Як протидіяти кліматичному колапсу на планеті. Уривок книжки Білла Ґейтса про глобальне потепління

У своїй книзі How to avoid a climate disaster Ґейтс пояснює: єдиний шанс уникнути колапсу – знизити рівень викидів вуглекислого газу. В ідеалі – до нуля. Аби це зробити, потрібно не лише зменшувати вуглецевий слід, впроваджувати сучасні стандарти чистої електроенергії та екоінновації. Протидіяти загрозі глобального потепління мусять не лише уряди держав, але і кожен з нас. Почати можна з малих кроків: скоротити споживання електроенергії та кількість відходів свого дому, замість авто купити електромобіль чи велосипед. Головне – не бути байдужими.

Український переклад книги за назвою «Як відвернути кліматичну катастрофу» нещодавно вийшов у видавництві «Лабораторія». Forbes публікує одну з глав книги, скорочену і відредаговану.

Як ми виготовляємо речі?

Від мого дому до штаб-квартири нашого фонду в Сіетлі – 13 км. Щоб потрапити в офіс, я переїжджаю озеро Вашингтон по плавучому мосту Евергрін-Поінт (місцеві не використовують офіційну назву, а кажуть просто: «520-й міст», – бо через нього проходить однойменна автомагістраль). Це найдовший у світі плавучий міст, що простягається на 2350 м.

Щоразу, їдучи через 520-й міст, я захоплююся його дивовижністю. Не тому, що він найдовший у світі, а тому, що міст плаває. Як ця гігантська конструкція з тонн асфальту, бетону i сталі тримається на поверхні озера? Якого дідька вона не тоне?

Таке диво інженерії зʼявилося завдяки чудесному матеріалу – бетону. Спершу це не вкладається в голові, адже як величезні важкі блоки можуть триматися на воді? Бетон i справді задумували як дуже щільний матеріал – він здатен абсорбувати радіацію в лікарняних стінах i водночас з нього виготовляють порожнисті структури, зокрема наповнені повітрям понтони, що підтримують 520-й міст.

Магія бетону, сталі і пластику

Роззирніться – i побачите ще більше чудес, на які спроможний бетон. Він не іржавіє, не гниє i не горить, тому використовується у сучасній архітектурі. Бетон подарував нам змогу приборкати гідроенергію, адже з нього будують греблі.

Найвидатніший американський винахідник теж не встояв перед чарами бетону. Томас Едісон намагався зводити з нього цілі будинки, мріяв про меблі, зокрема спальний гарнітур із бетону, і навіть спробував сконструювати бетонний фонограф.

Мрії Едісона не здійснилися, однак людство все одно використовує купу бетону. Щороку для ремонту, заміни і будівництва доріг, мостів і будівель лише США виробляють понад 96 млн тонн цементу – важливого складника бетону. Це приблизно 272 кг на кожного американця. Але першість у споживанні цементу – за Китаєм, який за шістнадцять років XXI століття використав більше бетону, ніж США за попереднє сторіччя.

Однак цемент i бетон – не єдині матеріали, на які покладається людство. Є ще сталь, з якої ми робимо автомобілі, кораблі, поїзди, холодильники, печі, фабричні станки, консервні бляшанки i навіть комп’ютери. Сталь міцна, дешева i стійка. Ïï можна переробляти нескінченну кількість разів. Вона прекрасно працює у пapi з бетоном. Якщо вставити у бетонний блок сталеві стрижні, ви отримаєте чудовий будматеріал, здатний витримати багатотонне навантаження i не розламуватися навіть при викручуванні. Тому більшість наших будинків i мостів зведені із залізобетону.

Наступний неймовірний матеріал – пластмаси. Неможливо перелічити всі речі, до яких вони входять: від одягу та іграшок до меблів, авто i телефонів. Останнім часом у пластиків погана репутація, на яку вони частково заслуговують. Однак пластмаси роблять i добрі речі. Пишучи цей розділ за робочим столом, я бачу пластик усюди: комп’ютер, клавіатура, монітор, мишка, степлер, телефон. Використання пластмас допомогло зменшити масу енергоефективних автомобілів: приблизно половина об’єму машини становить лише 10% від ïï загальної ваги.

А ще скло у вікнах, банках i пляшках, теплоізоляції, автомобілях й оптоволоконних кабелях, які забезпечують швидкісний доступ до інтернету. Алюміній у бляшанках, фользі, лініях електропередачі, дверних ручках, поїздах, літаках i пивних бочках.

Добрива, що допомагають нагодувати весь світ. Багато років тому я прогнозував, що електронна комунікація і всюдисущі екрани витіснять папір, але, як бачите, він не здає позицій.

