Семь элементов, которые изменили мир - Джон Браун

Впервые я начал осознавать колоссальные возможности углеводородов в 1950-х гг., когда ребенком жил с родителями недалеко от нефтяного месторождения Масджид-и-Сулейман в Иране. Мой отец работал в Англо-Иранской нефтяной компании (позднее British Petroleum) и часто возил меня на месторождение, на котором постоянно горели «факелы» считавшегося в то время бесполезным природного газа. Жар, шум и запах фосфора царили повсюду. В возрасте десяти лет меня взяли на участок, где находилась буровая вышка Naft Safid 20, на которой несколькими годами ранее случился пожар. Тогда на скважине произошел взрыв, разметавший куски труб на сотни метров вокруг. Обломки железа так и лежали там, где упали. Мне также запомнилось оранжевое пламя пожара над нефтяной скважиной Abvaz № 6 в 50 милях от нашего дома. Я был очарован мощью нефти. Интерес к нефтяной промышленности сохранился у меня на всю жизнь, именно он и привел меня в BP в 1966 г. Работая в компании, я занимался решением технологических и политических проблем, связанных с нефтедобычей, побывал в политически нестабильных регионах России и Колумбии. Приходилось сталкиваться с олигархами, наркобаронами и бойцами партизанских отрядов. Я видел, как в борьбе за доступ к этому ценному ресурсу и контроль над ним проявлялась жадность и злоба. Но нефть приносит и пользу: она действительно изменила жизнь в странах, в которых есть месторождения, и во всем мире.

Однако история углерода начинается за тысячелетия до того, как мы стали использовать нефть в промышленном масштабе. В 1969 г., работая на Аляске, я наблюдал природное явление, заставившее меня задуматься над самыми ранними способами использования углеводородов человеком. Наша геологоразведочная группа проводила измерения в районе Брукс Рандж Маунтинс, по которому проходит нефтепровод с месторождений Аляски. Во время грозы я наблюдал, как молния ударила туда, где имелись выходы на поверхность битуминозных пород. Это привело к возгоранию. Вполне вероятно, что именно так, наблюдая сходное явление тысячелетия назад, наши далекие предки узнали о горючести каменного угля.

Каменный уголь

Сегодня крупнейший в мире потребитель каменного угля – Китай. Первые сообщения об использовании угля в области Шень-Ян на северо-востоке Китая относятся приблизительно к 4000 г. до н. э. Первобытные люди подбирали куски мягкой черной породы (другое название – лигнит), разбросанные по поверхности земли, и после обработки использовали их для декоративных украшений, преимущественно бус и серег. Лигнит легко поддается резке и полировке, подходит для изготовления украшений и даже сегодня применяется в ювелирной промышленности. Именно лигнит дал жизнь термину «черный мрамор».

Каменный уголь – углеводород с наибольшим удельным весом. Водород присутствует в меньшей пропорции по отношению к углероду, чем в нефти или газе. Следовательно, его труднее поджечь, а во время горения он выделяет больший процент двуокиси углерода, чем каждый из этих двух углеводородов [11]. Каменный уголь существует в разных видах; чем больше водорода он содержит, тем легче его воспламенить. Первые жители Китая, вероятно, наблюдали, как молния или искра от костра поджигает его, а затем поняли, что и сами могут воспользоваться этим источником тепла и света.

В эпоху династии Хань, начиная приблизительно с 200 г. до н. э., уголь уже добывался в больших объемах как для домашних, так и для производственных нужд. Неудивительно, что впервые его ввели в обиход не где-нибудь, а в Китае: небольшие запасы топлива имеются в каждой китайской провинции, а самые крупные в мире месторождения находятся на севере Китая в провинции Шаньси.

Когда древесина, традиционный и наиболее доступный вид топлива, в XI в. оказалась в дефиците, использование каменного угля резко выросло, главным образом в развивавшейся железоделательной промышленности Китая. На этом историческом этапе Китай был мировым центром инноваций. Китайцы первыми создали черный порох, компас, бумагу и печатный станок – так называемые Четыре великих изобретения [12]. Лишь спустя несколько веков они стали известны Западу.

Научившись использовать энергию углеводородов, Китай занял место ведущей мировой державы. В то время казалось, что Китай находится на пороге промышленной революции, но вскоре после инновационного бума потребление угля пошло на убыль, а темпы развития стали отставать от западных.

Это породило Великую дивергенцию – растущее расхождение в мощи и богатстве Запада и Востока на протяжении последних веков минувшего тысячелетия.

Почему же так случилось? Было ли это вызвано различиями в географическом положении и в геологии? Или же главная причина – в несходстве культур, ведь Китай всегда подчеркивал превосходство коллективного над личным? Это один из вопросов, на которые пытается ответить Джозеф Нидхам в великой книге «Наука и цивилизация в Китае» [13]. Я склонен думать, что хотя бы отчасти такая ситуация обусловлена возможностью доступа к источникам энергии, и в этом – один из уроков для нынешних поколений. Но каким бы ни был ответ, Нидхам пишет: «К 1900 г. Китай вышел из гонки, и западная промышленность стала доминировать» [14].

Тем временем Великобритания, один из главных конкурентов Китая, использовала собственные крупные запасы угля для энергетической поддержки первой в мире промышленной революции.

Как избежать мальтузианской ловушки

В 1798 г. Томас Мальтус писал, что на протяжении всей истории человечества ни в одной из культур не происходило реального роста жизненных стандартов [15]. По его словам, человечество постоянно балансирует на грани нехватки основных продуктов питания. Аграрные общества действительно создавали новые технологии для увеличения производства продуктов питания, но это приводило лишь к росту численности населения и возврату на прежний уровень жизни. Экономические ресурсы никогда не смогут развиваться быстрее, чем растет население, и поэтому человечество пребывает в мальтузианской ловушке. Однако в то время, когда Мальтус развивал свою теорию, в его родной Великобритании начали происходить глубокие изменения. Они доказали ошибочность его теории.

С 1750 по 1850 г. промышленное производство в Великобритании выросло в семь раз, а население – менее чем втрое. При этом уровень жизни британцев продолжал устойчиво повышаться. Не существует простого ответа на вопрос, почему это произошло впервые именно в Великобритании. Но подобно тому, как упадок Китая в сравнении с Западом был связан со стагнацией в угледобывающей промышленности [16], промышленный подъем Великобритании, по сути, был обусловлен использованием больших запасов каменного угля. В 1700–1830 гг. добыча угла выросла более чем в десять раз. Паровые машины заменили ручной труд, ведь уголь в количестве, равном весу человека, способен произвести такое же количество энергии, как человек за 100 дней работы.

Гораздо в большей степени, чем топливо для выработки пара, уголь важен для производства железа и стали. Он используется для плавления железной руды в печах и добавляется в расплавленную руду в виде кокса для удаления примесей. Заводы и фабрики, построенные с использованием стальных балок, работающие на энергии каменного угля, стали появляться по всей стране с невиданной ранее скоростью.