Голос науки у хорі спекуляцій
«Я ніколи не помилявся у питаннях енергетики та охорони навколишнього середовища, тому що, на відміну від компаній та політиків, я нічого не продаю», — каже Вацлав Сміл, заслужений професор Університету Манітоби та автор понад 40 книг.
Незалежність мислення, яку демонструє Сміл у своїх книгах, спочатку може здатися бентежною. Він однаково критично дивиться на минуле та сьогодення нашої планети і, здається, зовсім не схильний мріяти про майбутнє. Він відкрито іронізує над тими, хто вважає людину всемогутнім повелителем майбутнього, розбирає по кісточках проекти швидкого переходу на чисту енергію і не втомлюється нагадувати: ми — істоти з плоті та крові, і, перш ніж зайнятися перекодуванням геному та освоєнням далекого космосу, ми маємо забезпечити себе їжею, теплом та житлом.
Чисельність людства зростає з кожним днем, і лише максимально практичний погляд на речі допоможе нам подбати про кожного, хто народжується. Вацлав Сміл наполягає на тому, що не є ні оптимістом, ні песимістом. Він просто вчений, який намагається пояснити, як улаштований світ. Реалізм, факти та логіка — ось його кредо. За всієї суворості підходу його книги читаються як хороший детектив: перевертаючи сторінку за сторінкою, читач прагне побачити майбутнє не уявним, а таким, яким воно, швидше за все, і буде.
«Я чекаю на кожну книгу Вацлава Сміла з таким же нетерпінням, з яким фанати чекають на чергову серію Star Wars», — зізнається Білл Гейтс.
Чим більше людей приєднаються до засновника Microsoft у цьому захопленні ідеями Вацлава Сміла, тим більше нашого виду шансів на гідне майбутнє.
Як ми забули про основи
Більшість населення розвинених країн сьогодні живе у містах та зайнята у сфері послуг. Процеси, пов’язані з отриманням палива та електрики, виробництвом та обробкою продуктів харчування, будівництвом житла та доріг залишаються ніби за кадром. Люди не те щоб починають вірити в те, що булки ростуть на деревах, вони просто не замислюються про те, як на їхньому столі виявляється хліб, звідки беруться тепло в батареї та електрика в розетці.
Найкращі уми людства сьогодні зайняті не реальним матеріальним виробництвом, а цифровими технологіями. Стрімкий прогрес у швидкості обміну даними, поширення гаджетів, розширення можливостей цифрових інструментів у всіх сферах життя вражають. Ми постійно чуємо про те, що прогрес людства пов’язаний виключно із цифровими технологіями.
Ми знаємо все більше про світ, у якому живемо: на нано-, мікро- та макрорівнях. Ціна цього знання — небачена досі спеціалізація науки. У наші дні терміни «фізика» та «біологія» вже мало що пояснюють, усередині кожної галузі з’явилося безліч спеціальностей, представники яких говорять своєю мовою. У публічному полі точаться нескінченні дискусії експертів з усіх питань: від дієт та способу життя до перспектив повного переходу автомобілів на електрику. Предмети, якими ми користуємося щодня, все частіше схожі на «чорні ящики» : ми натискаємо на кнопки та отримуємо результат, не маючи уявлення про те, що відбувається всередині.
У цій ситуації людина мимоволі звикає до позиції «професійного дилетанта» — адже світ надто складний, щоби навіть вчені зрозуміли його до кінця. Це і справді, і неправда.
З одного боку, світ справді незбагненно складний. З іншого боку, його базові закони залишаються незмінними. І якщо не забувати, як насправді влаштований наш світ, можна відносно легко розібратися з тим, яким він буде найближчим часом, та ухвалити рішення, які необхідно розпочати втілювати вже сьогодні.
Енергетика – двигун прогресу
Винайти не означає впровадити
Людина стала головним видом на Землі, тому що навчилася використовувати зовнішні джерела енергії.
Кілька сотень тисяч років тому ми навчилися добувати вогонь і почали використовувати його енергію для приготування їжі, забезпечення комфорту та безпеки. Близько 10 тисяч років тому ми приручили процес фотосинтезу – навчилися вирощувати рослини, які вживаємо у їжу.
Приблизно 9000 років тому одомашнили худобу та переклали на тварин роботу, яку спочатку робили силою своїх м’язів.
Потім були: вітрило (5000 років тому), водяне колесо (2000 років тому), вітряк (понад 1000 років тому). Однак до початку XVII століття понад 90% всієї корисної механічної енергії людина отримувала від живої сили (людей і тварин), а всю теплову енергію — від спалювання рослинної сировини (дерева, соломи, вугілля або висушеного гною).
Енергетична революція відбулася близько 1620 року на Британських островах, де вперше почали використовувати як паливо викопні вуглеводні – саме кам’яне вугілля. До 1700 75% теплової енергії в Британії отримували від спалювання викопного палива. Це забезпечило країні лідируючі позиції у світі протягом усього ХІХ століття. В Англії з’явилися перші парові машини. Але перехід на нові джерела енергії відбувався повільніше, ніж можна припустити . До 1850 року в Британії та Північній Америці парові машини, водяні та вітряки забезпечували лише близько 15% усієї енергії, а викопне паливо — 7%. Більшу частину роботи, як і раніше, робили тварини і люди.
У 1880-х роках з’явилися гідротурбіни. Потім людина навчилася використовувати геотермальну енергію, а після Другої світової війни — атомну, а також отримувати електрику із сонячних батарей та вітрогенераторів. І все ж таки до 2020 року більше половини всієї енергії людство отримує від спалювання викопних вуглеводнів — головним чином вугілля та природного газу . 12% усієї енергії ми, як і раніше, отримуємо, спалюючи дерево і солому, а 5% — від м’язової сили тварин.
