Дома будущего

Жизнь современного человека немыслима без электричества. Между тем это один из самых дорогостоящих ресурсов на планете. Вот уже несколько десятилетий ученые бьются над задачей: как сократить потребление электроэнергии? Недавно специалисты Массачусетского технологического института разработали проект дома будущего с системой поглощения солнечного света. При этом в качестве светильников там будут использоваться люминесцентные растения.

Солнце, ветер и вода
Футурологи утверждают, что уже к 2050 году количество городского населения вырастет с нынешних семи до десяти миллиардов. Не будет ли им тесно? И хватит ли энергетических ресурсов для поддержания жизнеобеспечения такой массы граждан? Один из выходов – так называемые дома солнца. Собственно, идея систем коммуникаций, работающих на солнечной энергии, далеко не нова.
Ученые разрабатывают проекты экологически чистых высотных зданий, внутри которых будут находиться энергетические источники нового поколения – солнечные батареи или турбины, вращаемые с помощью ветра. Планируется также, что башни будут очищать воздух от вредных примесей.
В 2004 году в Нью-Йорке на набережной реки Гудзон был построен первый «зеленый небоскреб» The Solaire – «Солнечный». Обои и покрытие полов в здании изготовлены из натуральных материалов. В подвале башни находится водоочистительная станция. Использованная жильцами вода очищается поглощающими грязь микроорганизмами и течет по трубам назад в квартиры. То же самое происходит и с теплом. Электричество вырабатывается микротурбиной, работающей на природном газе, а тепло от турбины греет воду. Как на космическом корабле! Чем не вариант для обитателей мегаполисов?
Проект Halo, разработанный группой Team Sweden, в которую входят студенты более 40 университетов, представляет собой концепцию жилого здания, полностью функционирующего на солнечном электричестве. На 95% конструкция состоит из возобновляемой древесины. В Halo входят более 30 скрепленных друг с другом изолированных модулей. Солнечные батареи располагаются на крыше и обеспечивают энергией весь дом.
«Гидроэлектрический приливной дом» – это проект дизайнера и архитектора Марго Красожевич. У строения две оболочки – внешняя и внутренняя. Во внешнюю, состоящую из бетона, встроены солнечные батареи и гидравлические турбины, обеспечивающие жилую зону электричеством, вырабатываемым приливными волнами. Внутренняя оболочка изготовлена из легкого алюминия, по мере приливных изменений она поднимается и оседает… Таким образом, энергия приливов работает в симбиозе с ветром и солнцем. Правда, такой дом можно построить только на берегу океана.

Светоэкраны вместо окон
Но давайте возьмем более узкую тему – освещение. Лет десять назад исследователи из Южно-Калифорнийского и Мичиганского университетов разработали технологию под названием OLED – «органические светоизлучающие устройства».
Экраны из фотонного пластика, способного пропускать электрический ток, в выключенном состоянии становятся совершенно прозрачными и потому в дневное время могут использоваться в качестве обычных окон, а вечером освещать помещение, а также при подключении соответствующего оборудования служить для просмотра телепередач. В общем, с такими окнами вам больше не понадобятся ни люстра, ни телевизор! Правда, пока что-то не слышно, чтобы новинка обрела популярность. Или технологии оказались слишком дорогими?

Растения вместо лампочек
В новом проекте дома будущего, возглавляемом профессором Массачусетского технологического института Майклом Страно, участвуют архитекторы, химики и другие специалисты. Помимо использования солнечного света в качестве источника энергии здесь предполагается применение экологических технологий для подачи воды, а также компостирования отходов в почве.
В ходе первоначальных экспериментов специалистам из MIT удалось заставить некоторые растения светиться, используя фермент, присутствующий в организме светлячков, – люциферазу в связке с еще одним химическим веществом – люциферином.
Подобный проект уже разрабатывался несколько лет назад под названием Glowing Plants. В основе его также лежала реакция люциферазы, которую внедряли в растения посредством генной инженерии. На старт­ап было потрачено четыре года и полмиллиона долларов. Но свечение оказалось слишком слабым, чтобы говорить о каких-то реальных результатах, поэтому проект закрылся.
Однако в MIT пошли другим путем. Чтобы имплантировать светоносные белки в листья растений, последние замачивают под высоким давлением в специальном растворе, насыщенном наночастицами. Другие способы – напыление и специальное окрашивание этими частицами.
Первые опыты с такими нанобионическими растениями провели в 2017 году. Поначалу результаты оказались весьма скромными – удалось добиться лишь тусклого свечения. Но потом исследователи сумели вырастить несколько поколений люминесцентного водяного кресса, который светился дольше и ярче, чем первые экспериментальные образцы. Еще ученые разработали так называемые световые конденсаторы – компоненты растений, которые купируют слишком яркое излучение, продлевая периоды люминесценции.
Авторы проекта убеждены, что им удастся усовершенствовать технологию и сделать излучение растений настолько ярким и стабильным, что оно сможет длительное время полностью освещать помещения, не требуя дополнительных источников. А со временем светящиеся деревья смогут заменить уличные фонари.
«На освещение расходуется сейчас значительная доля потребляемой электроэнергии, около 20% мирового потребления. Это две гигатонны двуокиси углерода в год, – комментирует Майкл Страно. – Светящиеся растения не просто заменят лампу на столе, но и помогут нам сократить огромный энергетический след».
Сейчас модель дома будущего выставлена в Смитсоновском музее дизайна в Нью-Йорке. Она должна заинтересовать, во-первых, любителей экотехнологий, а во-вторых, тех, кого интересует экономия электроэнергии. Ну а со временем, если все пойдет хорошо, возможно, удастся внедрить технологию в массы.