Как нам избежать климатической катастрофы. Решения, которые у нас есть. Прорывы, которые нам нужны

Итак, посмотрим, можно ли добиться невозможного — продолжить производство, не ухудшая экологическую обстановку на планете. Для краткости изложения ограничимся обзорами трех самых важных материалов: стали, бетона и пластмассы. Как и с электроэнергией, мы проанализируем, как оказались в такой ситуации и почему эти материалы вредят климату. Затем мы рассчитаем зеленую наценку на сокращение выбросов с помощью современных технологий, объясним, как можно снизить зеленые наценки и производить эти материалы безуглеродным методом.

История стали насчитывает около четырех тысяч лет. Это целая цепочка удивительных открытий, которые привели нас из железного века к дешевой универсальной стали, которой мы пользуемся сегодня. Правда, большинству людей неинтересно вникать в разницу между доменными печами, пудлинговыми печами и бессемеровским процессом. Так что перечислим лишь основные моменты, требующие внимания.

Мы любим сталь за прочность и возможность легко придать ей форму под воздействием высокой температуры. Для производства стали нужны чистое железо и углерод; само по себе железо не очень прочное, но если добавить нужное количество углерода — менее 1% в зависимости от того, какая сталь вам нужна, — то атомы углерода «усядутся» между атомами железа, придав стали самые важные ее качества.

Найти углерод и железо несложно: первый производится из угля, а второе представляет собой широко распространенный в земной коре химический элемент. Однако в чистом виде железо встречается крайне редко: металл, добытый из недр Земли, почти всегда смешан с кислородом и другими элементами — такая смесь называется железной рудой, или железняком.

Для производства стали нужно отделить кислород от железа и добавить немного углерода. Можно выполнить обе задачи одновременно, расплавив железную руду при очень высокой температуре (1700°C) с добавлением кислорода и каменноугольного кокса. При такой температуре руда выделяет кислород, а каменноугольный кокс — углерод. Часть углерода взаимодействует с железом, образуя сталь, которая нам нужна, а остальной углерод цепляется за кислород, порождая совершенно «лишний» побочный продукт — диоксид углерода, то есть уже знакомый нам углекислый газ, причем в немалых количествах: на производство 1 тонны стали приходится около 1,8 тонны углекислого газа.

Почему так? Потому что это дешевый способ производства, и пока люди не начали переживать из-за климатических изменений, у них не было стимула искать другие способы. Добывать железную руду легко (а значит, недорого). Уголь тоже недорогой, потому что его много.

Так что мир и дальше будет производить сталь, хотя производство в США «вышло на плато». Некоторые страны, в частности Китай, Индия и Япония, уже сейчас производят больше необработанной стали, чем США, и к 2050 году мир будет производить около 2,8 миллиарда тонн стали в год. Иными словами, к середине столетия мы будем добавлять в атмосферу по 5 миллиардов тонн углекислого газа ежегодно от одного только производства стали, если не найдем новый, благоприятный для климата способ.

Какой бы сложной ни была эта задача, с производством бетона дело обстоит еще сложнее. Его получают путем смешивания гравия, песка, воды и цемента. Первые три компонента не представляют проблем, а вот цемент — настоящее бедствие для климата.

Для производства цемента нужен кальций. Чтобы получить кальций, берется известняк, который его содержит, а также углерод и кислород — и все это сжигается в печи.

Думаю, вы, уважаемые читатели, уже понимаете, к чему это приводит. После сжигания известняка получается как искомый кальций для цемента, так и побочный продукт — углекислый газ. Никто еще не придумал иной способ производства цемента, отличный от этой химической реакции (известняк + высокая температура = оксид кальция + диоксид углерода). Соотношение один к одному: на тонну цемента приходится тонна СО₂.

И точно так же, как со сталью, не стоит надеяться на прекращение производства этого важного материала. Ведущий мировой производитель цемента на данный момент — это Китай. Он в семь раз обгоняет Индию и производит больше цемента, чем все остальные страны, вместе взятые[69]. К 2050 году ежегодное производство цемента в мире еще вырастет — по прогнозам, строительный бум сбавит обороты в Китае, зато ускорится в развивающихся странах, а затем остановится на уровне 4 миллиардов тонн в год, примерно как сегодня[70].