Нам потрібно все більше енергії
Сучасний світ і наш спосіб життя – результат наростаючого споживання енергії.
Протягом XX століття сумарне споживання енергії зросло в 40 . У порівнянні з 1800 роком сьогодні ми витрачаємо у 3500 разів більше енергії. І темпи зростання збільшуються: з 1950 по 2020 рік споживання енергії з викопного палива та первинної електрики на людину виросло в США вдвічі, в Японії — в чотири, а в Китаї — в 120 разів. І воно продовжує зростати.
Енергія – це трансформація
Енергія – єдина справжня універсальна валюта , без якої неможливі ні рух планет, ні життя найпростіших мікроорганізмів. Вона існує в різних видах і приносить користь у момент трансформації (енергія сонця перетворюється на біомасу рослин завдяки фотосинтезу, енергія викопного палива – на кінетичну енергію в процесі спалювання тощо).
В історії людства освоєння нових видів трансформації енергії теж пов’язане з проривами: наприклад, заміна парових і дизельних локомотивів електричними зробила залізничні перевезення швидше, чистіше і економічніше. Проблема в тому, що багато замін насправді виявляються надто дорогими, складними та недостатньо ефективними.
Неможливо замінити двигун внутрішнього згоряння в літаку на ядерний реактор — тому що не існує достатньо легкого реактора, який можна підняти в повітря. Дуже складно замінити атомну електростанцію, яка генерує електрику приблизно 95% часу, вітряками та сонячними батареями, які ефективно працюють, відповідно, 45 і 25% часу (у Німеччині, де не так багато сонця, і зовсім 12%).
Німеччина – країна, яка за 20 років у 10 разів збільшила обсяг енергії з відновлюваних джерел (вітеру, сонця та води). Обсяг чистої енергії, що виробляється, зріс з 11 до 40%. Але через постійно зростаючу потребу в енергії споживання вуглеводнів при цьому вдалося знизити всього на 6%. Це світовий рекорд, і якщо Німеччині вдасться його повторити, то до 2040 залежність цієї країни від вуглеводнів знизиться… до 70%.
Рідкі вуглеводні – кров нашої цивілізації
З усіх загальнодоступних видів палива саме рідкі вуглеводні, вироблені із сирої нафти (бензин, авіаційний гас, дизельне паливо, залишкова важка нафта), мають найвищу щільність енергії та підходять для всіх видів транспорту . Крім того, їх порівняно з багатьма іншими джерелами енергії набагато простіше виробляти, зберігати і транспортувати до споживачів. Важливо й те, що переробка нафти дає побічні речовини, без яких неможливо існування цілих галузей:
- мастильні матеріали (для турбін, всіляких двигунів тощо) — річне споживання понад 120 мегатонн;
- асфальт (покриття доріг та дахів) – понад 100 мегатонн на рік;
- інші продукти, життєво необхідні для сучасного виробництва: етан, пропан та бутан, різноманітні синтетичні волокна, смоли, клеї, барвники, фарби та покриття, миючі засоби та пестициди.
У період між 1950 і 1973 роками (коли країни ОПЕК вперше різко підняли ціни на нафту) ВВП західноєвропейських країн потроївся, а ВВП США подвоївся на тлі споживання нафти, що пропорційно зростає. Коли нафту подорожчало, економічне зростання припинилося: падіння склало 90% за два роки. Ми довго вибиралися з цієї ями: лише 1995 року виробництво нафти відновилося рівня 1979 року. Але нафта назавжди втратила лідируючі позиції в енергетиці — тепер це місце зайняв природний газ .
Електрика – теж із вуглеводнів
Електрика – найкращий вид енергії для освітлення. На ньому працює практично весь сучасний сервіс, від ескалаторів та ліфтів до конвеєрів із товарами на складах гігантів електронної комерції. У деяких країнах бурхливо розвивається швидкісний транспорт, заснований на електриці. І навіть найпростіший сучасний автомобіль, який харчується бензином або дизельним паливом, має від 20 до 40 маленьких електричних двигунів. Без електрики немислиме сучасне місто, яке п’є воду, що постачається електронасосами, і сучасний будинок з побутовою технікою, а часто й опаленням. Електрика живить усі гаджети, які пов’язують нас один з одним та обробляють інформацію.
Як і у випадку з вуглеводнями, потреба в електриці постійно зростає: з 1970 до 2020 року вона збільшилася вп’ятеро.
При цьому лише 18% світової енергії припадає на електрику . І дві третини всього обсягу, що виробляється, генерується на основі викопних вуглеводнів (ще 16% дають ГЕС і 7% — сонячні та вітряні електрогенератори).
Чи надовго нам вистачить вуглеводнів?
За збереження рівня видобутку 2020 року запасів кам’яного вугілля людству вистачить на 120 років, нафти та газу — на 50. Завдяки вдосконаленню розвідки та видобутку ці ресурси збільшуватимуться. Отже, дефіцит вуглеводнів нам не загрожує .
Однак через глобальне потепління все голосніше звучать голоси, що закликають до повної відмови від вуглеводнів (декарбонізації) в якомусь році, який закінчується на 0 або на 5. При цьому максимально ефективну атомну енергетику збираються розвивати тільки Китай, Індія та Південна. Кореї. А про такий чистий і досить ефективний інструмент, як гідроелектростанція, здається, взагалі забули.
Статистика невблаганна: в даний час залежність людства від вуглеводнів така, що повна декарбонізація неможлива ні до 2030, ні до 2050 року . Можна говорити лише про дуже повільне та поступове зниження частки вуглеводнів протягом десятиліть.
