10 новых технологических решений для здоровья планеты

По мере того как человечество продолжает оказывать давление на наши природные системы, мы наблюдаем, как важнейшие земные процессы, регулирующие стабильность и устойчивость нашей планеты, выходят за безопасные пределы. Концепция планетарных границ — это научный анализ стабильности природных систем Земли, предлагающий четкое понимание взаимосвязанных земных процессов, которые лежат в основе жизни и поддерживают здоровье нашей планеты. При действии в рамках безопасного операционного пространства эти системы находятся в равновесии и обеспечивают стабильные условия, необходимые для развития и благополучия человека.

Однако по состоянию на 2025 год 7 из 9 планетарных границ были нарушены: концентрация парниковых газов растет, синтетические химикаты выбрасываются в природу, наблюдается избыточное использование питательных веществ, изменения в пресной воде, вырубка лесов, кислотность океана и биоразнообразие — все это достигло уровней, которые являются неустойчивыми для нашей планеты и будут иметь резонансные негативные последствия, которые мы пока не можем полностью предсказать. Решение этих нарушений требует осознанного и быстрого коллективного ответа. Разрабатывая политику, которая уделяет приоритетное внимание здоровью планеты и смягчает разрушительный след человека, и развивая наши бизнес-модели с учетом экологических ограничений, мы можем наметить путь обратно к безопасному операционному пространству для человечества, что является необходимым (но далеко не достаточным) условием для справедливости.

Технологический прогресс играет решающую роль в усилиях по возвращению мировой экономики в безопасное операционное пространство планетарных границ. Технологии могут заменить наносящие вред планете решения (например, переход от ископаемого топлива к ВИЭ и электрическим решениям), обеспечить более эффективный мониторинг экологических изменений, смягчить разрушительные последствия и потенциально помочь восстановить целостность некоторых жизненно важных систем нашей планеты.

Технологии, представленные в этом отчете, предлагают перспективные инструменты в рамках более широкой трансформации, необходимой для возвращения в безопасное операционное пространство. От прорывов в экологически чистой энергии и ресурсоэффективности до инноваций в материалах, сельском хозяйстве и восстановлении экосистем — эти решения способны устранить и смягчить ключевые драйверы нарушения планетарных границ. Хотя полагаться исключительно на новые технологии вместо использования проверенных и масштабируемых существующих вариантов было бы неразумно, и ни одна технология не может в одиночку решить сложные проблемы, с которыми мы сталкиваемся, новые технологии в совокупности предлагают вклад в новые пути взаимодействия с нашей планетой с учетом ее пределов. Поддерживая ответственное внедрение этих технологий, мы можем помочь ускорить переход к более устойчивым и сбалансированным отношениям с нашей планетой.

Йохан Рокстрем Директор Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK)

Введение

Устранение нарушений планетарных границ потребует быстрого и справедливого масштабирования новых технологических решений. В 2024 году средняя глобальная температура оставалась на 1,5°C выше доиндустриального уровня в течение всего года. 1,3°C этого потепления можно отнести на счет человеческой деятельности. Текущие подходы к смягчению последствий не позволяют ограничить потепление этим порогом. Фактически, многие авторитетные прогнозы показывают, что текущая политика и обязательства приведут к потеплению на 3°C к 2100 году, что вызовет катастрофические последствия для жизни на Земле.

Перед лицом этого обостряющегося кризиса технологии — и их быстрое развертывание в масштабе — призваны сыграть жизненно важную роль, помогая человечеству построить более устойчивое будущее, адаптироваться к последствиям изменения климата и восстановить ущерб, уже нанесенный Земле и ее экосистемам. Хотя к роли технологий в решении климатического кризиса следует подходить с осторожностью — особенно потому, что развитие технологий также может создавать нагрузку на глобальные природные ресурсы — не менее важно признать, что не существует жизнеспособного пути к устойчивому будущему, который бы не зависел в значительной степени как от существующих, так и от новых технологий.

