ЧАСТЬ 9. ЦИВИЛИЗАЦИОННАЯ ЁМКОСТЬ КОСМИЧЕСКОГО ДОМА ПО ИМЕНИ ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
Критерии пределов хозяйственной ёмкости земной биосферы
Пределы хозяйственной ёмкости земной биосферы могут быть рассмотрены с различных позиций.
1. Биосфера – живое вещество (порядка триллиона видов уникальных, неповторимых и очень сложно устроенных с инженерной точки зрения живых организмов), созданное природой на планете Земля за последние 3,5 миллиарда лет эволюции Вселенной.
2. Земная техногенная человеческая цивилизация – мегасоциум из 7,9 миллиарда личностей, созданный одним из видов живых организмов (человеком разумным) в биосфере планеты Земля за два миллиона лет развития инженерных (индустриальных) технологий.
3. Техносфера (общемировая индустрия) – мёртвое вещество, созданное преимущественно за последние два столетия (за период, когда население планеты превысило отметку один миллиард человек) техногенной цивилизацией в виде миллионов примитивных инженерных технологий, каждая из которых (например, самолёт или смартфон) по сложности заложенных в неё инженерных решений в миллионы раз уступает простейшему живому существу – микроорганизму.
При этом необходимо отметить, что и современное человечество, и создаваемый им искусственный интеллект являются промежуточными (а не конечными) биосферными продуктами (между животным прошлым и цивилизационным космическим будущим) техногенного вектора развития земной человеческой популяции. Значит, ни те ни другие не смогут устойчиво существовать, и тем более развиваться, без инженерных технологий, их породивших.
Устойчивое развитие нашей цивилизации, в том числе в отдалённом будущем, возможно только в результате создания новых социоиндустриальных технологий, дружественных биосфере, а не путём деиндустриализации и тотального свёртывания (фактически обнуления) существующих промышленных технологий.
Мы ведь не цивилизация дельфинов, которые, имея очень высокий интеллект и язык общения (даже более сложный, чем у людей), всё же являются популяцией животных, полностью зависимых от окружающей среды, так как у них нет ни науки, ни искусства, ни цивилизационного социума и духовности, ни инженерных технологий, в том числе индустриальных.
Все существующие промышленные технологии, враждебные биосфере, должны быть реконструированы в «биосферные» технологии, а если это невозможно, то вынесены за пределы планеты в мёртвую среду – в ближний космос.
Понятие «хозяйственная ёмкость биосферы» является неприемлемым критерием для объективного анализа, так как современная хозяйственная деятельность человека исходит из существующих индустриальных технологий, для которых главным драйвером развития и прогресса в течение нескольких последних столетий стали получение прибыли и рост ВВП на душу населения в нематериальном (цифровом) денежном исчислении.
Следовательно, системный анализ необходимо проводить исходя из физических (а не виртуальных денежных) характеристик и не путём переноса в будущее современных паразитирующих и противопоставляемых Живой Природе масштабных индустриальных технологий, а опираясь на природные, известные уже сегодня, но не нашедшие широкого применения биосферные технологии. Главное, чтобы эти технологии дружили с реальной Живой Природой и биосферой в целом, а не с виртуальной цифровой экономикой сошедшего с ума искусственного интеллекта, где ни мы, ни Живая Природа не нужны – мы там лишние.
Анализ необходимо проводить, учитывая следующие физические критерии: вещество, энергия и информация. Они и есть ключевые ресурсы как для биосферы, биологической составной частью которой является человечество, так и для техносферы, интеллектуальной (информационной) частью которой также является человечество, но уже как планетарный социум – техногенная цивилизация. Основное вещество здесь:
1) для человечества:
а) живая плодородная почва на основе природного гумуса;
б) органические (природные) продукты питания (выросшие на живом плодородном гумусе, который содержит практически всю таблицу Менделеева) как источник энергии и исходное сырьё для строительства любой клетки нашего организма;
в) чистая слабоминерализованная природная питьевая вода, состоящая из практически всей таблицы Менделеева (например, родниковая вода содержит порядка тысячи растворённых минералов, при этом дистиллированная вода, вообще не имеющая никаких минералов, чрезвычайно опасна для здоровья человека);
г) чистый атмосферный воздух, насыщенный живительным кислородом (в среднем 20,9 % по объёму, 23,1 % по массе), который продуцируется и количественно регулируется живыми земными организмами;
д) каждый квадратный метр поверхности Земли и каждый кубический метр почв и вод – жизненное пространство, которое давным-давно, ещё миллиарды лет назад, повсеместно было занято настоящими хозяевами планеты: живыми организмами (преимущественно микроорганизмами) – с ними наши многоклеточные предки, в том числе прачеловек, научились (скорее, эволюционно приспособились) мирно сосуществовать многие миллионы лет назад;
2) для индустрии:
а) минеральное сырьё (практически вся таблица Менделеева);
б) энергетические (топливные) ресурсы;
в) чистый атмосферный воздух, в котором для индустрии нужен в основном только кислород (например, для сжигания топлива);
г) технологическая вода, в том числе дистиллированная или содержащая специальные технологические добавки, как правило, опасные для жизни;
д) квадратные метры поверхности планеты и кубические метры почв и вод – технологическое пространство, отнимаемое у земной жизни и затем загрязняемое мёртвыми и чуждыми техногенными отходами, опасными для живой биосферы.
Поскольку к созданию земной биосферы человечество не имеет никакого отношения (оно замечено только в попытках её уничтожить), то в настоящем исследовании сама биосфера не рассматривается как предмет системного анализа.
Природные земные ресурсы и их критерии
Современная живая биосфера Земли создана миллиардами видов живых существ на изначально мёртвой планете, третьей по счёту от звезды категории «жёлтый карлик», на окраине ничем не примечательной спиральной галактики средних размеров. Жизнь зародилась, возможно, случайным образом из случайного набора нескольких десятков химических элементов благодаря случайному сочетанию нескольких десятков благоприятных физико-химических и природно-климатических условий. Вероятность появления основы такой жизни – сверхсложной по устройству и функционированию живой клетки – равна нулю (более точная математическая вероятность: в 10100 раз меньше, чем соотношение 1 : 10100), но она всё-таки возникла.
Эволюция земной биосферы заняла около 3,5 миллиарда лет, при этом она регулируется жизнью, управляется жизнью и оптимизируется всей общепланетарной жизнью, а не каким-либо одним видом живых организмов. Первые живые существа, населившие новую планету, – сине-зелёные водоросли (простейшие цианобактерии).
Мёртвая техносфера создана по другим физическим лекалам: она полностью построена вокруг инженерных технологий только одним из видов живых организмов, наделённым разумом, – человеком. Им же она регулируется, управляется и оптимизируется. Первые сложные инженерные технологии, заложенные в фундамент технологического развития земной человеческой цивилизации, – это колотые каменные орудия труда, созданные около 3,5 миллиона лет назад. Но более важные технологические изобретения (появились около двух миллионов лет назад) – это технологии разведения костра и приготовления пищи на огне путём сжигания одного биосферного продукта (дерева) в другом биосферном продукте (кислороде воздуха).
Биосфера и техносфера, созданные на разных – антагонистических – принципах, заняли на нашей планете одну и ту же нишу в пространстве и во времени. Между ними происходит борьба за ресурсы – жизненные (биосферные) и технологические (техносферные). Поэтому необходимо различать:
1) вещество живое и вещество мёртвое;
2) ресурсы для жизни и ресурсы для инженерных технологий;
3) энергию для жизни и энергию для индустрии;
4) пространство (среду) для жизни и пространство (среду) для технологических процессов;
5) безопасность для живых организмов и безопасность для промышленных технологий;
6) информацию для продолжения и развития жизни (материальные молекулы ДНК и гены, где важны как сами носители – атомы химических элементов практически всей таблицы Менделеева, так и их пространственные комбинации, то есть непосредственно информация) и информацию для инженерных технологий (виртуальные цифры, записанные на материальных носителях, где носители не имеют никакого значения, а важны только сами цифры).
И живые существа (микроорганизмы, растения и животные, в том числе человек), и индустриальные «существа» (инженерные технологии, оборудование, здания, сооружения и другое) являются открытыми системами. Они обмениваются со средой обитания веществом, энергией и информацией по одним и тем же основным принципам: на входе в систему у них – ресурсы, на выходе из системы – продукт (услуга) и отходы, образующиеся в результате обменных процессов и вычленения из исходного сырья полезного для человека продукта или услуги (например, для домны – это выплавленная сталь; для автомобиля – оказанная транспортная услуга; для коровы – молоко и мясо).
При этом и полезные для человека продукты, и образующиеся отходы (как индустриальные, так и органические) попадают в одну и ту же среду, из которой и было взято исходное сырьё (например, для домны сырьё – это руда, уголь и кислород воздуха; для коровы – трава, вода и кислород воздуха), то есть в биосферу планеты. Поэтому любая индустриальная технология, какой бы «зелёной» и «безотходной» она ни была, неизбежно загрязнит живую биосферу чуждыми ей мёртвой продукцией и мёртвыми отходами. Желание создать безотходные инженерные технологии равносильно попыткам «усовершенствовать», например, корову (и не важно, кнутом или пряником): главное, чтобы она производила только молоко и мясо без генерации навоза, мочи, метана, СО2 и других отходов.
Жизнь изменила и гармонично приспособила изначально мёртвую планету под себя, сделав её живой; индустрия неизбежно изменит живую планету под себя, сделав её мёртвой, – это только вопрос времени. Выход единственный: необходимо вынести земную индустрию (техносферу) за пределы земной жизни, то есть биосферы. Существует только одно близкое к нашей земной цивилизации место для переработки мёртвого сырья в мёртвую же продукцию без негативного влияния и загрязнения живой земной биосферы – это ближний космос, окружающее планету мёртвое космическое пространство.
Биосферные ресурсы
Дом, в котором живёт человечество (не вся планета Земля, а только её очень небольшая по размерам и массе часть), – биосфера. И даже не вся биосфера, а только самая верхняя часть земной коры и самая нижняя часть земной атмосферы (от корней деревьев до их верхушек), имеющая относительную толщину порядка 1/100 000 диаметра планеты. По сути, это тончайшая живая плёнка, нежная «кожа планеты», где находится практически вся земная жизнь и где человек разместил основную часть земной индустрии (кроме самолётов, ракет и подводных лодок, движущихся при выполнении транспортной работы). И земная жизнь, и земная индустрия пользуются основными видами ресурсов именно из данной части биосферы.
При этом всё человечество, как одна большая семья из почти восьми миллиардов личностей, «прописано» даже не в доме, а в одной общей и очень большой «коммунальной комнате» – в биосфере, у которой нет ни окон, ни дверей, ни перегородок и где Живой Природой изначально были «прописаны» ещё миллиарды других полноправных семей – видов живых организмов.
В состав клеток любого живого организма входят 86 химических элементов Периодической системы – макро-, микро- и ультрамикроэлементы (25 из них обязательны для нормальной жизнедеятельности организма, а 18 – абсолютно необходимы), которые содержатся, как правило, в сложных органических соединениях, поступающих с пищей.
Вода является важнейшим биосферным минеральным ресурсом для рождения и существования любого земного живого организма. Н2О составляет в среднем около 75 % массы любой живой клетки, поэтому основной химический элемент клетки по массе – это кислород воды, а в сухом остатке после испарения воды – углерод, около 60 % по массе. Этот основной химический элемент необходим для строительства клеток; растения суши, на которые приходится 98 % всей земной биомассы, берут его из углекислого газа, содержащегося в атмосферном воздухе. Значит, атмосферный СО2 также является важнейшим биосферным минеральным ресурсом.
