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

По сравнению с цементом и сталью полимеры, или пластик, — относительно молодая группа материалов. Хотя люди начали использовать натуральные полимеры, такие как каучук, тысячи лет назад, синтетические полимеры появились только в 1950-х годах благодаря открытиям в химической инженерии. На сегодня существует более двух дюжин видов пластика: от стандартного полипропилена, из которого изготавливают баночки для йогуртов, до неожиданных вариантов, которые можно встретить в акриловых красках, лаке для пола и стиральном порошке, в мыле и шампуне (микропластик), водонепроницаемых куртках (нейлон) или той весьма сомнительной одежде, которую я носил в 1970-х годах (полиэстер).

У всех этих разновидностей пластика есть общее свойство: они содержат углерод. Углерод, оказывается, как нельзя лучше подходит для создания разнообразных материалов, потому что он легко взаимодействует с большим количеством элементов. Для получения пластика углерод нужно соединить с водородом и кислородом.

Дочитавшие до этого места наверняка не удивятся, когда я открою, откуда компании, производящие пластик, получают углерод. Они перерабатывают нефть, уголь и природный газ, а затем разными методами продолжают переработку полученных продуктов. Это объясняет, почему полимерные материалы завоевали репутацию недорогих: подобно цементу и стали, они дешевы, потому что дешево ископаемое топливо.

Однако у пластика есть одно принципиальное отличие от цемента и стали. При производстве цемента и стали происходит эмиссия СО₂, а при производстве полимеров примерно половина углерода остается в его составе. (Оставшееся количество зависит от вида пластика, однако смело можно утверждать, что это примерно половина.) Углерод обожает строить связи с кислородом и водородом и цепко их держит. Именно поэтому пластик разлагается сотни лет.

Это серьезная экологическая проблема, потому что пластик, который выбрасывают на свалки и в океан, просуществует там не одно столетие. Этот вопрос надо решать: куски пластика, плавающие в океане, вызывают массу негативных последствий, таких как отравление морской флоры и фауны. Однако полимерные материалы не усугубляют климатических изменений. С этой точки зрения углерод в пластике не самая страшная проблема. Раз последний так долго разлагается, содержащиеся в нем атомы углерода не попадают в атмосферу и не повышают температуру — по крайней мере, еще долго не будут ее повышать.

Здесь я сделаю паузу и подчеркну, что наш небольшой обзор охватывает только три самых важных материала на сегодняшний день. Я не учитываю удобрения, стекло, бумагу, алюминий и многое другое. Ключевые побочные эффекты при их производстве те же: колоссальные выбросы парниковых газов — почти треть от 51 миллиарда тонн в год. Чтобы свести такие объемы эмиссии к нулю, нельзя просто перекрыть производство. Далее мы изучим альтернативы, рассчитаем зеленые наценки, а затем подумаем, как с помощью технологий снизить эти наценки, чтобы все захотели перейти на методы производства с нулевыми выбросами.

Чтобы рассчитать зеленые наценки на материалы, нужно понимать, откуда берутся производственные выбросы. Я разбиваю этот процесс на три этапа: парниковые газы выделяются, когда мы 1) используем ископаемое топливо для производства электроэнергии, в которой нуждаются фабрики; 2) используем ископаемое топливо при высокотемпературных процессах, таких как плавление железной руды для изготовления стали; и 3) производим сами материалы, например цемент, и происходит неизбежная эмиссия СО₂. Рассмотрим эти этапы один за другим и проанализируем, как они влияют на зеленые наценки.

Что касается первого этапа, то мы уже отметили большинство связанных с ним ключевых задач в главе 4. Если учесть расходы на хранение и передачу, а также потребность большинства фабрик в стабильной подаче электроэнергии 24 часа в сутки, то расходы на чистую энергию быстро вырастут — причем для большинства стран они будут намного выше, чем для США и Европы.

Переходим ко второму этапу: как получать тепло без сжигания ископаемого топлива? Если не нужна сверхвысокая температура, можно использовать тепловые электрические насосы или другие технологии. Но если нужна температура в тысячи градусов, электроэнергия не самый рациональный в плане экономии вариант, по крайней мере при современных технологиях. Придется использовать атомную энергию или сжигать ископаемое топливо и собирать выбросы с помощью улавливающих углерод устройств. К сожалению, улавливание углерода не бесплатный процесс: он повышает расходы производителя и бьет по карману потребителя.

Наконец, третий этап: что делать с производственными процессами, в результате которых образуются парниковые газы? Напомню, что при производстве стали и цемента углекислый газ выделяется не только во время сжигания топлива, но и в результате химических реакций, необходимых для создания этих материалов.