В. Арутюнов - Нефть XXI. Мифы и реальность альтернативной энергетики
Но как мы отмечали, человечество уже потребляет в виде пищи, корма для животных и топлива более 10 % первичной продукции биосферы, в то время как сохранение равновесия биосферы требует, чтобы эта величина не превышала 1 %. При этом из-за эрозии почвы в результате интенсивного земледелия, горнопромышленных разработок, расширения селитебных зон, промышленного и гидротехнического строительства площадь пахотных земель, которая достигает почти 10 % поверхности суши, постоянно сокращается. А население нашей планеты, несмотря на все меры, предпринимаемые в развивающихся странах для стабилизации населения, уже превысило 7 млрд человек и продолжает ежегодно увеличиваться на 80 миллионов. То есть площадь пашни в расчете на одного жителя Земли, а следовательно, и душевое производство продовольствия, непрерывно сокращаются. И это в условиях, когда каждый седьмой человек в мире (т. е. ~1 млрд человек) страдает от хронического голода и недоедания, и только в Африке от голода каждый день умирает свыше 15 000 человек.
Вследствие постоянной эрозии и довольно быстрого расхода такого практически невосполнимого ресурса, как почва, а также большого объема ископаемого топлива и производимых из ископаемого сырья минеральных удобрений, без которых невозможно многолетнее эффективное возделывание высокоурожайных монокультур, строго говоря, биотоплива, получаемые в результате интенсивного сельскохозяйственного производства, вообще не могут считаться возобновляемым ресурсом. Технические культуры, в т. ч. кукуруза, приводят к значительно большей эрозии почвы, чем зерновые или фуражные культуры, и резко увеличивают потребление крайне дефицитной воды на орошение. Проведенные в США в штате Огайо исследования показали, что продолжительное выращивание кукурузы как монокультуры увеличивает скорость эрозии почвы в девять раз по сравнению с последовательным чередованием посевов кукурузы и пшеницы.
Таким образом, человечество стоит на пороге острейшего продовольственного кризиса, вызванного продолжающимся ростом населения и одновременным сокращением основной базы для производства продовольствия – пахотных земель. В этих условиях вряд ли имеет смысл серьезно обсуждать глобальные перспективы использования сельскохозяйственной продукции для расширения топливной базы мировой энергетики. Только крупнейшие мировые производители продовольствия, такие как США, Бразилия и некоторые европейские страны, могут позволить себе направлять значительную долю своего избыточного производства сельскохозяйственных культур на производство топлива и другой непищевой продукции (рис. 62). Или изымать значительную долю пахотных земель для производства непродовольственных культур: только выполнение плана ЕС по переводу к 2020 году 10 % автомобильного парка на биодизель потребует выделения для этой цели 4,5 млн гектаров земли – площадь, эквивалентная размерам Дании.
Рис. 62. Потребление кукурузы на производство биоэтанола в США (Источник: USDA – Министерство сельского хозяйства США)
Если при этом и не страдает население самих стран-производителей сельхозпродукции, то этого нельзя сказать о населении остальных, особенно беднейших стран, традиционно получавших продовольственную помощь. Ведь на производство этанола в США пошла большая часть того зерна, которое ранее шло на экспорт, в том числе на продовольственную помощь другим странам. В результате уже в 2006 г., сразу после начала массового производства биоэтанола в США, мировая цена на кукурузное зерно увеличилась в три раза. Это поставило в очень тяжелое положение и без того голодающее население многих слаборазвитых стран.
Использование пищевого сырья для производства топлива стало одним из главных факторов наблюдаемого в последние годы резкого роста мировых цен на продовольствие. Этот рост цен происходит на фоне прогнозов о возможном удвоении к 2030 году мирового спроса на продукты питания. Помимо увеличения численности населения рост спроса на продукты питания связан и с повышением уровня жизни в развивающихся странах, где заметно увеличивается потребление продукции животноводства, отрасли, потребляющей большие объемы зерна.
