Проблема 2033

Уголь

В 1543 г., в соответствии с записями летописца Холиншеда при дворе Елизаветы I Тюдор, была получена первая отливка из железа, когда-либо выполненная в Англии. Елизавета неуклонно вела курс на самообеспечение страны многими другими производствами: добыча соли, выплавка меди, изготовление стекла и т. д. Все это требовало огромных количеств древесного угля и, как следствие, привело к практически полному уничтожению лесов в Англии, а затем и в Ирландии. Хотя ископаемый уголь был грязный и с неприятным запахом, дефицит леса вынудил перейти на использование угля. Уже к 1600 г. Лондон и почти все приморские города перешли на уголь, потому что ле́са практически не осталось.

Дальнейшие успехи в добыче угля и выплавке стали к концу 18 в. позволили осуществить то, что было названо Промышленной революцией.

С 1550 г. по 1820 г. население Франции, Испании, Германии, Италии и Нидерландов увеличилось на 50—80 %; прирост населения Англии за тот же период составил 280 %, однако по численности Англия все еще оставалась малой страной, уступая Франции, Германии или Италии. Тем не менее, в 1800 г. в Англии было добыто 15 млн. т. угля, в то время как добыча во всей континентальной Европе не превысила 3 млн. т.

Теплотворная способность угля в два раза выше, чем у сухих дров, а его запасы оказались намного больше лесных ресурсов. Промышленная революция шагнула в Европу; по всем странам побежали паровозы, строились пароходы, развивались совершенно новые отрасли промышленности.

Население Европы в течение 19-го века выросло со 187 млн. до 400 млн., увеличив свое присутствие в мире с 21 % всего лишь до 25 %, однако за это время произошло явление, впоследствии качественно изменившее мир: 35 миллионов эмигрантов из Европы и их наследники составили большую, а иногда доминирующую часть населения в других частях света: США, Канада, Австралия, Новая Зеландия, многие регионы Латинской Америки. Повсюду поселенцы явились проводниками добычи и применения угля. За короткое время (с 1865 по 1880 гг.) уголь стал основным источником энергии в США, достигнув пика своего потребления в 1910 г. В том же году был отмечен пик роста населения Штатов.

Если исходить из нынешних темпов добычи и потребления, запасов угля должно хватить примерно на 100 лет. Ускоренный рост населения и постоянно увеличивающееся потребление нефти и газа потребуют увеличения добычи угля. Уже к 2010 г. его доля может вырасти до 40 %, а это, естественно, приблизит срок его исчерпания.

При добыче топлива любого вида наступает критический момент, после которого на извлечение топлива понадобится затрачивать больше энергии, чем ее содержится в добываемом топливе. Дальнейшая добыча теряет смысл, даже если объем залежей остается большим. Для угля это особенно актуально, т. к. уже сейчас приходится разрабатывать слои на глубине более 1000 м. Кроме того, все чаще приходится работать с маломощными и крутопадающими слоями.

Еще одна особенность заключается в том, что угольная промышленность со всей ее инфраструктурой не является самодостаточной. Ей тоже нужна нефть, вклад которой в добычу угля составляет от 40 % до 50 %: уголь развозят электровозы, тепловозы и грузовые автомобили; электростанции работают на мазуте и т. д. Возврат к паровозам, если он вообще возможен, резко увеличит накладные расходы из-за малого коэффициента полезного действия. Т. о., исчерпание нефти будет означать остановку угольной промышленности, даже если в недрах Земли уголь еще останется.

Нефть и газ

Сжигать нефть – то же, что топить печь ассигнациями.

Стартовые условия для развития экономики США были великолепны: только в Оклахоме нефти было больше, чем в Германии или Японии. Калифорния располагала запасами, большими, чем в Германии, Японии, Франции, Испании, Дании, Швеции, Финляндии и Италии, вместе взятых. США имели нефти в 20 раз больше, чем Индия, в 16 раз больше, чем Бразилия, в 3 раза больше, чем Китай. С 1859 по 1939 гг. на США приходилось 2/3 мировой добычи нефти.

