Биосуета вокруг... чего? (Часть 3)

Комментариев: 12

См. также "Биосуета вокруг... чего? (Часть 1)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 2)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 4)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 5)"
"Биосуета вокруг... чего? (Часть 6)"

Мы продолжаем публикацию серии материалов Михаила Григорьевича Рожавского на тему биополимеров, их происхождения и места в современном мире. Размышляя об этих, уже нашумевших, полимерах, автор развенчивает наиболее распространенные мифы о них и рассказывает, как же обстоит дело с "зеленым пластиком" в действительности.

Часть 3. Углеводородов-то нам хватит, а вот…

Изменение энергетической основы цивилизации высвободит для человечества огромные углеводородные сырьевые ресурсы (нефть), которые еще совершенно необозримое количество лет можно будет направлять на цели органического синтеза.

В довершение сказанного хотелось бы еще отметить, что наше понимание ограниченности нефтяных ресурсов не в последнюю очередь связано с господствующими взглядами на их образование. Традиционно считалось, что нефть есть продукт перегнивания земной биомассы. Однако некоторые вновь обнаруженные факты (например, известное увеличение дебета скважин Каспийского моря после полутораста лет их эксплуатации) этими взглядами никак не объясняются: вряд ли в районе Нефтяных Камней произошло адекватное накопление биомассы за столь короткий геологический период.

Зато т.н. «металлгидридной» теорией строения Земли этот факт хорошо интерпретируется. И если эта теория верна, то нам предстоит еще немало новых удивительных открытий, в т.ч. и в области запасов нефти.

Однако оставим на минуточку в стороне вопросы запасов нефти и обратим внимание на то, что заместителем нефти при синтезе полимеров вполне может быть природный газ. Конечно, современные схемы переработки природных углеводородов в бóльшей степени ориентированы на бензиновый погон нефти, однако переориентировать при необходимости отдельные установки на переработку природного газа в те же мономеры не составит особого труда. И это тоже огромный сырьевой ресурс для органического синтеза, ведь известно, что подтвержденные запасы природного газа в разы превышают запасы нефти, и если прогноз по запасам нефти исчисляется в 20-30 лет, то аналогичный прогноз по газу – 70-80 лет.

А если учесть, что существуют еще т.н. газогидратные месторождения (это метан в виде СН4(H2О)n – т.е. в виде молекул метана, внедренных в пустоты кристаллических структур воды, что возможно при высоких давления и низких температурах, имеющих место в районах вечной мерзлоты или под дном океанов), в которых запасы газа примерно в 300 раз превосходят запасы природного газа, то становится понятно, что ресурсы сырья для органического синтеза на сегодня можно оценивать как практически неисчерпаемые.

Конечно, одно дело наличие тех или иных ресурсов и совсем другое – их добыча и переработка. И в этом смысле интересны взгляды на проблемы конечности природных ресурсов американского ученого В.Д.Нордхауза («Ресурсы как ограничитель роста»), который считает, что ископаемыми ресурсами человечество обеспечено на бесконечно длительные сроки, если не учитывать экономику их извлечения. Это означает, что по мере развития человеческого общества ресурсы будут стоить все дороже, однако если сравнивать стоимость ресурсов с ростом производительности труда и ростом заработной платы, то (по Нордхаузу) ресурсы будут даже дешеветь, т.к. скорость роста цен на ресурсы в сложившейся мировой ситуации будет отставать от роста производительности труда и заработной платы.

Такая вот оптимистическая точка зрения…

Но ведь и природный газ вместе с газогидратным сырьевым углеводородным ресурсом тоже еще не все, что можно было бы с успехом использовать для производства полимеров. Есть еще каменный уголь, запасы которого на планете значительно превосходят запасы и нефти, и газа. Конечно, переработка каменного угля значительно сложнее, чем переработка нефти или газа, да и дело это в экологическом отношении куда более тяжелое, ну так ведь именно по этим причинам и не идет развитие углехимических производств, пока человечеству дешевле использовать для своих нужд нефть или газ. С точки же зрения технологической разработанности этих процессов проблем нет уже давно: еще в годы Второй мировой войны Германия вполне успешно эксплуатировала именно углехимические производства (не имея собственной нефти), а в ЮАР около Йоханнесбурга до сих пор работает завод по производству органических продуктов из синтез-газа (построенный там из-за международных санкций в отношении ЮАР).