Їжа. Як нагодувати 8 мільярдів
Розподіл продовольства у світі дуже нерівномірний. У розвинених країнах велика кількість їжі веде до її величезних втрат, у найбідніших люди часто гинуть від голоду. Але загалом потужності сучасного аграрного сектору дозволяють гідно годувати 90% жителів Землі.
Їжа та паливо
Покладіть на тарілку помідор вагою приблизно 150 г. Полийте його 75 мл кунжутної олії. Тепер уявіть, що олія – це дизельне паливо (за кольором вони досить схожі). Ви отримали наочне уявлення про те, скільки нафтопродуктів було витрачено, щоб на вашій тарілці виявився такий звичайний овоч.
У кожній крихті їжі, яка з’являється на нашому столі, міститься два види енергії: із сирої нафти (у вигляді палива для сільгосптехніки та транспорту, сировини для добрив, пестицидів та гербіцидів) та електрики (витраченої на виробництво та експлуатацію техніки, сировини, обладнання — від теплиць до систем супутникової навігації, що забезпечують високотехнологічне сільське господарство).
1 кг хліба з пшениці, вирощеної на Великих рівнинах США, містить 250 мл дизельного палива.
1 кг смаженої курки “включає” 300-350 мл палива.
100 г диких креветок вимагають витратити близько 0,5-1 л дизельного палива в залежності від відстані від місця вилову до місця споживання.
Вирощений у садках сибас коштує 2–2,5 л дизпалива на кілограм риби.
Порада: якщо ви хочете їсти рибу з мінімальним «карбоновим слідом», вибирайте сардини (100 мл дизпалива на 1 кг ваги) або прісноводного коропа (менше 300 мл на кг).
Сталь і азот – в основі достатку
У XVIII столітті в Європі 1 гектар землі годував двох людей — і це був дуже хороший показник, тому що в епоху збирання в найбагатших місцевостях на прокорм пари людей потрібно близько 100 гектарів (140 футбольних полів).
Традиційне землеробство повністю залежало від енергії Сонця, вимагало величезної кількості ручної праці, а підвищення врожайності використовували сівозміну, тобто чергування різних овочевих і злакових культур одному й тому ж ділянці.
Прогрес у сільському господарстві був надзвичайно повільним упродовж століть. Ситуація почала покращуватися лише приблизно 200 років тому, коли з’явилися зроблені зі сталі сільськогосподарські машини, які краще обробляли землю та змогли замінити тяглову худобу. Урожайність підвищилася, до того ж величезні посівні площі, які раніше годували мулів та коней, наразі вивільнилися для забезпечення харчування людей.
Але найрізкіший стрибок пов’язаний з початком застосування азотних добрив. Їхнім джерелом спочатку була жива природа, а після Другої світової війни почалося масове промислове виробництво цих речовин, що забезпечують високу врожайність, і трапилася так звана Зелена революція.
У сучасному сільському господарстві вирощування пшениці, рису та овочів потребує внесення від 100 до 200 кг азотних добрив на гектар. Виробництво азотних добрив – найважливіший напрямок непрямих енерговитрат в аграрному секторі.
1950 року світове сільське господарство могло забезпечити харчування для 890 млн осіб, до 2019 року — 7 млрд. При цьому кількість зайнятих у сільському господарстві людей постійно знижується, тому що галузь стає дедалі технологічнішою.
У 1801 році на обробку 1 га землі потрібно 150 людино-годин, що дорівнювало приблизно 10 хв на 1 кг зерна. У наші дні на це йде близько 2 людино-годин, або менше 2 сік на 1 кг зерна.
Плата за цей прогрес – різке збільшення енерговитрат на сільське господарство. У ХХ столітті енергетичні вкладення людства у сільське господарство (у вигляді агрохімікатів та палива для техніки) зросли у 90 разів.
Заміни не спрацюють
З погляду поживної цінності заміни азотним добривам немає: цей базовий елемент необхідний забезпечення життєдіяльності рослин. Звичайно, існують природні джерела азоту: це рослини, що збагачують ґрунт солями азоту (так звані сидерати). Бобові вміють накопичувати азот на корінні, тому вони удобрюють себе самі. А інші культури можна вирощувати, чергуючи з конюшиною, люцерною чи вікою. Заорюючи в ґрунт зелену масу цих культур, її можна збагатити азотом. Але це означає, що приблизно половину часу орну землю не можна буде використовувати для виробництва продуктів харчування, тобто сумарна врожайність значно знизиться.
Ще одне природне джерело азоту – блискавка. Під час грози електричний розряд в атмосфері розбиває молекулярні зв’язки в молекулах N₂, що містяться в повітрі, і атоми азоту випадають на землю, удобрюючи її. Але сподіватися прогодувати 8 млрд. людей за рахунок такого способу підвищення врожайності досить наївно.
Збагатити ґрунт азотом можна також шляхом зрошення або внесення гною. Але жоден із цих заходів не дозволить повністю відмовитися від промислових азотних добрив.
Світове споживання азоту для сільського господарства становить 210–220 мегатонн на рік. Більше половини цього обсягу посідає штучні добрива.
Розрахунки показують, що у час майже неможливо повернутися до традиційних методів ведення сільського господарства. Це потребувало б повернення 80% людства до сільської місцевості і поставило б хрест на будь-якому технологічному розвитку. Нам потрібні були б мільйони коней і мулів для обробітку полів — а також готовність розкидати по полях фантастичну кількість гною, щоб хоч якось підтримати врожайність. Дивно сподіватися, що сучасні люди справді захочуть робити все це. Але навіть якби вони погодилися, традиційними методами можна отримати лише половину всього продовольства, яке виробляється сьогодні у світі.
