Что не так с глобальным потеплением: углекислый газ

Информационная революция

В современном обществе развитие науки привело к глобальной информатизации. Получить ответ на любой вопрос теперь можно несколькими касаниями клавиш на компьютере или смартфоне. Другой вопрос – насколько адекватным будет такой ответ? Дело в том, что интернет (впрочем, как и мозг человека), ищет лёгких путей для экономии энергозатрат. А лёгкий путь состоит в том, что пользователю преподносится наиболее доступная, широко распространённая информация. Привычка «просматривать» огромное количество информации отучает людей от глубоких раздумий над отдельными вопросами. Таким образом, если даже информация ложная, но она нравится большинству пользователей и активно распространяется, то она вскоре занимает господствующее положение и в умах людей.

Попробуем критически отнестись к господствующей идее в области борьбы с глобальным потеплением. Поговорим об углекислом газе.

Враг или друг?

Углекислый газ (СО2, диоксид углерода, углекислота) составляет всего меньше тысячной доли в составе воздуха, но является неотъемлемой частью жизни на земле. Он участвует в процессах жизненного цикла всех животных и растений. Растения поглощают его и выделяют кислород, а животные поглощают кислород и выделяют СО2. В неживой природе также происходят процессы выделения и поглощения СО2. Этот газ выбрасывается вулканами, а также надёжно связывается в составе раковин моллюсков, из которых потом образуются известняковые горы. Увлекаемый из атмосферы дождями, СО2превращается в слабую угольную кислоту, которая постепенно разрушает горы. Хорошая растворимость углекислого газа в воде известна нам по газированной питьевой воде. Там газ растворён под давлением, и после вскрытия бутылки его пузырьки вырываются в воздух. Растворимость газов сильно зависит от температуры – в холодной воде может раствориться вдвое больше углекислого газа, чем в тёплой. По этой причина мировой океан постоянно поглощает или отдаёт СО2 в зависимости от нагревания или охлаждения воды.

Наша повседневная жизнь и деятельность полны углекислотой. При помощи углекислого газа тушат пожары, консервируют питьевую воду. Твёрдый СО2 (сухой лёд) помогает сохранить продукты и вакцины. СО2 используется при сварке металлов. Пышные булочки получаются благодаря углекислому газу, выработанному дрожжами. Не будь в атмосфере углекислого газа, современная цивилизация потеряла бы основной строительный материал – бетон, поскольку СО2 необходим для твердения и набора его прочности.

Промышленная революция, бурный рост населения, повышение уровня жизни, сопровождались резким повышением потребности человечества в энергии. И именно использование углеродных ископаемых топлив, в результате сжигания которых получается углекислый газ, позволило нам достичь современного уровня комфорта.

Значит, СО2 - наш друг и попутчик на пути прогресса?

Не совсем так. Рост содержания углекислого газа, в атмосфере, сейчас принято считать основным виновником усиления парникового эффекта.

Серьёзность ситуации подтверждается призывом генерального секретаря ООН ко всем странам – объявить чрезвычайное климатическое положение, вплоть до сокращения выбросов парниковых газов до нуля.

Значит, углекислый газ – враг № 1 для климата Земли?

Надо ли бороться с врагом?

Казалось, что у человечества есть все основания начать борьбу и победить хотя бы свой СО2, как говорится: «Сами насорили, сами и уберем».

Какие для этого есть пути?

1. Сократить и даже исключить выбросы СО2 от всех источников;

2. Извлекать СО2 из атмосферы и складировать в подземных хранилищах или перерабатывать в другие полезные вещества;

3. Насадить миллиарды деревьев, которые извлекут СО2 из атмосферы, (другим вариантом этого пути является стимулировать рост водных растений (фитопланктона)).

Рассмотрим реальность и последствия воплощения таких решений.

1. Сократить выбросы СО2 означает отказаться от тепловых электростанций, двигателей внутреннего сгорания на транспорте, сжигания мусора, отопления домов газом.

Спасительным кругом в море углекислого газа считается возобновляемая энергетика. Мы постоянно читаем о вводе новых солнечных и ветровых электростанций, но до осуществления цели, поставленной генеральным секретарём ООН ещё очень далеко. Скорее даже, реализация этой цели, пока выглядит фантастикой. Передовые страны, активно выступающие за снижение выбросов, сами являются главными экспортёрами угля, нефти и газа. Климатические соглашения пока остаются только на бумаге.

2. Промышленное извлечение углекислого газа из атмосферы и его переработка.