Каждый живой организм, как отмечено выше, – открытая система и, соответственно, участник биосферного обмена веществ. Он потребляет из биосферы пищу, воду, воздух и выделяет обратно в неё же отходы своей жизнедеятельности – в почву, воду и воздух. Органические отходы затем становятся пищей по цепочке от одних видов микроорганизмов (через флору и фауну) к другим видам микроорганизмов. Таким образом, простейшие формы жизни являются началом пищевых цепочек и их же концом, поэтому сообщества микроорганизмов (преимущественно почвенных) считаются основой всех биосферных процессов и, собственно, главными создателями земной биосферы.
Промежуточным отходом биосферных обменных процессов стал также кислород (и как производное – озоновый слой), который оказался для большинства современных видов организмов (в первую очередь для фауны, в том числе и для человека) незаменимым атмосферным минеральным ресурсом.
Поколения губок, мириады мириад бактерий и водорослей – настоящие создатели современной земной коры, включая накопленные запасы осадочных пород, мела, железа, даже золота и алмазов. Почти все организмы нуждаются в фосфоре, кальции и, конечно, углероде. Формирование известкового скелета (как у кораллов или древних археоциат) происходит с выделением углекислого газа, поэтому побочным результатом строительства рифов в древние времена стал парниковый эффект.
Например, кокколитофориды поглощают из воды не только кальций, но и растворённую в ней серу. Она требуется для синтеза органических соединений, которые повышают плавучесть водорослей и позволяют им держаться вблизи освещённой поверхности. Когда эти клетки отмирают, органика распадается, и летучие соединения серы испаряются вместе с водой, служа затравкой для образования облаков в атмосфере планеты. В литре морской воды может содержаться до 200 миллионов кокколитофорид; ежегодно эти одноклеточные исправно поставляют в атмосферу до 15,5 миллиона тонн серы – больше, чем, например, все вулканы и весь земной транспорт.
Даже более лёгкие плиты материков сформированы во многом благодаря живым организмам, которые, преобразуя вулканические породы в другие минералы, изменили тектонику планеты – более тяжёлые океанические плиты при своём движении стали подныривать под более лёгкие континентальные плиты. Там, в горячих недрах планеты, они переплавляются в этом природном химическом реакторе на глубине 120–180 километров, образуя алмазы из отмершей органики (океанических донных отложений), которые затем выносятся извержением вулканов через кимберлитовые трубки на поверхность земной коры.
Необходимо также отметить, что поток энергии, производимый живыми организмами на Земле, в 30 раз превышает геологический поток энергии.
В итоге живые организмы, используя солнечную энергию, перерабатывают мёртвое вещество планеты в живое вещество, конечным продуктом которого (то есть конечным органическим отходом) являются ил, он же сапропель (донные отложения пресноводных водоёмов), и почвенный гумус – основа плодородия любых живых почв на земной суше.
Все биологические ресурсы возобновляемы (неисчерпаемы) вследствие круговорота в земной биосфере вещества, энергии и информации. Для биосферы планеты внешним источником энергии является только Солнце. Поэтому жизнь в той или иной форме будет существовать на Земле по меньшей мере ещё пять миллиардов лет, пока не погаснет наша звезда.
Благодаря Солнцу и атмосферному кислороду, в земной биосфере образовался ещё один незаменимый побочный продукт (отход) – озоновый слой. Без него жизнь на планете (в первую очередь на суше) была бы невозможной из-за жёсткого ультрафиолетового излучения нашего светила. Озоновый слой находится в динамическом равновесии; самый главный враг для него – стратосферная авиация и космические ракеты. Например, один старт тяжёлой ракеты-носителя выжигает в озоновом слое тоннель размером с Францию и уничтожает порядка 10 миллионов тонн озона, а 100 частых запусков способны полностью его уничтожить, о чём я писал в своих статьях ещё 40 лет назад. И хотя такие «озоновые дыры» затем постепенно затягиваются под воздействием солнечного излучения и выработки нового озона, вред от них очевиден, и он огромен.
Живое вещество и гумус как ресурс
Гумус в почве является основным биосферным отходом и в то же время важнейшим пищевым ресурсом органического происхождения для флоры (то есть для примерно 98 % всей земной биомассы), содержащим все необходимые для жизни химические элементы в виде сложнейших наборов органических веществ. Однако главное в другом – в каждом килограмме плодородного гумуса работают порядка триллиона тружеников, входящих в сложнейший симбиоз из нескольких десятков тысяч видов почвенных бактерий и микроорганизмов, без которых нормальное существование биогеоценозов было бы невозможным.
В почве берёт начало пищевая цепочка всей земной жизни. Одни микроорганизмы накапливают нерастворимые гумусовые соединения (иначе первый же дождь вымыл бы всё питание из почвы), другие переводят их в растворимую форму, кормят и поят растения, так как живут не только в почве, но и в корнях и надземной части растений. При этом у них достаточно узкая специализация, так как они продуцируют тысячи разнообразных органических веществ, в состав которых входит более 80 химических элементов таблицы Менделеева, без чего невозможно существование любых многоклеточных организмов, в том числе и человека.
По своей сути живой плодородный гумус земных почв является не только главным биосферным ресурсом, но и ключевым составным звеном глобальной иммунной системы: он кормит, поит и лечит биосферу и, конечно, нас, людей, в том числе через здоровую, полноценную и целебную пищу, выросшую на этой почве. От здоровья живых плодородных почв, которые почти повсеместно уничтожены пахотой, химическими удобрениями, ядохимикатами, индустриальными загрязнениями, зависит здоровье флоры, фауны и, естественно, человека. В частности, именно ослабленная иммунная система биосферы и, соответственно, человека является основной причиной возникновения и распространения эпидемий и пандемий.
Таким образом, гумус – незаменимый биосферный ресурс и главная биосферная пища, так как одни виды микроорганизмов перерабатывают разнообразную отмершую органику в нерастворимый гумус, накапливая его в почве, а другие переводят его в растворимую форму и кормят растения.
В земной биосфере в процессе фотосинтеза ежегодно продуцируется около 200 миллиардов тонн сухого органического вещества (около одного триллиона тонн в живом весе) и примерно такое же количество отмирает и разрушается. Если только 1 % ежегодно отмирающей органики (около 10 миллиардов тонн в живом весе) перевести в пищу путём превращения её в живой плодородный гумус (в том числе через желудки коров) и последующего выращивания на ней сельхозпродукции, то этими органическими продуктами (без применения ГМО и химии) можно прокормить всё будущее земное население в 10 миллиардов человек, чему дано обоснование ниже.
Только за последние 500 миллионов лет активного фотосинтеза (хотя жизнь на Земле зародилась более трёх миллиардов лет назад) биосфера произвела 200 миллиардов тонн в год ; 500 миллионов лет = 1020 тонн (или 100 миллионов триллионов тонн) сухого органического вещества. Если бы эта органика не вовлекалась затем в биосферный круговорот живого вещества, то при плотности одна тонна на кубический метр (как у угля) слой этой органики на планете (включая водные участки) имел бы толщину около 200 километров (!), что, например, в шесть раз превышает среднюю толщину земной коры. Поэтому очевидна мощная преобразовательная сила жизни, в том числе в геологии формирования современной земной коры и материков.
Если оценивать данный ресурс в деньгах, то минимальная стоимость произведённой биосферной продукции (сухого органического вещества и производного от него гумуса) по минимальной цене 100 долларов за тонну составит (за последние 500 миллионов лет): 1020 тонн ; 100 долларов за тонну = $1022 долларов (или 10 миллиардов триллионов долларов). Такова минимальная «стоимость» органической составляющей земной биосферы, включая запасы гумуса, сапропеля, сланцев, угля, нефти, природного газа. По своей сути – отходов жизнедеятельности миллиардов поколений миллиардов видов живых существ в течение миллиардов лет.
Атмосферный кислород как ресурс
В составе живой органики биосферы содержится 16 триллионов тонн кислорода; в верхнем слое океана – восемь триллионов тонн; в атмосфере – 1,4 ; 1015 тонн, или 1,4 тысячи триллионов тонн (то есть в 87 раз больше, чем в живых организмах), в том числе примерно три миллиарда тонн (0,00021 %) в виде озонового слоя. При этом цикл нахождения кислорода в атмосфере – 4,5 тысячи лет.
Ежегодный фотосинтез кислорода биосферой составляет более 310 миллиардов тонн. Из них ежегодно расходуется как ресурс:
1) на биосферные нужды: аэробное дыхание – 230 миллиардов тонн; микробное окисление (гниение) – 51 миллиард тонн;
2) на индустриальные нужды («антропогенное дыхание»): сжигание ископаемого топлива и фиксацию азота при производстве минеральных удобрений – 12 миллиардов тонн (или 4 % от продуцируемого на планете кислорода);
3) на прочие потери: фотохимическое окисление, химическое выветривание, фиксацию азота молниями, окисление вулканических газов и другое – около 20 миллиардов тонн, что, например, значительно превышает расход кислорода на всю земную индустрию.
За последние 2,5 миллиарда лет эволюции биосферы в результате кислородного фотосинтеза выработано более 5 ; 1020 тонн кислорода (или 500 миллионов триллионов тонн). Выделяющийся в ходе фотосинтеза кислород кардинально изменил нашу планету, причём не только атмосферу, но и литосферу, – он практически сразу же расходовался на окисление горных пород, растворённых в океанах минеральных соединений и газов первичной атмосферы. Например, большинство современных железорудных месторождений – это последствия окисления кислородом в течение миллиардов лет растворённых в воде соединений железа и выпадения их в осадок.
Исходя из эффективности биосферы, увеличение продуктивности фотосинтеза всего на 5 % поднимет объём производства атмосферного кислорода на 15 миллиардов тонн в год, что с лихвой компенсирует его расход на «антропогенное дыхание». В свою очередь увеличение продуктивности растений может быть достигнуто повышением содержания антропогенного углекислого газа в атмосфере, в том числе в результате работы реликтовых солнечных биоэлектростанций в линейных городах, о чём подробно будет сказано ниже.
Вода как ресурс
Общее количество воды на планете – 1,39 ; 1018 тонн (или 1,39 миллиона триллионов тонн), что в 275 раз превышает массу атмосферы, но равно лишь 1/4000 массы Земли. Солёные океанические воды составляют 96,4 % объёма гидросферы; пресные воды: ледники – 1,86 %, подземные – 1,68 %, поверхностные воды на суше – 0,02 %.
Масса водяного пара в атмосфере – 14 триллионов тонн (около 0,001 % массы гидросферы, или 0,27 % массы атмосферы), однако значение водяного пара для жизни на планете сложно переоценить, ведь атмосфера – главный опреснитель солёной морской воды. Анализ показывает, что с поверхности океанов испаряется в течение года 450 триллионов тонн воды – слой толщиной 1,25 метра. Ещё 71 триллион тонн воды попадает в атмосферу, испаряясь с поверхности суши. Одновременно такой же объём выпадает обратно на поверхность планеты в виде осадков (в среднем 1020 миллиметров в год). Именно поэтому уровень воды в океанах является стабильным и практически не меняется из-за её испарения.
Потрясает воображение тот колоссальный объём тепловой работы, который к настоящему времени выполнен на планете нашей ближайшей звездой. За 3,5 миллиарда лет (с момента зарождения жизни) Солнце испарило такое количество воды на Земле, которое имел бы океан площадью, равной площади поверхности планеты, и глубиной более трёх миллионов километров (!), что, например, в восемь раз превышает расстояние от Земли до Луны.