Значить зробити нічого не можна?
Населення Землі продовжує зростати. Щоб не загинути з голоду, людство змушене вкладати все більше енергії у виробництво продовольства, збільшуючи навантаження на довкілля.
Чи це означає, що виходу немає? Вацлав Сміл упевнений, що альтернатива існує.
Ми можемо скоротити енерговитрати на виробництво продовольства та ефективно прогодувати до 10 млрд осіб, якщо будемо регулювати споживання продуктів (насамперед м’яса) та раціонально використовувати продукти харчування.
Люди у розвинених країнах живуть за умов харчового достатку. Вони хронічно переїдають і водночас постійно викидають величезну кількість продовольства. У бідних країнах втрати продуктів харчування також великі через погану логістику, відсутність умов для зберігання та переробки.
За даними Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН (FAO), у сміття відправляються до 50% усіх коренеплодів, фруктів та овочів, близько 33% риби, 30% зернових, 20% олії, м’яса та молока.
При цьому як мінімум у Великій Британії 70% викинутої їжі придатні для харчування. А заклики до більш розумного споживання не дають результату: відсоток продуктів, що викидаються в США, не змінюється ось уже 40 років.
У розвинених країнах вирішенням проблеми могло бути підвищення цін на продовольство. Також було б дуже корисно скоротити рівень споживання м’яса та віддавати перевагу тим його видам, які вимагають менше енергії для виробництва. Це дозволить звільнити не лише енергію, а й родючі землі, які зараз віддано під вирощування кормів для худоби. Здоров’я при цьому не постраждає: вживання тваринних білків у вигляді молока та м’яса критично важливе у ранньому віці, коли відбувається активне зростання організму. Дорослим розумне обмеження раціону піде тільки на користь.
Помірне, до 30 кг на рік, споживання м’яса було донедавна характерним для Японії, яка відома великою тривалістю життя. Падіння популярності м’яса зараз помітне і у Франції, де до 2013 року приблизно 40% дорослих скоротили споживання м’яса до 39 кг на рік.
У галузі сільськогосподарських технологій корисно було б також розширити застосування техніки на чистих джерелах енергії (наприклад, зрошувальних систем, які живляться енергією сонця та вітру) та скоротити втрати вже вироблених добрив. Майже ідеальним рішенням було б вирощування рису та пшениці, які, подібно до бобових, здатні затримувати азот у кореневій системі, — але поки що створення таких сортів залишається лише мрією аграріїв.
Сталь, цемент, пластик та аміак
Чи ми могли насолоджуватися всіма плодами цивілізації — побутовим комфортом, зручним транспортом, достатком їжі, доступом до медицини та освіти — без гаджетів, мікрочіпів та персональних комп’ютерів?
Зрозуміло. Більше того, так і було: у нас було все це ще до появи напівпровідників (середина 1950-х), мікропроцесорів (початок 1970-х) та ПК (які масово поширилися на початку 1980-х).
Однак наша цивілізація, включаючи мобільні телефони та величезні дата-центри, була б абсолютно неможлива без сталі, цементу, пластику та аміаку , які Вацлав Сміл називає «чотирма основами нашої цивілізації».
Ключові ознаки цих матеріалів:
- фізична та хімічна багатофункціональність;
- незамінність;
- широке розповсюдження;
- величезна і стала потреба у них.
У 2019 році у світі було використано близько 4,5 млрд тонн цементу, 1,8 млрд тонн сталі, 370 млн тонн пластику та 150 млн тонн аміаку, і їх не можна легко замінити іншими матеріалами — точно не в найближчому майбутньому і не в глобальному. масштабі.
Виробництво цих чотирьох незамінних матеріалів поглинає 17% всієї енергії, що виробляється на Землі, і відповідає за 25% викидів СО₂, але адекватної заміни цим процесам досі немає, хоча пошуки йдуть.
Аміак: годувальник людства
Без аміаку 2020 року 4 млрд людей загинули б від голоду. Це ключовий компонент для виробництва азотних добрив, про значення яких вже йшлося.
У світі щорічно виробляється близько 150 мегатонн аміаку. Близько 80% цієї кількості використовують для виробництва добрив (переважно сечовини). З 20%, що залишилися, роблять азотну кислоту, вибухівку, ракетне паливо, барвники, штучне волокно і засоби для миття вікон і підлог.
Пластик: багатоликий та проблемний
Виробництво пластику починається з синтезу мономерів – простих молекул, здатних об’єднуватися в довгі ланцюги та формувати полімери. Ключові мономери – етилен та пропілен – виробляють шляхом термічного крекінгу нафти при температурах 750–950 ºС.
Більшість вироблених у світі пластиків становлять термопласти, які стають м’якими при нагріванні і знову тверднуть при охолодженні. Понад 20% світового пластику – це поліетилен (ПЕ), 15% – поліпропілен (ПП), 10% – полівінілхлорид (ПВХ).
Використання пластиків неймовірно різноманітне. Від виробництва автомобілів до клавіатури комп’ютера, від антипригарного покриття на посуді та контактних лінз до деталей літаків: пластик всюдисущий.
Перше промислове виробництво пластику розпочалося у 1910 році, і до кінця 1940-х років люди вже активно використовували неопрен, ацетат целюлози, плексиглас, нейлон, тефлон та полістирол. У 1973 році була запатентована ПЕТ-пляшка, яку сьогодні звинувачують у масованому забрудненні навколишнього середовища.
До кінця ХХ століття на світовому ринку було понад 50 видів пластику, і їхнє зростаюче різноманіття призвело до активного зростання попиту.
