В поисках энергии. Ресурсные войны, новые технологии и будущее энергетики

Ергин Дэниел

Продовольствие или топливо

Поскольку интерес к биотопливу вышел на первый план по всему миру, разгорелись дискуссии насчет его перспектив, суть которых можно резюмировать как «продовольствие или топливо» и «выбросы углекислого газа». На производство этанола уходит довольно много энергии. Но что мы получаем «на выходе» по сравнению с тем количеством энергии, которое вкладываем? Энергетический баланс, т. е. количество энергии, получаемой на единицу затраченной энергии, рассчитать не так непросто.

Чтобы произвести энергоресурсы, необходима энергия. Затраты энергоресурсов на производство традиционного этанола включают дизельное топливо для тракторов, которые пашут поля, нефтехимию, которая входит в состав удобрения,

топливо для машин, убирающих урожай, тепло для поддержания работы перегонной установки и топливо для автоцистерн, которые перевозят этанол из небольших городков месту потребления. Изменение допущений по этим факторам приводит к получению разных ответов. Сегодня большинство сходится во мнении, что для кукурузного этанола чистый энергетический баланс умеренно положителен. Вместе с тем фактический баланс во многом зависит от того, какие виды топлива используются и какие затраты возникают при производстве и транспортировке этанола. К тому же по мере накопления опыта строительства заводов и роста масштабов баланс должен улучшаться. Также значительную часть затрат энергоресурсов составляют ненефтяные виды топлива, как то уголь и природный газ¹⁰.

Но есть ли пределы увеличения площадей, на которых можно выращивать сельскохозяйственные культуры для производства биотоплива? Основной сельскохозяйственной культурой в США, если исходить из посевных площадей, является кукуруза. Но используется эта кукуруза не так, как предполагают многие. Лишь около 1 % кукурузы непосредственно потребляется людьми. Часть кукурузы используется пищевой промышленностью, в том числе для производства кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы. Гораздо более значительная часть, примерно половина кукурузы, потребляется косвенно через откорм домашнего скота. Доля же этанола в урожае кукурузы в США с 1995 по 2009 г. увеличилась в семь раз, с 6 до 41 %. Так что в случае американской кукурузы конкурентами являются не «продовольствие и топливо», а «корм для скота и топливо»¹¹.

Повышение цен на кукурузу – хорошая новость для фермеров. Но для животноводов и производителей молока, которые кормят скот преимущественно кукурузой, это плохая новость. Увеличение стоимости кукурузы также сказывается на цене таких потребительских товаров, как безалкогольные напитки и зерновые завтраки, в состав которых входит кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (а также на цене пива, поскольку сегодня все больше фермеров переходят с ячменя на кукурузу). Так как кукуруза составляет значительную часть рациона домашнего скота, рост цен на нее обуславливает рост цен на продукты питания по всему миру, что, в свою очередь, способствует росту инфляции и вызывает политическую напряженность во многих странах.

Рост цен на кукурузу вызвал кризис в Мексике, которая импортирует из США кукурузу для приготовления тортилий (маисовых лепешек). С повышением цен на американскую кукурузу выросли цены и на мексиканскую кукурузу. Как следствие, в 2007 г. подскочили цены на тортильи. «Мы – страна, которая питается тортильями и фасолью», – сказал министр энергетики Мексики в разгар кризиса. На улицы Мехико вышли 70 000 человек, чтобы выразить протест против высоких цен – цены на тортильи в некоторых районах страны выросли втрое, – что заставило правительство ввести контроль за ценами на тортильи¹².

Благодаря значительным достижениям в области агротехники урожайность кукурузы с 1950 г. выросла вчетверо. Но даже несмотря на увеличение урожайности, посевные площади могут стать ограничивающим фактором для кукурузного этанола.

