Топливный вопрос: часть первая
Топливо — это потенциальная энергия. Наши пещерные предки не знали другой энергии, кроме той, которую производит огонь. Но даже этот ресурс, который они научились использовать, кардинально изменил их жизнь. Огонь давал им тепло, делал пищу более питательной, а глиняные сосуды — более прочными, защищал от хищников и просто дарил ощущение спокойствия, но за это его нужно было «кормить». Древнейшим топливом была, разумеется, древесина, и её запасы были крайне важны. Позднее люди научились использовать для сжигания и другие ресурсы, чья энергоемкость оказалась в разы больше, поэтому можно с уверенностью сказать, что в некотором смысле история человеческой цивилизации — это история топлива.
Чем эффективнее мы учились добывать и использовать энергию, тем дальше шёл технический прогресс, и тем комфортнее становилась жизнь. В упрощённом виде этот процесс укладывается в следующую схему:
-
топливо (ресурс)
-
энергия
-
технологический прогресс
-
технический прогресс
-
топливо (ресурс)
Иными словами, люди использовали топливный ресурс, получали энергию, изобретали способ применения этой энергии и придумывали необходимые приспособления, которые затем помогали извлекать из среды новое топливо.
Любопытно, что все без исключения топливные ресурсы и процессы, которые способны извлечь из них энергию, изначально существуют в природе сами по себе. Деревья — это часть растительного мира. В процессе эволюции их ткани приобрели структуру, которая при определенных физических и химических условиях может загореться. Люди просто научились вызывать, контролировать и использовать этот процесс в своих целях. Так же широко, как и древесина, в энергетике используется уголь, нефть и газ. По сути, именно на этих трёх элементах держится вся мировая топливная империя, но что это за вещества? Откуда взялся это клад?
Оказывается, что это нефть и уголь — это осадочные породы, образовавшаяся из остатков древних живых организмов и растений, а газ — это вещество, выделившееся при их анаэробном разложении. С разработкой месторождений этого «клада из прошлого» для человечества началась совершенно новая эпоха, но на этом никто не собирается останавливаться. Учёные постоянно находятся в поиске новых источников энергии, и на то есть причины.
Лотерея топливных ресурсов
Топливный вопрос сегодня стоит перед каждой страной. Когда народы расселялись по планете, и постепенно формировалась политическая карта, о недрах Земли было известно очень мало. В результате кто-то в этой «лотерее» выиграл, а кто-то проиграл. Россия выиграла по-крупному. Мы находимся на первом месте по разведанным запасам газа, на втором — по запасам угля, и на шестом — по запасам нефти. Всё это богатство качается и качается из недр земли. С каждым годом мы увеличиваем объёмы добычи топлива, продавая его другим странам. Однако если древесина является возобновляемым ресурсом, то нефть, газ и уголь — нет.
По данным 2014 года, среднесуточное потребление нефти в мире составляет около 93 млн баррелей в сутки. Путём нехитрых вычислений можно оценить, что при сохранении текущего уровня потребления, доказанных мировых запасов нефти (а именно, около 1700 млрд баррелей) хватит примерно на 46 лет. Газа хватит не намного дольше — примерно на 53 года. С углём всё гораздо благополучнее, его запасы будут исчерпаны минимум через 270 лет. Время перестроиться есть, но его совсем немного.
Химия нам в помощь?
На формирование того же черного золота ушли миллионы лет сложных химических процессов. Можно ли синтезировать её химическим путём? Можно, но не нужно. Для производства нефти нужна только, представьте себе, обычная вода и соли или эфиры угольной кислоты, называемые карбонатами. Однако такой продукт не в полной мере обладает свойствами натуральной нефти, и, самое главное, его синтез поглотит больше ресурсов, чем даст в итоге. Иными словами, искусственное получение этого топливного ресурса просто нерентабельно, особенно до тех пор, пока на рынке полно дешёвой природной нефти.
И в целом, если бы топливный вопрос упирался только в ограниченность ресурсов, человечество рано или поздно нашло бы решение этой проблемы. В теории химическим путём можно синтезировать практически любое вещество, тем более что технологический прогресс в наше время идёт семимильными шагами. К тому же есть большое количество недоказанных месторождений и другие планеты, в конце концов — мало ли способов пополнить запасы. Более существенная, на наш взгляд, проблема заключается в том, что изначально, как мы уже упоминали, сжигание топлива (а именно этот древний способ получения энергии всё ещё доминирует в промышленности и транспорте) — это неестественный процесс, при котором выделяются вещества, опасные для окружающей среды. Точнее говоря, сам процесс горения чего бы то ни было возникает в природе по естественным причинам, однако люди используют его намеренно и в огромных масштабах.
Нефть в своём исходном состоянии находится в недрах Земли, её горение (а точнее взрыв) возможен только при возникновении цепи геологических процессов, ведущих к исключительной катастрофе. В результате происходит одновременное сгорание большого количества нефти, и катаклизм затрагивает относительно небольшую территорию, тогда как люди сжигают топливо по капельке и повсеместно. Горение древесины, с другой стороны, для природы безопасно и даже оказывает положительный эффект на плодородие почвы. Однако люди не смогут вернуться к древесному углю вместо каменного, поскольку для обеспечения современных потребностей в топливе леса просто не хватит. Масштабные вырубки и так являются одной из крупнейших экологических проблем, ведь деревья — это ещё и источник кислорода.
Таким образом, топливный вопрос, как и вопрос демографии, нужно решать одновременно с разных концов. Топливный кризис, который ожидается уже в этом веке, может привести к тяжелым экономическим последствиям. Поэтому необходимо проводить геологическую разведку, чтобы получить доступ ко всем возможным месторождениям природных топливных ресурсов. Это с одной стороны, а с другой, нужно постепенно ограничивать использование этих самых ресурсов и переходить на альтернативные источники энергии. Это поможет смягчить удар, когда нефть, газ, а потом и уголь всё-таки закончатся (а это неизбежно), и к тому же благоприятно скажется на экологической ситуации, которая становится всё более плачевной с каждый годом.
Шутка в том, что как раз те страны, которые больше всех выиграли в «лотерее топливных ресурсов» сейчас находятся в самом уязвимом положении, поскольку их экономика в большой степени завязана на этом. Наша страна как раз сидит на «нефтяной игле» и перестройка экономики вряд ли успеет завершиться к моменту, когда иного выхода, кроме как поиск иных топливных ресурсов, просто не останется.
Борискова Елизавета
Другие темы курса