1925 року у світі виробляли 20 тис. тонн пластику, 1950 року — 2 млн тонн, 2000 року — 150 млн тонн, 2019 року — 370 млн тонн.
Ставлення до пластику сьогодні неоднозначне. Але користь, яку люди отримують із пластику, величезна, і без неї неможливо уявити сучасне життя. Автор наводить посилання на дослідження, яке показало: більшість волокон, що забруднюють світовий океан, – природного походження .
Сталь: популярна та відновлювана
Сталь – найширше використовуваний метал, який формує зовнішній вигляд нашої цивілізації і присутній у міріадах прихованих від очей компонентів. Якщо річ не зроблена зі сталі, то з величезною ймовірністю вона створена за допомогою сталевого обладнання.
Завдяки сталі ми маємо транспорт, висотні будинки, телекомунікаційне обладнання. Одяг, в який ви одягнені під час читання цього тексту, найімовірніше, був привезений у продажу в величезному транспортному контейнері, зробленому зі сталі.
Сталь легко піддається рециклінгу: після переплавлення можна використовувати знову. Сталеві відходи є цінним експортним товаром , що надходить в основному з ЄС, Японії, Росії та Канади до Китаю, Індії та Туреччини, які мають велику потребу в цьому металі. Вже сьогодні обсяг вторинної сталі у світі наближається до 30%.
Людству не загрожує дефіцит сталі: ресурсів Землі вистачить на понад 300 років виробництва цього важливого матеріалу. На виробництво сталі йде 6% світових запасів первинної енергії. Крім того, із цим процесом пов’язана максимальна кількість викидів парникових газів, які відповідальні за глобальне потепління (7–9% щорічного світового обсягу).
Цемент: масовий та вразливий
Виробництво цементу вимагає менше енергії, ніж одержання сталі, проте його людству потрібно втричі більше. Тому обсяг шкідливих викидів в атмосферу у світовому цементному виробництві майже такий самий, як у сталі: 8%.
Нам доводиться платити цю ціну, тому що це матеріал, що найвикористовується в світі, і замінити його неможливо. Більшість людей на планеті живуть у будинках і їздять дорогами, які зроблені з використанням цементу. Бетонні палі, стіни, фундаменти та підвали, тунелі та каналізація, метро та мости, причали та злітно-посадкові смуги аеропортів — цемент присутній усюди.
Цемент — незамінний супутник та учасник технічного прогресу, та його споживання постійно зростає.
Сьогодні світ споживає за рік 100 млн. тонн цементу — стільки ж, скільки було вироблено за всю першу половину ХХ століття. У 2018 та 2019 роках тільки в Китаї було вироблено 4,4 млрд тонн цементу — стільки ж, скільки за все ХХ століття США.
Цемент – тендітний матеріал, який руйнується від впливу вологи та перепадів температур. І це означає, що у XXI столітті ми зіткнемося з масовим руйнуванням бетонних конструкцій та необхідністю їх ремонту чи заміни . На щастя, бетон, так само як і сталь, яка часто використовується разом із ним, піддається рециклінгу, хоча цей процес не можна назвати ні дешевим, ні простим.
Що буде із незамінними матеріалами у найближчому майбутньому?
Сталь, цемент, пластик та аміак будуть доступні у необхідних людству кількостях у найближчому майбутньому.
Однак нам не вдасться так змінити процеси виробництва незамінних матеріалів, щоб домогтися декарбонізації до 2050 року, а цю мету зараз масово просувають політики, активісти та деякі бізнесмени.
Якщо ми хочемо розвивати найбідніші країни, підвищувати рівень життя їхнього населення і активно створювати чисту енергетику — ми ще сильніше потребуватимемо «старих» матеріалів.
Прекрасний приклад залежності нових винаходів від традиційних матеріалів — електромобіль, на який ентузіасти погрожують пересадити весь світ уже найближчими роками. Літієвий акумулятор для електроавтомобіля важить у середньому 450 кг і містить приблизно 11 кг літію, 14 кг кобальту, 27 кг нікелю, понад 40 кг міді та 50 кг графіту, а також 181 кг алюмінію та сталі. Тільки однієї машини потрібно переробити від 40 до 225 тонн металевої руди (залежно від концентрації у ній необхідних елементів).
Щоб до 2050 року замінити половину всього транспорту електричним, нам доведеться споживати у 18–20 разів більше літію, у 17–19 разів більше кобальту, у 18–21 разів більше нікелю, ніж у 2020 році. І жодні гаджети, програми та засоби штучного інтелекту не допоможуть нам відмовитися від цих матеріалів.
Глобалізація: зв’язки, які тримають цей світ
Розбираючись, як влаштований сучасний світ, неможливо уникнути розгляду глобалізації — тісних зв’язків, які пронизують технологічні, торгові, культурні та соціальні процеси. По суті, глобалізація — це процес переміщення товарів, технологій та людей між країнами та континентами . Ступінь глобалізації завжди була тісно пов’язана з розвитком техніки, яка поступово робила процеси переміщення товарів і людей дешевшими та зручнішими.
Попри поширену оману, цей процес має солідну історію — досить згадати Великий шовковий шлях, епоху Великих географічних відкриттів, діяльність Ост-Індської та Вест-Індської компаній.
Перший великий стрибок глобалізації був пов’язаний з винаходом телеграфу: міжнародна торгівля вперше в історії отримала можливість майже миттєво дізнаватися про ціни та запаси товарів у віддалених регіонах. Наступний великий прорив стався у ХХ столітті завдяки появі газових турбін для літаків, великих дизельних суднових двигунів, контейнерного флоту та квантового стрибка у комп’ютерних технологіях та обробці даних.