На протяжении более десяти лет Всемирный экономический форум в своем ежегодном отчете «10 прорывных технологий» выделял самые передовые решения, способные оказать влияние на наше общество. Это специальное издание является первым в своем роде и посвящено новым технологиям, которые могут специально адресовать и реагировать на текущее состояние нашей планеты. Учитывая растущие доказательства того, что мы уже вышли за пределы «безопасного операционного пространства» Земли и нарушили 7 из 9 планетарных границ (см. Рисунок 1), существует острая необходимость в решениях, которые сокращают выбросы парниковых газов, поддерживают целостность биосферы, обеспечивают эффективность ресурсов и даже восстанавливают системы Земли.

В этом отчете рассматриваются технологии со значительным потенциалом реагирования на самые острые экологические вызовы нашего времени. Некоторые из них — такие как зеленый бетон, производство зеленого аммиака и улавливание и использование метана — сосредоточены на достижениях в области материальных и химических процессов для снижения выбросов и декарбонизации ключевых секторов. Другие — такие как двунаправленная зарядка следующего поколения и модульная геотермальная энергетика — предлагают инновационные способы переосмысления энергетических систем для повышения их эффективности, гибкости и устойчивости. Достижения в области биотехнологии также привели к появлению точного ферментирования для получения альтернативных белков и инженерии микробиома для здоровья почвы, что может повысить продовольственную безопасность, снизить выбросы в сельском хозяйстве и восстановить функции экосистем. Когда различные технологические достижения конвергируют, они делают возможными такие прорывы, как автоматизированная переработка пищевых отходов, оперативное и детализированное дистанционное зондирование Земли и регенеративное опреснение.

Для масштабирования этих технологий необходимы благоприятная нормативно-правовая среда, значительные финансовые инвестиции и скоординированные действия во всех секторах. Обеспечение разработки и внедрения технологий справедливым образом также важно для максимизации их воздействия и гарантии того, что выгоды будут распределяться широко по всему миру. Каждая технология в этом отчете была оценена с учетом этих критически важных аспектов политики, финансов и справедливости. Хотя сами по себе технологии не являются панацеей от кризиса здоровья планеты, климатические прогнозы ясно показывают, что удержание в пределах порога 1,5°C потребует беспрецедентных технологических инноваций и быстрого внедрения. Технологии, описанные в данном отчете, представляют собой отправную точку для коллективных действий, предлагая подходы с потенциалом ускорения прогресса, вдохновения на сотрудничество и помощи в обеспечении устойчивого будущего.

Хелен Бердетт Руководитель отдела технологий для Земли, Всемирный экономический форум

Фредерик Фентер Главный исполнительный редактор, Frontiers

Соответствие планетарным границам

РИСУНОК 1

Методология

Технологии были номинированы, проанализированы и отобраны с помощью опросов экспертов, анализа трендов с помощью ИИ и обзора комитетом. Следуя установленной методологии выбора технологий, разработанной в рамках отчетов Всемирного экономического форума «10 прорывных технологий» на протяжении 13 лет, технологии, представленные в этом отчете, были номинированы в ходе опроса экспертов. Этот процесс включал вклад партнеров Всемирного экономического форума и членов Советов глобального будущего (Global Future Council), сети главных редакторов Frontiers, а также национальных чемпионов и жюри из 100 человек премии Frontiers Planet Prize.

Респонденты опроса предоставили информацию о номинированной технологии, включая название, описание, ключевые прорывы, тематические исследования и то, как она повлияет на окружающую среду, экономику и общество, а также потенциальные риски, сопровождающие технологию. Всего было собрано 123 технологии.

Чтобы оценить актуальность новых технологий, ИИ-анализатор трендов (AI Trend Analyzer), разработанный Frontiers, сопоставил номинации и частоту их упоминания в академических статьях за 10-летний период. Этот уточненный список из 20 технологий был затем оценен руководящим комитетом экспертов, которые применяли следующие руководящие принципы: – Новизна: начинается раннее внедрение, но широкое использование еще не достигнуто. – Влияние: потенциал значительного отклика на планетарные границы. – Глубина: разработка ведется множеством структур при широком и устойчивом интересе.

1 Точное ферментирование

Производство белков без использования животных для трансформации продуктов питания, материалов и медицины.

