Dabar populiaru
Pažymėkite klaidą tekste, pele prispaudę kairijį pelės klavišą

Kaip atrodytų pasaulis be iškastinio kuro?

Žemė
123rf nuotr. / Žemė
Šaltinis: Technologijos.lt
0
Skaitysiu vėliau
A A

Mū­sų pa­žan­gi ci­vi­li­za­ci­ja pa­sta­ty­ta ant len­gvai iš­gau­na­mos ang­lies, naf­tos ir du­jų. „New Scientist“ gvil­de­na al­ter­na­ty­vią is­to­ri­ją, ku­rio­je gl­ūdi pa­mo­kos mu­ms vi­siems

Galbūt šie sakiniai jūsų akis pasiekia iš planšetės, kurios plastikiniai komponentai prasidėjo iš naftos, o metalas lydytas iš Kanados naftingųjų smėlių išgautu koksu? Kaip bebūtų, žodžius tikriausiai nušviečia elektra iš anglimi kūrenamos elektrinės. Galbūt netgi siurbčiojate vyną, užaugintą naudojant trąšas, kurių gamybai reikalingos gamtinės dujos, iš taurės, pagamintos nafta kūrenamoje krosnyje.

Sąrašas tęsiasi ir tęsiasi. Mūsų civilizacija pastatyta ant ant iškastinio kuro. Mes iš jo gauname ne tik energiją, bet ir visokiausias žaliavas, ir netgi maistą.  Nuo šios medžiagos atprasti lengva nebus.

Iki XVIII a. pagrindinis energijos šaltinis buvo augalų sukaupta Saulės energija – biomasė. Plūgo traukimui ar krovinių kilnojimui būtina energija būdavo gaunama iš gyvulių ir darbininkų suvartoto maisto. 

O ką, jei Žemėje nebūtų iškastinio kuro, ar bent jau lengvai panaudojamo? Ar istorija būtų pasisukusi kitaip? Kaip su Pramonės revoliucija? Ar modernioji civilizacija išvis egzistuotų? Ieškodami atsakymų į šiuos klausimus, turime leistis į kelionę po netikrą Viduramžių pasaulį, kuriame viskas atrodo pažįstama. Tai jaudinantis mintinis eksperimentas, pateikiantis mūsų planetos ateities ir ateivių civilizacijų implikacijas.

Seniau iškastiniu kuru ne itin domėjomės. Pirmosios civilizacijos naudojo jį, jei pasitaikydavo po ranka, bet vien juo nesirėmė. Visiems tikslams daug labiau tiko medis arba medžio anglis. Viduramžių Europoje dideliu mastu anglis ėmė naudoti tik Britanija. Kodėl? Tai susiję su geografija, teigia istorikas Rolfas Sieferle'is iš St Galleno universiteto Šveicarijoje.

XIII amžiuje vandens transportas buvo pigus. Sielių plukdymui pasroviui praktiškai nereikėjo energijos, o vienas arklys galėjo tempti 50 tonų sveriančią baržą. Kelionės sausuma buvo daug sunkesnės: arklys tegalėjo patempti 1 ar 2 tonas. Jei mediena turėjo būti nugabenama kur nors tolėliau, jos kaina sparčiai augo. Tai buvo prasta žinia Britanijai, kurioje trūko ilgų, laivybai tinkamų upių, kaip kad Europoje. Tačiau čia buvo didelės akmens anglies atodangos visai šalia Tyne'o upės šiaurės Anglijoje, tad jos galėjo būti kraunamos į laivus ir upe bei jūra gabenamos į pietus, Londono link .

Anglys buvo laikomos purvinu, smirdinčiu kuru, gadinančiu žmonių sveikatą. Tačiau Didžiojoje Britanijoje jis tapo pigesnis už medieną, ir išpopuliarėjo, nes daug kur galėjo pakeisti medį – kalkių, plytų degimui, namų šildymui ir taip toliau.

