Дело в химии. Как все устроено?

Одной из возможностей могло бы стать изобретение каких-нибудь способов создания искусственного топлива, исключив скважины и добычу. Этот подход является новым не столько с экологической точки зрения, поскольку при нем продолжается сжигание углеводородов, но прежде всего с геополитической. Ученые из самых разных стран доказали это уже много лет назад, еще во времена нацистской Германии. Самой известной технологией является процесс Фишера – Тропша, разработанный в 20-х годах прошлого века и названный в честь двух немецких физиков Франца Фишера и Ханса Тропша: они запатентовали реакцию, работая исследователями в Институте Кайзера Вильгельма в Берлине. С помощью этой методики можно превратить в жидкое топливо газообразную смесь окиси углерода и водорода, полученную благодаря технике газификации пород, богатых углеродом, – ископаемого угля, битуминозных песков или биомассы, извлекающей из них водород, CO и CO₂. После удаления углекислого газа смесь CO и H₂ вступает в реакцию при температуре 200 °C и давлении в пять атмосфер в присутствии катализатора – как правило, соединений кобальта.

В Германии всегда было много месторождений угля, но практически нет нефти, поэтому нацистский режим активно инвестировал в эту и подобные ей технологии, чтобы обрести независимость от поставок нефти. После войны технология, основанная на процессе Фишера – Тропша, быстро была внедрена в США и в усовершенствованном и осовремененном виде распространилась по всему миру, добравшись до ЮАР. Там в 50-х годах была создана компания Sasol, которая начала коммерциализацию синтетического топлива. Она работает и сегодня и является крупнейшим мировым производителем.

Несмотря на то что этот вид топлива обладает более высокой степенью чистоты, чем производные нефти, поскольку в нем нет серы и ароматических углеводородов (последние чрезвычайно канцерогенны[28]), его изготовление все-таки требует использования невозобновляемых источников сырья, таких, к примеру, как уголь. И это огромный недостаток – подобная стратегия является просто заметанием мусора под ковер, а не решением проблемы с энергоснабжением.

Некоторые химики вместо этого ищут способы непосредственного использования для синтеза топлива углекислого газа из атмосферы с помощью систем «захвата CO₂». Недавно группа немецких исследователей[29] предложила оснастить обычные домашние кондиционеры устройством, которое захватывает углекислый газ и заставляет его вступить в реакцию с водородом, добытым из влажного воздуха, с помощью специального катализатора. Эта система могла бы позволить обычному дому на пять-шесть квартир добывать около 500 г углекислого газа в час. Несмотря на оригинальность идеи, даже в этом случае мы получаем лишь временную меру, не решающей проблему в целом. Предложенный цикл в качестве исходных веществ использует воду и углекислый газ, чтобы получить топливо, сжигая которое мы опять получим воду и углекислый газ. А как вы уже поняли, любой подобный цикл всегда приводит к потерям, поэтому и в этом случае нам все равно не будет хватать энергии. Даже если бы вся потребляемая энергия добывалась бы из возобновляемых источников, то это бы поправило положение, но не решило бы проблему загрязнения городов; а потери энергии были бы по-прежнему велики. Энергию надо бы использовать более экономно, например путем езды на электромобиле, как мы увидим дальше.

Другая стратегия предлагает получать топливо, используя в качестве источника углерода биомассу. Что такое биомасса? Со строго научной точки зрения это нечто иное, как совокупность всех животных и растительных организмов, присутствующих в данной среде. На практике обычно имеются в виду растительные остатки – дерево, солома и тому подобное, которые можно использовать для получения энергии разными способами (процессы, аналогичные процессу Фишера – Тропша существуют и для этих материалов), но в основном их используют, сжигая для получения тепла – в домашней печи или в котле электростанции – или сбраживая с целью образования биотоплива, например биоэтанола.