Не менее грандиозен масштаб преобразовательной силы живых организмов для эволюции нашей планеты, в том числе для её водного баланса, что можно осознать из следующего примера. Если бы весь кислород, вновь выработанный живыми организмами, не участвовал в биосферном круговороте, а изымался из атмосферы и расходовался только на окисление водорода и получение воды, то на Земле за год появился бы слой жидкости толщиной 0,5 миллиметра. За 2,5 миллиарда лет активного фотосинтеза это образовало бы покрывающий всю Землю океан глубиной более тысячи километров (!).
Значит, не исключено, что основная часть воды на нашей планете была не принесена кометами из космоса, как это общепризнано, а образовалась путём окисления кислородом водорода, постоянно поступающего в атмосферу из земных глубин из-за дегазации ядра Земли. Очевидно, что эти же процессы идут и в настоящее время, поэтому к повышению уровня океана сегодня причастны не только таяние льдов и «глобальное потепление», но и дополнительная генерация воды земной биосферой.
Человечество потребляет ежегодно около 11 триллионов тонн воды, из них: из речных стоков на ирригацию – около шести триллионов тонн, на промышленные цели – 4,1 триллиона тонн, бытовые нужды – 0,9 триллиона тонн, что составляет всего 2,1 % от мировых осадков. Поэтому вся потребность человечества в пресной воде может быть обеспечена не только из осадков (дождя и снега), но и путём дополнительной конденсации паров воды из воздуха в месте её потребления (для уменьшения затрат на транспортировку воды). Это возможно реализовать в подробно описанных ниже линейных городах, в которых нет крупных потребителей (ни сельскохозяйственных, ни промышленных, ни бытовых), как это и было ранее в сельской местности, когда все потребности в воде удовлетворялись из небольших источников – колодцев, родников, ручьёв, неглубоких скважин.
Технологические ресурсы
Основные ресурсы для индустрии – это минеральное сырьё (руда, камень, песок и другое), энергетическое сырьё (уголь, нефть, газ и другое) и различные вещества, берущиеся из окружающей среды для осуществления технологических процессов:
1) кислород воздуха как самый доступный окислитель в процессах горения топлива в двигателях внутреннего сгорания автомобилей, самолётов и кораблей, а также в тепловых электростанциях, котельных, домнах и другом. Кислорода, в зависимости от вида топлива и технологии его сжигания, необходимо в 2–8 раз больше по массе, чем самого топлива (например, в два раза – для угля, в восемь раз – для водорода), а воздуха, соответственно, в 10–40 раз больше;
2) вода как самый доступный универсальный растворитель и основная жидкая среда для осуществления большинства химических и технологических процессов.
Добыча невозобновляемых полезных ископаемых и строительных материалов на планете уже превысила 60 миллиардов тонн в год (около восьми тонн на каждого жителя) и продолжает расти. Из них руды – более 10 миллиардов тонн (в том числе железной – 2,4 миллиарда тонн, медной – около четырёх миллиардов тонн). Производство цемента достигло пяти миллиардов тонн в год, бетона – 30 миллиардов тонн.
Энергетическое сырьё сейчас добывают в объёме более 15 миллиардов тонн ежегодно (угля – около восьми миллиардов тонн, нефти – 4,5 миллиарда тонн, природного газа, в том числе сланцевого, – более трёх миллиардов тонн). Топливо затем сжигается с использованием воздуха, где содержится его окислитель – кислород. При этом общая установленная мощность энергетического оборудования на планете, использующего ископаемое топливо, включая тепловые электростанции, котельные и все виды транспортных средств (автомобильный, железнодорожный, авиационный и морской транспорт, ракеты и другое), превысила значение в 100 миллиардов киловатт. Такое оборудование крайне неэффективно, избыточно по мощности и используется в среднем на 10–15 % (например, те же легковые автомобили не загружены как по мощности, так и по времени).
Добыча строительного песка на планете превысила 11 миллиардов тонн; щебня (камня), в том числе для изготовления бетона, – 20 миллиардов тонн. Количество земляных работ (с перемещением грунта на десятки и даже сотни километров) при строительстве дорог, заводов, электростанций, зданий, сооружений и других инфраструктурных объектов (в основном в городах) превысило 30 миллиардов тонн в год.
По моим экспертным оценкам, объём вскрышных и рекультивационных работ при добыче минерального сырья достиг 300 миллиардов тонн в год (при среднем коэффициенте вскрыши, равном пяти тоннам на каждую тонну добытого минерального сырья).
Таким образом, на планете ежегодно добывается, перерабатывается и перемещается на среднее расстояние в несколько десятков километров около 400 миллиардов тонн минералов, из них 300 миллиардов тонн – обычный грунт, включая скальный, идущий в отвал (на что, собственно, и расходуется основное количество топлива, потребляемого техникой). При этом отдельное сырьё и ресурсы перевозятся с помощью неэффективного, устаревшего и экологически опасного транспорта на расстояния, превышающие 10 тысяч километров.
На всех материках индустрия наносит «земной коже» огромное количество «шрамов», в первую очередь живой плодородной почве, слой которой средней толщиной порядка 40 сантиметров равен всего 1/30 000 000 размера планеты. На тончайшей «планетарной коже» появляется всё больше и больше «фурункулов» и «язв», поэтому она и не может быть здоровой. Это огромные по площади бетонно-асфальтовые мегаполисы, многокилометровые карьеры, шахты и скважины, высокие и обширные отвалы, протяжённые насыпи и выемки дорог (общей длиной более 60 миллионов километров – 15 тысяч длин экватора), меняющие рельеф местности, уничтожающие плодородие почв и ухудшающие их биогеоценоз и гидрологию (движение поверхностных и грунтовых вод). Например, только под дороги на планете уже «закатаны» в асфальт и «похоронены» под шпалами территории, равные пяти Великобританиям.
Ежегодная масса добываемых и перемещаемых минеральных ресурсов в биосфере планеты в настоящее время в два раза превысила генерацию живого вещества в ней (около 200 миллиардов тонн сухого органического вещества в год), поэтому именно здесь проявляется наибольшее воздействие техносферы на земную биосферу.
Человечество должно кардинально пересмотреть отношение не только ко всем индустриальным технологиям как таковым, но и к технологиям добычи минеральных ископаемых (а не просто к объёмам их добычи, как общепринято), а также к строительству дорог в линейной насыпи, чтобы объём добываемых и перемещаемых минералов на нашей планете был снижен по меньшей мере на порядок.
Основной потребитель индустриальных ресурсов сегодня, как минеральных, так и энергетических, – это города, которые интенсивно застраиваются и разрастаются. Там же находится и основной конечный пользователь вырабатываемой на планете энергии (от освещения, отопления и кондиционирования зданий и сооружений до сжигания топлива легковыми автомобилями или потребления электрической энергии электромобилями).
Все технологические ресурсы являются невозобновляемыми (исчерпаемыми) из-за отсутствия круговорота веществ, энергии и информации в созданной человеком техносфере. Главная причина – в ней нет мириады мириад микроскопических аналогов-роботов типа микроорганизмов в земной биосфере, работающих на атомном и молекулярном уровнях. Если бы они были, то смогли бы повсеместно на планете, в каждой точке её поверхности, замкнуть локальные трофические индустриальные цепочки, когда отходы одних инженерных технологий в каждом конкретном месте производства продукции или услуги (без всякой дополнительной транспортировки и дополнительных затрат энергии и других ресурсов) становились бы сырьём для иных инженерных технологий, а значит, индустриальные ресурсы (как и биосферные) стали бы возобновляемыми.
Таким образом, земная индустрия будет существовать, пока не переработает все необходимые ей ресурсы в индустриальные отходы, выбрасываемые в биосферу. И не важно, что произойдёт ранее (закончатся ресурсы или будет загрязнена и уничтожена биосфера), в любом из этих сценариев у любой техногенной цивилизации (не обязательно земной) нет будущего на родной планете – она неизбежно угаснет, а затем и погибнет. Причём, по ряду прогнозов, это может произойти на нашей планете уже в течение XXI века, если не будет изменён вектор цивилизационного технологического развития и не будет вынесена в космос экологически опасная часть земной индустрии. Только такой вектор развития даст доступ нашей техногенной цивилизации к неисчерпаемым ресурсам Вселенной – минеральным, энергетическим, пространственным и технологическим (невесомости, глубокому вакууму, технологической чистоте и другому).
Парниковые газы в земной атмосфере и глобальный парниковый эффект
Парниковый эффект на планете обусловлен наличием в приземном слое атмосферы многоатомных газов, непрозрачных для теплового излучения, – водяного пара, углекислого газа, метана, озона, оксида азота, фреона и других.
Водяной пар, которого в земной атмосфере содержится 12,7 триллиона тонн, по своему вкладу в повышение температуры на планете является самым активным парниковым газом. Его вклад в суммарный парниковый эффект на Земле, достигающий 32 °С, составляет 20,2 °С (против вклада СО2, составляющего 7,2 °С).
В настоящее время парниковый эффект на Земле в среднем до 78 % обусловлен парами воды и только до 22 % (то есть в 3,5 раза меньше) – углекислым газом. Вкладом других газов, в том числе метана, можно вообще пренебречь. При этом в переводе на одну тонну газа, содержащегося в земной атмосфере, парниковая эффективность тонны углекислого газа всего в 1,5 раза превышает парниковый эффект от тонны паров воды.
Без парниковых газов средняя температура на Земле находилась бы на уровне –18 °С, то есть реки и моря всегда были бы замёрзшими и на суше не было бы растений (сегодня средняя температура составляет 15 °С).
Выбросы промышленного водяного пара (например, из градирен атомных электростанций) не так уж и безобидны: ведь каждая тонна пара, поступившая в приземный слой атмосферы, эквивалентна по «парниковому эффекту» 0,67 тонны углекислого газа. Поэтому экологичность АЭС – это иллюзия не только из-за проблем с радиацией, но и по климатическим факторам, так как на каждый выработанный на АЭС киловатт-час электроэнергии в приземный слой атмосферы выбрасывается 3,6 килограмма водяного пара. В частности, в 2015 году только АЭС России выбросили в атмосферу 730 миллионов тонн водяного пара (в СО2-эквиваленте – около 490 миллионов тонн углекислого газа), что значительно превышает выбросы парниковых газов всем российским транспортом, в том числе автомобильным.
Дополнительные источники водяного пара, поступающего в атмосферу планеты (в миллиардах тонн в год): испарения из вод, используемых на бытовые нужды, – 180, испарения из промышленных вод – 800, из речных стоков на ирригацию – 5,4 тысячи. Суммарно в СО2-эквиваленте (с позиций глобального парникового эффекта) это составляет более четырёх тысяч миллиардов тонн углекислого газа.
Учитывая, что парниковый эффект от водяного пара в атмосфере (в пересчёте на одну тонну) всего в 1,5 раза уступает СО2, воздействие антропогенной деятельности на круговорот водяного пара и его вклад в парниковый эффект в 140 раз (!) превышает карбоновый вклад от углекислого газа, вырабатываемого всей земной индустрией, включая транспорт.
Таким образом, человечеству на самом деле важнее заняться сегодня оптимизацией потребления воды в быту, промышленности и особенно в сельском хозяйстве с целью организации успешной борьбы с «глобальным потеплением». Это более значимо, чем, например, по указке глобалистов перенаправлять все свои цивилизационные усилия на борьбу с «карбоновыми ветряными мельницами». Ведь совершенно очевидно, что программа декарбонизации, продвигаемая глобалистами, преследует совершенно иные цели, включая их маниакальную «озабоченность» глобальным потеплением.
