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

В сельском хозяйстве наблюдается огромная пропасть. Благодаря удобрениям и другим усовершенствованиям американские фермеры получают больше урожая с единицы земли, чем раньше. Но у африканских фермеров урожайность практически не изменилась. Сузив эту пропасть, мы спасем многие жизни и поможем людям избежать нищеты. Однако любые попытки добиться этого без инноваций лишь усугубят климатические изменения. (Продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН)[83]

Для выращивания сельскохозяйственных культур требуются тонны азота — намного больше, чем можно найти в природе. Именно благодаря азоту кукуруза вырастает на 3 метра в высоту и дает огромное количество семян. Как ни странно, большинство растений не могут вырабатывать собственный азот: они получают его из аммиака, содержащегося в почве, где его производят различные микроорганизмы. Растение будет расти, пока получает азот, и перестанет, когда израсходует его запасы. Вот почему добавление азота стимулирует рост.

Тысячу лет люди подпитывают свои посевы азотом, применяя природные удобрения, такие как навоз и помет летучих мышей (гуано). Серьезный прорыв совершили два немецких химика, Фриц Габер и Карл Бош, в 1908 году: они придумали, как получать аммиак из азота и водорода в фабричных условиях. Сложно переоценить эпохальное значение их изобретения. Процесс Габера — Боша дал возможность производить синтетическое удобрение, значительно увеличив количество культурных растений для получения продуктов питания, а также количество пригодных для этого географических регионов. Речь об основном методе получения аммиака, которым мы пользуемся сегодня. Норман Борлоуг — один из величайших героев человечества, а Габер и Бош — авторы, вероятно, самого важного изобретения, о котором большинство людей никогда не слышали[84].

Но вот в чем подвох: микроорганизмы, которые вырабатывают азот, тратят на этот процесс огромную энергию. Их энергетические затраты настолько велики, что они «трудятся» только при крайней необходимости — когда вокруг них в почве не остается азота. Если азота достаточно, они перестают его вырабатывать и расходуют энергию на что-то другое. Так что, когда мы добавляем в почву синтезированное удобрение, микроорганизмы в почве чувствуют присутствие азота и перестают вырабатывать его.

У синтетических удобрений есть и другие минусы. Для их производства нужен аммиак, производство которого требует нагрева. Для этого мы сжигаем природный газ — и получаем эмиссию парниковых газов. Для перевозки удобрения с фабрики на склад (как тот, что я посетил в Танзании), а затем на ферму используются грузовики, работающие на углеводородном топливе. Наконец, большое количество содержащегося в удобрении азота после внесения в почву так и не впитывается растениями. По сути, сельскохозяйственные культуры поглощают менее половины азота, которым удобряют фермерские поля. Излишки остаются в земле, или попадают в поверхностные воды, вызывая их загрязнение, или уходят в атмосферу в виде оксида азота, у которого потенциал влияния на климат больше в 265 раз, чем у углекислого газа.

В общей сложности в 2010 году на долю удобрений пришлось около 1,3 миллиарда тонн выбросов парниковых газов, и это число, скорее всего, вырастет к середине столетия до 1,7 миллиарда тонн. Независимо от процесса Габера — Боша.

К сожалению, сегодня для удобрений не существует реалистичной безуглеродной альтернативы. От их производственных выбросов можно избавиться, если для синтеза аммиака использовать чистую электроэнергию вместо ископаемого топлива. Однако это дорогой процесс, который значительно повысит цену на удобрения. В США, к примеру, этот метод производства мочевины с высоким содержанием азота повысил бы цены более чем на 20%.

Итак, мы обсудили выбросы, связанные только с производством удобрений. Сегодня нет возможности улавливать парниковые газы, которые попадают в атмосферу при их использовании. Не существует эквивалента улавливания углерода для оксида азота. А значит, невозможно рассчитать полную сумму зеленой наценки для безуглеродных удобрений — хотя это была бы полезная информация, поскольку мы видим, что в этой области нужны значительные инновации.

С технической точки зрения можно добиться того, чтобы посевы лучше впитывали азот, — если в распоряжении фермеров окажется технология для точного отслеживания уровня азота и они будут использовать ровно столько удобрений, сколько нужно для посевного сезона. Но это дорогостоящий, затратный по времени процесс, в то время как удобрения дешевые (по крайней мере, в богатых странах). Выгоднее применить больше, чем нужно, чтобы обезопасить себя и добиться максимального роста посевов.

Некоторые компании разработали химические добавки, благодаря которым растения поглощают больше азота и его меньше попадает в подземные воды или испаряется в атмосферу. Однако эти добавки используются всего для 2% удобрений в мире, поскольку результат не достаточно стабильный и производители не занимаются их улучшением.