Між 1987 та 2006 роками відбулося 40-кратне зростання інтенсивності процесів глобалізації.
Сучасна глобалізація заснована на винаходах, зроблених до 1973 року, — і немає жодних переконливих доказів, що це зміниться в найближчій перспективі.
До другої половини 1980-х основними бенефіціарами глобалізації були країни Західної Європи та США, на які припадало до 60% світового експорту товарів, технологій та послуг. Потім у гру вступили Китай, Індія та посткомуністична Росія.
1984 був останнім, коли США мали перевагу в торгівлі з Китаєм. У 2009 році КНР стала найбільшим у світі експортером, у 2018 році на неї припадало 12% світового експорту.
Індія лише ненабагато відстає від Китаю за темпами економічного зростання, а кількість індійських інженерів у Силіконовій долині переконливо демонструє внесок цієї країни у глобальний розвиток.
Відкриття величезного російського ринку для іноземних інвестицій, міжнародного співробітництва, зняття обмежень на рух робочої сили після розпаду СРСР також стало великим внеском у глобалізацію.
Якщо ви хочете побачити частину процесів глобалізації в реальному часі, відкрийте веб-сайт MarineTraffic.com і зайдіть в розділ Live Map. Ви побачите міріади морських суден, що перевозять паливо, вантажі та пасажирів по всій планеті: вантажні судна позначені зеленим, танкери – червоним, рибальські судна – світло-коричневим, пасажирські – синім, буксири та спеціальні судна – бірюзовим. А на сайті FlightRadar24.com зранку видно, як наближаються до берегів Європи трансатлантичні літаки, а рано ввечері в японських аеропортах сідають лайнери, які здійснили переліт через Тихий океан.
Крихкість, залежність та неясне майбутнє
Передбачувано, що процеси глобалізації уразливі для політичних та соціальних ризиків. Так, 1913 року обсяг міжнародної торгівлі становив 13%, 1939-го — лише 6%, а до 1945 року впав до 4%.
Пандемія COVID-19 також яскраво показала, як безрозсудно переносити всі найважливіші для повсякденного життя виробництва одного регіону. Так, США довелося платити неймовірні гроші за китайські маски та рукавички для медперсоналу, а в Європі були випадки, коли одна країна крала ці дефіцитні товари в іншої.
Жодна країна у світі не забезпечує себе повністю необхідними корисними копалинами, багато хто залежать від імпорту продовольства (а Великобританія та Японія завозять більше продуктів харчування, ніж виробляють самі), Китай не має достатньо сталі, Індія — нафти, а США — рідкоземельних металів .
Серед інших ризиків глобалізації — масове безробіття серед молоді в країнах, звідки винесені виробництва, і пов’язана з нею зростаюча смертність від наркотиків, алкоголю та нещасних випадків.
Цифри говорять, що пік глобалізації пройдено в середині нульових років XXI століття .
За даними ОЕСР, розширення глобальних виробничо-збутових ланцюжків зупинилося у 2011 році і з того часу дещо знизилося, а торгівля проміжними товарами та послугами скоротилася.
Як розвиватиметься глобалізація далі? На це питання немає чіткої відповіді, адже в історії чимало прикладів непередбачуваних злетів та падінь економічних центрів.
1965 року Детройт був лідером світового автопрому — але зараз його позиції втрачені. До 1980-го Шеньжень був маленьким рибальським селом, а сьогодні там 12 млн людей виробляють неймовірну кількість товарів, що поставляються в усі куточки планети.
На рішення про перенесення виробництва у певний регіон впливають як міркування вартості праці, а й такі чинники, як політична стабільність, велика кількість кваліфікованих працівників і великий обсяг місцевого ринку.
Опитування 2020 року серед американських виробників показало, що 64% виступають за повернення принаймні частини виробництв на територію США.
Що страшніше: віруси, куріння чи торнадо?
Історія прогресу нашої цивілізації – це історія мінімізації різноманітних ризиків : голоду, хвороб, злиднів, нестачі ресурсів і т. д. Думаючи про майбутнє, ми теж знаходимося в рамках своїх уявлень про ризики. Проблема полягає в тому, що наше сприйняття ризику дуже спотворене. Фактори, які ми не можемо контролювати, здаються нам небезпечнішими, ніж насправді, а якщо ми маємо ілюзію контролю над ситуацією — ризик сприймається як незначний.
Багато хто з нас курить, регулярно сідає за кермо і займається потенційно травмонебезпечними видами спорту (наприклад, гірськими лижами) — тобто роблять дії, які з дуже високою ймовірністю завдадуть шкоди здоров’ю та підвищать шанси передчасної смерті. Однак ті ж люди можуть боятися літати (що в рази менш небезпечно, ніж їздити в авто), жити поряд з атомною електростанцією або переїхати в місцевість, де часто трапляються торнадо (від яких за 33 роки загинуло менше ніж 2000 осіб).
Щороку у світі понад 1,2 млн людей гинуть у ДТП — але ми знову і знову сідаємо за кермо, бо сприймаємо цей ризик як контрольований.
Вбивства забирають стільки ж життів, скільки лейкемія; можливість померти від випадкового падіння вище, ніж від раку підшлункової залози; а випадкове отруєння відповідальне за більше смертей, ніж рак грудей. Але хто з нас не боїться раку і при цьому боїться впасти, отруїтися чи бути вбитим?
Найяскравіший приклад того, як страхи впливають на ухвалення стратегічних рішень, — це розвиток енергетики у двох сусідніх країнах, Франції та Німеччині. Франція отримує понад 70% енергії з атомних реакторів, і (прекрасна) статистика тривалості життя підтверджує, що атомна енергетика не впливає на здоров’я громадян. У той же час на іншому березі Рейну, в Німеччині, суспільство свято переконане, що атомні станції надзвичайно небезпечні, і вже третє десятиліття масово розвиває альтернативну енергетику, вкладаючи в це величезні гроші.
