خورشیدی و باد نقش اصلی را در کمک به کشورها برای دستیابی به اهداف زیست‌محیطی کوتاه مدت ایفا کنند، برای دستیابی به اهداف بلند مدت احتمالا به فناوری‌های پیشرفت‌تری نیازمندیم. دستیابی به چنین فناوری‌هایی به پول، تحقیقات و کمی هم شانس نیاز دارد. در ادامه با برخی از فناوری‌هایی که بیشترین توجه را به خود جلب کرده‌اند، آشنا شوید.
همجوشی هستهای
همجوشی هستهای یا فوزیون فرآیندی است که باعث گداختن خورشید می‌شود. دانشمندان سعی دارند با کپی‌برداری از این فرآیند به فناوری دست پیدا کنند که کره زمین را از شر انرژی‌های فسیلی نجات دهد.
در این فرآیند وقتی هسته‌های دو اتم در معرض گرمای شدید قرار می‌گیرند به یک اتم بزرگتر تبدیل می‌شوند و مقادیر زیادی انرژی تولید می‌شود. مشکل این است که هیدروژن سوخت معمولی باید تا ۱۵۰ میلیون درجه سلسیوس گرم شود که مستلزم صرف انرژی بسیار زیادی است. هیچ تاسیساتی هنوز هیچ فرآیند همجوشی هستهای را امتحان نکرده است که بیش از مصرف خود انرژی تولید کند. از طرفی راه‌اندازی یک نیروگاه برق با استفاده از این فناوری موانع دیگری مانند نحوه مهار مقرون به صرفه و اقتصادی گرمای آن را نیز دارد.
با این حال، دانشمندان دانشگاه آکسفورد، موسسه فناوری ماساچوست و برخی موسسات دیگر می‌گویند که در حال پیشرفت در این زمینه‌اند. دولت بریتانیا بر این باور است که یک نمونه اولیه از چنین تاسیساتی تا سال ۲۰۴۰ ساخته خواهد شد.
همجوشی هستهای مزایایی نسبت به شکافت هستهای دارد- که در راکتورهای هستهای امروزی برای تجزیه اتم‌ها از آن استفاده می‌شود- از جمله اینکه سوخت آن از آب به دست می‌آید، نه اورانیوم یا پلوتونیوم رادیواکتیو. این به این معنی است که همجوشی هستهای ضایعات رادیواکتیو درازمدت تولید نمی‌کند.
شرکت‌های تولید انرژی نسبت به این فناوری اشتیاق دارند و هم‌اکنون شرکت‌هایی از کشورهای ایتالیا، نروژ و آمریکا در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند.
انرژی هستهای پیشرفته
نیروگاه‌های هستهای پیشرفته از راکتورهای عظیم هستهای امروزی کوچکتر خواهند بود. از این نیروگاه‌ها می‌توان در مکان‌های دورافتاده، در کنار نیروگاه‌های خورشیدی و بادی و در زمان غروب خورشید و یا زمانی که باد نمی‌وزد، استفاده کرد. برخی نمونه‌ها از این نوع نیروگاه‌های هستهای پیشرفته می‌توانند از ضایعات هستهای به عنوان سوخت استفاده کنند.
اما ساخت نیروگاه‌های هستهای پیشرفته نیز چالش‌های خود را دارد. راکتورهای بزرگ آب سبک امروزی مقرون به صرفه‌اند اما راکتورهای کوچک گران تمام می‌شوند.
از طرفی منتقدان می‌گویند راکتورهای پیشرفته ضایعات غلیظ‌تری تولید می‌کنند و از اورانیوم بسیار غنی‌شده‌تر نسبت به سوخت راکتورهای امروزی استفاده می‌کنند. این مساله راکتورهای پیشرفته و زنجیره تامین آنها را برای کسانی که به دنبال دستیابی به موادی‌اند که بتوان به راحتی به بمب تبدیلشان کرد، جذاب می‌کند.
در آمریکا بیل گیتس قصد دارد یک راکتور ناتریوم به ارزش ۱ میلیون دلار در وایومینگ بسازد تا بتواند تا سال ۲۰۳۰ شبکه برق آمریکا را تامین کند. چین و روسیه و ژاپن نیز در حال فعالیت روی این فناوری‌اند.