Более одной трети мирового потребления белка приходится на источники животного происхождения, что делает животноводство основным драйвером трансформации земель, использования пресной воды, выбросов парниковых газов и загрязнения биогенными веществами. Прецизионная ферментация может производить идентичные или почти идентичные белки без участия животных, используя микроорганизмы, оптимизированные для их выработки.

Независимые оценки жизненного цикла показывают, что прецизионная ферментация может сократить выбросы парниковых газов на 72–97%, снизить потребление воды на 81–99% и сократить использование земель на величину до 99% по сравнению с традиционным производством молочного белка.

Финансовый аспект

Подходы смешанного финансирования, модульная инфраструктура и открытые библиотеки штаммов могут расширить участие небольших фирм и региональных производителей. Высокие капитальные затраты (CAPEX) и централизованные модели производства могут ограничить широкий доступ.

Аспект справедливости

Справедливые результаты более вероятны там, где производство доступно по цене, культурно приемлемо и открыто для различных заинтересованных сторон. Без инклюзивных моделей выгоды могут остаться сконцентрированными в регионах с высоким уровнем дохода.

Политический аспект

Адаптивные нормативно-правовые базы для безопасности пищевых продуктов, маркировки и интеллектуальной собственности могут поддержать доверие общественности и доступ к рынку. Фрагментированный надзор или задержки в одобрении могут ограничить внедрение.

Решающие факторы

Успех прецизионной ферментации может зависеть от адаптивного регулирования, инклюзивных моделей финансирования и равного доступа к инструментам и рынкам.

Планетарные границы

→ Изменение климата: Снижает выбросы метана и CO₂. → Изменение землепользования: Уменьшает площадь земель, необходимых для пастбищ. → Целостность биосферы: Снижает потерю биоразнообразия. → Циклы биогенных веществ: Минимизирует загрязнение азотом и фосфором.

2 Производство зеленого аммиака

Декарбонизация производства удобрений и топлива с помощью синтеза азота на базе возобновляемых источников энергии.

Современное сельское хозяйство зависит от азотных удобрений, однако традиционный синтез аммиака потребляет до 2% мирового объема энергии и генерирует больше выбросов, чем любой другой химический процесс. Производство зеленого аммиака — экологически безопасный синтез с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) — позволяет снизить эту нагрузку на окружающую среду.

Инвестиции в электролизеры, пилотные проекты и инфраструктуру могут снизить долгосрочные затраты; однако без целевых стимулов высокие капитальные затраты могут ограничить внедрение только экспортными хабами.

Локальное производство с использованием ВИЭ и опресненной воды могло бы улучшить доступ к удобрениям в регионах, зависящих от импорта.

Национальные стратегии, стандарты закупок и разрешительная база могут поддержать зеленый аммиак как инструмент декарбонизации. Без четких механизмов традиционное производство может ограничить поддержку зеленых альтернатив.

Успех зеленого аммиака может зависеть от поддерживающей нормативно-правовой базы, целевых инвестиций в инфраструктуру и равного доступа к производству.

→ Изменение климата: исключает использование ископаемого топлива при производстве. → Закисление океана: позволяет избежать выбросов CO₂, помогая снизить поглощение углекислого газа океанами. → Биогеохимические потоки: поддерживает распределенное производство, сокращая потери азота.

3 Автоматизированная переработка пищевых отходов

Превращение отходов в ресурсы с помощью сортировки и восстановления на базе ИИ.

Только в 2022 году домохозяйства произвели более 1 млрд тонн пищевых отходов. Последние достижения в области автоматизации и робототехники упрощают отделение продуктов питания от других потоков отходов, обеспечивая крупномасштабное восстановление для компостирования, производства биогаза или апсайклинга.

Государственное финансирование и стимулы могут снизить риски инвестирования в автоматизированную инфраструктуру. Без поддержки мелких операторов технология может остаться прерогативой крупных объектов.

Локально адаптированные системы и развитие кадрового потенциала могут расширить мощности по переработке в недостаточно обслуживаемых районах.