О том, что углекислый газ не является главным климатообразующим фактором, свидетельствует вся многомиллионная история развития жизни на нашей планете. Например, 250–320 миллионов лет назад, в каменноугольном периоде, концентрация углекислого газа была вдвое ниже, чем сейчас, но средняя температура – на 10 °С выше. В то время как 150–200 миллионов лет назад содержание СО2 было почти на порядок больше, чем сейчас, – 0,3 %, а 400–600 миллионов лет назад – даже 0,6 %, при этом тогда не было никакого глобального потепления, наоборот, практически всю планету покрывали льды.
Безопасная карбоновая ёмкость земной атмосферы
Общая масса углекислого газа в земной атмосфере составляет сегодня 3,03 триллиона тонн (около 0,038 % общей массы атмосферы планеты), из них 550 миллиардов тонн ежегодно растворяются в морской воде и переходят в живое вещество в результате фотосинтеза. То есть в среднем весь атмосферный СО2 участвует в углеродном планетарном цикле раз в 5–6 лет.
На создание органического вещества ежегодно расходуется около 300 миллиардов тонн углекислого газа, то есть около 10 % количества СО2, содержащегося в атмосфере. Затем почти вся эта масса углекислого газа возвращается обратно в атмосферу и гидросферу в результате окисления закончивших свою земную жизнь организмов и продуктов их жизнедеятельности.
Наибольшее количество свободного углекислого газа в биосфере находится в верхнем слое океана – 140 триллионов тонн, что, например, в 46 раз больше, чем в атмосфере.
Необходимо отметить, что цикл круговорота углерода в результате создания органического вещества в земной биосфере полностью замкнут. Из общей массы органического углерода, ежегодно поглощаемого растениями, только незначительная часть переходит в литосферу и выходит из этого круговорота.
Исследования показали, что текущий уровень содержания углекислого газа в земной атмосфере для эффективного фотосинтеза в 2–3 раза ниже оптимального. Об этом, в частности, свидетельствуют данные об уровнях CO2 – в коммерческих теплицах указывают на оптимальную урожайность при его значении 0,1–0,12 % и более. Исходя из этого, можно сделать вывод: недостаток углекислого газа в земной биосфере с точки зрения всего живого вещества (а не весьма ограниченного в биосферных знаниях «человека-глобалиста» – одного из триллиона видов живых организмов) составляет сотни миллиардов, если не триллионы, тонн.
Увеличение концентрации CO2 в атмосфере на самом деле вызвано не столько промышленностью и транспортом, сколько возвращением углекислого газа обратно из отложений в океане и на суше благодаря повышению средней температуры на планете (а не наоборот). В то же время это улучшает урожайность сельскохозяйственных культур, способствует росту лесов и луговых растений, а также рыбы, ракообразных, моллюсков, водорослей и кораллов в океане.
Следовательно, современный мировой уровень индустриальных выбросов СО2 (порядка 30 миллиардов тонн в год, то есть 1 % от его содержания в атмосфере) окажет влияние на парниковый эффект максимум в размере 1 % от упомянутых выше 22 % влияния углекислого газа на климат, или в общей сложности – всего 0,22 %. Это значительно ниже статистической погрешности измерений средней температуры на планете и среднего содержания углекислого газа в атмосфере. Очевидно, что дополнительный парниковый эффект проявит себя только в том случае, если именно этот индустриальный углекислый газ останется в свободном состоянии, а не будет связан зелёными растениями (или «зелёными» технологиями) в промышленных регионах или не будет затем растворён в океане.
Таким образом, демонизируемый в последнее время антропогенный СО2 совершенно безопасен для биосферы и не только не является избыточным, но даже не восполняет карбоновый дефицит в земной атмосфере.
При этом важно помнить, что сухое вещество любого организма (то есть без учёта кислорода и водорода, входящих в состав воды любой живой клетки) примерно на 60 % состоит из углерода. Углерод является главным химическим элементом земной жизни, включая человека. Пищевая цепочка для углерода начинается именно в атмосфере, где он должен присутствовать в достаточном количестве с точки зрения эволюции живой биосферы, а не мёртвой техносферы, созданной человеческой цивилизацией, или искусственного интеллекта, которому биосфера вообще не нужна.
Энергетически безопасная ёмкость земной биосферы
Мировое потребление энергии
Мировое потребление энергии означает общее количество энергии, потребляемое цивилизацией; включает всю энергию, получаемую из всех энергоресурсов и используемую во всех промышленных и потребительских секторах мировой экономики. Мировое потребление энергии является важным показателем уровня развития техногенной цивилизации как в производственно-экономической, так и в социально-политической сферах деятельности.
Средняя плотность солнечной энергии на внешней границе атмосферы Земли составляет 1,366 киловатта на квадратный метр. Уже подсчитано, что без этой энергии, поступающей на нашу планету (при «отключении» Солнца), за неделю температура атмосферы снизится до –20 °С, за год – до –73 °С, а за несколько лет температура на Земле упадёт до –240 °С и будет сохраняться далее на этом уровне.
Преобладает мнение, что за последние две тысячи лет, то есть за всю новую историю, когда повсеместно появилась и интенсивно стала развиваться земная индустрия, солнечное излучение было стабильным, с вариациями в пределах 0,2 %. Такие вариации интенсивности солнечного излучения составят всего 2,732 ватта на квадратный метр, что при площади поперечного сечения Земли в 130 миллионов квадратных километров (с учётом атмосферы) даёт колебания мощности падающей на планету внешней энергии в 350 миллиардов киловатт. Данный показатель, например, в 167 раз превышает общую установленную мощность всех электростанций мира, равную 2,1 миллиарда киловатт (при населении 8 миллиардов человек на 2022 год это составляет на одного жителя планеты всего 0,26 киловатта электрической мощности).
Будем полагать, что такие же колебания мощности дополнительной (внесолнечной) энергетической подпитки планеты со стороны техногенной цивилизации будут приемлемы в будущем и не приведут к глобальным экологическим проблемам. Тем более что мощность солнечной энергии, достигающей Земли, сама по себе нестабильна во времени из-за изменения расстояния до нашего светила (от 147 миллионов километров в январе до 152 миллионов в июле) – такие колебания в течение года доходят до 6,9 %, что, например, в 34,5 раза больше упомянутых выше 0,2 %. Кроме того, светимость нашей звезды увеличивается на 1 % (мощность солнечной энергии, достигающей Земли, вырастает при этом на 1,78 триллиона киловатт) каждые 110 миллионов лет за счёт ускоренного сжигания водорода. Поэтому через 4–5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта, расширится и вообще поглотит Землю.
Мощность современного энергопотребления с учётом атомной энергетики и сжигания углеводородов составляет более 20 миллиардов киловатт (2,6 киловатта на каждого жителя планеты). Тогда при увеличении в будущем мощности энергопотребления на душу населения до пяти киловатт (то есть при годовом потреблении энергии на душу населения в количестве 43,8 тысячи киловатт-часов) с учётом её экологической оптимизации безопасная ёмкость земной энергетики составит: 350 миллиардов киловатт / 5 киловатт на человека = 70 миллиардов человек населения планеты.
При этом не менее половины указанной энергии в настоящее время потребляет непосредственно сама индустрия – транспорт, металлургия, химическое производство и другие виды промышленности, включая топливо для производства сельскохозяйственной продукции. Поэтому при вынесении экологически опасной части индустрии за пределы биосферы – в ближний космос – и оптимизации оставшихся на Земле промышленных технологий (в первую очередь транспортно-инфраструктурных, энергетических и сельскохозяйственных) энергетически безопасная цивилизационная ёмкость биосферы нашей планеты увеличится минимум в два раза, то есть до 140 миллиардов человек.
Из приведённого анализа следует, что в будущем при земном населении в 10 миллиардов человек безопасная для биосферы энергетическая мощность, приходящаяся на одного жителя нашей планеты, составит: 350 миллиардов киловатт / 10 миллиардов человек = 35 киловатт на человека, что, например, в 13,5 раза выше нынешнего душевого энергопотребления всей земной техногенной цивилизацией.
Оптимизация биосферных энергетических ресурсов
Общемировые биосферные запасы сланцев оцениваются в 650 триллионов тонн, бурых углей – 4,9 триллиона тонн. Органическое вещество горючих сланцев образовано из биомассы преимущественно низших водорослей (сапропелевые компоненты), в меньшей степени – высших растений (гумусовые компоненты) и частично животных организмов. Содержание органического вещества, в том числе протонефти, составляет в сланцах в среднем 45 % (в разных месторождениях от 10 % до 80 %).
Массу органического вещества, содержащегося в бурых углях и горючих сланцах, можно оценить в 295 триллионов тонн со средней удельной теплотой сгорания 33 мегаджоуля на килограмм (Qbdaf = 29–37 мегаджоулей на килограмм), или в среднем 9,17 киловатт-часа на килограмм. Этих запасов горючих сланцев и бурых углей достаточно для выработки примерно 2,7 ; 1018 киловатт-часов энергии, из них 1,2 ; 1018 киловатт-часов – электроэнергия (при КПД угольной теплоэлектростанции, равном 45 %). Тогда при среднегодовой мощности потребления энергии в пять киловатт на человека (из них 2,25 киловатта на человека – электрическая энергия, 2,75 киловатта на человека – тепловая) запасы горючих сланцев на 100 % обеспечат энергией земное население в 10 миллиардов человек примерно в течение 5,4 тысячи лет, а при 2,5 киловатта на человека (после вынесения земной техносферы в ближний космос) – 10,8 тысячи лет.
Реликтовая солнечная биоэнергетика (РСБЭ)
Необходимо отметить, что энергия, запасённая в бурых углях и горючих сланцах, – это реликтовая солнечная энергия, полученная от нашего светила живыми организмами, проживавшими на планете 100–450 миллионов лет назад. Следовательно, горючие сланцы и бурые угли могут быть использованы не столько для генерации электрической и тепловой энергии, сколько для получения реликтового живого гумуса – основы плодородия любых почв, так как такой биогумус будет иметь тот же химический состав, что и древнее дерево, взявшее всё необходимое для жизни из древней же (реликтовой) почвы.
Предлагается сжигать горючие ископаемые не полностью, а, например, только 50–75 %. Затем отходы сгорания (золу, шлак, шлам, пыль, дымовые газы) необходимо смешать с несожжёнными 25–50 % сланцев или бурых углей (с добавлением любого сырья органического происхождения – травы, торфа, опилок, навоза, бытового мусора и другого). Полученная многокомпонентная смесь, в которой присутствует как органическое, так и минеральное сырьё, окончательно перерабатывается в живой плодородный гумус в биореакторах с помощью специально подобранных сообществ аэробных и анаэробных микроорганизмов.
Полученный реликтовый биогумус можно вносить в почву от 2–3 % – при таком его содержании даже песок пустыни станет плодородным. То есть вокруг электростанций будет создана высокоплодородная почва, на которой можно посадить, например, сады. Таким образом, побочным «отходом» работы реликтовых солнечных биоэлектростанций станут виноград, яблоки и другая сельхозпродукция.
Это легко осуществить, так как в угли и сланцы превратились в доисторические времена более 80 химических элементов, входящих в состав всех земных живых организмов, в том числе древних растений, и все они снова через восстановленную реликтовую почву дадут новую жизнь новым организмам, только через 100–450 миллионов лет.
