Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - [40]
Большая часть массы транспортных средств почти всегда приходится на сталь. Исключением являются самолеты (в них преобладают алюминиевые сплавы и композитные материалы); стальные детали в двигателях и шасси составляют около 10 % массы современного авиалайнера[225]. Легковой автомобиль в среднем содержит 900 килограммов стали[226]. Ежегодно в мире выпускается почти 100 миллионов автомобилей, что требует 90 миллионов тонн металла — приблизительно 60 % приходится на высокопрочную сталь, которая позволяет уменьшить вес автомобиля на 26–40 % по сравнению с обычной сталью[227]. Несмотря на то что в современных скоростных поездах (алюминиевый корпус, пластиковая отделка салона) всего около 15 % стали (колеса, оси, подшипники и двигатели), для них требуются особые пути с более прочными, чем стандартные, стальными рельсами[228].
Корпуса судов, нефтяных танкеров, газовозов для сжиженного газа и сухогрузов, которые перевозят руду, зерно или цемент, изготавливаются из больших листов высокопрочной стали определенной формы, скрепленных с помощью сварки. Но величайшей революцией в послевоенном судоходстве стало появление контейнеровозов (более подробно см. в главе 4). Они перевозят грузы в стальных контейнерах стандартных размеров[229]. Эти стальные контейнеры имеют высоту и ширину порядка 2,5 метра (длина может быть разной) и устанавливаются друг на друга в трюме и на палубе судна. Вполне возможно, что все, что на вас надето, было доставлено в конечную точку продажи в стальном контейнере, начавшем свое путешествие на одной из фабрик в Азии.
Но как были изготовлены все эти инструменты и механизмы? По большей части с помощью других механизмов и аппаратов, сделанных преимущественно из стали и выполняющих такие операции, как отливка, ковка, прокат, механическая обработка (токарная, фрезерная, сверловка отверстий), гибка, сварка, заточка и резка — две последние операции возможны благодаря удивительным свойствам инструментальной стали, которая режет углеродистую сталь, как нож масло. А все эти станки, как правило, получают энергию от электричества, производство которого (а значит, существование всего мира электроники, вычислительной техники и телекоммуникаций) невозможно без стали: высоких котлов, набитых стальными трубами и наполненных водой под давлением, ядерных реакторов, заключенных в корпуса высокого давления, расширяющегося пара, который вращает большие турбины, длинные оси которых изготавливают из массивных стальных отливок.
Сталь прячется от нас под землей в виде опорных конструкций и механизмов в глубоких шахтах, а также миллионов километров труб буровых установок, добывающих нефть и газ. Нефтегазовая промышленность также зависит от стали, лежащей в земле ближе к поверхности (на глубине 1–2 метров) в промысловых, транспортных и распределительных газопроводах. В магистральных газопроводах используются трубы диаметром больше 1 метра, а в распределительных — до 5 сантиметров[230]. Нефтеперегонный завод — это настоящий лес из стали, с высокими дистилляционными колоннами, установками каталитического крекинга, огромным количеством труб и цистерн. И наконец, я не могу не сказать о том, как сталь спасает жизни в больницах (она используется в центрифугах и диагностической аппаратуре, из нержавеющей стали делают скальпели, хирургические крючки и ретракторы) и как она убивает: армия и флот с их разнообразным оружием — это огромное вместилище стали, предназначенной для разрушения[231].
Можем ли мы производить требуемое количество стали и насколько устойчиво глобальное производство этого металла? Достаточно ли у нас месторождений железной руды, чтобы обеспечить сталью следующие поколения? Хватит ли у нас мощностей, чтобы построить современную инфраструктуру и повысить жизненный уровень людей в бедных странах, где потребление стали на душу населения даже меньше, чем в богатых странах 100 лет назад? Какой вред наносит природе производство стали? Можем ли мы получать этот металл без использования ископаемого топлива?
Ответ на второй вопрос безусловно положительный. Если взять массу Земли, то большая ее часть приходится на железо — оно очень тяжелое (в восемь раз тяжелее воды) и из него состоит ядро планеты[232]. Железа также много в коре нашей планеты: по распространенности оно уступает только трем элементам (кислороду, кремнию и алюминию) и со своими почти 6 % занимает четвертое место[233]. Всего в мире ежегодно добывают 2,5 миллиарда тонн железной руды (лидеры добычи — Австралия, Бразилия и Китай), а мировые запасы оцениваются в 800 миллиардов тонн, и в них содержится почти 250 миллиардов тонн металла. Таким образом, запасов хватит на 300 с лишним лет, что гораздо больше любого возможного горизонта планирования (разведанных запасов сырой нефти хватит всего на 50 лет)[234].
Более того, сталь можно использовать повторно, расплавляя лом в электродуговых печах — больших огнеупорных цилиндрах из толстых стальных пластин (облицованных кирпичом) со съемной куполообразной крышкой, которая охлаждается водой и через которую в рабочее пространство вводятся три массивных угольных электрода. После загрузки стального лома электроды опускаются, и проходящий через них электрический ток образует дугу с температурой 1800 °C, которая без труда расплавляет металл