Серед підтверджених статистикою ризиків, що зростають з кожним роком, пов’язані з природними катастрофами. Крива цих катастроф повільно повзла вгору з 1950-х до 1980-х, потім їхня кількість подвоїлася з 1980 по 2005 рік, а з 2005 по 2019 рік зросла на 60%. Цей тренд безпосередньо пов’язаний із підвищенням температури навколишнього середовища, тобто глобальним потеплінням.
Автор поділяє глобальні ризики на дві категорії:
- неминучі, відносно тривалі та завдаючі часткові збитки, на кшталт пандемій різних вірусів;
- теоретично можливі, короткочасні, потенційно здатні повністю знищити життя планети (наприклад, падіння Землю гігантського метеорита).
Події другої категорії абсолютно непередбачувані через величезну кількість змінних, що впливають на їхню ймовірність. Набагато розумніше готуватися гідно зустріти катастрофи, які неминуче трапляться в найближчому майбутньому. На жаль, пандемія COVID-19 показала, що поки що ми нездатні навіть на це.
Практика показує, що люди не здатні точно прогнозувати великі катастрофи. Але розумні запобіжні заходи допоможуть знизити шкоду від неминучих катаклізмів: сейсмостійкі будинки, штормові бункери в регіонах з високим ризиком торнадо, ефективні системи раннього попередження, евакуаційна логістика — всі ці заходи є сенс застосовувати. На жаль, люди схильні переоцінювати ризики недавніх подій, забувати неприємні досвіди минулого та вибирати дорогі та часто марні заходи боротьби з ризиками, нехтуючи простими, дешевими та дієвими.
У другому десятилітті ХХІ століття через терористичні атаки загинули 170 американців. Назвавши причиною боротьбу з тероризмом, США розв’язали низку воєн на Близькому Сході. Це призвело лише до зростання терористичної загрози та довгострокового підриву військової могутності країни.
Смертність від насильства із застосуванням вогнепальної зброї в ті ж роки становила 125 тисяч громадян США. Але такий очевидний захід, як обмеження володіння зброєю, не реалізований досі.
Навколишнє середовище: планети “б” для нас немає
Мріяти про те, як людство переселиться на одну з найближчих планет, остаточно занапастивши Землю, можливо, і привабливо, але безвідповідально. Немає жодних передумов для колонізації інших планет у найближчому майбутньому.
Якщо ми маємо намір проіснувати як мінімум ще стільки часу, скільки вже існує людська цивілізація — тобто приблизно 5000 років — нам необхідно негайно почати вживати систематичних заходів щодо зменшення навантаження на навколишнє середовище.
Існує дев’ять категорій біосферних кордонів, порушення яких веде до фатальних наслідків:
1) кліматичні зміни (менш точний модний синонім – глобальне потепління);
2) закислення світового океану (небезпечне для морських організмів);
3) виснаження озонового шару (захищає від УФ-випромінювання);
4) аерозольне забруднення атмосфери (викликає хвороби легень);
5) викиди азоту та фосфору в річки та прибережні води;
6) виснаження підземних вод, річок та озер;
7) зміна використання землі (вирубування лісів, зростання міст, зростання промисловості та інтенсифікація сільського господарства);
8) скорочення біорізноманіття;
9) хімічне забруднення.
Нам не загрожує залишитись без кисню. “Легкі планети” – зелені ліси – споживають майже стільки ж кисню, скільки виробляють. І якщо завтра всі ліси планети повністю згорять, це призведе до втрати всього 0,1% кисню.
Проте під час пожежі в басейні Амазонки у 2019 році в суспільстві вибухнула справжня паніка, а президент Франції вимагав зібрати екстрений саміт G7, який, як не важко здогадатися, ніяк не міг вплинути на пожежу в джунглях. І це лише один приклад того, як ми дозволяємо безграмотності впливати на наші уми та вчинки.
Надійний прогноз щодо доступності питної води на цьому етапі зробити неможливо.
Два нещодавні дослідження показали: від нестачі води страждають від 1,2 до 4,3 млрд осіб, тобто від 20 до 70% населення Землі. Це означає, що ми не можемо до ладу порахувати навіть актуальний стан, не те щоб дати надійний прогноз на майбутнє.
Скорочення інтенсивності експлуатації землі можливе в розвинених країнах, але не там, де населення страждає від нестачі продовольства (насамперед в Африці). Необхідно докладати зусиль для раціонального використання продовольства, зміни раціону в розвинених країнах, а також не допускати потрапляння азотних та фосфорних добрив у воду.
Рівень CO₂ та метану в атмосфері у рази перевищує показники доіндустріальної епохи. Проблема парникових газів була сформульована ще у 1850-х роках. Вже наприкінці 1960-х було зрозуміло, що зростання викидів цих газів негативно впливає на клімат, що викликає незворотні зміни у навколишньому середовищі.
У період із 1989 по 2019 рік антропогенні викиди парникових газів збільшилися на 65%.
Сьогодні ця модна тема викликає неймовірну кількість спекуляцій, необґрунтованих заяв та прогнозів, які, на жаль, нічим не допомагають покращити стан справ. Щоб переламати ситуацію з парниковими газами, достатньо було б солідарної та систематичної роботи п’яти країн, які лідирують за викидами. Але за кілька десятиліть ми не просунулися далі за розрізнені ініціативи. А деякі успіхи з декарбонізації є радше побічним наслідком технічного прогресу, ніж результатом цілеспрямованих зусиль .
