Пик фосфора

Теория пика нефти, предложенная Кингом Хаббертом, на самом деле не является фундаментальным физическим законом. Её нельзя напрямую вывести из законов Ньютона или Второго начала термодинамики. Это чисто эмпирическое заключение, которое базируется на фактах прошедшей геологической, социальной и экономической истории. То есть, на самом деле, теория "пика нефти" - это "система Птолемея в нефтедобыче". Она может, с известной степенью достоверности, предсказать, что "солнце встанет на востоке завтра утром". Предсказать движение Меркурия (нефтедобычу в конкретной стране в конкретный год) она может гораздо хуже, но предсказательной силы от этого не теряет. Системных ошибок в ней пока не обнаружено.

Модельной страной в построении колоколообразной кривой Хабберта для нефти были США. Именно на примере добычи нефти в США Кинг Хабберт сделал в 1956 году своё предположение о нефтяном пике, которое блестяще подтвердилось позднее, в 1971. Поэтому, собственно говоря, именно США и были той модельной страной, из истории нефтедобычи в которой, и строились дальнейшие предположения по-поводу мировой добычи нефти.

Для фосфора в мировой истории тоже была своя "модельная страна"...

Это маленькое государство в центре Тихого океана, практически на экваторе - остров Науру. Науру было одним из первых мест в мире, где в 1906 году началась промышленная добыча фосфоритов. Вот тут грустная история этого клочка суши:

Сырьевая зависимость на примере Науру

Вот график добычи фосфоритов на Науру с предложенной экстраполяцией "по Хабберту":

Как видим, в реальности фосфориты на Науру закончились даже раньше математического предсказания всех вариантов "колокола Хабберта" - уже в 2005 году добыча фосфоритов там упала до нуля. Да, теория Хабберта может ошибаться. Иногда банкет заканчивается даже быстрее, чем хотели бы гости, на него пришедшие...

Теперь - кривая добычи фосфорсодержащего сырья в США. США, между прочим, это второй в мире производитель фосфора. Эдакий "Ирак" фосфорного мира. На третьем месте расположилось Марокко со своими сверхгигантскими месторождениями мезозойских фосфоритов (и опять, как и в случае с нефтью, спасибо доисторическому тёплому морю-окияну Тетису), на четвёртом месте - Россия, с уникальными месторождениями магматических апатитов на Кольском полуострове. Про лидера добычи, "Саудовскую Аравию" фосфорного мира, мы скажем ниже.

Кривая США:

Как видим, тут пик уже тоже давно пройден (ещё в 1975 году) и все усилия вернуть добычу на предпиковый уровень ни к чему эпохальному, собственно говоря, ни привели.

И, наконец, кривая добычи фосфорсодержащего сырья в мире:

Здесь, возможно, у кого-нибудь затаится осторожный оптимизм - но в последние 5 лет добыча всё же растёт! Спешу Вас разочаровать. Основной актор этого рывка синей кривой фактической добычи фосфора вверх - всё тот же Китай, где в последнее время добыча фосфорных руд растёт на 5-10% в год. Именно Китай сегодня является "номером один" в мировой добыче фосфоритов, потеснив вниз и США, и Марокко.

Проблема в том, что фосфора в Китае нельзя сказать, что много (всего 3,7 миллиарда тонн, для сравнения, в США - около 1,4 миллиарда, всего вдвое меньше, а с лидером запасов - Марокко, у которых фосфоритов целых 50 миллиардов тонн, Китай и сравнивать-то нечего), а вот добывать Китай их вынужден просто-таки ударными темпами - иначе ляжет его собственное сельское хозяйство, в последнее время очень сильно зависящее от минеральных удобрений. Поэтому Китай в 2011 году добыл больше 72 миллионов тонн фосфорного сырья (США - всего 28 миллионов тонн, Марокко - 27 млн. тонн, Россия - 11 млн. тонн) и, судя по всему, уже в следующей пятилетке выйдет на пик своей добычи.

Если же в целом оценивать запасы фосфора в мире, то с ними получается похожая ситуация, как и с запасами нефти. "На бумаге" USGS (Американская геологическая служба) насчитала в мире 64 млрд. тонн фосфорного сырья, но признаёт, что при его существующей цене лишь 1/4 часть - 16 млрд. тонн, доступна для промышленной добычи.

Вот отчёты USGS по фосфору:

http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/phosphate_rock/

Ещё одна статья:

Фосфатные удобрения дорожают — производство еды под угрозой

Ну, и если Вы оптимист - вот Вам другой вариант экстраполяции мировой добычи фосфора "по Хабберту":

http://www.priroda.su/item/2264/category/11

Здесь, конечно, пик нарисован на 2025 год, но что это принципиально меняет для всех нас, если теория ошиблась на 17 лет?

В заключение, для демонстрации интересных корреляций между параметрами мирового развития:

Нефть и население, сравнительный график

Фосфор и население, сравнительный график

Колокол в правую сторону, я думаю, смогут построить все. Кто сможет изменить ситуацию?

И последнее - видео, которое натолкнуло меня на написание этого поста. Докладчик - Харальд Свердруп – профессор химии и инжиниринга университета Люнд (Швеция), системный аналитик и исследователь пика производства полезных ископаемых:

Дайджест его идей (статья из СП):

Новый 2012 год может оказаться еще одной ступенькой лестницы, ведущей мир к глобальному кризису. Харальд Свердруп – профессор химии и инжиниринга университета Люнд (Швеция), системный аналитик и исследователь пика производства полезных ископаемых – пришел к выводу, что нынешняя цивилизация повторяет путь Римской империи. Гибель Рима, считает профессор Свердруп, наступила из-за того, что империя исчерпала ресурсы. Нынешнее человечество расходует ресурсы с такой катастрофической быстротой, что никакому Риму не снилось. Если не поменять модели развития, развязка наступит очень скоро – через 20-40 лет.

– Все мы прекрасно знаем игру в шахматы. Она была изобретена в Индии 2000 лет назад, - говорит Харальд Свердруп - Древняя легенда приписывает создание шахмат некоему брамину. За изобретение он попросил у раджи незначительную, на первый взгляд, награду: столько пшеничных зёрен, сколько окажется на шахматной доске, если на первую клетку положить 1 зерно, на вторую — 2, на третью — 4, на четвертую – 8, и т.д. (на следующей клетке вдвое больше, чем на предыдущей). Всего на доске 64 клетки. