2024年十大新兴技术包括：
10. 改善器官移植的基因组研究
我们今天就重点介绍6、7、8这三个与建筑和减碳相关的新兴技术。
建筑世界的沉浸式技术
建筑世界的沉浸式技术将算力与虚拟和增强现实相结合，有望快速改进基础设施和日常生活中的各类系统。在这些技术的支持下，设计师和建筑专业人员能够核对实体和数字模型之间的一致性，确保项目的准确性和安全性，并能促进可持续发展。
图片来源：Rethinking the Future
建筑业是全球最大、最具影响力的行业之一，贡献了全球40%二氧化碳排放量。尽管其影响巨大，建筑业对数字革命的接受速度却相对缓慢。然而，沉浸式技术为改变这一局面带来了希望。
沉浸式设计体验能够在施工开始之前，通过测试假设、识别潜在错误并提供解决方案，提前预判施工过程中可能出现的挑战。虚拟原型设计和实验能够显著提高精准度。
数字孪生技术已在工业领域广泛应用，而在更复杂的城市开发项目中，其也可被用来模拟各种可能的结果，更好地规划基础设施建设，服务公众需求，并提升效率与效能。更重要的是，这将简化从设计到实施的整个施工过程，有助于识别并消除浪费，提高效率和可持续性。
图片来源：Rethinking the Future
同时，对于一个蓬勃发展的行业来说，技能和劳动力短缺正日益严重，供需缺口已经达到了关键水平。仅在美国，全国建筑商和承包商协会就预计，到2025 年，建筑行业需要在正常招聘基础上额外新增近45.4 万名工人，才能满足行业需求。因此，沉浸式技术有潜力通过为建筑、工程和设计行业的专业人士创建一个远程沉浸式学习与培训环境，提高培训效率，来缓解技能和劳动力短缺问题。
弹性热量材料
国际能源署预计，未来30年，全球用于空间制冷的能源需求将增长三倍以上，到2050年，占全球电力需求增长的约37%。弹热制冷热泵是一项能够显著减少供暖和制冷能耗的创新技术。美国能源部的一项研究将其列为现有系统最有前途的替代方案。
图片来源：Physics World
这项技术的核心是弹热材料，这些材料在受到机械应力时会释放热量，而在应力解除时则会冷却。这种特性使得热泵可以通过连续的“施加应力—释放应力”实现循环运作。
弹热制冷热泵的一大优势是无需使用对环境有害的制冷剂气体，而是利用像镍和钛等广泛可用的金属。因此，弹热技术有望大幅减少温控对环境的影响。从社会层面来看，该技术还可以为电网覆盖有限或缺乏电力的地区提供制冷服务，提升生活质量，同时应对气候变化带来的重要挑战。
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目前，该领域的研究与开发进展迅速，专利申请数量的激增表明了市场对这一技术的兴趣日益浓厚。在技术层面，材料和设备设计的改进也在持续推进，比如由德国萨尔大学的保罗·莫茨基领导的研究团队获得了欧洲创新委员会的资助，用于开发一种弹热空调原型装置。他们的愿景是创造能够为单个房间提供制冷或供暖的分散式系统，从而无需笨重的中央系统。
图片来源：University of Saarland
要实现弹热制冷热泵的规模化应用，仍需克服一些重大挑战。比如材料的耐用性、能量传递的效率以及生产规模如何扩大来满足需求。随着商业兴趣的增加和技术创新的推进，弹热制冷热泵的广泛应用前景依然非常乐观，有望开启高效、环保制冷解决方案的新时代。
能捕获碳的微生物
在气候变化的紧迫形势下，科学家研究出利用微生物从空气或废气中捕获温室气体，并将其转化为高价值产品的方法。在这个过程中，这些微生物利用阳光或化学能作为驱动力。通过对微生物的工程改造，可以同时实现生产可持续产品和减少全球变暖的双重目标。
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微生物碳捕获的主要设计有两种，光生物反应器：利用蓝藻和微藻等光合作用生物捕获CO2，将含有CO2的气体通入含有这些微生物的液体中，通过阳光驱动转化过程。和化学能驱动捕获：通过利用氢气、有机废物流或从CO2中提取的化学物质提供能量，让微生物捕获并转化CO2。
无论是利用阳光还是化学能，这两种系统都通过改造微生物将CO2转化为新产品，如生物柴油或富含蛋白质的动物饲料。每种系统的产品价值差异显著，选择哪种系统取决于企业的具体需求和可用资源。这也意味着企业在实施这些系统后，可以通过生产市场化的新产品获利，而不是支付碳排放补偿费用。
经过一系列成功的示范和概念验证后，微生物碳捕获技术如今已准备好从试验阶段过渡到全面生产。以色列的Seambiotic、西班牙的Alga Energy和美国的Bio Process Algae等公司已部署了试点设施，探索微生物碳捕获系统的商业可行性。
图片来源：Algae Planet