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研究环保的实验室 可能也在破坏着情况

更新时间  2022-02-16 00:05 阅读
本文摘要:致力于淘汰碳排放的实验室,就更绿色环保吗?Physcis World最近的报道显示,可能并非如此。图源:Pixabay.com导语:全世界有许多科研团队在致力于研发如何淘汰全人类碳排放的技术,然而让令人汗颜的是,这些实验室自己就在严重地破坏着情况,只不外这个尴尬的事实现在才刚刚被发现。 本杰明·斯丘斯(Benjamin Skuse)一直在研究这个问题,并提出了相应的解决方案。

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致力于淘汰碳排放的实验室,就更绿色环保吗?Physcis World最近的报道显示,可能并非如此。图源:Pixabay.com导语:全世界有许多科研团队在致力于研发如何淘汰全人类碳排放的技术,然而让令人汗颜的是,这些实验室自己就在严重地破坏着情况,只不外这个尴尬的事实现在才刚刚被发现。

本杰明·斯丘斯(Benjamin Skuse)一直在研究这个问题,并提出了相应的解决方案。撰文 | Benjamin Skuse翻译 | 肖梦校译 | 谷大春●●●当你踏入一间典型的实验室时,洁净无菌的情况、整齐排列的设备和明确计划的事情空间都市让你误认为实验室应当是一个高效节能的范例。然而,在深入相识后,你可能会很是惊讶。

就拿普通的通风橱来说,它是用来吸走实验室中有害气体烟雾的。在实验室中,通风橱保持常开状态是很平常的,可是要知道在相同时间内,它的能耗是普通家庭的3.5倍。

无独占偶,那些沿着墙壁摆放着的一排超低温冰箱的能耗又将如何呢?在实验室中,许多这样的冷藏箱都被恒久设置在毫无须要的低温状态,经常只是用来储存很少的实验样品,甚至一些逾期的样品。而这样一台冷冻箱天天消耗的能量就等同于一个普通家庭的全部能耗。美国加州的非营利组织“我的绿色实验室(My Green Lab)”的首创人艾莉森·帕拉迪斯(Allison Paradise)先容说:“与办公室相比,单元面积的研究实验室要多消耗10倍的能量和至少4倍的水。”而且据预计,全球规模内的实验室每年约莫会抛弃55亿公斤的塑料垃圾,这足以让23个曼哈顿岛(曼哈顿岛面积59.1平方公里)的土地上都铺上脚踝高的塑料。

”实验室天天都需要消耗多种资源,其中有一些是完全无法制止的。例如,许多实验室的空调都需要全天候24小时无休地事情,另有一些专业设备,更是不行制止地需要消耗大量的能源和水资源。而且,鉴于一些实验经常会发生某些有害废物或污染物,使用一次性塑料仍然是保障科研宁静至关重要的措施。

纵然是理论研究者也无法暗自窃喜,他们的研究事情同样会给情况带来倒霉的影响:超级盘算机的泛起是人类能够举行以往不行能的盘算和模拟的关键,可是它同样需要消耗大量的电力和资源。以现在世界上最快的超级盘算机——美国的Summit为例,它每分钟就需要消耗高达17000升的冷却水。

帕拉迪斯在一个生物医学研究实验室中事情多年以后,突然意识到了:这并不意味着我们可以坐视不管。于是,她在2013年建立了实验室可连续生长组织。“我以前学到的做法是,为了‘以防万一’,应该让设备一直运行。

”她回忆说:“那时候,我从来没有质疑过这点,直到几年以后,当我已经脱离了实验室才突然意识到,让设备整夜运行着可能是一种浪费,在很大水平上是一种不须要的资源占用。”今后,帕拉迪斯便将如何改善研究的可连续性作为自己的事业,她的目的是通过“我的绿色实验室”组织让更多的科学家转变对能源、水资源和废弃物的态度。这意味着需要对研究事情的方方面面举行重新审视:包罗从淘汰老旧、低效的冰箱,到使用更为绿色的通勤方式,好比拼车。“我的绿色实验室”组织为科学家们提供了更为环保的三种主要解决方案。