В 2007 году британский предприниматель Ричард Брэнсон пообещал премию 25 млн. долларов тому, кто предложит способ извлечения углекислоты из воздуха. Прошло много лет и на вопрос журнала РБК: - Вы объявили премию в $25 млн за технологию обратного захвата углекислого газа из атмосферы. Есть успехи на этом пути? Бренсон ответил:

– «Примерно 8 тыс. человек подали заявки, из них мы отобрали десяток идей, за которыми следим с большим интересом. Не могу сказать, что кто-то близок к тому, чтобы выиграть приз в ближайшем будущем. Потому что надо суметь захватить из атмосферы столько углерода, сколько вся Европа производит за год, иначе изменения климата не остановить».

По мнению автора этой статьи, это яркий пример неправильной постановки задачи. Реальнее и экономически выгоднее добывать СО2 из дымовых газов тепловых электростанций или котельных, где его содержание составляет от 7 до 10%, а в воздухе, его содержится меньше 0,1%.

Это похоже на попытку поймать лисицу не капканом, поставленным возле норы, а множеством капканов, расставленных по всей территории её проживания.

Другими словами, для улавливания СО2 из воздуха потребуется затратить энергии в сотни раз больше, при этом выброшено в атмосферу СО2 будет больше, чем извлечено.

3. Реализация плана насадить миллиарды деревьев, которые извлекут из атмосферы СО2 ,кажется вполне реальной и перспективной. Однако, и здесь есть сомнения:

Во-первых. Для обширных насаждений лесов требуется наличие земель, обеспеченных условиями для роста деревьев – наличие плодородной почвы, достаточно тёплый климат, наличие дождей. Но все такие земли давно заняты лесами, полями, сельскохозяйственными культурами. Значит надо использовать непригодные пустынные земли с искусственным орошением, что потребует также огромных затрат.

Во-вторых. Через несколько десятков лет деревья постареют, и древесина станет потенциальным источником парниковых газов в случае её гниения или сгорания. Уже сейчас некоторые участки лесов Амазонки стали больше выделять углекислого газа, чем поглощать. Причиной считают засуху и жару.

Как видим, реальность и данного пункта поставлена под сомнение тем, что имеющиеся леса вырубаются ускоренными темпами, а о посадке новых лесов только говорят.

Спасёт ли нас возобновляемая энергетика?

Отдельно следует рассмотреть вопрос перехода на возобновляемые источники энергии. Несомненно, у ветровой и солнечной энергетики большое будущее. Однако есть и проблемы:

- нестабильность выработки электроэнергии, в зависимости от погоды, и времени суток, что требует создания резервных мощностей из традиционных источников энергии;

- возможны экологические и гуманитарные проблемы. Люди не хотят жить рядом с огромными ветряками из-за постоянного шума и возможно, опасных инфразвуковых излучений. Кроме того, на турбинах случаются аварии, от них отламываются лопасти, которые, весят до 30 тонн. Птицы часто разбиваются о лопасти ветряков и сгорают в лучах солнечных электростанций зеркального типа.

- низкая плотность энергии солнца и ветра. Солнечные электростанции требуют огромных площадей и занимают в том числе земли, пригодные для сельского хозяйства.

Но не смотря на проблемы, солнечная и ветровая энергетики показывают постоянный рост.

Изучая вопросы безуглеродной энергетики создаётся впечатление, что солнце и ветер, это главные альтернативы использованию ископаемых топлив. Однако, гораздо больший вклад вносят гидроэлектростанции, установленная мощность которых в несколько раз больше, чем солнечных и ветровых. Кроме того, не стоит забывать об атомных электростанциях, которые занимают господствующее положение в электроэнергетике многих стран и также не выбрасывают СО2 в атмосферу.

Проведя простые расчёты, основанные на темпах роста возобновляемой энергетики, несложно убедиться, что при 20% ежегодном росте ввода новых мощностей возобновляемой энергетики, можно будет через 10 лет вырабатывать всю современную электроэнергию на безуглеродной основе.

Но кроме электростанций есть транспорт, который тоже выбрасывает углекислоту, и его перевод на электричество потребует строительства огромного количества новых электростанций. Перевод воздушного транспорта на электрическую энергию, вообще, представляется пока не реальным.

Кроме того, компенсируя установленную мощность электростанции, мы не берём во внимание то, что каждая электростанция даёт ещё и тепло, которое обогревает десятки тысяч жилищ. А значит надо и их переводить на электрическое отопление. Для этого потребуются новые мощности.

Чтобы опираться на энергию солнца и ветра нужно будет решить проблему аккумулирования электроэнергии. Пока даже самые совершенные аккумуляторы TESLA в двадцать раз уступают по энергетической ёмкости бензину.

Похоже, что перспектива безуглеродной энергетики отодвигается далеко за 2030-е годы. Так что же, продолжить борьбу с углекислым газом, имея расплывчатую перспективу влияния этой борьбы на изменения климата?

Выход есть! Он такой простой и эффективный, что на первый взгляд кажется нереальным.

(Об этом читайте в следующей публикации).