До русско-японской войны лидерство США было еще не очевидным. На мировую арену очень уверенно выходила Россия (количество добытой нефти указано в тоннах):

Первая мировая война устранила опасного конкурента.

Во второй мировой войне, после того как Япония, остро испытывающая нехватку нефти, в порыве отчаяния атаковала Пирл Харбор, а Гитлер не смог захватить нефтепромыслы Баку, США выступили триумфаторами. До 1950 г. они производили половину мирового объема нефти. Через 48 лет они уже не добывали половины того, что требуется для собственных потребностей.

Пик разведанных запасов нефти и газа произошел в начале 1960-х, а пик добычи собственной нефти оказался пройденным в 1971 г. В настоящее время происходит добыча остатков нефти как в самих США, так и во всем мире.

Крошечный Кувейт (его территория меньше, чем Нью-Джерси), ради которого США затеяли «бурю в пустыне», стоил такой операции: его запасы нефти втрое превышают запасы всех североамериканских штатов.

Лик наступающей нищеты непригляден. В Пенсильвании 19 000 скважин дают 6900 баррелей нефти в день. Саудовская Аравия с помощью 1400 скважин выкачивает в 1100 раз больше. В районе Гхавар добыча одного барреля нефти обходится всего в $1.

В Техасе исчерпано 80 % запасов нефти.

Из 4.6 млн. скважин 3.4 млн. (75 %) находятся в США.

К 2015 г. в США останется 30 %, а в 2025-м – 15 % нефти. Остальное придется на импорт.

За 150 лет человечество успело израсходовать 65 % мировых запасов нефти. Ежедневно в мире расходуется нефти почти в 5 раз больше, чем удается найти ее в новых месторождениях.

Нефть Персидского залива, вероятнее всего, последний большой резерв этого вида топлива. После 2005—2010 г. предполагается необратимый спад мировой добычи нефти. Наличие пика производства определяется «энергетической стоимостью» добычи. Если на поиск и извлечение топлива затрачивается столько же энергии, сколько ее содержит добытое горючее, дальнейший процесс теряет смысл. Денежная стоимость в данном случае не имеет никакого значения. Учитывается только энергетическая целесообразность. Как ни странно, это простое соображение осознается далеко не всеми и не всегда. После второй мировой войны энергетическая эффективность составляла 50:1; в середине 1980-х она понизилась до 8:1, а для импортной нефти, с учетом доставки, до 5:1. Примерно к 2005 г. эта величина станет критической, т. е. 1:1.

Критическая дата производства газа наступит позже, чем для нефти, но разница в 10—15 лет для энергетического кризиса не имеет принципиального значения.

Запасы нефти на Аляске дадут США отсрочку не более, чем на 2 года.

В период 2007—2025 гг. доля нефти и газа, выделяемого на нужды сельского хозяйства, вырастет настолько, что США перестанут экспортировать продовольствие.

В 1997 г. импорт нефти в США составлял 60 %.

Структура энергетики США и мира со временем очень существенно изменилась:

1900 – уголь – 95 % энергии, почти весь остаток – нефть и газ.

1950 – уголь и нефть на равных (по 39 %), газ – 20 %, электричество -2%.

2000 – уголь меньше 7 %, газ и нефть – 75 %, электричество – 18 %.

Более высокая, чем у угля, энергоемкость и, в особенности, преимущества добычи, транспортировки и применения сделали нефть и газ основными источниками энергии для современной технической цивилизации. Озабоченность потребителей вызывает только один момент: невозобновимость этих ресурсов.

Первый испуг общества в 1973 г. вызвал закон об экономии, но затем вновь начали практиковаться затраты «по потребности». В среднем один американец расходует 10.6 л. нефти в день и проезжает более 1000 миль в месяц. США импортируют нефти больше, чем Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Италия, Норвегия, Испания и Швеция, вместе взятые. В целом США использует нефть в 1.5 раза расточительнее, чем Европа, и в 2 раза хуже, чем Япония.