Tačiau akmens anglis vienu svarbiu aspektu neprilygo medžiui – ji netiko vario ar geležies rūdos lydymui. Akmens anglies nešvarumai silpnina metalą. Todėl lydytojai naudojo medžio anglį, sako Benjaminas Robertsas iš Durhamo universiteto JK, tyrinėjantis ankstyvąją metalurgiją.

Tada XVII a. anglų išradėjas Hughas Platas pasiūlė akmens anglį išgryninti „anglinimu“ – šis procesas vadinamas koksavimu. 1642 m. aludariai gamindami salyklą, ėmė naudoti koksą, taip gaudami naują, lengvesnį skrudinimą ir pradėjo gaminti pirmą šviesų elį, o 1709 m. Abrahamas Darby'is pradėjo koksą naudoti geležies gavybai iš rūdos, taip pabaigdamas priklausomybę nuo medžio anglies. Kai kas teigia, kad būtent tai buvo lemiama inovacija, pradėjusi XVIII a. Pramonės revoliuciją, suteikdama daugybę pigios geležies, kuri savo ruožtu paskatino kitas inovacijas, pavyzdžiui, geležinkelius.

Tad klausimas, ar vien mediena būtų galėjusi įžiebti Pramonės revoliuciją?

Iki XVIII a. pagrindinis energijos šaltinis buvo augalų sukaupta Saulės energija – biomasė. Plūgo traukimui ar krovinių kilnojimui būtina energija būdavo gaunama iš gyvulių ir darbininkų suvartoto maisto. Maisto ruošimui, šildymui ir pramonei reikalingas karštis daugiausia buvo gaunamas iš medienos. Augalai buvo daugelio žaliavų šaltinis, nuo vilnos ir medvilnės iki rąstų namams ir laivams.

Kitos medžiagos, nuo cemento iki geležies, negalėjo būti gaunamos nedeginant medžio ar medžio anglies. Tai reiškia, kad augant populiacijai ir jų suvartojamai energijai, ribojančiu faktoriumi tapo žemės plotas. Pasireiškė neigiamas grįžtamasis ryšys. Jei medžio anglies degintojai naudojo daugiau medienos, mažiau jos likdavo namų ir laivų statybai. Jei pasodinama daugiau medžių, lieka mažesni plotai maisto auginimui.

Šių apribojimų palengvinimui galima daug nuveikti, nuo geresnės miškų atauginimo praktikos iki prekybos su kaimyninėmis šalimis ar žemių užgrobimo jėga. Bet augimui tęsiantis, greitai vėl buvo pasiektos ribos. „Plėtimasis viename plote reiškia traukimąsi kitame,“ – sako istorikas Tony'is Wrigley'is iš Kembridžo universiteto.

Tačiau anglių naudojimas suteikė mums priėjimą prie virtualaus miško, didesnio už visus žemynus kartu sudėjus – milijonų milijonus susikaupusio augalų augimo. Tai baigtinis resursas, bet toks milžiniškas, kad jo vis dar neišnaudojome.

Naujas geležies amžius

Akmens anglis leido Britanijai pigiai gaminti geležį be didelių miškų. Geležiniai žemdirbystės įrankiai padidino produktyvumą, o geležinkeliai atpigino maisto ir kitų prekių gabenimą. „Tai buvo teigiamas grįžtamasis ryšys, – sako Wrigley'is. – Kiekvienas pasiekimas priartindavo kitus.“

Štai kokia svarbi buvo anglis: XIX a. trečiajame dešimtmetyje visos Britanijos sunaudojamos anglies pakeitimui mediena, būtų reikėję didesnio ploto nei šalies teritorija. „Neįmanoma, kad būtų medžio anglimi paremtas vystymasis, vertas Pramonės revoliucijos pavadinimo,“ – rašo Sieferle'is savo knygoje „The Subterranean Forest: Energy systems and the industrial revolution“.

Pasaulis gal netgi būtų teisingesnis ir lygesnis: be garo galios kai kurioms Europos valstybėms būtų buvę sunku įkurti didžiules imperijas. Svarbiausia, nebūtų gresiančios klimato katastrofos.