Традиционные тепловые электростанции выбрасывают ту же серу в атмосферу, вызывая кислотные дожди, убивающие всё живое на огромных территориях. Но ведь сера относится к макроэлементам и жизненно необходима всем живым организмам. Например, суточная потребность взрослого человека в сере составляет 4–5 граммов (в нашем организме её содержится около 100 граммов). Очевидно, что сера должна поступать в организм растения, животного или человека не в виде кислотного дождя, а с пищей – в виде органических соединений.
Избыточное тепло электростанций (около 55 %) будет отдано в теплицы (в жарких странах преобразовано в холод и направлено на охлаждение оранжерей). Углекислый газ не будет выброшен в атмосферу – его направят в теплицы и оранжереи, где этот углерод утилизируется растениями в пищевые углеводы, белки, жиры, витамины и другое многообразное живое вещество – в виде тысяч различных органических соединений, включающих в свой состав всю таблицу Менделеева, основная доля в которых по массе приходится именно на углерод. Необходимо отметить, что растения в теплицах будут не только поглощать атмосферный СО2 и производить продукты питания, но и дополнительно вырабатывать кислород, необходимый для дыхания людей, живущих рядом.
Кроме того, на реликтовых солнечных биоэлектростанциях будет осуществлена глубокая переработка части углей и сланцев с целью получения из них не только плодородного гумуса (в том числе жидкого), но и синтетического топлива и широчайшего спектра химических продуктов (ароматических углеводородов, кислородных и азотистых соединений, алициклических спиртов, которые обладают водорододонорными свойствами), а также химических элементов практически всей таблицы Менделеева, включая золото (содержание в сланцах – до 40 граммов на тонну), элементы группы платины, вольфрам, молибден, редкие, редкоземельные и другие металлы.
Например, некоторые российские угли содержат (в граммах на тонну угля): иттрий – 254, скандий – 96, диспрозий – 384, гадолиний – 335, самарий – 211, лантан – 46, церий – 89, неодим – 806, что суммарно составляет более двух килограммов редких земель на тонну горючих ископаемых. Поэтому всю потребность России в редкоземельных металлах (порядка 10 тысяч тонн в год) можно закрыть, переработав всего пять миллионов тонн подобных углей, а всю мировую потребность (порядка 200 тысяч тонн в год) – 100 миллионов тонн, или менее 1 % от планируемых к использованию в таких электростанциях углей и сланцев.
В качестве сырья для получения химической продукции на биоэлектростанциях, размещённых в промышленных кластерах линейных городов, будут использованы не только угли (сланцы), но и продукты их горения – дымовые газы, пыль, зола, шлам, шлак. Такие технологии в России уже давно созданы. При этом чем ниже энергетическая ценность используемых углей и сланцев (то есть чем выше их зольность), тем эффективнее и продуктивнее они станут с позиций производства на биоэлектростанциях плодородного гумуса и самых разнообразных химических элементов, продуктов и веществ. Следовательно, работающие на бурых углях и горючих сланцах реликтовые солнечные биоэлектростанции обеспечат будущие потребности земного человечества в указанных продуктах на тысячелетия вперёд.
Побочный продукт реликтовой солнечной биоэнергетики – повышение плодородия почв
Технология РСБЭ – полностью биосферная, то есть экологически чистая и безотходная. Такая энергетика не только не будет убивать живое, а, наоборот, создаст и станет культивировать новые жизни природными, а не природоподобными технологиями.
Из 295 триллионов тонн органического вещества сланцев можно получить порядка 450 триллионов тонн живого гумуса влажностью 50–60 %. Внесения до 10 % гумуса (таково среднее значение содержания гумуса в чернозёмах) в верхний плодородный слой почвы толщиной 30–40 сантиметров (примерно 30 тысяч тонн на квадратный километр) будет достаточно для превращения в чернозёмные сельхозугодья 15 миллиардов квадратных километров земель, что превышает площадь земной суши примерно в 100 раз, а площадь всей поверхности Земли – в 29 раз.
Таким образом, всю сушу планеты земная реликтовая биосферная энергетика может превратить не в пустыню, а в цветущий сад, посаженный на самую плодородную и идеальную для жизни почву – тучный чернозём. Даже если слой чернозёма (содержание гумуса 10 % и более) будет достигать метра и выше, то сделать это не составит особого труда. Такая биоэнергетика станет для человечества фактически бесплатной, так как произведённый ею «отход» – плодородный гумус, который будет стоить на рынке дороже нефти, – окупит производство электрической и тепловой энергии.
По технологии РСБЭ, успешно проходящей апробацию в Крестьянском (фермерском) хозяйстве «Юницкого» (город Марьина Горка, Беларусь), можно производить из тонны бурого угля более 1,5 тонны гумуса. Тонна гумуса позволит вырастить примерно тонну органической пищи. Поэтому ежегодная добыча 15–20 миллиардов тонн бурого угля и сланцев, что всего в 2–3 раза превысит современный уровень их добычи, не только обеспечит энергией 10 миллиардов человек из расчёта пять киловатт на человека, но и даст возможность накормить их здоровой и полезной (и даже лечебной) пищей. Более того, это позволит остановить опустынивание планеты и ежегодно поднимать продуктивность бедных и пустынных почв до уровня чернозёма на территории более 30 миллионов гектаров, что, например, превышает площадь Республики Беларусь.
Основные запасы горючих сланцев сосредоточены на территории США – порядка 450 триллионов тонн, из которых можно изготовить (наряду с получением электрической и тепловой энергии) более 300 триллионов тонн гумуса. Только этих запасов достаточно, чтобы обеспечить всё человечество энергией на тысячи лет вперёд и превратить (несколько десятков раз) всю планету в цветущий сад с более толстым слоем чернозёма, чем, например, в Украине. Стоимость американских сланцев как энергетического ресурса и сырья для производства биогумуса можно оценить минимум в три тысячи триллионов долларов (при минимальной их стоимости 100 долларов за тонну, а при тысяче долларов за тонну – 30 тысяч триллионов долларов).
Пищевая солнечная биоэнергетика (ПСБЭ)
Биотопливо – различные виды горючих продуктов из растительного сырья, главными преимуществами которых являются возобновляемость и использование солнечной энергии, поступающей на Землю. Значит, применение биотоплива на транспорте, в промышленности и энергетике не изменит сложившийся природный энергетический баланс планеты.
Например, при урожайности сахарной свёклы 100 тонн с гектара, выращенной на высокоплодородной, обогащённой биогумусом почве, и сахаристости 18 % из корнеплодов, посаженных на одном гектаре земли, можно получить 10 тонн спирта – экологически чистого топлива, практически не уступающего по своим параметрам природному газу и водороду. Но спирт менее взрывоопасен, он удобен в хранении и использовании, а также более доступен.
Остальные 90 тонн свекольного сырья с каждого гектара пойдут на корм для животных и получение гумуса, который вернётся обратно в почву в качестве органического удобрения. При этом для восстановления взятых свёклой из почвы питательных веществ, направленных на выработку спирта, не потребуется внесения дополнительного гумуса, так как входящие в состав спирта углерод, кислород и водород растения возьмут не из гумуса почвы, а из воздуха (из углекислого газа) и почвенной воды (например, в указанных 100 тоннах корнеплодов содержится около 70 тонн воды).
Для ежегодного получения одного миллиарда тонн спирта (примерно столько сегодня производится автомобильного бензина в мире) необходим один миллион квадратных километров посевных земель. Это, например, в 21 раз меньше площади пустынь на планете, занимающих 21 миллион квадратных километров (без учёта полярных пустынь Антарктиды и Арктики). Следовательно, восстановив плодородие только пустынь, человечество сможет закрыть свою потребность в экологически чистом углеводородном топливе на тысячелетия вперёд и обеспечить питанием (через дополнительное производство биогумуса) миллиарды людей и животных.
Образующиеся ежегодно два миллиарда тонн (в сухом остатке) органических отходов в технологии выработки спирта пойдут на корм скоту и получение биогумуса в биоэлектростанциях. Поэтому живое вещество снова вернётся в ту же самую почву, где была выращена, например, сахарная свёкла, при этом не только восстановив, но и обогатив (благодаря сланцам) плодородие таких сельхозугодий.
Это и есть настоящая «зелёная» солнечная биоэнергетика, а не экологически небезопасные ветряки и солнечные панели, которые производят только энергию, не более того, и требуют много невозобновляемых ресурсов как на своё изготовление, так и на последующую утилизацию.
Если ежегодно вкладывать в реликтовую и пищевую солнечную биоэнергетику один триллион долларов (примерно столько же, сколько вкладывается сегодня в добычу и переработку нефти), то это обеспечит энергией всё человечество. Кроме того, это позволит ежегодно дополнительно озеленять территорию в 330 тысяч квадратных километров, равную площади, например, такой страны, как Вьетнам. Стоит отметить: биосферная энергетика увеличит общую биомассу растений на планете (так как они появятся даже на месте нынешних пустынь), что не только повысит утилизацию растениями антропогенного СО2 и дополнительное производство пищи для людей и животных, но и увеличит производство биосферой кислорода, необходимого для дыхания 10 миллиардов человек и компенсации его изъятия из атмосферы земной промышленностью, в том числе и реликтовой биоэнергетикой.
Инфраструктура проживания и расселения
Как планировка современных городов, так и логистика в них, а также здания и сооружения не отвечают условиям безопасного, устойчивого и комфортного проживания. Города на планете строились и развивались стихийно. Сначала сотни и тысячи лет назад между отдельными жилищами были протоптаны пешеходные тропинки, затем они мостились булыжником, по которому перемещался гужевой городской транспорт. Позже на булыжник положили асфальт – по нему поехали автомобили. Вокруг асфальта начали строить небоскрёбы. Так и появились современные мегаполисы, в которых жить стало невозможно. О каком комфорте может идти речь, если до работы в некоторых городах нужно добираться на нескольких видах транспорта в течение 3–4 часов – половину свободного времени, которым располагает городской житель?
Современная инфраструктура проживания, особенно мегаполисы, построена не для людей, а для машин, в первую очередь для автомобильного транспорта, который насчитывает сегодня более миллиарда только легковых автомобилей. Пробки на дорогах, смог, сильнейший шум от движения городского транспорта, грязный воздух, почва, пропитанная сотнями канцерогенов (выхлопными газами, антиобледенительными реагентами, продуктами износа шин и асфальта). Улицы, дворы, наземные, надземные и подземные гаражи и стоянки забиты миллионами автомобилей.
Города на планете заняли огромные площади, причём на лучших землях. Эти территории выведены из биосферных жизненных циклов, так как застроены зданиями, сооружениями, городскими дорогами, инфраструктурой. Например, самый большой в мире по своим размерам китайский город Чунцин (82,4 тысячи квадратных километров) по площади практически сравнялся с такой страной, как Австрия (83,8 тысячи квадратных километров).
Значительная часть суши на планете (также её лучшие земли) сегодня «закатана» в асфальт и «похоронена» под шпалами – она равна площади пяти Великобританий. Плодородная почва, прилегающая к дорогам, деградирована на территории на порядок большей. Из-за несовершенства транспорта ежегодно гибнут на дорогах около 1,5 миллиона человек (с учётом послеаварийных смертей в больницах) и сотни миллионов, если не миллиарды, крупных и мелких животных; более 10 миллионов человек попадают в аварии, получают травмы, становятся инвалидами и калеками.
