撰文╱歐戴、翻譯╱林慧珍
創新6
電動飛機高飛
2019年，航空業的碳排放量佔全球的2.5%；2050年，這個比率可能提高到3倍。有些航空公司開始降低碳排放量，但仍不足。許多公司爭相開發電動飛機以求補足所需的運輸量，電動推進馬達不僅直接減少碳排放量，還可使燃料成本降低90%、維護成本降低50%、噪音降低近70%。
空中巴士、Ampaire、MagniX 和Eviation 公司已投入開發電動飛機，供私人、企業或通勤使用的機種正在試飛。美國最大的國內航空公司海角航空（Cape Air）則可能率先採用電動飛機：該公司預計採購Eviation的愛麗絲9人座電動飛機。海角航空執行長沃爾夫表示，這不只對環境有益，也降低營運成本。
短時間內，電動飛機的缺點仍是航程。目前最先進電池的比能遠低於傳統燃料，因此每次飛行所需的電池重量遠大於傳統燃料，且較佔空間。目前全球約半數航班的航程少於800公里，目標是在2025年前以電動飛機取代這些班機。
創新7
低碳水泥
混凝土是最常用的人工材料，是建築的主要建材。水泥是混凝土的主要成份之一，製造過程中產生的二氧化碳相當可觀。
建築業雖然一直以安全性和可靠度等各種理由拒絕改變，但減緩氣候變遷的壓力或許真的促進了改變。美國紐澤西州的新創公司Solidia運用由羅格斯大學授權的化學製程，把生產水泥的二氧化碳排放量降低30%；和傳統製程相比，這種方法使用的黏土較多、石灰岩較少，所需的熱也較少。加拿大新斯科細亞的CarbonCure則從其他工業製程捕集二氧化碳，並製成礦物融入混凝土中，避免成為副產物逸入大氣。拿大蒙特婁的CarbiCrete開發的混凝土完全不使用水泥，而以煉鋼的副產物爐渣代替。挪威的水泥主要生產廠商Norcem計畫把一座工廠變成全世界第一座零排碳水泥廠；這座工廠目前已經使用來自廢棄物的替代能源，並準備引進碳捕集與封存技術，計畫於2030年達成零排碳的目標。
創新8
量子感測器
近來，量子電腦十分熱門，量子感測器同樣潛力無窮：可使自動駕駛車輛「看見」轉角的另一邊，或用來開發水下導航系統、火山活動和地震的早期預警系統，以及監測人類大腦活動的攜帶式掃描儀。
量子感測器借助物質的量子性質，可達到極高精確度，例如利用電子不同能態的差異做為測量基本單位。原子鐘即是一例：全球時間標準是以銫133原子在其基態的兩個超精細能階之間躍遷時，所放出輻射週期的91億9263萬1770倍的持續時間做為秒的定義。其他量子感測器也是運用原子躍遷，偵測微小的運動改變和重力、電場和磁場的細微差異。
不過量子感測器有其他製造方式。例如英國伯明罕大學正在研發以自由墜落的超冷原子，偵測局部重力改變。這類量子重力計可偵測地下管道、纜線和目前只能靠挖掘才能發現的物體。在海上航行的船隻也能以類似技術偵測水下物體。
創新9
綠氫
氫燃燒時的副產物只有水；數十年來，氫一直是許多人夢寐以求的零碳排放能源。但傳統製氫程序中，必須使用化石燃料混合蒸汽，遠稱不上零碳排放。以這種方式製造的氫稱為「灰氫」，如果把製程中產生的二氧化碳捕集並儲存，則稱為「藍氫」。
以電解方式製造的「綠氫」不一樣：機器把水分解成氫和氧，沒有其他副產物。以往電解過程必須消耗大量電力，現在的狀況已經改善，有兩個理由：第一，電網中有大量多餘的再生電力，可用來電解水，生產氫並「儲存」；第二，電解裝置效率越來越高。現在有些公司正在開發的電解裝置，可生產和灰氫或藍氫一樣便宜的綠氫。分析專家預測，這些公司將在10年內達成目標。
創新10
全基因組列印
在新冠肺炎疫情大流行初期，中國科學家把新冠病毒的遺傳序列上傳到遺傳資料庫中。之後，瑞士一個研究團隊合成了整個基因組，並據以製造出病毒，這就像是遠距傳物，把病毒傳遞到科學家的實驗室中進行研究，而不必等待實體樣本。速度之快，說明了全基因組列印（whole-genome printing）何以能促進醫學及其他方面的研究。
合成生物學領域正蓬勃發展，全基因組合成是其中之一，研究人員運用軟體來設計想要合成的遺傳序列，然後將其引入微生物的基因組，藉此改造微生物，好讓微生物幫忙做事，例如生產新的藥物。到目前為止，研究人員多半只把基因組稍加編輯，但是合成技術及軟體的改善，促使更大範圍的遺傳材料合成、進而更廣泛改變基因組。2019年一個研究團隊合成出一種啤酒酵母菌的基因組，包含近1100萬個核苷酸序列。如此大片段基因組的設計及合成，把微生物變成了工廠，可產製藥物及生產許多物質；經過設計，這類工廠能利用非食用的生質材料來生產各種化學物質、燃料及新型建材。
本文取自《科學人》雜誌2021年1月號，更多的內容歡迎閱讀《科學人》雜誌。相關訊息網址：sa.ylib.com
