1

Життя на Землі потребує енергії

Майже 4 млрд років тому з’явилися перші мікроорганізми на дні океану. А 3,5 млрд років тому з’явилися перші прості одноклітинні мікросинтезуючі мікроби. Вони жили в мілководних морях і поглинали інфрачервоне випромінювання. Ще сотні мільйонів років — і бактерії за допомогою поглиненого сонячного випромінювання, CO2 та води навчилися виробляти нові органічні сполуки, виділяючи кисень та насичуючи їм атмосферу Землі.

1,2 млрд років тому у водоймах з’явилися червоні та бурі водорості, які створили сприятливе середовище для появи перших організмів, що складаються з диференційованих клітин, перших тварин, які для метаболізму потребували кисню.

540 млн років тому морське дно наповнилось новими мешканцями, серед яких переважали трилобіти. Слідом за ними з’явилися риби, амфібії, наземні рослини та чотирилапі тварини. Усі ці види періодично проходять через вимирання, одні зникають, інші набувають нових рис. Так, деякі чотирилапі примати починають ходити на двох ногах замість чотирьох і багато часу проводять на деревах.

Декілька сотень тисяч років тому деякі двоногі примати, які перетворились на прямоходячих, навчилися використовувати вогонь для приготування їжі, тепла та безпеки. Так наші предки вчилися контролювати довкілля.

10 тисяч років тому з’явилося сільське господарство: люди вчилися обробляти землю, вирощувати рослини, збирати врожай, робити запаси на зиму. Вони одомашнили тварин, і, якщо раніше для обробки землі використовували енергію власних м’язів, то після одомашнення в хід пішла енергія тварин, що набагато перевершує людську. Коней і биків використовували для підняття води з колодязів, оранки, перевезення вантажів, як особистий транспорт. Невдовзі люди навчилися використовувати енергію неживих предметів: вітрил, водяних коліс, вітряків.

До 1500 року понад 90 відсотків усієї корисної механічної енергії забезпечували разом тварини та люди. Теплова енергія надходила від спалювання рослинного палива (деревини, деревного вугілля, соломи, сухого гною). Через 100 років почали використовувати вугілля, видобуваючи його з-під землі. Їм опалювали приміщення, а на початку XVIII століття почали використовувати як паливо для парових двигунів. Але видобуток вугілля, що зростає, в Європі та США не міг забезпечити всі потреби. Продовжувалося використання тяглових тварин, м’язова сила людей, водяних коліс, вітряків та парових двигунів.

До 1900 року половину всієї необхідної людству енергії виробляли сучасні джерела (кам’яне вугілля та невелика частка сирої нафти), а половину — традиційні (дерев’яне вугілля, дерево, солома). Ще у 1880-х роках водяні турбіни на гідроелектростанціях почали виробляти електроенергію. Після Другої світової війни почали використовувати атомну, сонячну та вітрову електроенергію (відновлювані джерела енергії). Проте до 2020 року більшість світової електроенергії все ще виробляється викопним паливом.

Саме достатку корисної енергії людство завдячує всіма своїми здобутками. Це й покращене харчування, і подорожі, і механізація виробництва та транспорту, і мобільний зв’язок. Перетворення енергії дуже важливе, це основа життя. Багато сучасних експертів погано розуміють особливості застосування викопного палива, яке небезпідставно вважають забруднюючим довкілля й до того ж тим, що належить до невідновлюваних джерел енергії. Альтернативою вони пропонують екологічну та відновлювану сонячну електрику. Проте рідкі вуглеводні, очищені від сирої нафти, такі як бензин, дизельне паливо, авіаційний гас, на відміну від сонячної енергії, підходять не всім видам транспорту. До того ж сиру нафту досить просто видобувати, зберігати та перевозити.

Проте виробництво електроенергії на основі сонячної енергії та вітру і далі зростає. Можна виробляти велику кількість електроенергії за допомогою фотоелектричних елементів та вітряних турбін, і в деяких країнах, наприклад, у Німеччині та Іспанії, значний відсоток електроенергії береться з цих джерел. Але цього недостатньо, щоби національне електропостачання повністю перейшло на відновлювані джерела.

Сміл вважає, що для того, щоби зросла частка зеленої енергетики, для великих міст і мегаполісів потрібні величезні сховища електроенергії, але існуючі способи зберігання (гідроакумулююче сховище, батареї, суперконденсатори тощо) не здатні задовольнити потреби на 100 відсотків.

У той самий час сучасні ядерні реактори, з безпечною конструкцією та дотриманням техніки безпеки, здатні працювати десятки років без перерви та не потребують сховищ. Але їхнє майбутнє залишається невизначеним. Одні країни працюють над удосконаленням сховищ сонячної та вітрової енергії, інші, у страху перед усім ядерним, не поспішають будувати нові та сучасні реактори, до останнього часу не хотіли вкладати кошти в їхній розвиток. Але з кожним днем ​​все очевидніше, що тільки одна відновлювана енергія нездатна забезпечити потреби жителів сучасних міст і мегаполісів.

Звичайно, нам необхідно знижувати нашу залежність від тих енергій, що створили сучасний світ. Але водночас треба пам’ятати, що відразу цього не станеться, і ставити перед собою реалістичні завдання поступового переходу або зниження залежності від вуглецю, а не раптову відмову від нього.

2

Нині без викопного палива неможливо досягти врожайності, достатньої для забезпечення харчуванням населення Землі

Упродовж тривалого періоду доіндустріальної історії людство далеко не завжди їло досхочу. Ще кілька поколінь тому лише невеликій купці заможних людей не треба було думати про хліб насущний. Недоїдання було звичайним явищем, навіть якщо був добрий врожай, типовий раціон не відрізнявся різноманітністю.

У світі рік у рік виробляється достатньо харчових продуктів. Здебільшого люди в ​​багатих країнах та країнах із середнім доходом думають про здорове харчування, яке зберігає чи покращує здоров’я, а не про те, чи вистачить їм їжі на завтра, чи найближчі кілька днів.

Проте в деяких країнах, особливо в Африці, на південь від Сахари, населення недоїдає, але частина людей, що голодують, поступово скорочується. Зростання виробництва продовольства знизило рівень недоїдання. Це тим більше вражає, якщо враховувати різке зростання населення планети, з 2,5 млрд 1950 року до 7,7 млрд 2019-го.

Нові методи ведення сільського господарства, що дають високі врожаї, пов’язані зі збільшенням надходження викопних енергоносіїв. Вугілля потрібне для металургійного коксу, яким завантажують мартенівські печі, в яких чавун перетворюється на сталь. Зі сталі роблять сільськогосподарську техніку, двигуни для машин, рейки, вагони, локомотиви та кораблі, якими вивозиться врожай та інша сільгосппродукція. Вугілля виробляє електроенергію для комбайнів, сівалок, плугів, для експлуатації залізниць і кораблів, які возять зерно та інше продовольство.