Як і електрика, різноманітні матеріали стали невід’ємним елементом сучасного життя. Ми не збираємося відмовлятися від них. Навпаки: будемо використовувати ще більше, бо населення Землі зростає і багатшає. У середині XXI століття людство виготовлятиме на 50% більше сталі, ніж сьогодні.

Прогрес – це добре. Це означає, що якість життя населення підвищується. Люди заробляють більше грошей, здобувають кращу освіту і довше живуть. Якщо ви вболіваєте за подолання бідності, то сприймаєте це як перемогу.

Однак у цій бочці меду є ложка дьогтю. Виробництво матеріалів супроводжується колосальним виділенням парникових газів. Фактично воно дає третину світових викидів. І місцями ми просто не уявляємо безвуглецевого способу виготовляти ці матеріали.

Як же здійснити неможливе, аби й далі виробляти необхідні матеріали і зберегти придатний для життя клімат? Сфокусуймося на трьох найважливіших: сталі, бетоні та пластику. Спершу розберімося, як ми дійшли до того, що маємо зараз, і чому ці матеріали негативно впливають на клімат. Тоді підрахуємо, скільки коштує зниження викидів, і оглянемо шляхи подолання проблеми.

Історія сталі починається 4000 років тому й охоплює безперервну низку неймовірних відкриттів, які привели людство від залізної доби до сучасної дешевої і багатофункціональної сталі. Cталь міцна і легко набуває потрібної форми в розплавленому стані. Її роблять із чистого заліза й вуглецю. Саме по собі залізо не дуже міцне, але варто домішати правильну кількість вуглецю – менше 1%, – і атоми Карбону розташуються між атомами Феруму, надаючи продукту основних властивостей.

Знайти вуглець і залізо нескладно. Перший можна отримати з вугілля, а другого не бракує у земній корі. Щоправда, чисте залізо – рідкість, у природі воно завжди змішане з киснем та іншими елементами в залізну руду. Щоб виготовити сталь, потрібно очистити залізо від кисню й додати трохи вуглецю. Це можна зробити одночасно, розплавивши руду за дуже високої температури (1700 °C) у присутності кисню й коксу. За такої температури залізо вивільняє кисень, а кокс – вуглець. Частина останнього з’єднується iз залізом, утворюючи сталь. Решта вуглецю сполучається з киснем, генеруючи небажаний побічний продукт: вуглекислий raз. Виготовлення 1 т сталі супроводжується утворенням 1,8 т діоксиду вуглецю.

Чому ми застосовуємо цей спосіб? Він дешевий, i доки людство не хвилювалося про зміну клімату, підстав шукати інші методи не було. Видобувати залізну руду легко, а тому недорого. Вугілля теж дешеве, його покладів під землею не бракує.

Хоч у США виробництво сталі тримається більш-менш на одному рівні, світ продовжує нарощувати обсяги. Низка країн, зокрема Китай, Індія i Японія, уже випередили США, а до 2050 року на планеті виготовлятимуть близько 2,8 млрд т сталі щороку. Отже, до середини століття сталеваріння доплюсує майже 5 млрд т викидів вуглекислого газу на рік, якщо ми не винайдемо нового способу, який не шкодитиме клімату.

Із бетоном ще важче. Для його виробництва змішують гравій, пісок, воду й цемент. Перші три компоненти відносно невинні, а от цемент створює справжню проблему. Для його виготовлення потрібен кальцій. Щоб добути його, беруть вапняк, який складається з кальцію, вуглецю i кисню, i спалюють в печі разом з іншими матеріалами. Після спалювання отримуємо бажаний кальцій для цементу й непроханий вуглекислий газ. Кожна тонна цементу дає тонну вуглекислого газу.

Зараз на першому місці за обсягами виробництва бетону перебуває Китай, який продукує більше, ніж решта країн разом узяті. На другому – Індія, що виготовляє лише 1/7 від показників КНР. За прогнозами на найближчі 30 років, спершу світове виробництво цементу трохи зросте – будівельний пік переміститься з Китаю до менших країн, що розвиваються, а потім опуститься майже до сьогоднішніх 4 млрд т.

Порівняно з цементом і сталлю пластик – немовлятко. Люди використовували деякі природні пластмаси, наприклад гуму, ще кілька тисячоліть тому, однак синтетичні пластики заявили про себе аж у 1950-х після кількох важливих відкриттів у хімічній технології. Зараз існує понад 20 видів пластику. Це не тільки банальний поліпропілен в упаковці з-під йогурту, а й цікавіші випадки: акрил у фарбі, поліролі та пральному порошку, мікропластики в милі і шампуні, нейлон у водонепроникній куртці і поліестер в одязі.