جذب و ذخیره کربن
یک شرکت فناوری زیست محیطی سوئیسی به کمک یک شرکت ذخیره‌سازی کربن ماه گذشته بزرگترین کارخانه ذخیره کربن را در ایسلند افتتاح کردند. این نیروگاه با مکش دی‌اکسید کربن از هوا آن را به زیر زمین پمپاژ می‌کند و دی‌اکسید کربن در نهایت در زیر زمین به سنگ تبدیل می‌شود.
این نیروگاه یکی از ۱۵ نیروگاه جذب مستقیم هوا در جهان است. همه ۱۵ نیروگاه در جهان با استفاده از این روش که دی ای سی (DAC) نام دارد در مجموع حدود ۹ هزار تن دی‌اکسید کربن در سال از آسمان جذب می‌کنند. شاید این مقدار به نظر مقدار قابل توجه‌ای برسد، اما این تنها دی‌اکسید کربن تولید شده توسط ۲ هزار خودروست.
هزینه‌های بالای این فناوری که چیزی در حدود ۶۰۰ دلار به ازای هر تن دی اکسید کربن جذب شده است، می‌تواند رشد آن را در کوتاه مدت محدود کند، اما به گفته طرفدارانش با پیشرفت فناوری، هزینه‌ها کاهش خواهد یافت.
نوآ دیچ، رئیس گروه غیرانتفاعی کربن ۱۸۰، می‌گوید: «اینجاست که دی ای سی خیلی جالب‌تر می‌شود.» او فکر می‌کند که دی ای سی بعد از سال ۲۰۳۰ کارآیی خود را نشان خواهد داد.
حتی جذب و ذخیره کربن با استفاده از فناوری‌های غیرپیشرفته، جاده‌ای پر دست انداز را طی کرده است. چندین کارخانه دفن دی اکسید کربن یا از کار افتاده یا ناتمام مانده‌اند.
هیدروژن
هیدروژن که مدت‌هاست در سوخت موشک استفاده می‌شود، می‌تواند با گاز طبیعی ترکیب شود تا سوختی تمیزتر بسازد و یا در خودروهای الکتریکی پیل سوختی استفاده شود. همچنین می‌توان آن را از آمونیاک برای سوخت کشتی‌ها استخراج کرد.
هیدروژن به اصطلاح پاک از باد، انرژی هستهای و یا خورشیدی گرفته می‌شود زیرا امروزه هیدروژنی که اصطلاحا به آن هیدروژن خاکستری گفته می‌شود از سوخت‌های فسیلی گرفته می‌شود. اما تولید هیدروژن پاک چهار برابر نسبت به هیدروژن خاکستری هزینه دارد.
گزینه دیگر، استفاده از هیدروژن آبی است که با استفاده از نیروگاه‌های گاز طبیعی که کربن را جذب می‌کنند ساخته می‌شود، اما برخی دانشمندان می‌گویند که این فرآیند می‌تواند گاز متان آزاد کند که منجر به تولید هیدروژنی نه چندان پاک‌تر از خود گاز طبیعی شود.
عربستان سعودی، به عنوان بزرگترین صادرکننده نفت جهان، در حال برنامه ریزی برای راه‌اندازی یک نیروگاه تولید هیدروژن پاک در ابر شهر آینده‌نگرانه خود نئوم است. ارزش این نیروگاه ۵ میلیارد دلار است.
نیروگاه‌های زمین‌گرمایی
نیروگاه‌های زمین‌گرمایی حرارت را تا ۷۰۰ درجه فارنهایت (۳۷۰ درجه سانتیگراد) در جایی بسیار پایین‌تر از سطح زمین برای ایجاد بخار و چرخاندن توربین‌های تولید برق بالا می‌برند.
کشورهایی مانند آمریکا، اندونزی، فیلیپین و کنیا در تولید برق زمین‌گرمایی پیشرو هستند. اما این فناوری باید به سرعت و در مقیاس بالا افزایش یابد تا نقش مهمی در ارائه جایگزینی برای سوخت‌های فسیلی ایفا کند.
آمریکا هم‌اکنون می‌تواند ۱۰ درصد از تقاضای کنونی برق خود را از طریق زمین‌گرمایی تولید کند. این رقم از ۰/۴ درصد افزایش یافته است زیرا هزینه‌های بالای اولیه مانع سرمایه گذاری می‌شود. کشورهایی که منابع سوخت فسیلی کمی دارند، از جمله ژاپن و سنگاپور، هدفشان توسعه انرژی زمین‌گرمایی است.