O kas, jei nebūtume turėję anglių ar kito iškastinio kuro? Iki XIX a., sako Sieferle'is, būtų pasireiškę riboto žemės ploto sukeltos problemos. Ankstesnėse civilizacijose po spartaus augimo dažnai ištikdavo žlugimas, pastebi jis: „Europoje žlugimo nebuvo, kadangi turėjome iškastinio kuro.“

Aišku, pasaulis be iškastinio kuro nebūtų tiek išsivystęs be nepriklausančio nuo biomasės energijos šaltinio. Yra daug potencialių energijos šaltinių – pagrindinis klausimas, ar jie galėtų būti panaudoti be pažangios technologijos.

Pradžiai galime atmesti branduolinę energiją ir fotoelementus. Tačiau Saulės šiluminė energija gali būti lengvai panaudota oro ar vandens kaitinimui, iš esmės naudojant tik juodus vamzdelius. Veidrodžių masyvas gali sukoncentruoti pakankamai karščio metalų lydymui. Bet netgi dabar šio šaltinio panaudojimas pramoniniu mastu yra didžiulis iššūkis. Pasaulyje be iškastinio kuro Saulė galėtų būti panaudota namų ir vandens šildymui, bet kaip energijos šaltinis pramonei jis tikriausiai netiktų.

Tad lieka vėjas ir vanduo. Jūrose vėjas prekybai ir tyrinėjimams teikė energiją didelę XIX a. dalį. Sausumoje vėjo ir vandens malūnai naudoti mažiausiai 2000 metų. Viduramžių Europoje ši technologija pasiekė naujas aukštumas. XVII a. pradžioje vėjo ir vandens malūnai malė grūdus, pjovė medieną, gręžė vamzdžius, poliravo stiklą, gręžė skyles, spaudė aliejų iš sėklų, gludino akmenis, pumpavo vandenį iš šachtų ir taip toliau. Kai kas teigia, kad būtent šiais malūnais padėti Pramonės revoliucijos pamatai.

Vanduo energiją fabrikams teikė ir per Pramonės revoliuciją. Tik 1820 m. anglimi kūrenami garo varikliai perėmė pagrindinio mechaninės energijos tiekėjo vaidmenį Britanijos fabrikuose, – sako Terry'is Reynoldsas iš Michigano technologijos universiteto Houghtone, ir knygos „Stronger Than a Hundred Men: A history of the vertical water wheel autorius“. – JAV tai nutiko apie 1870-uosius.“

Fabrikai perėjo prie anglies iš dalies dėl to, kad jau praktiškai visa vandens galia buvo išnaudojama. Dauguma gamyklų turėjo būti šalia uostų ir laivybai tinkamų upių, kur vandens galios ištekliai riboti. „Britanijoje XVIII amžiaus pabaigoje kai kuriose upėse buvo tiek užtvankų, kad daugiau energijos iš jų išspausti nebūtų pavykę,“ – sako Reynoldsas. Buvo daug nepaliestų vandens išteklių tolimose kalvose ir kalnuose, bet nebuvo kaip perduoti energiją ten, kur jos reikėjo.

Mūsų pasaulyje tai pakeitė dvi technologijos. Pirmiausia, tokie pionieriai, kaip Michaelas Faraday'jus išsiaiškino, kaip pakeisti judesį į elektros energiją. Vėliau XIX a. inžinieriai išmoko perduoti energiją tolimais atstumais. „Elektros perdavimas pavertė hidroenergiją svarbiu modernaus pasaulio energijos kokteilio ingredientu,“ – sako Reynoldsas.

Taigi, atrodo aišku, kad civilizacijai, besivystančiai vandens energijos, o ne iškastinio kuro pagrindu, būtų reikėję išvystyti hidroelektrines. Ar tai pasiekiama?

Sieferlesas mano, kad be iškastinio kuro vakarų Europa būtų galėjusi išsivystyti technologiškai iki maždaug 1800-ųjų lygio. Būtent tuo laiku tokie išradėjai, kaip Faraday'jus ir Humphrey'is Davy'is kūrė pagrindinius dabartinės elektros technologijos komponentus.

