Другие источники энергии
Каменного угля на Земле гораздо больше, чем нефти и газа. По оценкам специалистов, его запасов может хватить на сотни лет. Однако каменный уголь - экологически грязное топливо, в нем много золы, серы, вредных металлов.
В Китае, например, основной вид топлива - именно каменный уголь. Из-за высокого содержания в нем серы в городах Северного Китая зимой трудно дышать. Из каменного угля можно получать и жидкое топливо для транспорта (его делали в Германии во время Второй мировой войны), но оно обходится очень дорого (450 долл./т), и сейчас его не выпускают. В России заводы по производству жидкого топлива из угля в Ангарске, Салавате, Новочеркасске закрыты из-за нерентабельности.
Теплотворная способность угля ниже, чем нефти и газа, а его добыча значительно дороже. Во многих странах, в том числе и в России, угольные шахты закрываются, ибо уголь в них слишком дорого и трудно добывать. В большинстве стран легко добываемый уголь уже добыт. Журналисты и "зеленые" часто призывают шире использовать возобновляемые источники энергии: солнечную энергию, энергию воды, ветра и т.д. Однако много энергии от них не получишь. Лауреат Нобелевской премии по физике академик П.Л. Капица неоднократно подчеркивал,что солнечная энергия - рассеянная: отдача 1м2 освещенной Солнцем поверхности в средних широтах не более 100 Вт. В статье академика В.А. Легасова ("Природа", 1981, №2) дан ответ на вопрос: "Целесообразно ли покрыть пустыню Каракумы, где много солнечных дней, самыми дешевыми преобразователями солнечной энергии - алюминиевыми нагревателями?". Оказывается, затраты энергии и загрязнение окружающей среды при производстве необходимого для этого алюминия во много раз больше "выигрыша" от их использования.
В Калифорнии я видел солнечные батареи на крышах домов богатых американцев, используемые для обогрева. Хозяева даже щеголяли своими "экологически чистыми" энергоустановками, не задумываясь над тем, что, во-первых, это очень дорого, во-вторых, там и без того тепло, в-третьих, такой установки хватит от силы на небольшой дом. Конечно, в некоторых условиях (например, в космических аппаратах) солнечная энергия незаменима. Но вряд ли она в обозримом будущем даст более 1 % в суммарном мировом производстве энергии. По оценкам специалистов, солнечной энергии хватило бы на всех при населении мира в 200 млн.
Энергия рек использована практически полностью. Расчет на энергию ветра вряд ли оправдан. Видимо, перспективнее делать ставку на энергию морских течений. Единственный реальный сегодня и не имеющий серьезных ограничений в обозримом будущем источник энергии - атомная энергетика. Запасы урана достаточно велики, и атомной энергии хватит еще надолго, даже с учетом роста энергопотребления в ХХI в. Во Франции уже сегодня 78 % электроэнергии производится на атомных станциях, в Японии - 33%. При правильном использовании и серьезном отношении атомная энергетика оказывается вне конкуренции и с экологической точки зрения, значительно меньше загрязняя окружающую среду, чем сжигание углеводородов. В частности, суммарная радиоактивность золы каменного угля гораздо выше, чем радиоактивность отработавшего топлива всех атомных электростанций.
Управляемый термоядерный синтез - практически неисчерпаемый и сравнительно дешевый источник энергии. Однако после недавнего приступа оптимизма здесь наступило явное затишье, и физики все дальше отодвигают экономически целесообразное решение этой проблемы (теперь уже не ранее XXII в.). Но даже если проблема получения дешевой энергии будет таким образом решена, при большом энерговыделении неизбежен перегрев приземного слоя атмосферы - парниковый эффект - с серьезными последствиями.
Дефицит воды и пищи
Похоже, человечеству грозит и недостаток пищи. Около 1985 г. производство зерна, мяса, рыбы и ряда других продуктов на душу населения достигло максимума и сейчас уменьшается. Одна из причин неурожаев - нехватка воды. В свою очередь, многие ученые связывают ее с непрерывным в последнее десятилетие повышением температуры из-за роста содержания в атмосфере углекислого газа. За последние 100 лет средняя температура атмосферы возросла на 0,6 °С. В 1995-1998 гг. наблюдался особенно большой ее рост. Углекислый газ, метан и некоторые другие газы поглощают тепловое излучение и усиливают парниковый эффект. Об этом подробно говорилось в статье М.Н. Изакова ("Экология и жизнь", 1998, №1). На всемирных экологических форумах в Рио-де-Жанейро (1992 г.) и Киото (1997 г.) всем странам предложено сократить выбросы углекислого газа. Впрочем, по мнению ряда ученых (в частности, недавно скончавшегося академика А.Л. Яншина), рост концентрации углекислого газа в атмосфере благотворно влияет на климат.
