Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - Вацлав Смил

может быть на 20–25 % больше, чем сегодня, а китайского риса — на 30–40 %. В африканских странах южнее Сахары, где урожайность зерновых низка, ее можно повысить в 2–4 раза[620]. Что касается высокоурожайных и уже оптимизированных хозяйств, сокращения площади обрабатываемых земель можно достичь небольшими дополнительными мерами по внесению удобрений и орошению. В отличие от них Африка потребует существенного увеличения использования макроэлементов и масштабных мер по орошению земель. Как и во многих других случаях, относительный прирост будущей эффективности (в пределах биологических ограничений) не следует ошибочно рассматривать в отрыве от входных и выходных переменных, поскольку население планеты продолжает расти и нуждается в более полноценном питании.

Средства массовой информации рассказывают нам о городском сельском хозяйстве «без земли» — гидропонном выращивании растений в небоскребах, — но эти истории практически лишены понимания потребности мира в продуктах питания. Такие эффективные методы могут обеспечить нас зеленью (салат, базилик) и некоторыми овощами (томаты, перец), питательную ценность которых практически полностью определяют содержащийся в них витамин С и клетчатка[621]. Совершенно очевидно, что гидропонный метод под постоянным искусственным освещением не обеспечит производство более 3 миллиардов тонн зерновых и бобовых культур с высоким содержанием углеводов и относительно высоким содержанием белков и жиров, необходимых для питания почти 8 (а вскоре и 10) миллиардов человек[622].

Инерция больших и сложных систем обусловлена их основными энергетическими и материальными потребностями, а также масштабом их работы. На потребность в энергии и материалах влияет постоянное стремление к более высокой эффективности и к оптимизации производственных процессов, но эффективность и относительная дематериализация имеют свои физические ограничения, а преимущества, которые могут обеспечить альтернативные методы, зачастую неприемлемо дороги. Таких примеров множество. Давайте еще раз обратимся к двум главным ресурсам. Теоретический минимум первичной энергии, необходимый для производства стали (для доменных печей и кислородных конвертеров), составляет около 18 гигаджоулей на тонну горячего металла, а аммиак не может быть синтезирован из компонентов при затратах энергии меньше чем 21 гигаджоуль на тонну[623].

Один из возможных вариантов — замена стали алюминием. Это уменьшит массу конкретной конструкции, но для выплавки алюминия требуется в 5–6 раз больше энергии, чем для выплавки стали, и его невозможно применять там, где требуется высокая прочность, как у стали. Самый радикальный способ сократить энергозатраты и экологический вред азотных удобрений — уменьшить их использование: этот вариант доступен для богатых стран с избыточным производством продовольствия и большим объемом пищевых отходов, но сотни миллионов отстающих в развитии детей, особенно в Африке, нуждаются в молоке и мясе, а животный белок можно получить только при условии большого количества вносимого в обрабатываемые земли азота. Этот вывод основан на фактах: в сельском хозяйстве ЕС вносят в среднем 160 кг удобрений на гектар, а в Эфиопии — меньше 20 килограммов на гектар, и эта разница почти на порядок иллюстрирует огромное отставание в развитии, которое часто игнорируют при оценке глобальных потребностей[624].

В цивилизации, где производство основных товаров обеспечивает жизнь почти 8 миллиардов человек, любое отклонение от устоявшейся практики раз за разом сталкивается с ограничениями масштаба: как мы уже видели (в главе 3), потребности в основных материалах в настоящее время измеряются в миллиардах и сотнях миллионов тонн в год. Это делает невозможной замену на другие материалы — чем можно заменить больше 4 миллиардов тонн цемента и почти 2 миллиарда тонн стали? — или быстрый (за несколько лет, а не десятилетий) переход к совершенно новым способам производства.

Неизбежную инерцию масштабной зависимости в конечном счете можно преодолеть (вспомним, что до 1920 г. 20 % сельскохозяйственных земель Америки были заняты под кормовые культуры для лошадей и мулов), но многие примеры быстрых перемен в прошлом не могут служить основой для оценки реалистичных временных интервалов для любых будущих изменений. В прошлом переходы могли быть относительно быстрыми вследствие небольших масштабов. В 1900 г. мировое потребление первичной энергии было примерно поровну распределено между традиционной биомассой и ископаемым топливом, в основном углем, и вся добыча ископаемого топлива была эквивалентна приблизительно 1 миллиарду тонн угля[625]. В 2020 г. мировая добыча ископаемого топлива была на порядок выше, чем суммарное потребление первичной энергии в 1900-м, и, хотя сегодня мы обладаем гораздо более совершенными техническими средствами, скорость нового перехода (декарбонизации) гораздо ниже скорости замены традиционной биомассы ископаемым топливом.

Несмотря на стремительный рост производства энергии из новых возобновляемых источников (ветер, солнце, новое биотопливо), в 50 раз за два десятилетия XXI в., зависимость мира от ископаемых углеводородов уменьшилась незначительно, с 87 до 85 %, причем большая часть этого сокращения обусловлена гидроэлектростанциями, использованием давно известной разновидности возобновляемой энергии[626]. Поскольку в 1920 г. совокупный спрос на энергию был на порядок ниже, чем в 2020 г., в начале XX в. заменить дерево углем было гораздо легче, чем в начале XXI в. заменить ископаемое топливо новыми источниками возобновляемой энергии (то есть декарбонизировать). В результате даже при увеличении современных темпов декарбонизации в три или четыре раза в 2050 г. ископаемый углерод все еще будет основным источником энергии.

Категориальная ошибка — когда чему-то приписывают качества или действия, характерные для объектов из другой категории, — лежит в основе часто повторяемого и глубоко неверного вывода, что в нашем новом электронном мире все может и будет происходить гораздо быстрее[627]. Это справедливо для информации, связи или распространения новых гаджетов, но экзистенциальные императивы не относятся к категории микропроцессоров и мобильных телефонов. Водоснабжение, выращивание и обработка урожая, откорм и убой животных, производство и преобразование огромных объемов первичной энергии, добыча и обработка сырья для бесчисленного множества применений — все эти задачи по своему масштабу (необходимо удовлетворить потребности 8 миллиардов человек) и инфраструктуре (позволяющей производить и распределять эти незаменимые ресурсы) относятся к совсем другой категории, чем создание нового профиля в социальных сетях или покупка нового смартфона.

Более того, многие технологии, обеспечивающие эти последние достижения, вряд ли можно назвать новыми. Сколько людей, восхищающихся тонким корпусом последней модели смартфона и его способностью обрабатывать информацию, знают, что многие фундаментальные процессы, сделавшие возможным его массовое производство, имеют довольно долгую историю? Основой микропроцессоров, которые управляют всеми современными устройствами — от самых мощных суперкомпьютеров до дешевого мобильного телефона, — служит чистый кремний, а способ выращивания монокристаллов кремния изобрел Ян Чохральский в 1915 г. Пластины из кремния содержат огромное число транзисторов, а первый полевой транзистор был запатентован Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом в 1927 г. И как мы уже говорили, интегральные схемы появились в 1958–1959 гг., а микропроцессоры — в 1971 г.[628].

Электричество, питающее все электронные