首先,该组织提出了一套公认的实验室可连续性尺度。在北美各地,已有凌驾200个实验室同意遵守这一尺度。其次,该组织还为实验室产物制定了一种生态标签,类似于食品营养标志,它能够清楚直白地反映这些产物对情况的影响。

最后,他们还为实验室中碳排放大户之一的超低温冷藏箱制定了能耗星级评分制度。0 1实验室设备与看法的配合升级改善实验室,使其变得越发环保的运动并不仅仅局限在北美地域。英国的布里斯托尔大学即是这方面体现最为努力的机构之一。

为了回应学生对未来的担忧,布里斯托尔大学最近宣布进入“气候紧迫状态”,并保证到2030年实现碳排放平衡。然而,想要实现这一目的的关键还是在于布里斯托尔大学的实验室需要接纳努力的措施。该大学中实验室的面积仅占比6%,但能耗、水耗和废物排放量的占比却高达40%。

学校勉励实验室对修建举行升级革新,使用智能技术提高能源使用效率,好比:房间中没有人的时候采光设施能够自动关闭。同时,研究人员也必须改变其在实验室的事情方式。“如果实验室的使用者不努力配合,即便接纳了高效能的实验设备和废物处置惩罚方式,也将是无济于事的。

”来自该大学可连续实验室的官员安娜·路易斯(Anna Lewis)这样说道。就在去年,该大学内泛起了一个在各项环保节能改良措施中最卓有成效的案例:一栋容纳了25个科研团队和170多个独立实验室的生物医学科学楼的整栋修建获得了100%的绿色实验室认证(Green Lab Accreditation)。该认证是英国认可的到达可连续成就的标志。这项荣誉的获得要归功于一系枚举措:包罗淘汰低能效的实验工具、建设实验室设备共享机制以及实现实验室塑料的接纳和再使用。

在上述措施的配合作用下,布里斯托尔大学在已往两年的时间里就乐成节约了85000英镑的能源开支。布里斯托尔大学如今正在与英国其他一些大学互助,研究制定新一代绿色实验室认证尺度,即“实验室效率评估框架”(Laboratory Efficiency Assessment Framework,简称LEAF)。

早在2012年,英国本土就设立了“S-Lab”奖项,旨在奖励全球各地接纳了绿色环保的设计、治理和运营的实验室。与北美的“绿色实验室认证”和英国本土的“S-Lab”奖项类似,LEAF认证将授予多方面到达可连续性尺度的实验室,包罗实验室用品购置、废物处置惩罚、设备治理和通风设施等。

不外,该认证最为关键地方还是在于它将节能这一观点彻底量化:通过碳排放的淘汰和资金的节约,开发出环保化革新方案的参考基准、目的和检测尺度。今年,LEAF认证尺度正在英国海内16所大学率先实行试点项目。路易斯说:“政府和民众都期望大学的支出能够越发透明和卖力,而LEAF恰恰为实现这一目的提供了工具和途径。”此前,布里斯托尔大学的物理学院没有申请过任何一项与绿色实验室相关的奖项,但此次,它同样也加入了LEAF。

与此同时,一些游戏形式的实验性举措也在全球规模内推动着实验室的可连续生长。好比,在冰箱挑战赛(Freezer Challenge)中,乐成降低冰箱能源消耗的实验室将会获得分数奖励。另外,另有一项早在2005年就开始的竞赛,名叫“关柜门”竞赛,其目的是反抗实验室通风橱发生的庞大能耗。一直处于事情状态的通风橱在单元时间内的能耗是一般家庭能耗的3.5倍,而实验室发生的塑料废品本该举行接纳再使用,但却被直接填埋处置惩罚。

然而,这些自发的挑战赛、认证和奖励增多的同时也袒露出一个问题:为什么另有许多实验室仍然阻挡环保化呢?谜底固然是很是庞大的,不外归根结底还是因为存在着某些根深蒂固的偏见,以及缺乏改变的动力。其中,一个相当普遍的看法是:科研人员认为绿色实验室措施将导致研究质量的下降,甚至会对研究人员的康健和宁静发生倒霉的影响。