За последние 40 лет использование ископаемого топлива в различных отраслях экономики США выросло от 20 до 1000 раз. Американский гражданин применяет в 20—30 раз больше горючего, чем житель в развивающихся странах.

Всего 1 % энергии, заключенной в бензине, уходит на то, чтобы везти водителя. Около 15 % затрачивается на перемещение самого автомобиля. Остальное теряется в двигателе, коробке передач и уходит на преодоление сопротивления ветра. Кого это по-настоящему волнует? Дональд Ходел, бывший помощник Рейгана по энергетике, сказал: «Мы, как лунатики, идем к катастрофе».

Это поэтическое высказывание очень реалистично, если учесть, что в Саудовской Аравии каждая скважина дает ежедневно 5600 баррелей нефти, а в США – только 11.3 барреля.

В 1996 г. был предсказан в точности сбывшийся скачок мировых цен на нефть в 2000 г. Тогда же утверждалось, что в дальнейшем рост цен станет постоянным явлением.

К 2010 г. мусульманские страны будут контролировать около 100 % мирового экспорта нефти. К тому времени добыча нефти в 19 мусульманских странах превысит суммарную добычу в 181 немусульманской стране.

Пик добычи нефти в странах, наиболее зависимых от нефти:

США – 1970, Северная Америка – 1984, СССР – 1987, Ливия – 1969, Иран – 1973, Румыния – 1976, Тринидад – 1977, Бруней – 1979, Перу – 1981, Египет – 1993, Кувейт – 2018, Оман – 2002, Объединенные арабские эмираты – 2017, Йемен – 2002, Саудовская Аравия – 2011, Венесуэла – 2005, Ирак – 2011. Вследствие эмбарго на торговлю с Ираком для него критическая дата может наступить несколько позже. Судьба любит криво улыбаться. Не исключено, что к моменту снятия эмбарго Ираку, чья прибыль на 99 % зависит от экспорта нефти, не у кого будет покупать продовольствие, потому что к тому времени другие страны не смогут производить избыточные продукты питания.

Пик добычи нефти на Каспии наступит в районе 2010 г.

Иран оказался первым из государств, богатых нефтью, которое уже на протяжении 10 лет бедствует больше, чем 20 лет тому назад. Поистине, богатство – на время, беда – навсегда.

На протяжении последних двух десятилетий добыча нефти превосходит емкость вновь открываемых месторождений.

На Московской встрече Большой Восьмерки в конце марта 1998 г. лидерам ведущих стран мира был вручен доклад, в котором обосновывался приход полномасштабного кризиса в промежутке между 2010-м и 2020-м годами. Даже если до кризиса остается 30 лет (или 11 000 дней), то и этот срок ничтожен для отказа от старого и перехода к новому жизненному укладу в планетарном масштабе.

За последние 30—40 лет применение ископаемой энергии в различных секторах экономики США выросло в 20—1000 раз. Это означает чрезвычайную зависимость американского процветания от конечных энергетических ресурсов.

Китай по сравнению с 1955 г. в 100 раз увеличил потребление ископаемой энергии в производстве сельскохозяйственной продукции в связи с применением удобрений, пестицидов и проведением ирригационных работ. Аналогичные тенденции отмечаются в других развивающихся странах с быстро растущим населением. При этом в целом, в связи с дефицитом топлива и высокими ценами на него, производство удобрений с 1989 года уменьшилось на 21 %.

Население США ежегодно потребляет энергии, получаемой из ископаемого топлива, на 40 % больше всей солнечной энергии, которая уходит на выращивание сельскохозяйственных культур, лесных продуктов и других растений.

В 1987 г. на жителя Канады приходилось 9 т. условного топлива, в Норвегии – 8.9 т., в США – 7.3 т. В развивающихся странах расход топлива составлял около 0.5 т. на человека в год.

В 1850 г. в США 91 % топлива обеспечивали дрова, сегодня почти 90 % энергии дает ископаемое топливо. Осталось примерно 10 % неразведанной нефти. Никакие инвестиции и заклинания не помогут добыть больше того, что имеется в Земле.