Усі типи пластику мають дещо спільне: вуглець. Він незамінний для створення розмаїтих матеріалів, бо легко з’єднується з різними хімічними елементами. У пластмасах вуглець зазвичай виступає в компанії водню і кисню.

Вуглець отримують з перероблених нафти, вугілля чи природного газу і продовжують обробляти, доки не отримають кінцевого продукту. Це пояснює, чому «пластиковий» означає «дешевий». Цемент, сталь і пластмаси коштують копійки через низькі ціни на викопне паливо. Однак у пластику є одна суттєва відмінність. У процесі виготовлення цементу й сталі вуглекислий газ потрапляє в атмосферу як побічний продукт, а от під час виготовлення пластику половина вуглецю залишається в самому пластику. Вуглець обожнює зв’язуватися з киснем і воднем, тому пластмаси розкладаються сотні років.

Це завдає великої шкоди довкіллю, адже використаний пластик століттями залишається на звалищах і в океані. Потрібно знайти вихід. Мікроскопічні частинки пластику, що плавають у світовому океані, спричиняють чимало лиха і труять морську живність. Щоправда, до зміни клімату вони не причетні. Якщо говорити суто про викиди, то вуглець у пластику – це не так уже й погано. Оскільки пластмаси розкладаються дуже довго, ув’язнені в них атоми карбону ще не скоро зможуть потрапити в атмосферу й підвищити температуру планети.

Як знизити рівень викидів вуглекислого газу?

Людство виготовляє колосальну кількість матеріалів, і цей процес супроводжується величезними викидами парникових газів – майже третиною від 51 млрд т на рік. Нам потрібно зменшити їх до нуля, але просто зупинити виробництво – не вихід.

Щоб обчислити зелений преміум для матеріалу, потрібно розуміти, коли саме у процесі виробництва з’являються парникові гази. Є три етапи. Ми продукуємо викиди, коли:

1) використовуємо викопне паливо, щоб генерувати електроенергію для роботи заводів і фабрик;

2) спалюємо їх, щоб забезпечити теплом виробничі процеси, приміром плавлення залізної руди при виготовленні сталі;

3) виробляємо продукт, як-от цемент, виготовлення якого супроводжується утворенням вуглекислого газу.

Розгляньмо, як ці етапи впливають на зелений преміум.

Перший пов’язаний з виробництвом електрики. З урахуванням витрат на зберігання й передачу електроенергії, а також потреби фабрик у цілодобовому електропостачанні, вартість чистої електрики стрімко зростає – i дозволити ïï coбi зможуть xiбa США чи країни ЄС.

Другий етап: як генерувати тепло без спалювання горючих копалин? Якщо виробництво не вимагає надвисоких температур, можна взяти теплові насоси. Але коли вам потрібно 1000 °C і більше, використовувати електрику економічно недоцільно. Доведеться або залучити атомну енергію, або спалювати викопне паливо й абсорбувати викиди. На жаль, уловлювання вуглецю не безоплатне. Воно збільшує собівартість товару й лягає на плечі споживача.

I нарешті третє: що робити, коли парникові гaзи утворюються безпосередньо у виробничих процесах? Під час виготовлення сталі й цементу вуглекислий гaз виділяється не тільки через спалювання горючих копалин, а i як невід’ємний продукт основних хімічних реакцій.

Ми нічого не можемо вдіяти із цими викидами, опріч зупинки відповідних секторів промисловості. Якби людство вирішило піти ва-банк, залучивши всі наявні на сьогодні технологіі, варіанти залишилися б ті самі, що й для другого етапу. Доведеться використовувати викопні палива i вловлювати вуглець, що знов-таки збільшує витрати. Який же існує діапазон зелених преміумів для чистих пластиків, сталі й цементу за умови вловлювання вуглецю?

На перший погляд, за винятком цементу преміуми невеликі. У деяких випадках споживач узагалі не відчує змін. Наприклад, в автомобілі за $30 000 може бути 1 т сталі. Якщо її собівартість зросте з $750 до $950, це не надто вплине на загальну ціну машини.

Але кінцева ціна для споживача – не єдиний чинник. Уявіть, що ви працюєте в адміністрації міста й проводите тендер на ремонт мосту. Надходить одна пропозиція з розрахунку $125 за 1 т цементу, а друга – з $250 за 1 т (з урахуванням уловлювання вуглецю). Яку оберете? Якщо у вас немає конкретного стимулу закупляти вуглецево-нейтральний цемент, у торгах переможе дешевша.

