Category: природа

Орел

К вопросу о перспективности перехода на биотопливо и о сельском хозяйстве вообще

В преддверии надвигающегося введения карточек на хлеб, всемирного голода, третьей мировой войны и прочих замечательных вещей, которых каждый здравомыслящий человек ожидает с нетерпением и радостью, как означающих закат и крах буржуазного общества, хочу поделиться с вами, уважаемые читатели, своими соображениями по этому поводу. Речь пойдет о сельском хозяйстве и энергоресурсах.

Сведущие в экономике люди связывают рост цен на продукты питания с увеличением численности населения Земли (в этот процесс наибольший вклад вносят Китай и Индия), а также с некими абсурдными попытками перейти на т.н. "биотопливо", когда вместо продуктов перегонки нефти (ресурса невозобновляемого) в бензобак заливают продукты перегонки спирта, изготовленного из различных частей культурных растений (ресурса, казалось бы, возобновляемого - но об этом дальше). Проблема истощения запасов нефти, газа и угля стоит перед современным миром уже довольно остро (но пока что не настолько остро, чтобы современные воротилы нефтебизнеса и политики не могли относится к своему ремеслу как "после нас хоть потоп"). Огромные промышленные мощности, производство, доведенное до безумных, гротескных масштабов, электростанции, автомобили, корабли и самолеты пожирают огромное количество нефтепродуктов. Что произойдет, когда запасы нефти истощатся, и все эти достижения цивилизации превратятся в груду металлолома?

Подобные опасения заставляют людей искать альтернативные источники энергии. Насколько реально заменить нефть биотопливом? Мое мнение таково: это абсолютно невозможно, если исходить из современных масштабов потребления нефти и количества людей на Земле, и использование пахотных земель для выращивания бензина есть принесение человеческих жизней на алтарь машин.

Доказательство этого - элементарные соображения, не выходящие за рамки школьной физики. Действительно, вся жизнь на Земле с физико-энергетических соображений (в рассматриваемой задаче нам нет надобности переходить на более высокие и тонкие уровни) базируется на аккумулированной продуцентами энергии Солнца. Энергия химических связей белковых соединений, которые, расщепляясь, согревают наши тела, поддерживая постоянную температуру, механическая энергия движения наших тел - это все энергия Солнца, которую аккумулируют растения и прочие продуценты, преобразуя неорганические соединиения в органические. Огонь, который согревал, оборонял и всячески скрашивал жизнь наших предков на протяжении тысячелетий, есть сжигание созданных таким образом частей растений в произведенном этими же растениями кислороде.

Лишь совсем недавно, 54 года назад, в Обнинске была запущена первая в мире атомная электростанция, что открыло новую эпоху в истории человечества (долго ли она продлится?). Человек научился использовать внутреннюю энергию элементов, а не энергию Солнца.

Но вернемся к теме разговора. Уголь, нефть и сланцы представляют собой углеводородные соединения, в чьих химических связях заключена колоссальная энергия. Сжигая их, человек получает большое количество тепла, которое он научился использовать по своему усмотрению. Но не следует забывать, что эта энергия - аккумулированная энергия Солнца. По сути, нефть и уголь - тоже биотопливо, т.к. они образованы из остатков живых организмов. Растения аккумулировали энергию, травоядные пожирали растения, хищники пожирали травоядных, бактерии разлагали мертвую плоть, и все возвращалось на круги своя. Но часть органических останков, попав в анаэробную среду, консервировалось, превращаясь затем в уголь и нефть. Это энергия, накапливавшаяся десятки миллионов лет. Подчеркиваю - десятки миллионов. Человек сожгет все это за каких-то два века.

Теперь зададимся справедливым вопросом. Может ли биомасса, выращенная на плодородной почве по всей Земле за один год, покрыть аппетиты общества, сжигающего за тот же год энергию, накопленную за миллионы лет? В первом приближении - нет, и это верное рассуждение. Чтобы не быть голословным, привлеку числа. Удельная теплота сгорания древесины - ок. 12.5 МДж/кг. Будем считать, что удельная теплота сгорания биотоплива, полученного из 1 кг биомассы, не сильно отличается от этого значения, по кр. мере, так должно быть исходя из закона сохранения энергии. В то же время, удельная теплота сгорания нефти - 42-45 МДж/кг. Мы видим, что калорийность нефти примерно в 3.5 раза превышает калорийность свежей биомассы. В то же время в 2007 году мировой урожай, например, пшеницы составил 600 млн т, а годовая добыча нефти - 3.8 млрд т! Из приведенных выше данных по удельной калорийности следует, что энергетически эквивалентное добытой за прошлый год нефти количество биомассы составляет ок. 13 млрд т, что более чем в 20 раз превышает годовой урожай пшеницы! Даже если брать в расчет не пшеницу, а наиболее неприхотливое в уходе и энергетически эффективное растение - коноплю - то следует заявить, что земля такое количество дури за год родить не может.

Итак, мы пришли к выводу, что даже если все население Земли вдруг разом прекратит жрать, биотопливо не сможет составить альтернативу нефтепродуктам, по крайней мере, при современных размерах энергопотребления.

Далее можно рассчитать, сколько энергии Солнца поступает на Землю в год, и как это количество соотносится с современными размерами потребления, т.е., на что мы, люди, можем рассчитывать, используя возобновляемые источники энергии с тем или иным КПД (не прибегая к ядерному или Т/Я синтезу) - но об этом в следующий раз.

Продолжение следует...