Другие источники энергии

Добыча и распределение ископаемого топлива очень неравномерны по странам. Так, например, США, с населением в 4 % от мирового, потребляют 22 % энергии, получаемой от ископаемого топлива. На развитые страны в целом приходится 70 % производимой энергии, в то время как развивающиеся страны с населением 75 % используют только 30 % энергии. Это означает, что в странах «третьего мира» большая доля работы выполняется, как и до промышленной революции, с помощью мускульной силы человека и тяглового скота.

Помимо основных источников энергии (нефть, газ, уголь), бесспорно невозобновляемых, которые в настоящее время обеспечивают 80 % потребностей человечества, есть и другие, условно возобновляемые; они составляют одну пятую часть энергоснабжения.

Данные, приведенные в таблице, достаточно говорят сами за себя, но некоторые комментарии все же нужны. За 47 лет, прошедших с момента запуска первой не военной атомной станции, доля ядерной энергетики не только в США, но и мире (за исключением Украины, Франции, Японии и, возможно, Израиля) не превысила того, что дает сжигание древесины и кустарников для отопления жилищ и приготовления пищи. Более того, в течение последних 25 лет в США не выдано ни одного разрешения на строительство новых атомных станций. Германия также пришла к решению не строить новых АЭС. В Украине закрыта Чернобыльская станция и под большим вопросом находится достройка двух почти готовых блоков АЭС.

Дальнейший рост энергии за счет биомассы уже невозможен: лес на планете усилиями человека очень успешно уничтожается.

Гидроэнергетика практически исчерпала свои возможности. Почти все гидроресурсы рек уже используются. В США из 917 млн. га суши почти 63 млн. га занято под водохранилища. Для использования резервных гидроресурсов потребуется занять дополнительно 24 миллиона гектаров земли, главным образом плодородной. Если учесть, что земля под пашню уже стала дефицитной, то цена дополнительной гидроэнергии может оказаться слишком высокой. Сооружение новых плотин – это усугубление и без того нарушенного равновесия в экосистеме, изменение режима грунтовых вод, дальнейшее разрушение мест обитания не только рыб, птиц и животных, но и человека.

Гидротермальные и ветровые станции – скорее экзотика, чем существенный фактор в мировой энергетике. То, что может иметь смысл для поселков, расположенных у гейзеров, или для небольших стран с постоянными ветрами, имеет ничтожное значение для энергоемких производств и прочих нужд остальных государств.

Этанол – скорее побочный продукт сельского хозяйства, чем самостоятельный источник энергии. При синтезе этанола затраты на его производство на 50 % превышают энергетические возможности конечного продукта, – такая технология экономически бессмысленна.

Полезные, бесполезные и вредные ископаемые

Давно прошли те времена, когда полезными ископаемыми были корешки, которые можно было немедленно съесть. Начиная с эпохи бронзы, полезными стали руды меди, олова, свинца. Затем этот список пополнился: начали добывать железную руду, серебро, золото. Бесполезные ископаемые в виде переработанной породы, а также отходы, возникающие при изготовлении металла, особых беспокойств не вызывали, пока производство оставалось кустарным.

В настоящее время «полезным» стало практически все, что входит в таблицу Менделеева, а также разнообразнейшие соединения химических элементов, применяемые сами по себе и для создания новых материалов и веществ. На каждого американца ежегодно приходится более 20 т. новых материалов. Производство одной тонны материала связано с перемещением или использованием до 15 т. воды, земли или воздуха. Для золота это соотношение равно 1:350 000. Все это изымается у природы и практически немедленно превращается в бесполезные отходы, которые, в свою очередь, становятся вредными: они не только отнимают место у сельскохозяйственных угодий, но и отравляют почву, грунтовые и поверхностные воды, а также воздух.

«Полезные» ископаемые в виде органического топлива настолько ухудшили экологическую ситуацию, что, в соответствии с выводами Межправительственной комиссии по изменению климата, для прекращения увеличения содержимого углерода в атмосфере необходимо уменьшить применение горючего на 60—80 %.

