Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Единственное действительно долговременное решение проблем с энергией – воспользоваться той, что непрерывно идет к нам с Солнца, таким образом, чтобы не сократить наши возможности пользоваться ею в будущем. Земля получает от Солнца во много раз больше энергии, чем мы тратим на электричество, промышленность и транспорт. Нам нужно только заполучить методы для улавливания крошечной части этой энергии – и направить в нашу цивилизацию.

Солнечная батарея – это устройство, напрямую превращающее излучение солнца в электрическую энергию[254]. Наиболее знакомые нам солнечные батареи – например, их мы часто видим на стенах дач, их все больше на крышах домов в Норвегии – сделаны из кристаллов кремния. Благодаря солнечному свету, попадающему на солнечную батарею, электроны отделяются от атомов кремния, и батарея устроена так, что электроны могут вернуться к своим атомам, только пройдя через электрический контур. Движущиеся электроны – электрический ток, с помощью которого заряжаются батареи и работает холодильник. За последние годы в производстве солнечных батарей произошел рывок, и, по мнению многих, на пути выхода из нефтяного века эта технология окажется важнейшей[255]. Но хватит ли у нас материалов на производство необходимых нам солнечных батарей?

С кремнием проблем нет – на Земле он встречается во всех породах. Сегодня большинство солнечных батарей также содержат свинец, серебро и олово. Согласно подсчетам, горнодобывающая промышленность прекратит поставлять свинец до 2050 года, а следом, через пару десятилетий, закончатся олово и серебро[256]. Современные и потенциально качественные виды солнечных батарей также содержат другие, более редкие элементы, такие как галлий, теллур, индий и селен[257]. Эти химические элементы встречаются в земной коре вместе с крупными металлами – их и производят вместе с ними. Поэтому селен у нас появляется, только когда мы добываем медь, а цена на галлий тесно связана с производством алюминия[258]. Как и в случае с использованием всех металлов, то, насколько нам их хватит, зависит от приоритетов.

Еще можно изготавливать солнечные батареи с красителями[259] – они по своей природе созданы для того, чтобы улавливать определенные части солнечного света и использовать солнечную энергию для перемещения электронов: например, это происходит во время фотосинтеза с помощью зеленого хлорофилла. Преимущество этого решения в том, что красители можно производить из живых организмов, а они по большей части состоят из углерода, водорода и кислорода – этих химических элементов вокруг нас в избытке. Однако и их тоже нужно использовать вместе с другими веществами – например оксидом титана с горы Энгебёфьелле, – чтобы мы смогли воспользоваться электрической энергией, производимой красителями. Кроме того, красители может повредить идущее с Солнца ультрафиолетовое излучение – точно так же сгорает наша кожа. Молекулы живых организмов постоянно разрушаются от солнечной радиации и иного воздействия, и организмы тратят много энергии на строительство новых молекул и избавление от тех, что уже разрушены. В неживых солнечных батареях необходимо создавать механизмы с той же формой защиты, иначе они долго не протянут.

Солнечные батареи отлично работают, когда светит солнце, но Земля постоянно вращается, и часто мы оказываемся на теневой стороне. К счастью, воспользоваться солнечной энергией можно и по-другому.

В Норвегии почти все электричество вырабатывают благодаря Солнцу. Наше индустриальное общество строилось не на нефти, а на электричестве, производимом из воды, которую Солнце поднимает высоко в горы. Сегодня в нашей стране огромное количество плотин, труб и турбин, снабжающих нас чистой и возобновляемой энергией. Гидроэнергия – весьма эффективный метод использования солнечной энергии.

Однако существует предел тому, сколько рек можно заковать в трубы. Природе и экосистемам тоже нужна проточная вода. В Норвегии, как и во всем остальном мире, большинство сходится на том, что время строительства крупных гидроэлектростанций подошло к концу. В мире уже застроено столько водных путей, что новые сооружения дадут не более чем крохотную часть того, что мы сегодня получаем за счет ископаемого топлива.

Сооружений для ветровой энергетики можно строить побольше[260]. На Земле дуют сильные ветры – и на открытых пространствах, и в горах, и на побережье, и в открытом море. В последние годы ветрогенераторы (часто мы зовем их мельницами или ветряками) увеличиваются в размерах и работают все эффективнее. Их развитие набрало ход в 1970-е годы, когда нефтяной кризис дал толчок к развитию альтернативных источников энергии. При желании всю энергию, необходимую Норвегии, мы могли бы производить с помощью ветровых турбин[261]. Без ископаемого топлива нам хватило бы электричества на все наши автомобили, грузовой транспорт и промышленность, но пришлось бы застроить ветрогенераторами, подъездными дорогами и линиями электропередач все те уголки природы, которые мы так любим. До сегодняшнего времени строительство ветрогенераторов сталкивалось с мощным сопротивлением местных жителей[262].