Проводимая рядом промышленно развитых стран политика поощрения производства биотоплив путем предоставления их производителям различных субсидий на закупку сырья не только сокращает продовольственные ресурсы, но и взвинчивает цены на продукты питания. Согласно оценкам Международного энергетического агентства (МЭА), в 2009 году правительственная поддержка производителей биотоплива во всем мире составила около 20 млрд долларов, основная часть которой пришлась на США и страны ЕС. МЭА прогнозирует дальнейшее увеличение объема субсидий – до 45 млрд в год в 2010–2020 годах и до 65 млрд в год в 2021–2035 годах.
Только в США, где треть выращиваемой кукурузы используется для получения биоэтанола, объем субсидий составляет около 6 млрд долларов в год. Господдержка, выражающаяся в льготном налогообложении производителей биотоплива, составляет в настоящее время 45 центов за галлон (3,6 литра) при цене галлона бензина на уровне двух долларов. Дополнительные 10 центов помощи получают небольшие производители, а величина импортных пошлин составляет 54 цента за галлон. Сейчас в США идет бурная дискуссия о целесообразности продления льгот производителям биотоплива.
Критики развития биотопливной индустрии справедливо отмечают, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. По оценкам, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастет до 1,2 млрд человек. Ведь для производства этанола всего на одну заправку джипа (100 л) требуется около 450 фунтов кукурузы. Этого количества достаточно для питания одного человека «третьего мира» в течение почти года.
Таким образом, в случае реализации планов администрации США по расширению производства биотоплива, только для американских автомобилей потребуется объем сельхозпродуктов, достаточный для пропитания более чем миллиарда людей.
Но самое главное, производимый из зерна этанол не является экономически и энергетически эффективной альтернативой бензину. Замена только 10 % необходимого к 2020 г. США бензина этанолом потребует шестой части всех земель, занятых в стране под зерновые. Если даже в США будут задействованы все доступные ресурсы биосырья, что практически нереально, это позволит удовлетворить не более 50 % потребности американского рынка в автомобильном топливе (рис. 63).
Рис. 63. Потребность США в автомобильном топливе по сравнению с возможностями получения синтетического топлива из биомассы
Не выдерживает критики и энергетический аспект получения биотоплив. Американские оппоненты широкого внедрения возобновляемых топлив рассчитали, что на получение этанола из зерен кукурузы требуется на 29 % больше энергии, чем содержится в полученном топливе. А для того, чтобы использовать в качестве сырья для производства этанола скошенную траву (сено), потребуется уже на 50 % больше энергии ископаемого топлива, чем содержится в полученном топливе (Арутюнов, 2008). То есть для большинства видов биотоплива значение показателя EROEI балансирует около 1 (рис. 62, табл. XI), а для некоторых видов оказывается даже меньше. Иными словами, затраты энергии при получении биотоплива могут быть выше, чем содержащаяся в нем энергия.
Хотя сторонники биотоплива оспаривают эти оценки, даже по данным явно неравнодушных к этому вопросу экономистов Министерства сельского хозяйства США прибавка в энергосодержании составляет всего 34 %, да и то благодаря последним технологическим достижениям в этой области. Согласно результатам, полученным в Калифорнийском университете в Беркли, энергетический баланс биоэтанола все-таки положителен, но доля действительно возобновляемой энергии, полученной за счет энергии солнца, составляет всего от 5 до 26 %. Остальное покрывается за счет энергии ископаемых топлив. Если принять среднюю величину «зеленой» энергетической добавки к затраченному ископаемому топливу равной 16 %, то декларированная администрацией США 15 %-ная добавка биоэтанола к бензину обеспечит в нем долю возобновляемой энергии всего 2,4 %. Причем этот с таким трудом обеспеченный вклад возобновляемой энергии в топливный баланс США будет съеден всего за три года общим ростом потребления бензина.
В последнее время сторонники «зеленой» энергетики делают в своих планах и декларациях упор на биотоплива второго и третьего поколения, то есть на использование непищевых отходов сельскохозяйственного производства и промышленное выращивание водорослей. Однако непищевые сельскохозяйственные отходы дают значительно более низкую отдачу с единицы площади, требуют более высоких расходов на сбор и подготовку сырья, а главное, содержат в основном целлюлозу и лигнин, промышленная переработка которых в биотопливо, несмотря на многолетние интенсивные исследования, пока осуществляется только в экспериментальных масштабах. Поэтому экономическая и тем более энергетическая эффективность использования такого сырья представляется еще более проблематичной.