Национальные и муниципальные мандаты на перенаправление пищевых отходов могут ускорить внедрение. Без последовательной политики системы могут остаться на уровне пилотных программ.

Успех может зависеть от четкости нормативно-правовой базы, инвестиций в децентрализованные системы и равного доступа к инфраструктуре.

→ Изменение климата: Снижает выбросы метана со свалок. → Биогеохимические циклы: Поддерживает круговорот питательных веществ. → Изменения в землепользовании: Снижает потребность в площадях под свалки.

4 Улавливание и использование метана

Преобразование мощного парникового газа в ценную энергию и продукты для краткосрочного воздействия на климат.

В 20-летней перспективе метан удерживает в атмосфере примерно в 80 раз больше тепла, чем CO2. Технологии улавливания направлены на перехват этого газа из свалок, сельского хозяйства и систем ископаемого топлива до того, как он попадет в атмосферу.

Целевые инвестиции могут ускорить внедрение — особенно в секторах, трудно поддающихся декарбонизации (отходы и сельское хозяйство).

Широкомасштабное сокращение выбросов метана может улучшить качество воздуха вблизи свалок и ферм. Без передачи технологий источники в регионах с низким доходом останутся не охваченными.

Политические механизмы, направляющие улавливание на существующие источники, могут поддержать климатические цели. В энергетическом секторе важно не допустить использования этой технологии для задержки перехода на ВИЭ.

Успех зависит от четкого регуляторного курса, сбалансированных инвестиций и инклюзивного доступа к технологиям.

→ Изменение климата: Перехватывает метан для ограничения потепления. → Нагрузка аэрозолями: Снижает выбросы сопутствующих аэрозолей. → Целостность биосферы: Защищает растительность за счет снижения уровня приземного озона.

5 Зеленый бетон

Трансформация строительства для сокращения выбросов, фиксации углерода и защиты ресурсов.

Производство цемента обеспечивает 8% мировых выбросов CO2. Новые технологии безцементного бетона используют вяжущие вещества из промышленных побочных продуктов и позволяют минерализовать CO2 в процессе отверждения.

Смешанное финансирование и «зеленые» облигации могут укрепить доверие рынка. Четкие сигналы спроса помогут компенсировать высокие первоначальные затраты.

В сочетании с местным повторным использованием отходов технология может поддерживать экономику замкнутого цикла. Без внимания к доступности выгоды могут остаться на богатых рынках.

Благоприятные строительные нормы и политика закупок могут ускорить внедрение геополимеров. Необходима сторонняя верификация для подтверждения долговечности.

Успех зависит от поддерживающей нормативно-правовой базы, инвестиционных инструментов и справедливого доступа к материалам.

→ Изменение климата: Позволяет избежать выбросов от производства цемента. → Изменение землепользования: Ограничивает деградацию земель за счет снижения спроса на первичный песок. → Новые компоненты: Направляет отходы со свалок на переработку.

6 Двунаправленная зарядка следующего поколения

Превращение накопленной энергии аккумуляторов в гибкие источники энергии, готовые к интеграции ВИЭ.

Двунаправленная зарядка позволяет электричеству перемещаться как в аккумуляторы, так и из них. Это дает возможность электромобилям снабжать энергией дома и сети в периоды пикового спроса.

Стимулы для транспортных средств и интеллектуальных инверторов помогут масштабировать технологию. Без механизмов компенсации деградации батарей внедрение будет ограничено.

Системы могут повысить устойчивость в недостаточно обслуживаемых сообществах при интеграции в общественную инфраструктуру.

Регуляторная ясность в отношении участия в сети и стандартов оборудования ускорит процесс.

Успех зависит от скоординированного регулирования, адресных стимулов и справедливой интеграции в автопарки и сообщества.

→ Изменение климата: Снижает потребность в резервных генераторах на ископаемом топливе. → Новые компоненты: Минимизирует загрязнение воздуха при пиковых нагрузках.

7 Оперативное и детализированное дистанционное зондирование Земли

С орбиты на объект: отслеживание изменений в реальном времени.