Только в США каждый год закапывают 3.5 млн. т. промышленных отходов в дополнение к 160 млн. бытовых и прочих отходов. В Украине общий объем отходов, накопленный со времен начала индустриализации, оценивается в 20 млрд. т. (по 400 т. на человека!). Если судить по результатам, то промышленность создана для производства отходов, а товары являются побочным продуктом.

Известно, что тяжелые металлы (простейшие яды) никогда не распадутся, и любой контейнер или цистерна когда-нибудь разрушится, однако нет никаких признаков того, что безумие производства уменьшается. Элементарные яды, урановые руды и другие источники смерти для всего живого, которые были в естественном состоянии рассеяны и не представляли опасности, усилиями «человека мыслящего» сосредоточены в малых объемах и превратились в реальную угрозу жизни.

Ежегодно американская промышленность выбрасывает в воздух 160 т. ртути – элементарного яда. Все соединения ртути ядовиты и повреждают органические ткани, сворачивая протеины и дезактивируя энзимы; последствия: врожденные дефекты, заболевания мозга, слепота. В воде ртуть активно превращается в растворимые соединения метила, которые усваиваются водорослями и планктоном, а те в свою очередь, поедаются мелкой рыбой, которую съедает крупная рыба, попадающая на стол человеку, снабжая его биологически концентрированным ртутным ядом. Если рыба умирает в воде, продукты ее распада снова и снова поступают в обычный биологический цикл.

Недавние исследования биологов показали, что ртуть обнаруживается в водоемах, удаленных от мест сброса на тысячи километров. Ртутное отравление стало всеобщей проблемой: ртутное предупреждение получили рыбаки 40 штатов Америки, тысяч озер в Канаде, вся Скандинавия и многие страны Европы и Азии. От элементарного яда невозможно избавиться простым разрывом пищевой цепочки.

Еще одна форма организованного безумия проявляется в том, что федеральные инструкции позволяют заводам избегать больших расходов на захоронение промышленных отходов простым переименованием в «добавки к почве». Удобрения, содержащие промышленные попутные продукты такие как свинец, кадмий, мышьяк и ртуть, а также соединения диоксида и даже радиоактивные компоненты, широко распространяются в сельскохозяйственных районах на протяжении последних 20 лет. Например, завод по переработке урана в Оклахоме ежегодно «дополняет» 9000 акров пастбищ десятью миллионами галлонов слабо радиоактивных отходов, лицензированных как жидкое удобрение. Такое же «удобрение» выливается на 75 акров пастбища на Бермудах, где пасутся 400 голов крупного рогатого скота. В семьях, живущих вблизи пастбища, отмечено 124 случая раковых заболеваний и врожденных пороков.

Еще пример: министерство энергетики США пришло к заключению, что количество плутония и других радиоактивных элементов, попавших в почву в процессе производства ядерного оружия, в 10 раз превышает то, о котором шла речь до самого последнего времени. Соответственно оказалось значительно большим и количество радиоактивных элементов, попавших в воду и продукты питания. Необходимость проверить имеющиеся данные была вызвана настойчивостью частной инициативной группы под названием «Институт энергетических и природоохранных исследований», участники которой еще в 1997 году заявили, что правительственные сообщения об объемах захоронений плутония и остальных радиоактивных элементов «неубедительны и противоречивы». В то время как по официальным сообщениям утечка радиоактивных материалов не превышала трех процентов от их общего количества, в действительности этот показатель превысил 30-процентную отметку.

Предварительные расчеты показывают, что период востановления питьевой воды составляет 200 лет, земной экосистемы – 500 лет, атмосферы – 1 миллион лет, океана – 20 миллионов лет…

Население

Частичные переписи населения начали осуществлять, по-видимому, еще 5-6 тысяч лет тому назад, однако относительно достоверными можно считать данные для 18 в и позже. Тем не менее, представляют интерес даже ориентировочные сведения о росте населения, полученные косвенными способами.

Население было относительно стабильным до начала бронзового века (конец 4 тысячелетия до н. э). К концу этой эпохи, за 2000 лет, оно выросло в 3.5 раза, а за последующие 1000 лет, примерно соответствующие железному веку, увеличилось еще в 5.5 раза, после чего почти на 1000 лет наступил период стабилизации.

