Заглянем в будущее
Шрифт:
Однако уже тогда было ясно, что массового значения эти установки не будут иметь. Между тем само существование парникового эффекта позволяет поставить вопрос, не удастся ли найти такие вещества, которые предохраняли бы «парники» от потерь тепла в землю и от потерь теплового излучения в атмосферу с таким расчетом, чтобы в «парниках» создалась температура в несколько сот градусов (хотя бы для районов, примыкающих к экватору).
Интересно, что в конце своей жизни Жолио-Кюри, один из главных создателей научных основ использования атомной энергии, выдвигал на первый план использование солнечной энергии.
Уже в настоящее время следовало бы создать мировое сотрудничество ученых по разработке научных основ использования солнечной энергии путем искусственного фотосинтеза вне организма.
Солнечная энергия не только постоянна, но и огромна. Солнце является наиболее мощным источником энергии для Земли. Кроме того, использование солнечной радиации таит в себе возможность контроля изменения климата за счет охлаждения чрезмерно жарких областей и утепления более холодных. Конечно, все эти возможности будут тесно связаны с перспективами, которые откроют научные исследования конца нашего и начала XXI века.
Я думаю, что по всем направлениям поиска новых грандиозных источников энергии (атомные котлы-размножители, термоядерные реакции, солнечная энергия, а может быть, энергия подземного тепла) надо вести целеустремленные исследования.
Но представим себе, что управляемая термоядерная реакция D + D будет осуществима. Как предел ее использования мы получаем цифру, в 700 раз превышающую энергию ископаемых топлив, получаемую сейчас в год. При этом мы будем обладать энергией, более чем в десять раз большей, чем энергия, которую мы сможем получить при указанных условиях от использования солнечной энергии, собираемой с огромных полей. Понадобятся ли в этом случае энергетические солнечные поля?
Вспомним, что использование термоядерной энергии реакции D + D станет технически возможным, быть может, через 100 лет, а построение множества таких реакторов потребует еще лет пятьдесят. За это время человечество успеет сильно истощить запасы горючих ископаемых и таким образом лишить будущие поколения удобного сырья для органического синтеза и для самых основных проблем будущего, которую смогут решить солнечные энергетические поля.
Но для этого надо решить очень трудную научную задачу — найти пути проведения реакции фотосинтеза, то есть получения органических соединений на базе CO2 и воды под действием солнечной энергии вне организма. Безграничные запасы CO2 содержатся в виде карбонатов. И если нам удастся решить указанную проблему, мы сможем всегда получать ежегодно количество органических продуктов в 60 раз больше, чем мы добываем сейчас подземных ископаемых. Вот главная цель решения проблемы использования солнечной энергии.
Это навсегда избавит человечество от опасности исчерпания запасов горючих ископаемых для целей органического синтеза. Кроме того, получаемые с энергетических полей органические вещества и переработанные либо с помощью уже сейчас разрабатываемых микробиологических методов, либо путем химического синтеза могут стать основой корма для скота. Если сейчас эти процессы еще не имеют существенной перспективы, так как в настоящее время мы более ограничены запасами нефти, чем пищи, то в будущем они, наоборот, могут стать основными. Следует иметь в виду, что при принятом к.п.д. в 20 процентов для преобразования солнечной энергии в химическую урожайность энергетических полей будет более чем в 10 раз превышать лучшие возможные урожаи сельскохозяйственных полей (15 тонн сухого вещества с гектара).
При хорошем к.п.д. превращения органических веществ микробиологической и химической промышленностью удастся получать кормов с гектара в 40 раз больше, чем в настоящее время.
Огромное изобилие электроэнергии создает основу для неограниченного получения любых металлов. Дело в том, что чем менее богаты металлом руды, тем больше энергии необходимо затратить на их добычу и обогащение. Богатые месторождения будут довольно быстро исчерпаны (подобно залежам горючих ископаемых). Поэтому с течением времени придется использовать все более бедные руды, и здесь не обойтись без значительной затраты энергии. Научившись обогащать бедные, обычно полиметаллические руды, мы сможем получать широкий ассортимент металлов, так как в рассеянном виде все они имеются в большом количестве в земной коре, в расплавленной магме под земной корой да и в океане.
Современные научные исследования показали, что мы находимся на грани технико-экономической возможности извлечения золота и особенно урана из морской воды, хотя эти металлы находятся там в ничтожных концентрациях. Такая возможность открылась в результате развития и применения методов сорбции, в частности с использованием ионообменных смол, а также различных типов экстрагентов.
Уже сейчас начинает развиваться гидрометаллургия, основанная на растворении ценных компонентов пород в активных химических средах и последующем извлечении нужных элементов методами сорбции и экстракции. Гидрометаллургия близка к соревнованию с пирометаллургией — огневой («горячей») металлургией.
Не исключена возможность, что в будущем при наличии большого количества дешевой энергии эта «холодная» металлургия в какой-то степени вытеснит «горячую». А во многих случаях соревнование перейдет в содружество.
Огромное распространение получит применение электролиза, электротермии, плазмохимии. Не менее серьезные изменения произойдут в области обработки металлов, где электрохимические, искровые и лазерные методы станут основными. И вообще огромные электроресурсы дадут основу для коренного изменения технологии в химической и металлургической да и машиностроительной промышленности и в промышленности стройматериалов.
Сейчас глубокая очистка вещества, будь то жаропрочные, или жаростойкие, или полупроводниковые материалы, будь то мономеры для получения разного рода полимерных материалов, стоит очень дорого. При неограниченном количестве дешевой энергии все процессы очистки будут осуществляться в гораздо более массовом масштабе.
Огромное распространение приобретет каменное литье для строительства жилищ и дорог. При этом любой грунт на месте строительства можно будет превращать в литой материал. Много электроэнергии потребуется для полной электрификации сельского хозяйства с переводом на электроэнергию всех тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин с широчайшим развитием электрифицированных оранжерейных и парниковых хозяйств, а также для электрифицирования ферм и для всех других нужд сельского хозяйства.
Мы уже упоминали о больших возможностях методов сорбции и экстракции. Эти и подобные методы со временем будут широко применены для очистки промышленных сточных вод, что позволит создать на заводах циркуляционные замкнутые системы водопользования, сократить забор воды в сотни раз и практически совсем исключить вредные выбросы в реки и озера. Это единственный путь к прекращению наконец повсеместного отравления вод промышленными предприятиями. Заводы выбрасывают вредные вещества и в атмосферу. При избытке электроэнергии и здесь удастся навести порядок. Для очистки от вредных аэрозолей можно будет создать широчайшую сеть усовершенствованных электрофильтров и нового типа фильтрующих материалов. Что же касается более сложной задачи — избавления от вредных химических газов, таких, как сернистый газ, окислы азота, выбросы заводов органического синтеза, то это потребует разработки новых методов, которым также будет нужно большое количество электроэнергии. Однако все очистные сооружения дадут одновременно и экономию за счет более полного использования сырья. Сейчас, например, в воздух выпускается столько сернистого газа, что при его использовании можно было бы увеличить в несколько раз производство серной кислоты. Мы должны приложить все усилия, чтобы в будущем воздух и вода нашей планеты были чистыми и совершенно безвредными.