Голоса против биотоплива стали раздаваться и со стороны защитников окружающей среды, обеспокоенных потреблением воды и выбросами углекислого газа при производстве биотоплива первого поколения. В Европе биотопливо также подвергается критике, особенно пальмовое масло, импортируемое из Малайзии и Индонезии, где из-за выжигания лесов для освобождения земель под

плантации выделяется углекислый газ и страдают флора и фауна. Как результат, Евросоюз предпринимает меры, направленные на снижение воздействия на окружающую среду при производстве и использовании биотоплива, в частности вводит пороговые значения по выделениям углекислого газа в процессе производства биотоплива и запреты на обезлесение. Правила землепользования – вопрос более сложный, поскольку здесь необходимо также принимать во внимание так называемое непрямое изменение, вызванное землепользованием, т. е. опосредованное воздействие землепользования, проблему, которая особенно актуальна для ЕС. «Непрямое изменение» – это когда, например, сельскохозяйственная культура, из которой изготавливают биотопливо, вытесняет продовольственную культуру, для которой требуются новые пахотные земли, что приводит к обезлесению и потенциально значительным выделениям углекислого газа. Как оценить его количественно? И, кстати, кто этим должен заниматься?

В конце 2011 г. произошло нечто такое, что было немыслимо всего несколько лет назад – перестали действовать налоговые льготы для этанола и биодизеля, а также повышенные тарифы для импортного этанола. В эпоху бюджетных ограничений исчезла политическая поддержка конгресса. Непросто стало найти и обоснование для «необходимости» в условиях высоких цен на нефть и бензин и достижения целевой рыночной доли для этанола. «Мы, наверное, единственная отрасль в истории США, которая добровольно отказалась от дотирования, – сказал один из представителей этанольной индустрии. – Рынок вполне сформировался»¹³.

И все же, в США традиционный этанол и биодизель не могут достичь целевых показателей для биотоплива. Из 2,35 млн баррелей биотоплива в день, которые необходимо добавлять в моторное топливо к 2022 г., более половины должно относиться к биотопливу второго поколения. В значительной мере появление биотоплива второго поколения зависит от того, что сейчас существует в лабораториях и стартапах, но не производится в коммерческих масштабах, – от целлюлозного этанола.

Перспективный грибок

Во время Второй мировой войны одни из самых ожесточенных сражений происходили в южной части Тихого океана. Войска союзников, отвоевывая у японцев территории, остров за островом, сталкивались со сложностями, связанными с пребыванием в джунглях. Одной из наиболее загадочных и удивительных была гниль джунглей – плесневый грибок, который разъедал палатки, одежду, рюкзаки, обувь и патронташи. Его образцы (в общей сложности около 14 000 видов) отправлялись в военную лабораторию в Натике, штат Массачусетс, к западу от Бостона. Один грибок под названием Trichoderma viride был извлечен из сгнившего патронташа, привезенного из Новой Гвинеи. Биолог из Натика Лео Спано получил мутантную версию этого грибка, которую он оставил в водном растворе с измельченными листьями. Когда через 36 часов он снова взялся за раствор, то обнаружил, что мутант совершил нечто сверхъестественное – превратил листья в глюкозу, разновидность сахара. Глядя на этот сахар, Спано увидел образ нового будущего. «Я понял, что один фермент может изменить весь мир, – позже сказал он. – Если человек сможет направленно улучшать фермент, то получит субстанцию, способную поглощать ядовитые отходы и превращать их в полезные вещества».

После нефтяного кризиса 1973 г. работа Спано привлекла более широкое внимание. На конференции в Натике в 1975 г. заместитель министра сухопутных сил США Норман Огастин объявил, что «мы обращаемся к неприметным грибкам», чтобы решить проблемы энергоснабжения, обеспечения ресурсами и продовольствием. «Меня поразила, – позже сказал Огастин, – возможность сделать скачок при помощи совершенно нового подхода, который, похоже, имел под собой серьезную научную основу». И крупные компании, и стартапы начали экспериментировать с целлюлозным этанолом¹⁴.