Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - [49]

.

Отходы от лесозаготовок в бензобак тоже не положишь. Для того чтобы расщепить крупные молекулы древесины и перевести их в энергоемкую жидкую форму, пригодную как топливо, понадобится много энергии. В ископаемых энергоресурсах для достижения того же результата природа использовала высокое давление и температуру, а также потратила миллионы лет.

Легче производить жидкое топливо из растений, которые изначально содержат много масла, например соевого или пальмового, или много сахара – такие как сахарный тростник или сахарная свекла. Однако получим ли мы от произведенного топлива больше энергии, чем затратим на его производство? Топливо понадобится трактору, который вспашет почву и соберет урожай. Энергия также потребуется при производстве семян и удобрений. Семена, удобрения и воду необходимо доставить на поля, а урожай – вывезти. Когда урожай снят, растения необходимо высушить, смолоть, нагреть, пропустить на центрифуге и дистиллировать.

Если богатые энергией растения выращивают на тех территориях, где солнца много, можно получить количество энергии, в 50 раз превышающее затраченную. Большинство видов биотоплива, представленных сегодня на рынке, возвращают нам где-то в 2–5 раз больше энергии. Если говорить о более сложных ресурсах, таких как древесина, мы получаем примерно столько же, сколько вкладываем. В этом случае производство биотоплива превращается в метод переработки «черной» энергии ископаемого топлива в «зеленую», а не способом получения энергии от природы.

Возможно, в будущем нам удастся производить биотопливо, выращивая водоросли в трубах или емкостях на солнечных территориях, хотя на данный момент никому не удалось наладить этот процесс в крупных масштабах[283]. В конечном итоге на эффективность подобных систем накладывает ограничения сам фотосинтез: процесс устроен так, что в виде энергии сохраняется не более 12 % солнечного света, попадающего на растения[284]. На той же самой территории солнечные панели смогут преобразовать напрямую в электроэнергию около 20 % или более[285].

Сегодня мы едим нефть

Раньше пища была источником энергии, а сегодня производство продуктов питания ее сжирает. Если вы читаете маркировки продуктов, то знаете, сколько энергии в них содержится. А теперь представьте себе, что для их производства было потрачено в 10 раз больше энергии, большая часть которой – в форме ископаемых (нефть, уголь и газ). Энергия уходит на строительство инфраструктуры, производство и транспортировку удобрений, пестицидов и семян, вспахивание почвы, обслуживание систем полива, высушивание урожая и перевозку сырья, а также на производство, упаковку, охлаждение, транспортировку и приготовление пищи.

Долгое время для производства продуктов питания мы использовали почти всю доступную территорию. Только представьте: всего несколько десятилетий назад в Норвегии с ее фьордами использовали каждый клочок земли, чтобы вырастить корм для скота. С 1950-х годов в мире резко выросло производство продуктов питания – не из-за увеличения сельскохозяйственных площадей, а благодаря появлению методов, позволяющих применить в сельском хозяйстве намного больше энергии – например, в форме минеральных удобрений. Сегодня мировое производство продуктов питания строится на избытке дешевой энергии полезных ископаемых. В будущем для производства того же количества пищи, что и сейчас, нам потребуется больше энергии, поскольку из-за эрозии, климатических изменений, истощения плодородного слоя почвы и потери грунтовых вод условия производства продуктов питания станут сложнее[286].

Вот где мы оказались сегодня. Ископаемые источники энергии вот-вот истощатся. Мы знаем, что нам придется прекратить сжигать уголь, нефть и газ, если хотим оставить пригодный для жизни климат нашим потомкам, но мы по-прежнему не приблизились к тому, чтобы заменить все угольные электростанции возобновляемыми источниками электричества – не говоря уже о том, чтобы обеспечить достаточное количество энергии для промышленности, транспорта и производства продуктов питания. Без изобилия энергии общество не сможет поддерживать сложные структуры, передовую промышленность и необходимые для нее научные исследования. Чтобы решить задачи, которые возникнут перед нами в будущем, необходимо что-то предпринять, причем быстро.

9 План Б

Я слишком ограниченная? Кажется, я вижу проблемы на каждом шагу. Слишком много мусора. Слишком мало еды. Слишком мало энергии и слишком дорогая сталь. Я застряла в сегодняшнем образе мышления? Разве людям несвойственно снова и снова достигать недостижимого?

Среди самых значимых будущих перспектив я пока не касалась трех заслуживающих внимания. Возможное наличие бесконечного источника дешевой энергии. Возможность брать ресурсы из космоса. И наконец, радикальный план Б: покинуть Землю и начать жизнь заново на других планетах.

Бесконечная энергия: Солнце на Земле

Энергия, которая непрерывным потоком идет к нам с Солнца, высвобождается в его недрах посредством реакции синтеза. Эта энергия остается, когда ядра самых легких химических элементов, таких как водород и гелий, сливаются и образуют новые, более тяжелые химические элементы. Если бы у нас был механизм, с помощью которого можно было воспроизвести этот же процесс в термоядерном реакторе на Земле, мы производили бы огромные количества энергии из тех элементов, которых у нас в избытке.