Новая волна инструментов контроля системы Земли (КСЭ) переходит от грубых снимков к изображениям с высоким разрешением в режиме, близком к реальному времени, используя спутники, дроны и ИИ.

Инвестиции в платформы открытого доступа могут расширить общественную ценность. Доминирование коммерческих интересов может сделать данные недоступными для нуждающихся сообществ.

Поддержка местной инфраструктуры позволит фермерам и городским планировщикам действовать на основе данных.

Нормативно-правовая база должна обеспечивать прозрачность и точность данных, защищая от дезинформации и нецелевого использования данных для наблюдения.

Успех зависит от прозрачного управления, инклюзивных инвестиций и равного доступа к данным.

→ Изменение климата: отслеживает выбросы и последствия экстремальной погоды. → Изменение землепользования: мониторинг вырубки лесов и расширения городов. → Использование пресной воды: предоставляет своевременные данные об уровнях вод.

8 Модульная геотермальная энергия

Масштабирование круглосуточного производства возобновляемого тепла и электроэнергии.

Модульные системы заводской сборки расширяют возможности использования тепла Земли. Они не требуют специфических геологических условий и могут быть установлены для отопления отдельных зданий или производств.

Модели смешанного финансирования могут помочь преодолеть высокие первоначальные затраты. Важно, чтобы геотермальная энергия не осталась в тени ветра и солнца.

Перепрофилирование нефтегазового кадрового потенциала дает шанс диверсифицировать рабочие места. Необходимо обеспечить доступность технологий для местных сообществ.

Четкие рамки лицензирования и стандарты госзакупок могут ускорить развертывание.

Успех зависит от четкой политики, целевых инвестиций и инклюзивного планирования.

→ Изменение климата: Обеспечивает стабильную энергию с низким уровнем выбросов. → Изменение землепользования: Требует минимальной площади поверхности. → Использование воды: Конфигурации с замкнутым контуром исключают загрязнение вод.

9 Регенеративное опреснение

Восстановление ресурсов при производстве чистой воды.

Регенеративное опреснение минимизирует отходы и энергопотребление. Методы электродиализа позволяют извлекать из рассола полезные химикаты (соляную кислоту, гидроксиды), превращая отходы в ресурс.

Сочетание государственного и частного капитала поможет снизить риски развертывания. Экономическая ценность зависит от доступа к потребителям извлеченных химикатов.

Локально адаптированные системы могли бы улучшить доступ к воде, не создавая барьеров по цене.

Регуляторная поддержка рекуперации химикатов и интеграции с ВИЭ ускорит внедрение в регионах с дефицитом воды.

Успех зависит от поддерживающего регулирования, стратегий финансирования и справедливого доступа к очистке воды.

→ Изменение климата: Заменяет системы на ископаемом топливе альтернативами на базе ВИЭ. → Использование пресной воды: Снижает нагрузку на истощенные источники. → Загрязнение: Минимизирует выброс опасных отходов в морскую среду.

10 Конвергенция технологий для здоровья почвы

Восстановление почв с помощью датчиков, микробов и ИИ.

Конвергенция контактного зондирования, инженерии микробиома и диагностики на базе ИИ делает состояние почвы видимым и измеримым, позволяя применять точные методы восстановления.

Инвестиции в ручные датчики и открытые платформы данных могут расширить доступ для мелких фермеров.

Доступные интерфейсы и защита права собственности на данные помогут обеспечить включение фермеров в цифровую среду.

Четкие стандарты диагностики почв и прозрачная валидация инструментов на базе ИИ поддержат доверие к технологиям.

Успех зависит от четких стандартов, целевых инвестиций и равного доступа к обучению.

→ Изменение климата: Улучшает удержание углерода в почве. → Биогеохимические циклы: Снижает сток азота и фосфора. → Целостность биосферы: Поддерживает биоразнообразие под землей.

Заключение

Инновационные технологии переопределяют границы возможного. При продуманном внедрении они способны защитить планетарные границы и поддержать устойчивые отношения между человеком и природой. Достижение жизнестойкого будущего потребует использования всего спектра этих достижений наряду с системными изменениями в политике и инвестициях.