Как устроен мир на самом деле. Наше прошлое, настоящее и будущее глазами ученого - Вацлав Смил
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Но самые масштабные сооружения из железобетона — это плотины. Эпоха этих гигантов началась в 1930-х гг. с сооружения дамбы Гувера на реке Колорадо и дамбы Гранд-Кули на реке Колумбия. На уникальную дамбу Гувера в ущелье к юго-востоку от Лас-Вегаса пошло около 3,4 миллиона кубометров бетона и 20 000 тонн арматурной стали, в два раза большее количество стали для обшивки и труб, а также 8000 тонн конструкционной стали[263]. Во второй половине XX в. были построены сотни подобных гигантских сооружений, а для самой большой из них, китайской плотины «Три ущелья» на реке Янцзы, вырабатывающей электричество с 2011 г., потребовалось 28 миллионов кубометров бетона, армированного 256 500 тоннами стали[264].
С 1900 по 1928 г. годовое потребление цемента в США выросло в три раза, достигнув 30 миллионов тонн, а послевоенный строительный бум — в том числе прокладка системы скоростных автострад и расширение аэропортов — увеличил его еще втрое к концу столетия. Максимум в размере 128 миллионов тонн был достигнут в 2005 г., а в настоящее время этот показатель составляет около 100 миллионов тонн в год[265]. Но это лишь малая доля от ежегодного спроса в крупнейшем в мире потребителе цемента, Китае. В 1980 г. в начале процесса модернизации в стране производилось меньше 80 миллионов тонн цемента. В 1985 г. Китай обогнал США и стал крупнейшим в мире производителем, а в 2019 г. объем выпуска цемента в стране составил около 2,2 миллиарда тонн, чуть больше половины мирового производства[266].
Вот наиболее яркий показатель такого резкого роста — всего за два года, 2018 и 2019 гг., Китай произвел почти столько же цемента (около 4,4 миллиарда тонн), сколько США за весь XX в. (4,56 миллиарда тонн). Неудивительно, что сегодня Китай может похвастаться самыми крупными в мире системами автострад, скоростных поездов и аэропортов, а также самым большим количеством гигантских гидроэлектростанций и новых городов с населением в несколько миллионов человек. Еще одна удивительная цифра: сегодня за один год в мире используется больше цемента, чем за всю первую половину XX века. И (одновременно к счастью и к сожалению) эти огромные массы современного бетона не проживут так долго, как кессонный купол Пантеона.
Обычный строительный бетон не слишком долговечен и подвержен воздействию разных факторов окружающей среды[267]. Открытые поверхности разрушаются водой, морозом, бактериями и водорослями (особенно в тропиках), кислотными осадками и вибрацией. Подземные сооружения из бетона растрескиваются под действием давления и агрессивных веществ, проникающих с поверхности. Высокая щелочность бетона (жидкий материал имеет pH около 12,5) хорошо защищает от коррозии стальную арматуру, но трещины и отслоение сводят на нет этот эффект. В морских сооружениях бетон страдает от хлора, растворенного в морской воде, а на дорогах — от соли, которой их посыпают зимой.
С 1990 по 2020 г. в результате массового «бетонирования» в современном мире появилось около 700 миллиардов тонн этого прочного, но постепенно разрушающегося материала. Долговечность сооружений из бетона может быть очень разной: среднюю величину рассчитать невозможно, поскольку одни разрушаются всего через 20 или 30 лет, а другие прекрасно служат по 60–100 лет. Это означает, что в XXI в. мы столкнемся с беспрецедентной проблемой разрушения бетона, когда придется ремонтировать или сносить (что особенно актуально для Китая) пришедшие в негодность или неиспользуемые сооружения. Бетонные конструкции можно постепенно разбирать, извлекать из них арматуру, и оба материала использовать повторно. Это недешево, но вполне реализуемо. После дробления и просеивания заполнитель будет использован для изготовления нового бетона, а сталь пойдет в переплавку[268]. Уже сегодня во всем мире существует потребность в замене бетонных конструкций и в новом бетоне.
Богатые страны с низким приростом населения будут нуждаться в первую очередь в замене разрушающейся инфраструктуры. Последний официальный отчет показывает, что в США во всех отраслях с преимущественным использованием бетона состояние инфраструктуры характеризуется от плохого до очень плохого — дамбы, дороги и взлетно-посадочные полосы имеют индекс Ds, а общий индекс соответствует уровню D+[269]. Эта оценка позволяет понять, с чем Китаю придется столкнуться в 2050 г. (как с точки зрения объема производства, так и затрат). Бедные страны, наоборот, нуждаются в базовой инфраструктуре: а во многих домах Африки и Азии первейшая потребность — заменить земляной пол бетонным, что позволит улучшить общую гигиену и почти на 80 % снизить уровень паразитических заболеваний[270].
Стареющее население, миграция в города, экономическая глобализация и ширящиеся региональные проблемы — все это приведет к увеличению количества неиспользуемых бетонных сооружений. Бетонные руины автомобильных заводов в Детройте, заброшенные предприятия в старых промышленных регионах Европы, разрушающиеся заводы и памятники, построенные советскими градостроителями на Восточно-Европейской равнине и в Сибири, — всего лишь первые волны этого процесса[271]. Другие многочисленные и хорошо заметные бетонные развалины — это мощные бункеры в Нормандии и на линии Мажино, а также пустые шахты на американских Великих Равнинах, где раньше размещались ракеты с ядерными боеголовками.
Материалы: старые и новые
В первой половине XXI в. — с замедлением роста населения мира и стагнацией или даже спадом во многих богатых странах — экономика без труда будет удовлетворять спрос на сталь, цемент, аммиак и пластик, особенно при увеличении объемов повторной переработки. Но маловероятно, что к 2050 г. эти отрасли избавятся от зависимости от ископаемого топлива и перестанут вносить существенный вклад в глобальные выбросы CO2. Особенно маловероятно это для стран с низкими доходами, переживающих период модернизации, огромный спрос в которых со стороны инфраструктуры и потребителей потребует масштабного увеличения производства всех основных материалов.
Повторение китайского опыта развития с 1990-х гг. в этих странах приведет к 15-кратному росту производства стали, более чем 10-кратному — цемента, а также к удвоению синтеза аммиака и более чем 30-кратному росту производства пластика[272]. Совершенно очевидно, что, даже если успехи этих модернизирующихся стран будут в два или в четыре раза скромнее, чем у Китая, потребность в материалах все равно увеличится в несколько раз. Потребность в ископаемых углеводородах была — и на несколько десятилетий останется — ценой, которую мы платили за преимущества использования стали, цемента, аммиака и пластика. По мере того как мы будем расширять использование возобновляемых источников энергии, нам потребуется все больше старых материалов, а также беспрецедентное количество материалов, потребность в которых раньше была невелика[273].
Эту новую зависимость можно проиллюстрировать двумя характерными примерами. Символом «зеленого» электричества,