К уже упомянутым сырьевым углеводородным ресурсам следует добавить также еще торф, сланцы и нефтеносные пески.

Таким образом, ситуация с углеводородным сырьем для производства полимеров, особенно если рассматривать ее не в статике сегодняшнего дня, а в комплексе с другими вопросами развития земной цивилизации, представляется вполне оптимистической.

Во всяком случае, декларируемые сторонниками ограничения использования углеводородных ресурсов основания для перехода к производству полимеров из растительного сырья взамен минерального представляются пока что сильно преждевременными.

Мы рассмотрели (в первом приближении) ресурсную базу при производстве полимеров из углеводородного сырья. Теперь было бы интересно взглянуть под тем же углом зрения на ресурсную базу при производстве полимеров из растительного сырья.

Ясно, что для производства т.н. возобновляемого, т.е. растительного сырья необходимы: пресная вода, пашня, химические средства ухода за растениями (удобрения, гербициды, инсектициды).

Попробуем начать сначала. Пресная вода.

Академик А.Е. Ферсман называл пресную воду самым важным минералом на Земле.

За счет постоянного испарения вод мирового океана этот ресурс, конечно, возобновляемый. Однако в вопросе запасов пресной воды эксперты (в отличие от вопроса о запасах нефти) более единодушны: главным дефицитным ресурсом в XXI веке станет именно вода. Так, эксперты Лондонского института стратегических исследований считают, что через несколько десятилетий вода будет стоить дороже бензина.

Еще несколько цитат.

Бывший генеральный секретарь ООН Бутрос Гали предупреждал, что будущие войны на Ближнем Востоке начнутся именно из-за воды.

Король Иордании Хусейн: «…вода может ввергнуть страны региона в большую региональную войну».

Премьер-министр Израиля Ицхак Рабин: «Даже если мы решим все другие проблемы на Ближнем Востоке, не разрешив должным образом проблему водную, наш регион взорвется».

Видимо, известные люди знали, о чем говорят. Дело в том, что годовой объем запасов пресной воды – величина постоянная и неизменная. И хотя сегодняшние 6 млрд землян тратят примерно половину этих запасов, не вполне корректно было бы полагать, что запасов этих хватит на 12 млрд человек. Интенсификация процессов производства продуктов питания и промышленных товаров приводит к увеличению расхода пресной воды. Снижается уровень воды во многих реках. Хуанхэ в 1972 г. впервые не достигла Желтого моря, а в 1996 г. исчезла уже на границе провинции Шаньдун, где производится 20% пшеницы и 14% кукурузы Китая. В США река Колорадо теряет свой след в пустыне Аризона, редко достигая океана. Амударья и Сырдарья не доходят до Аральского моря, что привело к его высыханию и к ухудшению экологии.

А ведь пресная вода распределена на планете неравномерно. И не хватает ее именно там, где прирост населения особенно велик – на Ближнем Востоке, в Азии, Африке.

При этом особенно интересно в контексте наших рассуждений посмотреть, каким образом распределяются используемые запасы пресной воды. Оказывается, львиную долю этих ресурсов поглощает сельское хозяйство – около 70%. Примерно 20% воды приходится на промышленность (которая в целях снижения себестоимости продукции постоянно работает над повышением кратности водопотребления за счет возврата отработавшей воды обратно в производство, что в сельском хозяйстве по преимуществу невозможно). Оставшиеся 10% человечество тратит на бытовые нужды. Таким образом, 70% ценнейшего ресурса тратится на производство всего лишь около 4% мирового валового продукта (доля сельхозпродукции в МВП), в то время как 20% пресной воды обеспечивают производство свыше 30% мирового валового продукта.

Напомню: нам предлагается взамен нефти перейти на растительное сырье, т.е. с промышленного способа производства сырья перейти на сельскохозяйственный, требующий в разы большего количества более ценного ресурса. Не странно ли?

Конечно, в России с запасами пресной воды дело обстоит намного благополучнее, чем в странах Африки или Ближнего Востока, но, возможно, этот товар – пресную воду - будет более выгодно продавать, чем «зеленые» полимеры. И уж совершенно понятно, что имея такие запасы дефицитного ресурса (а дефицит пресной воды из-за неравномерности ее распределения на планете составляет сегодня около 160 млн кубических километров) и не очень большое население, нужно всерьез думать о том, чтобы их – ресурсы-то – не потерять…

Продолжение следует. Читайте дальнейшие размышления о биополимерах через неделю!