Дальнейшее удвоение население совпадает с успехами в строительстве больших парусных судов, развитием дальнего мореплавания, эпохой великих географических открытий и освоением заморских территорий (1500—1750 гг.). Исследователи, миссионеры, авантюристы, купцы и, естественно, военные прокладывали пути в новые страны.

Настоящий демографический взрыв был вызван Промышленной революцией: население увеличивалось не по линейному закону, а с ускорением. Максимальное значение ускорения приходится на наше время:

население Земли за последние 15 лет увеличилось на столько же, на сколько оно выросло боле чем за 4500 лет от сооружения пирамиды Хеопса до наполеоновских войн. Сейчас население ежегодно увеличивается на 90 млн. человек: это примерно 3 Канады или одна Мексика.

Этот процесс не может продолжаться непрерывно; коллапс неизбежен. Вопрос состоит только в одном: когда?

Реалисты отличаются от безоглядных оптимистов тем, что они не закрывают глаза на действительность: Земля конечна; ее ресурсы, необходимые для поддержания жизни, тоже конечны. Более того, человеческая деятельность успешно сокращает эти ресурсы и ухудшает воздух, воду и почву. Надо жить по средствам. Если это не будет осуществлено людьми, решение за них будет принято Природой, но не потому что у нее существует некая цель, а вследствие многих объективных законов, управляющих как косной природой, так и миром растений и живых существ.

Один из законов заключается в том, что в ограниченном пространстве «нагрузочная способность» среды ограничена. Это в равной степени актуально как в ботанике, так и в зоологии. Люди, при желании и наличии способностей к обучению на чужих ошибках, могли бы сделать подходящие выводы из двух примеров диалектического развития «рая».

В 1944 г. на необитаемом острове св. Матвея были оставлены 29 оленя. Мхи и лишайники, основная пища оленей, были превосходны. Толщина мха достигала 10 см. На острове не было ни хищников, ни охотников, и количество животных на протяжении последующих 19 лет увеличивалось со скоростью 32 % в год, достигнув в 1963 г. численности 6000 голов. В течение последующих трех лет почти все животные вымерли, оставив жалкое стадо из 41 оленихи и одного оленя. В снежную зиму 1963—1964 гг. погода была не настолько тяжелой, чтобы не дать возможность добраться до корма. Причина была в другом: перевыпас, чрезмерное истощение пастбища.

Несущая способность территории определяется как максимальное количество животных, которые могут поддерживаться в течение года без нарушения окружающей среды. Для острова св. Матвея она составляет 5 оленей на 1 кв. км. Эта величина была достигнута уже в 1957 г. при численности стада 1350 голов. Во время пика популяции на 1 кв. км приходилось 18 особей. После этого поголовье некоторое время росло, а воспроизводимость корма уменьшалась. Деградация пастбища оказалась необратимой; произошло скачкообразное уменьшение популяции оленей. После краха на 1 кв. км. приходилось всего 0.126 животного, но для истощенного пастбища и это оказалось слишком много. Возобновление пастбища даже при полном отсутствии животных занимает десятилетия. При наличии остатков стада оно стало невозможным: несущая способность острова уменьшилась, по крайней мере, на 97.5 %.

Второй пример связан с загадками острова Пасхи, ставшими известными миру благодаря Туру Хейердалу и его путешествию на Кон-Тики. Остров Пасхи, занимающий 165 кв. км., – одно из наиболее уединенных мест обитания: он расположен в Тихом океане на расстоянии более 3700 км. от ближайшего континента (Южная Америка) и в 2600 км от ближайшего обитаемого острова (Питкейрн). Остров Пасхи был открыт в 1722 г. экспедицией Роггевена. Мягкий климат и вулканическое происхождение должны были бы сделать его райским уголком, вдали от проблем, одолевающих остальной мир, однако первым впечатлением Роггевена от вида острова было как от опустошенной местности, покрытой высохшей травой и выжженной растительностью. Не видно было ни деревца, ни кустиков.