У той час, як розвинені країни знижують викиди CO₂ на кілька відсотків на рік, в Індії та Китаї вони зростають у рази.
Підвищення температури біля поверхні суші помітніше у високих широтах, що було передбачено ще 1908 року. За 140 років спостережень п’ять найтепліших років на Землі відбулися після 2015 року. Цей тренд, що недостатньо точно називається «глобальним потеплінням», позначиться на доступності питної води. Басейни Ла-Плати, Міссісіпі, Ганга та Дунаю залишаться повноводними, а басейни Тигра та Євфрату, а також річки Хуанхе, найімовірніше, обміліють. Проте вчені вважають, що дефіцит води буде більше винний зростання попиту, ніж ці природні явища. Поступове скорочення вмісту кисню в атмосфері та зростання температури призведуть до підвищення врожайності продовольчих культур у середньому на 10–20%.
Якщо нам вдасться знизити частку яловичини у виробництві м’яса (збільшивши частку свинини, курятини, яєць та молочних продуктів), рівень виробництва тваринного білка можна буде зберегти одночасно знизивши рівень викидів метану та екологічне навантаження від тваринництва.
У людства є колосальні можливості щодо зменшення споживання енергії у домогосподарствах, на виробництві, транспорті та сільському господарстві.
Серед неочевидних, але вкрай необхідних заходів щодо захисту довкілля — відмова від позашляховиків, які у 2010 році посіли друге місце у світі за обсягом викидів CO₂, поступившись електрогенерацією та випередивши і важку промисловість, і автомобільні вантажоперевезення, і авіацію.
Колосальна проблема — недостовірність та умоглядність прогнозів та припущень, на яких засновано дуже багато планів щодо скорочення навантаження на навколишнє середовище. Вацлав Сміл наполягає на тому, що кожен такий проект має містити чіткий опис можливостей впровадження, прогноз ефективності та перелік реальних заходів, які допоможуть досягти позитивних результатів. У наші дні, на жаль, такі проекти більше нагадують вправи у науковій фантастиці, наголошує автор. Відволікаючись на привабливі, але зовсім нереалістичні схеми, ми вживаємо заходів, які можемо, і повинні вжити вже сьогодні.
Межі мрій, або Про користь реалізму
Віддавши кілька десятиліть вивченню глобальних процесів, Вацлав Сміл прийшов до твердого переконання, що будь-які крайнощі у прогнозуванні майбутнього безглузді.
Людству вдалося серйозно покращити життя більшості людей, зробити його більш здоровим, комфортним і безпечним. Але ніхто не звільнить нас від фундаментальних обмежень, закладених у саму природу нашої планети. Ми не можемо швидко і безболісно змінити структуру цілих галузей господарства, бо нас дуже багато, і наші потреби постійно зростають. У найближчих 20–30 років наша цивілізація працюватиме так само, як вона працює сьогодні.
Найімовірніше, на нас не чекають ні апокаліпсис, ні сингулярність (злиття машинного інтелекту з біологічним і колонізація Всесвіту). Людство продовжить жити на Землі і, як і раніше, добуватиме собі хліб і дах. Будь-які заходи, які можуть призвести до покращення екологічної ситуації, вимагатимуть завзятості, часу та інвестицій. Наша винахідливість допоможе нам уникнути деяких пасток, які чекають на нас у майбутньому, але ми неминуче впадемо в інші, які не можемо передбачити, як би не намагалися.
Сума знань людини про світ постійно зростає. І ми могли б зробити істотно більше для нашої планети, якби подолали свою схильність цінувати нинішній миттєвий комфорт вище, ніж користь для майбутніх поколінь .
Нам потрібно виявити розумність і смиренність і систематично, наполегливо працювати над тим, що ми можемо змінити на краще вже сьогодні.
Майбутнє невідоме. Але воно залежить від наших сьогоднішніх зусиль.
10 найкращих думок
1. Сучасні люди рідко стикаються з реальним виробництвом і поступово забувають про матеріальні засади світу, в якому ми живемо.
2. Технічний прогрес людства всіх етапах грунтувався на збільшенні споживання матеріальних ресурсів.
3. Основа сучасного глобального господарства – енергія з викопних вуглеводнів (нафти, природного газу та вугілля). Відмова від цих видів палива в найближчому майбутньому неможлива.
4. Сільське господарство, здатне нагодувати все населення Землі, неможливе без масованого застосування штучних добрив та техніки, що працює на рідкому паливі.
5. Усі галузі людського господарства залежать від чотирьох незамінних матеріалів: сталі, цементу, пластику та аміаку. Перебудова будь-якої сфери на нові рейки вимагатиме збільшення застосування цих матеріалів.
6. Нам можна не турбуватися про дефіцит вуглеводнів, сталі, кисню — але треба думати про скорочення споживання яловичини, відмову від позашляховиків, економію енергії та раціональне використання продуктів харчування.
7. Глобалізація досягла піку в середині нульових і з того часу поступово скорочується.
8. Переважна більшість прогнозів та проектів з декарбонізації та повного переходу на чисту енергію не має наукової основи та є нездійсненною з технологічної точки зору.
9. Не всі ризики ми можемо передбачити. Завдання в тому, щоб підготуватися хоча б до тих труднощів, які будуть виникати (епідемії, природні катаклізми, природне старіння і руйнування наявної інфраструктури).
10. Майбутнє невідоме, але воно залежить від наших зусиль.
Первинна електрика — це енергія, яку підприємства енергетичного сектора одержують із відновлюваних чи невідновлюваних джерел і перетворюють на енергоносії, якими користуються споживачі.