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“然而事实恰恰相反。”路易斯解释说:“好比,高效的超低温冰箱只要维护恰当,其使用寿命会更长,故障率也会更低,因此样本生存的宁静性将变得更好,同时设备恒久使用的成本也会随之变小。”帕拉迪斯也十分认同这一看法,她增补到:“许多情况下,越发环保的可连续方法往往也是更宁静和更经济的。

”对于路易斯来说,如何激励研究人员关注实验室的可连续性生长一直是最难突破的难题。研究人员最关注的问题是如何做出高质量的研究,通常他们基础没有时间去思量环保化的措施。正是基于这一原因,布里斯托尔大学为学生提供了志愿加入研究型实验室的时机,这些学生将会资助实验室改善并到达可连续生长的尺度。“学生通过这种方式不仅能够接触到通常无法触及的研究型实验室,还能让他们对大学的单薄环节和事情有所相识。

”路易斯说到。0 2大型实验室有大问题当把眼光投到差别巨细的实验室时我们就会发现,想要改善资源和电力消耗庞大的实验室和设施的可连续性,相关举措的整体性也要更强。

耗资7亿英镑建设的全新的弗朗西斯克里克研究所是一座位于伦敦中部的巨型生物医学研究实验室,它通过在修建的整体设计中融入可连续生长原则,实现了实验室的环保化。例如,通过在向南的屋顶上安装的1700平方米太阳能板,研究所实现了原位热电混淆能源系统的应用。同时,它还组建了“即插即用式”实验室,从而保证设施可以实现共享,而且能够迅速地适应未来的使用需求。

而且,研究所中三分之一的衡宇面积上都摆放着植物。在研究所的屋顶上,甚至还建有一个花园,吸引着种种野生动物前来。“克里克研究所在BREEAM评分系统当中获得了相当优秀的评级,这对于研究所的设计和建设来说是一个了不起的成就。”拉尼卡·希拉尼(Rajnika Hirani)是可连续生长和商务部的主管,而这里提及的BREEAM全称为“修建研究机构的情况评估方法”,是一种全球公认的修建可连续性认证。

“我们正在申请‘BREEAM-In-Use’认证,这将能够真正推动每个实验室做出改变。”而这里所提到的“BREEAM-In-Use”认证基于BREEAM评级系统,该系统以运行效率来权衡可连续性改善情况。0 3前路漫漫位于瑞典隆德的欧洲核散裂中子源现在正处于建设当中,建成后该中子源所发生的全部废热最终都将被接入当地的供热系统,而不是直接排入大气。可是,对于许多大型的物理实验室来说,可连续生长的理念并没有融入在实验室的设计方案当中。

好比位于日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)粒子物理实验室,早在人们思量实验室可连续性之前,该实验室大部门的修建都已经完工了。数千个庞大的液氦冷却超导磁体,大型强子对撞机(LHC)中不可胜数的其余组件,以及实验室中其他的粒子加速器都需要消耗大量的能源。

CERN在投入运行的一年时间内,共计消耗了13亿度电。来自CERN的加速器和科技部主任弗雷德里克·博尔德里(Frédérick Bordry)先容说:“我们的用电量约莫相当全日内瓦州的三分之一,也就是相当于全法国总用电量的0.2%。”这相当于30万英国家庭一年的耗电量。

“在加速器领域当中,CERN无疑是最大型的,因此也是世界上最耗电的研究设施。”好比磁体中的超导电缆,想要实现零电阻传导电流,就必须事情在1.9K的低温情况。然而,与超导电缆传输电流所节约的能源相比,给电缆降温制冷所泯灭的能源同样相当可观。

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欧洲核子研究中心的能源消耗量约莫占日内瓦州的三分之一,相当于30万个英国家庭的能耗。图源:CERN为了在有限的预算下进一步提高CERN的能源使用效率,博尔德里必须要优先思量实验室的可连续性革新。