До конца XXI века на дорогах мира могут погибнуть более 100 миллионов человек, а около миллиарда будут искалечены. Электромобили – модный тренд на транспорте – не спасут эти жизни в будущем, а точно так же продолжат убивать и калечить людей на дорогах. Но эти жизни можно спасти, а земли – вернуть землепользователям, если изменить структуру расселения и проживания городских жителей, сделать города пешеходными, а транспорт перенести на второй уровень – на высоту порядка 10 метров.
Линейный город
Альтернативой современным мегаполисам станут линейные города, гармонично вписанные в окружающую среду любой природно-климатической зоны на планете: они не только не отнимут под застройку плодородную землю, но и дополнительно создадут её. Города, обеспеченные всем необходимым собственного производства – чистой энергией, органической пищей, артезианской (родниковой) питьевой водой. Города, благодаря которым с планеты исчезнут пустыни и Земля в XXI веке преобразится в цветущий сад, в котором безопасно и комфортно будет жить и трудиться всё будущее человечество.
Линейные города целесообразнее размещать на 10 метров выше нынешнего уровня океана. Если в отдалённом будущем, через сотни лет, его уровень поднимется (и не важно, это произойдёт из-за естественного циклического глобального потепления или потепления, вызванного человеческой деятельностью), то океан не затопит такие поселения.
Линейный город будет выполнен в форме пешеходных кластеров, соединённых друг с другом городским электрическим коммуникатором «второго уровня», движущимся со скоростью до 150 километров в час, – Струнным транспортом Юницкого как наиболее безопасным, энергоэффективным и экологически чистым видом пассажирских и грузовых перевозок.
Через линейный город или параллельно ему пройдёт транспортно-коммуникационный коридор uNet шириной порядка 100 метров – высокоскоростные трассы струнного транспорта (скорость до 500–600 километров в час), гиперскоростные трассы uMach (скорость до 1,2–1,5 тысячи километров в час), размещённые в форвакуумных тоннелях, и грузовые системы. Для того чтобы обеспечить комфортное движение, при котором центробежные ускорения должны быть ниже одного метра на секунду в квадрате, радиусы кривых на трассах (как вертикальных, так и горизонтальных) при скорости движения 500–600 километров в час должны быть не менее 20–25 километров, а для 1,2–1,5 тысячи километров в час – не менее 120–150 километров. Соответственно, линейный город может быть извилистым, а высокоскоростные трассы вдоль него в обязательном порядке должны быть максимально прямолинейными.
При средней плотности расселения вдоль линейного города, равной, например, две тысячи человек на один километр протяжённости, для проживания 10 миллиардов человек общая длина городов (построенных вдоль коммуникационной сети uNet, совмещённых с реликтовыми солнечными биоэлектростанциями, линиями электропередач и связи) составит пять миллионов километров. Тогда сеть линейных городов займёт на планете площадь порядка пяти миллионов квадратных километров, или 1/27 земной суши (без учёта самого холодного континента – Антарктиды), а 26/27 суши могут быть отданы национальным паркам, заповедникам, заказникам и резервациям со щадящими режимами землепользования.
Кстати, площадь пустынь на планете (без учёта полярных пустынь Антарктиды и Арктики) – в четыре раза больше. То есть если озеленить пустыни и построить только там линейные города, то в них смогут проживать 40 миллиардов человек, обеспеченных всем необходимым – жильём, пищей, питьевой водой, энергией, транспортом, работой, отдыхом, рекреацией. Это ведь будет значительно проще и дешевле сделать всем нам, чем, окончательно истощив, загадив и угробив нашу родную планету, лететь на далёкий, холодный и чужой Марс, чтобы влачить там жалкое существование в скафандрах без местной органической пищи, свежей питьевой воды и живительного воздуха.
Линейные города займут сушу условно, так как на крышах всех зданий и сооружений (в теплицах и оранжереях) будут расти сады. Там будут созданы природные биогеоценозы и биосферные экосистемы – даже на месте нынешних пустынь и вечной мерзлоты.
Общая длина сети uNet с учётом поперечных линий и дорог «второго уровня», заходящих в охраняемые природные территории и месторождения природных ресурсов, достигнет в таком случае примерно 10 миллионов километров (для сравнения: общая протяжённость мировой сети всех типов дорог составляет сегодня 68,9 миллиона километров).
Рядом с жилыми кластерами, вдоль или поперёк линейного города, будут расположены инфраструктурные кластеры иной функциональности: научные, учебные, производственные, спортивные, торгово-развлекательные, рекреационные и другие. Для улучшения логистики и обслуживания производств, в том числе реликтовых солнечных биоэлектростанций с большим объёмом грузовых перевозок сырья и гумуса, инфраструктурные кластеры могут быть размещены вне жилой зоны – в зоне транспортно-коммуникационного коридора uNet. Требуемый объём перевозок по грузовой составляющей мировой сети при этом – порядка 10 миллиардов тонн в год сланцев и бурого угля и примерно столько же плодородного гумуса.
Средняя скорость движения общественного городского транспорта – юнимобилей – составит в линейном городе 60–80 километров в час и более. Не имеющий помех для движения (перекрёстков и пешеходных переходов, автомобилей, трамваев и автобусов, снежных или песчаных заносов, луж на проезжей части), это будет самый безопасный и на порядок более скоростной городской общественный транспорт в мире. Так, наиболее быстрый транспорт сегодня – в Берлине, где его средняя скорость составляет 6,5 километра в час (для сравнения: в Вашингтоне – всего 2,8 километра в час).
Струнный транспорт Юницкого с рельсо-струнной путевой структурой провисающего типа является самым энергоэффективным типом городских дорог из всех теоретически возможных, так как в нём автоматически происходит рекуперация энергии при движении от станции к станции. При выезде со станции юнимобиль разгоняется на спуске до расчётной скорости (например, 100 километров в час в середине пролёта) только за счёт гравитации, то есть без использования двигателя. На второй половине пути юнимобиль, двигаясь вверх, тормозится гравитацией, то есть без использования тормозов.
В такой системе функционирования, похожей на колебания маятника, потенциальная энергия юнимобиля автоматически переходит в кинетическую и наоборот согласно законам физики, а не с помощью механических рекуператоров, имеющих, как правило, низкий КПД. Энергия здесь необходима лишь для преодоления аэродинамического сопротивления и сопротивления качению стального колеса, что примерно в 5–7 раз меньше, чем требуется при движении традиционного городского транспортного средства (автобуса, трамвая, поезда) по горизонтальному пути. Поэтому для выполнения аналогичной транспортной работы сеть струнных городских трасс, размещённых на втором уровне, потребует в 5–7 раз меньше энергии, чем обычная городская транспортная сеть «первого уровня» подобной протяжённости и производительности.
Путевая структура струнного транспорта выполнена таким образом, что в неё будут «зашиты» электрические и информационные сети, обеспечивающие электроэнергией и связью нужды как кластеров, так и линейного города в целом со всей инфраструктурой – социально-культурной, торгово-развлекательной, научно-промышленной, иной.
Каждый кластер будет иметь одну или несколько размещённых вне жилой зоны реликтовых солнечных биоэлектростанций общей мощностью 10–20 тысяч киловатт (в зависимости от количества жителей кластера), которые смогут производить в течение года до 50 тысяч тонн плодородного гумуса. Это позволит, например, ежегодно превращать до одного квадратного километра пустыни (соразмерно площади среднего жилого кластера) в плодородную землю типа чернозёма. Таким образом, за 50 лет функционирования общепланетарный линейный город сможет обеспечить повышение плодородия почв до уровня тучного чернозёма на всей земной суше, включая горы и пустыни.
Кластер линейного города
Кластер площадью 1–2 квадратных километра (размерами в плане порядка 1–1,5 километра) планируется выполнить как пешеходное поселение городского типа. В нём будут комфортно проживать от 2–3 тысяч (из расчёта пять соток земли на человека, или 25 соток на среднюю семью из пяти человек) до 7–10 тысяч жителей (две сотки на человека, или 10 соток на семью). Кластер спроектирован для строительства на суше, но при незначительных изменениях может быть возведён и на шельфе моря или (при выполнении зданий и сооружений плавучими) в открытом море.
Размеры кластеров обусловлены необходимостью соединения их центров друг с другом городскими струнными трассами провисающего типа – одним пролётом, без промежуточных опор. Известно, что в городском транспорте частые остановки (менее чем через один километр) существенно снижают среднюю скорость движения подвижного состава, а значит, приводят к увеличению продолжительности поездки. А в линейном городе на пролётах длиной более 1,5 километра рельсо-струнная путевая структура будет чрезмерно провисать (под собственным весом и весом подвижного состава), что потребует размещения пассажирских станций на высотах 50 метров и более. Поэтому и размеры кластера в плане, и длины пролётов в пределах 1–1,5 километра являются оптимальными как с точки зрения пешеходной и транспортной городской логистики, так и по технико-экономическим показателям.
Жилая зона будет разбита на кварталы, разделённые лесопарковой полосой шириной 100–200 метров, где расположатся места общего пользования для жителей кластера и гостей: зоны досуга и спорта, различные общественные здания и сооружения, спортивные площадки, стадион, оздоровительный центр, медицинский пункт, магазины, кафе, мастерские, детский сад, школа и другое.
В центре кластера будет размещено высокое здание-доминанта со станцией струнного транспорта на одном из этажей (или на крыше) в пределах пешеходной доступности (путь к нему с любой точки кластера занимает менее 10 минут). По центру лесопарковой полосы на высоте более 10 метров пройдёт рельсо-струнная путевая структура (визуально лёгкая и ажурная, не дающая даже тени), которая при той же производительности будет дешевле традиционного подземного метро минимум в десять раз.
По воздушным рельсам беззвучно поедет подвижной состав скоростного небесного метро – рельсовые электромобили на стальных колёсах – юнимобили, которые энергоэффективнее традиционного электромобиля, то есть «зеленее» его, минимум в три раза. Высота безопасного движения подвижного состава в самом низком месте трассы (в середине провисающего пролёта, а именно в промежутке между соседними кластерами) составит не менее шести метров до низа движущегося подвесного юнимобиля.
Жилые дома будут объединены в единую архитектурно-функциональную систему – в многоквартирный «горизонтальный небоскрёб» (то есть высотный дом, «лежащий на боку»). Размеры «небоскрёба», в том числе его длина, могут варьироваться в достаточно широком диапазоне – от 100 метров до одного километра. Каждый дом жилой площадью 100–300 квадратных метров рассчитан на среднюю семью из пяти человек. Дома будут иметь два или три этажа – цокольный, жилой и мансарду.
Здания целесообразнее выполнять каркасными с панелями из вакуумного стекла (мои ноу-хау) – теплоизоляционные свойства таких панелей толщиной 20 миллиметров эквивалентны кирпичной стене толщиной 1,5 метра. При необходимости такие панели трансформируются в экраны, на которые можно вывести любые изображения. Основного материала для строительства – песка – на планете хватит на триллионы таких «небоскрёбов».
Каждый «горизонтальный небоскрёб» кластера будет выполнен по энергоэффективности как «дом плюс энергия» (по европейской классификации), когда дом с помощью установленного на нём инженерного оборудования (солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров) вырабатывает больше энергии, чем потребляет.
Традиционные дороги в кластере будут выполнены «зелёными» (из ячеистого бетона с травой) и совмещены с пешеходными и велосипедными дорожками с возможностью проезда лёгких электромобилей. Предусмотрен проезд и более тяжёлых традиционных автомобилей, таких как скорая помощь, пожарная машина, сельскохозяйственная техника. Между домами ко всем приусадебным участкам будут проложены грунтовые дороги (с травяным покрытием).
