Эксперт Эксперт - Эксперт № 11 (2013)

— Михаил Рудольфович, когда отслеживаешь динамику энерго- и ресурсопотребления в мире, видишь, что его рост, связанный прежде всего с подъемом экономики стран третьего мира, все больше вступает в противоречие с желанием людей сохранить мир в относительно чистом виде и с нарастающей угрозой ресурсного дефицита.

— Что ж, так и есть. Взять ту же пресловутую проблему углекислого газа техногенной природы. Споры об этом ведь идут в основном о деталях. Как скоро мы ощутим на себе и окружающем нас мире его влияние? Потеплеет ли климат, к чему это приведет, как быстро погибнут колонии коралловых полипов, каковы будут последствия запуска цепной реакции изменений в биосфере океана? Но факты есть факты: за последние полвека техногенные выбросы углекислого газа в атмосферу выросли более чем в три раза, а его концентрация в атмосфере увеличилась на 20 процентов и продолжает расти, уже побив все рекорды за сотни тысяч лет. Варианты исхода такого роста описаны в многочисленных научных работах и, похоже, действительно не сулят нам ничего хорошего уже в ближайшие десятилетия, то есть еще при нашей жизни.

— При этом энергопотребление, а значит, и эмиссионные выбросы будут только расти.

— В потреблении прибавят почти все, но основная доля роста придется, конечно, на развивающиеся страны. Потребление электроэнергии, скажем, статистика владения автомобилем одним индийцем, на порядки отличается от этих же показателей, характерных для среднего американца. Стремление тех же азиатов жить не хуже «золотого миллиарда» понятно. Проблема еще и в том, что число человеческих душ только умножается: в начале двадцатого века нас было два миллиарда, полтора года назад стало семь, а к 2050 году предсказывают, что нас будет девять миллиардов. Увеличение численности населения Земли на 30 процентов с учетом роста подушевого потребления может дать двукратный скачок потребления энергии к середине века. Останавливать же рост населения и убеждать развивающиеся страны добровольно прекратить свое развитие, то есть пытаться стабилизировать энергопотребление и выбросы углекислого газа, сосредоточив работу только на этих запретительных направлениях, — бессмысленно.

— Энергоэффективные технологии, энергосберегающие мероприятия не смогут компенсировать рост потребления электроэнергии?

— А это смотря какие технологии. Если говорить об основных точках роста спроса на электрическую энергию, энергоэффективные решения в целом, играя, конечно, положительную роль, окажут незначительное влияние на преобладающий тренд. Но почему мы говорим только об электропотреблении? С точки зрения сжигания углеводородов на электро- и тепловую энергетику приходится около 40 процентов первичных ресурсов (и такая же доля, упрощенно, эмиссии СО sub 2 /sub ). Остальные же 60 процентов примерно поровну делят между собой транспорт и производство материалов. Сейчас в мире производится 4,5 миллиарда тонн материалов в год. То есть значительная доля получаемой в мире энергии расходуется на добычу и первичную переработку материалов, причем легкодоступные месторождения большинства рудных ископаемых исчерпываются, а добыча и переработка минерального сырья становится все сложнее и требует все больше человеческих ресурсов и энергии. Мало того, к 2050 году при существующей технологической парадигме материалов потребуется вдвое больше. Это означает, что люди просто обречены вводить новые генерирующие мощности, сжигающие углеводороды, увеличивать объемы добычи и переработки этих самых углеводородов, а также различного сырья для производства необходимых материалов, наращивать мировую транспортную систему.

— Подозреваю, вы склоняете меня к мысли, что в целях самосохранения нам неплохо было бы поменять « существующую парадигму» и что сами вы занимаетесь каким- нибудь проектом в этом направлении.

— В этом направлении я работаю последние три года и убежден, что в сфере производства материалов таятся огромные резервы для энерго- и ресурсосбережения. Вот примеры. Расход топлива автомобилей почти линейно связан с их весом, при этом полезный груз обычно в разы меньше собственного веса машины. Похожая ситуация со строительными конструкциями: так, вес мостов в пять раз превышает полезную нагрузку, а вес высотных зданий — в десять раз. Представим себе, что разработаны такие материалы, которые намного прочнее традиционных. Тогда вес самих автомобилей уменьшится, и почти пропорционально снижению веса снизится расход топлива, высотные здания и мосты станут существенно легче и потребуют для своего возведения значительно меньше материалов, а значит, инфраструктурных и логистических затрат, включая расход того же топлива на их доставку, что только умножит синергетический эффект. Важно, что при увеличении прочности материала сокращение веса конструкций будет носить нелинейный характер. Представьте, что мост изготовлен из металла, который в полтора раза прочнее исходного. Нагрузка пролетов на опоры в этом случае уменьшится в полтора раза, но поскольку и материал опор становится в полтора раза прочнее, необходимый его объем уменьшается уже более чем в два раза. Очевидно, что сокращение расхода топливных, энергетических и других ресурсов будет происходить на каждой из стадий производства и использования материалов — от добычи сырья до монтажных работ.

— А разве не пришлось бы для воплощения такого футуристического замысла проводить многомиллиардные R&D в поисках упрочняющих добавок, причем по каждой группе основных материалов? Одним проектом тут явно не обойтись.

— Существует универсальная добавка, или, по-другому, аддитив, которая меняет и расширяет функциональные свойства основных конструкционных материалов, то есть металлов, пластиков и бетонов — того, из чего состоит практически все, что нас повсеместно окружает. Этот аддитив — CNT (Carbon Nano Tubes), углеродные нанотрубки.

— Кажется, их открыли около двадцати лет назад, а уже больше десяти лет назад « Эксперт» писал, что в материаловедении произошла революция, связанная с разработкой методики поточного производства углеродных нанотрубок ( « В космос — по трубам» , № 19 за 2001 год), результатов которой больше ждали в микроэлектронике. Правильно ли я понимаю, что сейчас CNT входят в сферу ваших научных интересов, причем в связи с решением материаловедческих проблем?