Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы

Геотермальное тепло и ядерная энергия – энергия с появления Земли на свет

Земля способна предложить нам другие источники энергии. У ряда самых тяжелых металлов, имеющихся в земной коре, атомные ядра иногда распадаются. Радиоактивные элементы появляются, когда нейтронные звезды сталкиваются друг с другом или с черными дырами[248], и теперь они лишь малая доля Земли. Тепло, выделяющееся во время распада атомных ядер, нагревает земную кору и движется к поверхности. Мы замечаем это, когда строим шахты. Чем глубже мы копаем, тем выше там температура.

Тепло земной коры вполне возможно использовать для обогрева наших домов или даже выработки электричества. Однако в большинстве мест на Земле тепловой поток слишком слабый, чтобы от него был какой-то толк. На особых территориях, например рядом с вулканами или вдоль срединно-океанических хребтов, куски земной коры отдаляются друг от друга и открывают отверстие, наполненное горячей расплавленной породой, люди могут воспользоваться геотермальной энергией[249]. Например, это относится к Исландии: страна является крупным производителем алюминия благодаря дешевому электричеству от геотермальных электростанций[250].

Причина того, что тепловой поток из земли довольно слабый, заключается в том, что радиоактивные материалы медленно высвобождают свою энергию. Однако за последние десятилетия человечество разработало методы ускорения этих процессов. Реактор атомной электростанции устроен так, что из-за распада отдельного ядра радиоактивного элемента урана находящееся рядом с ним ядро урана тоже распадется. Таким образом, реакция все множится, множится и множится. Тепло от цепных реакций можно собрать и использовать для производства электричества[251].

Атомные реакторы, которые строят и используют сегодня, используют лишь малую часть всей той энергии, имеющейся в сырье. Производство энергии на основе сегодняшних технологий атомной энергетики продолжится еще 60–140 лет – затем у нас кончится уран, а потому в долгосрочной перспективе большой разницы от этой энергии общество не почувствует[252]. В то же время радиоактивные отходы с реакторов очень-очень долгое время губительны для людей и окружающей среды, хотя их общий объем небольшой по сравнению с другими ядовитыми отходами, производимыми при добыче полезных ископаемых и производстве.

Возможно построить реакторы, использующие гораздо больше энергии из добываемых нами радиоактивных материалов. Может случиться, что благодаря новым технологиям мы проживем на ядерной энергии еще 25 000 лет. Однако разрабатываемые сегодня альтернативы предъявляют столь высокие требования к материалам, из которых строится реактор, что надежного и долгосрочного решения до сих пор нет. Кроме того, эти реакторы способны производить материалы, отлично происходящие для ядерного оружия. Таким образом, мы производим энергию для общества, а параллельно создаем условия для тотального уничтожения всего человечества в том случае, если электростанции попадут в плохие руки[253].

Электричество с самого Солнца

Единственное действительно долговременное решение проблем с энергией – воспользоваться той, что непрерывно идет к нам с Солнца, таким образом, чтобы не сократить наши возможности пользоваться ею в будущем. Земля получает от Солнца во много раз больше энергии, чем мы тратим на электричество, промышленность и транспорт. Нам нужно только заполучить методы для улавливания крошечной части этой энергии – и направить в нашу цивилизацию.

Солнечная батарея – это устройство, напрямую превращающее излучение солнца в электрическую энергию[254]. Наиболее знакомые нам солнечные батареи – например, их мы часто видим на стенах дач, их все больше на крышах домов в Норвегии – сделаны из кристаллов кремния. Благодаря солнечному свету, попадающему на солнечную батарею, электроны отделяются от атомов кремния, и батарея устроена так, что электроны могут вернуться к своим атомам, только пройдя через электрический контур. Движущиеся электроны – электрический ток, с помощью которого заряжаются батареи и работает холодильник. За последние годы в производстве солнечных батарей произошел рывок, и, по мнению многих, на пути выхода из нефтяного века эта технология окажется важнейшей[255]. Но хватит ли у нас материалов на производство необходимых нам солнечных батарей?