Таким образом, каждый кластер – самодостаточное поселение городского типа, хотя по организации проживания скорее относится к сельским поселениям. Он будет обеспечен всем необходимым собственного производства – едой, водой, энергией, транспортом, а также различными услугами. Это гарантирует продовольственную, энергетическую, экологическую, инфраструктурную, социальную и иную безопасность линейного города даже в условиях пандемий и локдаунов, других природных и рукотворных стихийных бедствий.
Оптимизация городской планировки и застройки, а также зданий, сооружений и инфраструктуры («линейных небоскрёбов», дорог на первом и втором уровнях, придомовых территорий и общих земельных участков, инженерных сетей, благоустройства и другого) обеспечит снижение стоимости жилья и проживания в линейном городе в 2–3 раза по сравнению с традиционной городской застройкой при одновременном повышении качества жилой среды и уровня жизни горожан.
Пищевая ёмкость биосферы и производство пищи для человечества
Общая сухая биомасса биосферы оценивается в 2,4 триллиона тонн, из которых более триллиона тонн приходится на углерод. При этом основная биомасса на планете – зелёные растения суши, в то время как суммарная масса остальных живых организмов (животных и микроорганизмов на суше и в океане, а также водных растений) составляет всего 38–46 миллиардов тонн (менее 2 %), учитывая подземную биомассу, находящуюся на глубинах до пяти километров.
Современное человечество имеет около 350 миллионов тонн биомассы в живом весе (около 45 килограммов на одного человека с учётом детей), или около 100 миллионов тонн в пересчёте на сухую биомассу (около 13 килограммов на человека), что равно примерно 0,004 % всей биомассы Земли.
Большая биомасса и многообразие сухопутных живых организмов объясняются наличием гумуса – сложного органического вещества, благодаря которому любая почва становится плодородной. В самых плодородных почвах – чернозёмах – гумуса содержится до 10–15 %.
Основа производства органической пищи для человека – живая плодородная почва.
Среднестатистический человек (с учётом всех возрастных групп) съедает в год около 700 килограммов пищи, или в переводе на сухое вещество – примерно 150 килограммов. В результате обмена веществ практически такую же массу отходов каждый человек выделяет в окружающую среду, в первую очередь через свою пищеварительную систему. Если эти отходы, преобразованные в гумус, внести обратно в почву, на которой был выращен урожай, то будет восстановлен природный круговорот живого вещества, нарушенный современным человечеством.
В настоящее время пища растёт в одном месте, а отходы образуются в другом, за тысячи километров. При этом ежегодное изъятие питательных веществ из живой плодородной почвы на планете (а это миллиарды тонн) не компенсируется, так как в почву обратно вносятся в основном только три химических элемента (азот, калий, фосфор), хотя растения при своём росте берут из неё практически всю таблицу Менделеева. Причём в почву сельхозугодий вносятся произведённые промышленностью простые и растворимые химические удобрения, а не созданные жизнью сложные органические нерастворимые гуматы, как это и было в течение сотен миллионов предшествующих лет эволюции жизни и земной биосферы.
Производство сельскохозяйственной продукции в линейном городе
Невозможно представить себе настоящий экодом без производства для нужд каждого домохозяйства разнообразной органической пищи – овощей, фруктов, мяса, молока, яиц, грибов, рыбы.
Крыши домов (мансарды) «горизонтального небоскрёба» в каждом кластере линейного города будут выполнены в виде стеклянных теплиц (в жарких странах – оранжерей), объединены друг с другом; по центру будет проложена специальная технологическая дорога на всю длину «небоскрёба» для проезда обслуживающей техники. Цокольный этаж, установленный на общем фундаменте на всю длину «небоскрёба», также будет иметь по центру дорогу для обслуживающей техники. Это позволит выращивать не только овощи и фрукты в теплицах (оранжереях) на крыше, но и на цокольном этаже – морепродукты и рыбу, как морскую, так и пресноводную, а также грибы, птицу и другую продукцию для употребления в пищу. При этом обслуживание закрытой сельскохозяйственной зоны может быть общим для каждого «небоскрёба» – нанятыми домохозяйствами садовником и агрономом.
Микрозелень и зелёная пища для жителей кластера линейного города (для людей и животных) будут производиться в теплицах и оранжереях, в том числе выполненных в виде вертикальных ферм. По этой технологии в корневую систему растений подаётся раствор с питательными веществами; из посаженных семян в течение 5–7 суток вырастают зелёные побеги. Такая технология является природной в отличие от традиционной природоподобной гидропоники, использующей химические минеральные вещества, так как эволюционно растения сформированы под питание органическим гумусом.
Гумус – нерастворимые соли гуминовых кислот, запасённые в почве, – преобразуется в растворимую форму сообществом из тысяч видов аэробных и анаэробных почвенных микроорганизмов непосредственно в корневой системе растений. Поэтому в агрофермах линейного города будет использована гумусопоника – по данной технологии растения питаются жидким гумусом, в котором нерастворимые соли гуминовых кислот уже переведены в растворённую форму. Такие эксперименты успешно осуществлены в Крестьянском (фермерском) хозяйстве «Юницкого» в городе Марьина Горка.
Микрозелень, культивируемая на гумусопонике, – натуральная органическая пища, изначально богатая легкоперевариваемыми питательными веществами и витаминами; в технологии её выращивания отсутствуют химические удобрения, химические средства защиты (пестициды, гербициды и другие ядохимикаты) и ГМО. Например, по сравнению с сухим кормом для животных (комбикормом, луговым сеном) гумусопонный корм из проростков пшеницы лучше усваивается, является более энергоёмким и содержит в 2–3 раза больше белков и жиров, а по содержанию углеводов, сахара и витаминов превосходит сухой корм в десяток раз. Он также намного полезнее и эффективнее свежей травы и силоса. В отличие от другого корма, съедаемого не на пастбище, этот корм поступает в живом виде на пике своего роста, сохраняя все витамины и пищеварительные ферменты, которые так необходимы животным, особенно в зимний период.
Ещё одна принципиальная разница: животное съедает не только надземную часть, но и богатую сахарами и белками корневую часть, а также остатки семян, содержащие крахмал. При этом в качестве подложки можно использовать различные органические отходы, образующиеся в кластере: солому, жмых и даже специально подготовленную древесную щепу, которые микроорганизмы и корни растений переводят (ферментируют) в легкоусваиваемое питание. В результате получается сбалансированный, полноценный и стабильный по своему составу и качеству корм, обеспечивающий поступление всего многообразия необходимых питательных веществ травоядным животным.
Вне зависимости от времени года и природно-климатических условий (засухи, проливных дождей, жары и морозов) гумусопонные установки смогут круглогодично обеспечивать не только животных, но и людей свежей зелёной пищей, что особенно важно при авитаминозе в зимний период.
Для выращивания тонны зелёного корма требуется около двух тонн воды, в то время как при традиционном полевом способе – 400 тонн, то есть в 200 раз больше. На традиционную заготовку кормов для крупного рогатого скота нужно иметь примерно гектар земли на одну голову, а в предлагаемой технологии на круглогодично действующих вертикальных гумусопонных фермах, устроенных, например, на цокольных этажах зданий и сооружений, необходимо около одного квадратного метра пола, то есть в 10 тысяч раз меньше. При этом исключены (причём на больших в 10 тысяч раз природных территориях) механическая обработка почвы и внесение удобрений, а также такие операции, как посев, жатва, сбор урожая, транспортировка, сушка и другие.
Круглогодичное производство сельскохозяйственной продукции в теплицах в условиях защищённого грунта, например сегодня в Нидерландах, даёт усреднённую урожайность до 50 килограммов с квадратного метра в год. Тогда для обеспечения семьи из пяти человек фруктами, овощами, ягодами и зеленью достаточно иметь до 100 квадратных метров площади теплиц. Если разместить теплицы на крышах «горизонтальных небоскрёбов», то есть заменить традиционные крыши на круглогодично действующие теплицы (в жарких странах – на оранжереи), то каждый дом способен прокормить живущую в нём семью растительной пищей. Такое здание не уничтожает природную почву, поскольку она из-под фундамента дома (даже если это песок пустыни) будет перенесена на крышу, обогащена гумусом и станет более «зелёной», то есть более продуктивной.
На цокольном этаже «горизонтального небоскрёба» (то есть в каждом доме) будут выращиваться также грибы, рыба, морепродукты, мелкие животные (например, кролики) и птица (например, перепела).
Для расселения 10 миллиардов человек в описанных линейных городах понадобится два миллиарда жилых экодомов, если принять, что условная средняя семья насчитывает пять человек. При максимальной расчётной площади теплиц (40 квадратных метров на человека) эти экодома займут территорию не более 400 тысяч квадратных километров, или всего лишь 1/337 земной суши (без учёта Антарктиды), или 1/1275 поверхности планеты (дома могут быть выполнены плавучими и размещены на воде – морском шельфе, озере, в открытом море). Подобные экодома займут сушу условно, так как площадь живой плодородной почвы на планете при этом не уменьшится, а, наоборот, увеличится – она появится на крышах поселений даже на месте сегодняшних пустынь и вечной мерзлоты.
Производство мясной продукции и биогумуса
Рассмотрим производство органического мяса на примере крупного рогатого скота, так как коровы якобы наносят экологии Земли значительно больший ущерб, чем, например, автомобили и самолёты, вместе взятые. Такой вывод сделали специалисты Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (Food and Agricultural Organisation – FAO). По данным FAO, на Земле живут около 1,5 миллиарда коров, которые якобы выделяют 18 % от 100 % парниковых газов, что действительно превышает уровень выбросов всего транспорта планеты.
На самом же деле эти 18 % взяты от 22-процентной части парниковых газов – от углекислого газа. То есть их влияние равно всего лишь 0,18 ; 22 % = 4 %, так как основные парниковые газы – пары воды – почему-то в расчёт не были приняты, хотя значимость Н2О в создании парникового эффекта в земной атмосфере, как отмечено выше, в 3,5 раза больше, чем СО2.
Корова съедает в год около 20 тонн зелёного корма и производит примерно 20 тонн навоза. Соответственно, для всех коров в мире (1,5 миллиарда) понадобится порядка 30 миллиардов тонн корма; от них будет получено 30 миллиардов тонн навоза, или в пересчёте на сухое вещество – около 3,5 миллиарда тонн, или 1/55 биомассы, продуцируемой биосферой.
Эта ежегодно отмирающая биомасса, та же трава, независимо от того, съела её корова или нет, всё равно была бы переработана биосферой в течение сезона в гумус – теми же самыми микроорганизмами, что и в желудках коров, с выделением тех же самых и в тех же количествах сопутствующих газов, в первую очередь метана и СО2.
Так что коровы никоим образом не меняют биосферные процессы и не наносят ущерба Живой Природе, поскольку биосфере совершенно безразлично, где была переработана эта органика с поглощением кислорода и выделением метана и СО2 – в почве или пищеварительной системе животного. При этом корова ускоряет процессы переработки органики в гумус, так как живая биофабрика превращает сухую траву в практически готовый биогумус в течение суток, а в почве эти же процессы занимают несколько месяцев.
Каждая корова производит несколько продуктов, среди которых прибавочная стоимость её биосферного отхода – навоза и мочи как органического сырья для изготовления гумуса – соизмерима со стоимостью получаемого от неё молока и мяса.
Одна корова ежегодно способна поставить в составе природного органического удобрения (в килограммах): азота – 100, калия – 50, фосфора – 140 с почти 100-процентной усвояемостью в почве. Кроме замещения выносимых растениями из почвы питательных компонентов все виды навоза повышают содержание гумуса в почве и восстанавливают плодородный слой любых угодий.