“每次有人观光中心的时候,他们都市问到:‘为什么你们不在修建上安装光伏发电设施呢?’”博尔德里回覆说:“我们新建的楼房的屋顶上简直架设了光伏发电设施,也做了大量的隔热措施。可是如果我的改良预算只有一两百万欧元,显然我更愿意将它用在改良那些消耗了90%能源的设备上(好比机械、探测器和超级盘算机),而不是用在只消耗了10%能源的修建自己。

”现在,正在举行的一项优化工程就隶属于质子同步加速器东实验区域的翻新革新工程。质子同步加速器东实验区域是CERN建成时间最长、规模最大的修建结构之一,内里容纳了多条束流线站。“我们会安装全新的专用软件和全新的磁体和电源变流器,接纳脉冲的事情模式取代传统的直流模式。

”博尔德里说:“该转变将能够节约90%的能源消耗。”另外,对于采购新的加速器和设备,CERN引入了可连续性尺度,好比设计方案需要提供该设备未来10年的运营成本,而不仅仅是采购价钱。这意味着当人们决议去升级或采购新设施时,他们能够通过这种“虚拟发票”的形式提前预知“自己的花费所带来的结果”。固然,CERN能够接纳的实验室绿色化的措施还是有限的。

好比,LHC当中安装的四个庞大的、昂贵的探测器,它们在设施整个使用寿掷中都要连续事情。然而在设计中,其中只有一个探测器,即紧凑渺子线圈(CMS)思量了能耗问题。预计CERN必须得等到2040年月或是2050年月,LHC需要完成更新换代以后,才有可能宣布其拥有的一流粒子加速器获得了真正意义上的绿色认证。

与此同时,思量到CERN里有些设备是在其建立之初就已经投入使用的,这些高耗能加速器的升级换代都还需要时间。但在新的采购和决议当中,CERN已经会充实思量能源的有效使用和可连续性,这也讲明了作为耗能大户的科学研究自己在淘汰人类碳排放量的历程中正逐步做到以身作则,负起应付的责任。实验室绿色化五大秘诀:•关掉非事情状态的仪器。

来自美国的“我的绿色实验室”组织的建立者艾莉森·帕拉迪斯建议说:“对于有加热或冷却元件的设备,可以使用定时器。这样,就可以在研究人员到达实验室之前让设备到达正确的温度。”•尽可能使用玻璃器皿,充实使用塑料制品,并努力到场接纳召回项目。

手套、塑料泡沫冷却箱、滤水柱、塑料包装、微量移液枪头等诸多物品其实都可以接纳,不需要举行填埋处置惩罚。•让实验室井然有序。

建设并保持合理的库存清单体系,能够资助研究人员实时清理坏掉的设备和逾期的样本,从而制止重复采购和释放实验室空间,这也就意味着有些设备可以暂时被关闭。•建设设备共享、捐赠或租借体系。英国布里斯托尔大学可连续实验室官员安娜·路易斯说:“我们会要求实验室的研究人员共享实验室空间和设备,同时确保他们不会购置那些可以从大学中其他实验室借用到的设备。

”•交流看法。勉励更多的实验室加入到类如“我的绿色实验室”、“S-lab”和“LEAF”这类环保项目中来,进而学习和借鉴其他实验室和研究机构改善其可连续性的方式。来自英国弗朗西斯克里克研究所的可连续生长和商务部的主管,拉尼卡·希拉尼(Rajnika Hirani)说:“世界各地有多种多样的可连续性方案,我们都很是乐于分享出来,通过大家的配合努力淘汰我们对情况的影响。

”作者简介:本杰明·斯丘斯是一位科学领域的自由撰稿人,居住在英国布里斯托尔市,邮箱地址:bskusescicomm@gmail.com原文链接:https://physicsworld.com/a/leading-by-example-going-green-in-the-lab/▲本文为Physics World 专栏的第23篇。第一篇:中国的挑战和变化第四篇:中国冲刺月球计划第十二篇:植“根”于物理第十七篇:第十八篇:第二十二篇:”新大科学”的兴起版权声明原文标题“Leading by example: going green in the lab”,首发于2019年6月出书的Physics World,英国物理学会出书社授权《知识分子》翻译。中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。

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泉源:科学小知识说说。


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