4.4.7. Энергетические возможности лесов
Дерево было первым природным источником энергии, который человечество научилось использовать для своих нужд. Следы кострищ на стоянках, толстые слои пепла в жилых пещерах говорят о том, что уже 300–400 тысяч лет назад люди использовали огонь. С тех пор леса исправно поставляли человечеству энергию для приготовления пищи и обогрева жилищ. В эпоху цивилизации освоение новых производств также базировалось на применении дерева и древесного угля для обжига гончарных изделий и кирпича, для приготовления извести, затем в металлургии и в других целях, когда требовалась высокая температура.
Всё это время горючие полезные ископаемые, сформировавшиеся из органических остатков в течение 360 миллионов лет, лежали в земле, частично рассеиваясь, а частично кое-где и пополняясь. Открытие и использование этих ресурсов произошло совсем недавно: каменный уголь в заметных количествах начал добываться с середины 17 века, а нефть, сначала для производства керосина, а потом как горючее для двигателей, ещё позже — около 130 лет назад. В историческом масштабе это похоже на вспышку или на пожар, охвативший долго накапливавшиеся и сохранявшиеся подземные кладовые. Этот пожар на краткий миг осветил человеческую историю и сильно продвинул развитие производительных сил, но неизбежно вскоре должен угаснуть, исчерпав горючий материал. Так оно и есть: самые богатые и удобные для добычи запасы каменного угля уже в значительной степени выработаны, а запасы нефти вообще подходят к концу — их осталось на 50, максимум на 100 лет (см. главу 2).
Энергетическая роль лесов за это время снизилась, но ещё и сейчас около половины населения планеты, — люди, живущие в отсталых и развивающихся странах, для бытовых нужд пользуются древесиной.
Ядерная энергетика, основанная на делении тяжёлых элементов (уран), не может считаться серьёзной альтернативой горючим ископаемым: запасы урана в земной коре так же ограничены, как и прочие ресурсы. Новое поступление урана из недр Земли при вулканических извержениях происходит слишком медленно. Освоение и внедрение реакторов на быстрых нейтронах может улучшить положение, но не даст кардинального решения.
Материалы для ядерного синтеза — дейтерий, тритий, просто водород — могли бы стать неограниченным энергетическим источником, их хватило бы на миллиарды лет, но управляемый термоядерный синтез пока не осуществлён и нет никакой гарантии, что в земных условиях он будет когда-нибудь реализован.
Разумеется, исследования по ядерному синтезу следует продолжать; было бы неразумно их прекратить, не исчерпав абсолютно всех возможностей. Но надо считаться и с тем, что эти исследования могут не привести к успеху, или положительный результат будет достигнут очень нескоро.
Поэтому, не отрицая важности дальнейшего развития ядерной энергетики, особенно реакторов на быстрых нейтронах, а также работ по управляемому термоядерному синтезу, автор всё же считает, что леса, при правильной организации их использования в планетарном масштабе могут стать той энергетической базой, которая обеспечит длительное существование человечества. Такая оценка основана на следующем:
- В отличие от полезных ископаемых, леса — это возобновляемый ресурс. Он останется в распоряжении человечества, пока будет светить Солнце, или пока люди своими действиями не подорвут и эту основу своего существования.
- В связи с угрозой исчерпания запасов нефти ведутся исследования по производству жидкого горючего химическим путём из древесины. Можно сказать, что это уже пройденный этап. В странах, на территории которых расположены тропические леса, а нефть пока не обнаружена, это обходится даже дешевле, чем покупная (и привозная) нефть [17 и др.].
- Общепланетарный годовой прирост биомассы лесов составляет 8 т/год, что эквивалентно энергии 1,4 Дж/год (см. табл. 4.1). Эта величина может быть увеличена за счёт разведения (для энергетических целей) быстрорастущих сортов деревьев с повышенной продуктивностью фотосинтеза (тополь, сосна Банкса и др.), а также путём увеличения площади лесов.
- Человечество в настоящее время использует около 3 Дж/год всех видов энергии [17, 1983 г.]. Если эту величину удастся стабилизировать, то энергетические нужды человечества могут быть удовлетворены с достаточным (примерно 5-кратным) запасом.
- Предположим, что человечество найдёт нужным и сможет сократить свою численность,13 например, в 7 раз, т. е. до 1 миллиарда человек. Отметим, что это совсем не так мало — 1 млрд. соответствует населению Земли в 1850 г. (см. гл. 1). В этом случае можно будет пропорционально сократить площадь сельскохозяйственных угодий, которая сейчас составляет 1,5 км. Если освободившуюся площадь — 1,2 км, занять лесами, то годовой прирост биомассы только на этой площади будет эквивалентен 3,5 Дж/год. Это несколько больше, чем потребляет современное человечество, и обеспечит 5-кратный запас энергии для уменьшенного человечества (при современном потреблении на душу населения). По-видимому, это будет достаточно надёжным обеспечением существования 1-миллиардного населения нашей планеты и для дальнейшего его развития (но не в сторону увеличения численности). Впрочем, эти вопросы обсуждаются в 4-м томе.
В связи с возможностью крупномасштабного энергетического использования лесов необходимо отметить одно важное обстоятельство. Полная переработка древесины на топливо и горючие материалы может привести к постепенному обеднению лесных почв, подобно тому, как это происходит с сельскохозяйственными угодьями. Будущая технология должна это учитывать и возвращать на лесные площади неорганические остатки (калий, фосфор, азот) для сохранения плодородия почвы. По- видимому, эта задача разрешима, поскольку в горючих материалах сгорают и улетучиваются только углерод и водород.
Выше были перечислены основные функции лесов, их значение для планеты и для человека. Этот перечень, разумеется, не полон. Может показаться, что учёные и писатели, пишущие о лесах, ломятся в открытую дверь, поскольку никто не отрицает пользы лесов. Но историческая и в значительной мере современная практика человечества показывает, что это далеко не так.