Таким образом, демонизация органической говядины в материалах некоторых исследователей, в том числе под эгидой ООН, является всего лишь заказной работой по переводу человечества на употребление синтетического мяса в интересах производителей этого опасного для здоровья продукта питания.
Упомянутые 30 миллиардов тонн навоза, преобразованные ежегодно в живой плодородный гумус, например, в реликтовых солнечных биоэлектростанциях, будут стоить на мировом рынке порядка 10 триллионов долларов. Эти 30 миллиардов тонн биогумуса позволят производить столько органической сельхозпродукции (в первую очередь в линейных городах), сколько будет достаточно для того, чтобы прокормить более 20 миллиардов человек, – без применения химических удобрений, ядохимикатов и ГМО. Так будет решена проблема голода на нашей планете.
Автомобиль же не производит ничего полезного, кроме транспортной услуги, а его индустриальные отходы (выхлопные газы, продукты износа шин и асфальта, антиобледенительные соли и другое) содержат более 100 канцерогенов, способных отравить всё живое на планете на территориях, превышающих, например, площадь Великобритании в десятки раз. Поэтому сравнение коровы и автомобиля с позиций опасности для биосферной среды обитания не только некорректно, но и кощунственно.
Утилизация отходов жизнедеятельности цивилизации (трофическая ёмкость и техногенная биоэкология)
Человек в среднем выделяет в сутки 1,5 килограмма мочи и фекалий, содержащих большое количество питательных веществ, которые включают практически всю таблицу Менделеева. Эту жидкость нельзя выводить из туалета непосредственно в землю, где она будет перегружать почву и может попасть в грунтовые воды или ближайшие водоёмы. Образующиеся на кухне пищевые отходы – от банановой и картофельной кожуры до костей и чешуи рыбы – составляют по массе до половины употребляемой пищи. Все эти органические отходы могут быть отделены от воды, например, в сухой канализации, что даст ежегодно примерно 150 килограммов сухого органического вещества отходов на каждого человека – примерно столько же по массе, сколько он употребляет в пищу.
Значит, человек своими отходами может прокормить себя, если в том месте, где он проживает, все отходы органического происхождения, включая канализационные стоки, станут перерабатываться в гумус, которым будет обогащена приусадебная почва, и на ней вырастет новая пища. Это возможно выполнить экологически чисто, если использовать туалет и канализацию, где органические вещества отделяются от воды.
В линейном городе вода, попадающая в канализацию (в среднем на одного человека – около 50 тонн в год), может быть применена в дальнейшем для технических нужд и полива приусадебного участка (например, на выращивание тонны яблок на открытом воздухе расходуется около 700 тонн воды). При этом в такой воде останутся только растворённые минералы и органические удобрения, в основном из мочи и фекалий, в количестве менее 0,01 %. Эти органические вещества в такой концентрации совершенно безопасны для почвы. Более того, они повысят её плодородие и урожайность органической продукции на приусадебном участке. Как это и было в доиндустриальную эпоху, когда все органические отходы в хозяйстве, в том числе от домашних животных, утилизировались непосредственно на приусадебном участке.
Значительно проще осуществить отделение воды от растворённого органического вещества в канализационных стоках, чем, например, опреснение морской воды, содержащей в сотни раз больше минеральных солей (около 3 %), молекулы которых намного меньше молекул органических веществ. Поэтому современные технологии опреснения воды могут быть использованы также при переработке канализационных стоков для регулирования содержания в них растворённых веществ и отсекания патогенной микрофлоры и микрофауны, имеющих ещё большие размеры.
Для 10 миллиардов человек это составит ежегодно 1,5 миллиарда тонн сухого органического вещества отходов (менее 1 % от продуцируемого биосферой живого вещества в сухом весе) и 500 миллиардов тонн в год канализационной воды, которая будет задействована многократно, в первую очередь для производства сельскохозяйственной продукции в линейных городах. При среднемировом количестве осадков около тысячи миллиметров в год и средней площади земли в линейном городе, например, 300 квадратных метров на человека, повторно используемая вода из канализации (50 тонн в год на человека) будет равна 1/6 осадков и станет эффективной биодобавкой, повышающей плодородие почв на приусадебных участках.
Биологически безопасная ёмкость биосферы для техногенной человеческой популяции
На планете в настоящее время живут порядка триллиона видов живых организмов, из которых изучены менее 0,0001 %: животных, растений, грибов и микроорганизмов (микробов, вирусов, бактерий, простейших и других). При этом немикроскопических видов (заметных невооружённым взглядом) – не более миллиона. Все эти живые существа обитают в нашем общем доме – биосфере планеты Земля – миллионы, а некоторые и миллиарды лет. В ходе эволюции здесь всё идеально подогнано друг к другу, поэтому в земной биосфере всё гармонично устроено, нет ничего лишнего и полностью отсутствует необходимость что-либо «улучшать».
Нам не нужно бороться с микроорганизмами, нам нужно научиться сосуществовать с ними. Любую войну, объявленную микробам, мы проиграем. Ведь только в нашем организме живёт более 10 тысяч видов бактерий, вирусов, архей и грибов, а микробиом человека вообще насчитывает баснословное количество жителей – порядка 100 триллионов бактериальных клеток. Они составляют сверхсложную экосистему человека и являются основой его иммунной системы, особенно микробиота кишечника, включающая преимущественно почвенные микроорганизмы. Собственных клеток у человека значительно меньше – около 30 триллионов, поэтому существует риск навредить им, так как невозможно бороться с одним-единственным представителем нежелательных вирусов (например, с COVID-19), не нарушая сложившийся в течение миллионов лет симбиоз человеческого организма с триллионами полезных микроорганизмов тысяч видов, живущих в нём.
Прописанное врачом лекарство не лечит, скорее, калечит. Важнее не само лечение, а недопущение заболеваний путём укрепления иммунной системы, которая является нашим универсальным лекарством. Для этого требуется: здоровый образ жизни, как физической, так и духовной; правильное и здоровое питание, полученное на живой плодородной почве без применения химических удобрений и ядохимикатов; живая природная слабоминерализованная питьевая вода родникового типа; чистый воздух, насыщенный фитонцидами целебных растений и цветов.
Даже если на планете будут жить и трудиться 100 миллиардов человек, то их биомасса составит всего 0,05 % биомассы всей земной биосферы. И это никоим образом не приведёт к глобальным проблемам, если, конечно же, человечество перестанет бороться с природой, начнёт сосуществовать с ней как один из биологических видов по сложившимся за миллиарды лет эволюции биосферным законам.
Проблемы порождает не само человечество как живое вещество, а созданная им мёртвая техносфера, которая, как и раковая клетка больного человека, уничтожает своего хозяина, в данном случае – биосферу, занимающую ту же пространственную нишу. А нынешнее человечество больн; системно, и если его не лечить, опять же системно, то оно погибнет в обозримой перспективе.
Цивилизацию, которую мы знаем и частью которой являемся, можно не только спасти, но и установить драйвер её устойчивого развития на тысячелетия вперёд, если вынести индустриальную часть земной техносферы в ближний космос. А на Земле создать рай и посадить сады, в том числе на месте нынешних пустынь, которые способны прокормить десятки миллиардов человек. При этом оставшуюся на планете часть техносферы необходимо сделать дружественной биосфере.
Для этого следует перестроить (перезагрузить):
1) сельское хозяйство. Его нужно локализовать в местах проживания людей, в шаговой доступности, сделав высокопродуктивным на живом плодородном гумусе, полностью природном и органическом – без применения химических удобрений, ядохимикатов и генной модификации. Здесь будет производиться пища, и здесь же её отходы, в том числе канализационные стоки, будут превращены в биогумус, на котором вырастет новая пища, что соответствует естественному круговороту живого вещества в биосфере;
2) земной транспорт (наземный, водный, воздушный, космический). Весь транспорт необходимо перевести на второй уровень, без линейного опирания на поверхность земли, и сделать его на порядок более эффективным, безопасным и экологически чистым. Ведь не только современные дороги отнимают землю, но и современные самолёты, и морские корабли, и космические ракеты – все они должны иметь огромные аэропорты, морские порты, космодромы (тысячи гектаров каждый). Их – тысячи на земной суше, и они заняли лучшую землю во всех странах. Эту территорию можно вернуть землепользователям и также посадить на ней сады. И есть только один вид транспорта, удовлетворяющий данным требованиям, – это Струнный транспорт Юницкого. Именно поэтому он станет лидирующим видом транспорта на планете уже к середине XXI века;
3) земную энергетику. Её необходимо сделать биосферной – по аналогии с живыми организмами, которые, вырабатывая энергию, производят в качестве конечного отхода своей жизнедеятельности живой плодородный гумус. По такой технологии могут функционировать только реликтовые солнечные биоэлектростанции (на буром угле, сланцах, торфе, дровах, соломе и любом другом твёрдом энергетическом сырье органического происхождения), которые за 50 лет способны превратить всю земную сушу в цветущий сад, посаженный даже на месте нынешних пустынь, на тучном чернозёме;
4) жилую и производственную инфраструктуру. Она должна быть размещена в линейных городах общей длиной около пяти миллионов километров, суммарная площадь которых для 10 миллиардов жителей составит около пяти миллионов квадратных километров. Такие города займут лишь 1/27 суши (причём займут условно, так как на крышах домов будут посажены сады; соответственно, площадь плодородной почвы на планете не уменьшится), а остальные 26/27 суши будут переданы национальным паркам, заповедникам, заказникам и резервациям со щадящими режимами землепользования. Основным инфраструктурным объектом на планете станет экваториальный линейный город длиной около 40 тысяч километров, который пройдёт по экватору Земли и выступит наземной научно-производственной и эксплуатационной платформой для вынесения экологически опасной части земной индустрии в космос и её функционирования;
5) индустриализацию космоса. Её необходимо осуществить, причём в планетарных индустриальных масштабах, к середине XXI века, чтобы получить доступ к бесконечным ресурсам Вселенной – энергетическим, минеральным, пространственным – и принципиально новым технологическим возможностям, таким как невесомость, глубокий вакуум, технологическая чистота (без пыли и микроорганизмов) и другое. Только общепланетарное транспортное средство, работающее исключительно на электрической энергии, решит эту задачу. Ведь ОТС способно экологически чисто и недорого (примерно в тысячу раз дешевле, чем ракетой) доставлять на орбиту за один рейс до 10 миллионов тонн грузов и до 10 миллионов пассажиров при КПД системы 97–98 %.
Созданное вокруг планеты в экваториальной плоскости космическое индустриальное ожерелье «Орбита» (КИО «Орбита») станет плацдармом для экспансии земной цивилизации в дальний космос и выполнения задач защиты планеты от космических угроз, в том числе астероидных. По мере освоения космического пространства значительная часть земной цивилизации станет проживать на орбите в ЭкоКосмоДомах, где будут созданы замкнутые экосистемы, дублирующие лучшие природно-климатические условия планеты (субтропики), в том числе гравитацию (с помощью центробежных сил). Но всё же основная часть человечества, объединённого общими целями и задачами, будет проживать в своей колыбели – на планете Земля, превращённой в цветущий сад. Так в общих чертах выглядит предлагаемая и развиваемая мною сегодня программа «ЭкоМир».
Инженер Мира. Автобиография. Часть 9
© Copyright: Анатолий Юницкий, 2026
Свидетельство о публикации №226102101225
Свидетельство о публикации №226102101225
Рецензии