Tai kurgi šis alternatyvus takas mus nuvestų? Be lengvai panaudojamo iškastinio kuro ekonominė ir technologinė raida, populiacijos augimas, be abejonės, būtų lėtesni. Regionai, turintys gausius hidroenergijos išteklius – Skandinavija, Kanada ir Pietų Amerikos bei Afrikos dalys, būtų turėję didžiulį pranašumą.

New Scientist/Jeigu pasaulis būtų vystęsis ne iškastinio kuro, o vandens pagrindu, pasaulis galėtų atrodyti visai kitaip
New Scientist/Jeigu pasaulis būtų vystęsis ne iškastinio kuro, o vandens pagrindu, pasaulis galėtų atrodyti visai kitaip

Be purvinų anglies liepsnų, miestai nebūtų niūrūs ir suodini. Skatinami poreikio ieškoti geresnių hidroelektrinių generatorių, o ne efektyvesnių garo variklių, mokslininkai daugiau dėmesio sutelktų į elektrodinamiką, o ne termodinamiką, galbūt paspartindami mažesnių, lengvesnių elektros motorų ir baterijų kūrimą.

Gyvenimo ritmas būtų lėtesnis – vykimas iš Londono į Niujorką truktų savaites geležiniame burlaivyje, o ne valandas orlaivyje. Pasaulis gal netgi būtų teisingesnis ir lygesnis: be garo galios kai kurioms Europos valstybėms būtų buvę sunku įkurti didžiules imperijas. Svarbiausia, nebūtų gresiančios klimato katastrofos.

Tai patrauklus vaizdelis, bet menkai tikėtinas. Mes linkę tarti, kad technologijos progresas yra neišvengiamas, bet taip gali ir nebūti. Kinija, pavyzdžiui, koksą geležies lydymui ėmė naudoti jau IX amžiuje, bet Pramonės revoliucija ten neįvyko. Ji įvyko Britanijoje tik susidėjus labai konkretiems geografiniams, socialiniams, ekonominiams ir kultūriniams faktoriams.

Hidroelektra yra sudėtingesnė technologija nei garo galia, ir net jeigu priešindustrinė civilizacija ją būtų sukūrusi, yra svarios priežastys, verčiančios abejoti, kad ji būtų galėjusi sukelti pramonės revoliuciją. Naudojant gan paprastą technologiją, elektra galėtų būti naudojama apšvietimui, maisto ruošimui, varikliams, trąšų gamybai ir netgi metalų lydymui. Tačiau, nors elektra gali daugiau nei tik per pusę sumažinti geležies išgavimui reikalingos medžio anglies kiekį, ji negali pakeisti jos visiškai. Tad mediena tebebūtų ribojantis faktorius, o be pigios geležies įrankių, mašinų ir geležinkelių gamybai, sparti industrializacija būtų itin sunki.

Užtvenkime

Hidroelektros apimties didinimas taip pat sunkesnis nei anglies kasybos didinimas. Užtvankos buvo statomos daug seniau nei prasidėjo pramonės amžius. Pavyzdžiui, 1177 m., vandens malūnų varymui Tulūzoje, Prancūzijoje, buvo pastatyta 400 metrų ilgio Bazacle užtvanka. 1888-aisiais ji buvo pertvarkyta į 4 megavatų hidroelektrinę.

Kiek nežemiškųjų civilizacijų suniokojo savo planetas ar išeikvojo iškastinį kurą – ar abu – prieš pereidamos prie tvarių energijos šaltinių?

Tačiau reikėtų 2500 tokių užtvankų, kad būtų gaunama tiek pat elektros energijos, kiek Anglija ir Velsas gaudavo iš anglies XIX a. pradžioje. Norint prilygti 1850-ųjų anglies sunaudojimui, reikėtų dar 8000 užtvankų. O iš ko jos statomos, klausia Sieferle'is. Tokios statybinės medžiagos, kaip cementas ir plytos mūsų pasaulyje pigūs tik dėl to, kad jų degimui galėjome naudoti akmens anglis. Be to, dar energijos reikia medžiagų transportavimui. Hidroelektrinių užtvankų statymui reikia daug planavimo, darbo ir energijos, ir jos energijos netiekia tol, kol nėra pabaigtos. Tiesiog gali nesueiti galai.