А тепер припустіть, що керуєте автозаводом: чи захочете ви платити на 25% більше за сталь? Підозрюю, що ні, особливо якщо конкуренти продовжать купувати дешеву. Те, що ціна автомобіля зросте зовсім трохи, вас не врятує. Маржа і так була невелика, а тут на чверть подорожчав ключовий матеріал. В індустрії з низькою рентабельністю преміум розміром 25% здатен перетворити конкурентоспроможний бізнес на банкрута.

Можливо, окремі виробники і візьмуть на себе додаткові витрати, щоб по праву говорити про свій внесок у боротьбу зі зміною клімату. Однак системну зміну, необхідну, щоб «дійти до нуля», ми з такими цінами не запустимо. Не варто сподіватися і на споживачів, які могли би стимулювати зниження цін попитом на зелені продукти. Зрештою, цемент і сталь купують не окремі люди, а великі корпорації.

Що можна зробити? Можна стимулювати попит на чисті матеріали на державному рівні: заохочення або навіть вимоги купувати вуглецево-нейтральний цемент і сталь. Бізнес буде готовий доплачувати, якщо цього вимагає закон, очікують споживачі й дотримуються конкуренти. Але – і це найголовніше – нам потрібні виробничі інновації, способи виготовлення речей без вуглецевих викидів. Погляньмо на окремі можливості.

Найскладніший випадок – із цементом. Проте низка компаній мають непогані ідеї.

Перша – брати перероблений вуглекислий газ, уловлений під час виробництва цементу, і закачувати його назад у цемент перед використанням у будівництві. Зараз метод дозволяє знизити викиди на 10%, але у перспективі досягне 33%.

Другий підхід передбачає виготовлення цементу з використанням морської води і вловленого на електростанціях вуглецю. Винахідники вважають, що їхня ідея скоротить обсяги викидів на 70%.

Навіть у разі їхнього успіху цемент не стане вуглецево-нейтральним на 100%. Тож у найближчому майбутньому під час його виготовлення доведеться покладатися на точкове вловлювання вуглецю, а також уловлювання з повітря, якщо воно стане ефективнішим.

Для переважної кількості інших матеріалів потрібна, по-перше, надійна чиста електрика. Вона забезпечує енергією 25% процесів у світовій промисловості. Щоб продовжувати їх живити, людство має впроваджувати наявні технології генерації чистої енергії і шукати нові шляхи дешевого виробництва й зберігання безвуглецевої електрики.

Невдовзі світ потребуватиме ще більше електроенергії, бо наступний спосіб скорочення викидів називається електрифікація. Це заміна викопного палива в індустріальних процесах електрикою. Є дуже крута ідея, як замістити вугілля у виробництві сталі: прямий електроліз залізної руди. Замість спалювати залізо і кокс у печі, ви пропускаєте електричний струм через суміш рідкого оксиду заліза й інших інгредієнтів. Під дією електрики оксид заліза розкладається на чисте залізо і кисень. Жодного вуглекислого газу. Схожим методом людство вже понад століття очищує алюміній.

Чиста електроенергія також допоможе вирішити проблему з виробництвом пластмас. Якщо всі частинки пазла зійдуться, одного дня пластик стане в’язницею вуглецю й забиратиме більше вуглекислого газу, ніж виділяє.

Що для цього потрібно? Насамперед – безвуглецеве паливо для процесу нафтопереробки. Або чиста електрика, або водень, вироблений з її допомогою. А ще – вуглець без спалювання вугілля. Його можна добути з виловленого вуглекислого газу, але це доволі дорого. Ще чимало компаній працюють над одержанням вуглецю з рослин.

І останнє – вуглецево-нейтральне джерело тепла. Імовірно, це знову ж чиста електрика, водень чи природний газ із пристроєм для вловлювання парникових газів.

Якщо пазл складеться, ми зможемо виробляти вуглецево-негативний пластик. Тобто людство почне забирати вуглекислий газ із повітря і перетворювати його на пляшки й інші пластикові вироби, у складі яких атоми карбону пробудуть десятки чи сотні років. Ми вбиратимемо більше парникових газів, ніж викидатимемо.

Крім винайдення нових методів виробництва, ми можемо просто використовувати менше матеріалів. Частково допоможе переробка сталі, цементу й пластику. Варто шукати і нові способи знизити енергоємність переробки. Не зашкодить знайти цим матеріалам нове застосування у промисловості. Можна конструювати будівлі й дороги з якомога меншим вмістом цементу і сталі.

Отже, шляхи до нульових викидів у промисловості наступні:

1. Електрифікувати всі можливі процеси.

2. Отримувати енергію з декарбонізованої електромережі.

3. Залучити вловлювання вуглецю, щоб абсорбувати решту викидів.

4. Ефективніше використовувати матеріали.