Значительно более важный фактор, определяющий дефицит воды в глобальном масштабе (в том числе, и на орошение) - резкое увеличение ее расхода на промышленные и бытовые цели. В некоторых районах Индии, Китая, США уровень подземных вод в последние годы из-за этого заметно понизился. В отдельных местах для полива приходится использовать уже не дождевые, а глубоко залегающие ископаемые воды. В районе Пекина уровень подземных вод понизился на 50 м по сравнению с уровнем 50-х годов, и крестьянам запрещают использовать воду подземных источников для полива. Экономические расчеты показывают, что использование воды в городском хозяйстве прибыльнее, чем в сельском хозяйстве. Одна из величайших рек Китая, Хуанхэ, уже не доходит, как прежде, до Желтого моря за исключением отдельных наиболее влажных годов. Крупная река Колорадо в США далеко не каждый год добирается до Тихого океана. Амударья и Сырдарья давно уже не впадают в Аральское море, которое из-за этого почти пересохло. Нехватка воды резко ухудшила экологическую обстановку во многих регионах и вызвала начинающийся продовольственный кризис.
Мировое производство зерна, мяса, рыбы и ряда других продуктов на душу населения непрерывно снижается с 1985 г. Неудивительно, что цены на них растут год от года. По прогнозам, к 2010 г. цены на пшеницу и рис поднимутся в два с лишним раза. В наиболее бедных странах это может вызвать массовый голод. Важная причина нехватки продовольствия - сокращение с 1956 г. пахотных площадей на душу населения из-за эрозии почвы и изъятия плодородных земель на другие цели. В 70-е годы в ряде стран Азии и Америки произошла "зеленая революция", когда урожайность многих культур резко возросла за счет внедрения новых сортов, орошения, применения удобрений и гербицидов. Благодаря этому удалось компенсировать снижение урожая, связанное с уменьшением сельскохозяйственных площадей. Однако в Австралии и Африке этого добиться не удалось - не хватило воды для орошения. Теперь ее явно недостает и в Азии, и в Америке.
Нередки ссылки на то, что, дескать, предел возможностей фотосинтеза для общего производства зеленой массы далеко не достигнут, и у человечества в связи с этим есть радужные перспективы. Но не эффективность фотосинтеза определяет сегодня урожайность, а истощение почв и нехватка воды. Рост производства удобрений уже не сопровождается ростом урожайности.
Резко сократились рыбные запасы. С 1950 г. по 1989 г. мировой улов вырос с 19 до 89 млн. т, после чего прироста уже не было. В результате, за последнее десятилетие потребление рыбы на душу населения сократилось на 11%. Увеличение рыболовецкого флота не ведет к росту улова. Похоже, мы достигли предела, определяемого биологическими законами. По мнению многих специалистов, с 1990 г. мир вступил в новую эпоху - эпоху дефицита природных ресурсов. Запасы продовольствия будут неуклонно сокращаться, а конкуренция между экспортерами пищевой продукции сменится жестокой конкуренцией среди ее импортеров.
Загрязнение окружающей среды
Наряду с исчерпанием природных ресурсов все ускоряющийся рост населения планеты создает опасность глобального загрязнения среды обитания, ведущего к непредсказуемым катаклизмам: неведомым ранее болезням, эпидемиям, ухудшению качества воды, пищи и жизни в целом. Этими проблемами много занимался "Римский клуб", объединяющий ряд известных политических деятелей (М.Тэтчер, Дж. Картер и др.) и крупных ученых. В 1992 г. на всемирной экологической конференции в Рио-де-Жанейро представители 143 стран подписали так называемую "Концепцию устойчивого развития" и обязались резко сократить вредные выбросы в атмосферу. Но какова же основная причина и кто главный виновник ее загрязнения? Согласно статистике, среди всех источников загрязнения на первом месте - выхлопные газы автотранспорта (до 70% всех болезней в городах вызвано ими), на втором - выбросы тепловых электростанций, на третьем - химическая промышленность. (По данным Российской академии наук, атомная промышленность - на 26 месте.)
Очень опасны диоксины, образующиеся при сжигании мусора, которого, естественно, больше всего в развитых странах. Правда, некоторые из них уже практикуют раздельный сбор и уничтожение разных компонентов мусора, при котором количество образующихся вредных соединений намного меньше.
Сегодня всем ясно, что борьба с загрязнением окружающей среды обойдется человечеству недешево. Даже в самых богатых странах средств на все не хватит. Поэтому ученые должны обозначить приоритеты в этой борьбе, с тем, чтобы выделяемые средства не распылялись, а направлялись на самые ответственные участки.
В США это уже поняли и сосредоточили огромные деньги (более 5 млрд. долл.) на разработке очистных устройств - катализаторов - для автомобилей с карбюраторными двигателями. Надо признать, что дышать в их городах в последние годы стало значительно легче. Разумеется, наши ученые знают, как очистить воздух и российских городов. Но это очень дорого, поэтому пока катализаторы на основе платины, добытой в России, очищают воздух в Лос-Анджелесе, Чикаго или Токио. Вскоре США перейдут на несравненно менее вредный бензин без опаснейших канцерогенов - ароматических углеводородов. Нам же придется подождать.