Taigi, ar civilizacijos gali pereiti prie pažangios pramoninės ekonomikos be iškastinio kuro naudojimo? „Žinoma, visiškai atmesti šio varianto negalima,“ – vsako Sieferle'is, tačiau jis nemano, kad tai tikėtina. Istorikas Kennethas Pomeranzas, knygos „The Great Divergence: China, Europe, and the making of the modern world economy“ autorius, yra optimistiškesnis: „Spėju, augimas būtų lėtesnis. Bet akivaizdžiai yra daug nežinomųjų.“ O lėtesnis augimas taip pat turi savo pavojų. Regionines civilizacijas gali pažeisti epidemijos, badas, žemės drebėjimai, karas ir ugnikalnių išsiveržimai – tokia buvo daugelio jų pabaiga. Kuo ilgiau trunka globalios industrinės visuomenės atsiradimas, tuo didesnė katastrofos tikimybė.

Visa tai nurodo universalią tiesą: kad ir kur technologiškai pažangios civilizacijos išsivysto, daugelis jų – galbūt visos – tai padaro panaudodamos iškastinį kurą. „Nieko neina pakeisti, nenaudojant energijos, sako – Wrigley'is. – Energija yra absoliuti būtinybė.“

123rf nuotr./Kosmosas
123rf nuotr./Kosmosas. Mokslininkai sako, kad jei Visatoje egzistuoja dar pažangių civiliacijų, jos turėjo pradėti nuo iškastinio kuro

Iškastinis kuras tikriausiai egzistuoja daugumoje pasaulių, kur gali gyventi anglies pagrindo gyvybė. Galbūt yra vandenyje gyvenančios ateivių civilizacijos, technologiškai progresavusios be ugnies naudojimo, ar netgi klestinčios pasauliuose be atmosferos, bet sunku įsivaizduoti, kaip tai galėtų nutikti.

Jei iškastinis kuras yra lemtingas pažangių technologijų išsivystymui, globalinis atšilimas gali nebūti vien žmonių, bet ir visų Visatos automobilių mėgėjų problema. Fizikos dėsniai juk galioja visur. „Blogoji iškastiniame kure esančios energijos naudojimo pusė labai didelė, – sako Wrigley'is. – O perėjimas prie kitų energijos šaltinių toli gražu nėra lengvas.“

Kiek nežemiškųjų civilizacijų suniokojo savo planetas ar išeikvojo iškastinį kurą – ar abu – prieš pereidami prie tvarių energijos šaltinių? Tai netgi galėtų būti „didysis filtras“, sako Jamesas Kastingas iš Pensilvanijos valstijos universiteto, tiriantis, kokios planetos gali būti gyvenamos. Kastingas nurodo idėją, kad neatrandame protingos gyvybės kur nors kitur, nepaisant daugybės žvaigždžių – Fermi paradoksas – dėl kažkokio „butelio kaklelio“, neleidžiančio protingai gyvybei išsivystyti, arba ją išnaikina.

Po tokio žlugimo nebūtų likę lengvai prieinamo iškastinio kuro. Kol visos žinios ir ištekliai dar būtų neprarasti, dar gali būti likusi trumpa galimybė civilizacijai atsikurti, naudojant tvaresnius energijos šaltinius. Bet po to būtų per vėlu.

Jei tai tiesa, kiekviena planeta iš esmės siūlo vieną galimybę pereiti prie pažangesnės ir tvarios būsenos. Geriau jau neiššvaistykime savosios.

Technologijos.lt
Komentarai
Pažymėkite klaidą tekste, pele prispaudę kairijį pelės klavišą
Pranešti klaidą

Pranešti klaidą

Sėkmingai išsiųsta

Dėkojame už praneštą klaidą
Daugiau straipsnių nėra
Rodyti senesnius straipsnius
KALĖDINIŲ DOVANŲ GIDAS
Parašykite atsiliepimą apie Mokslas.IT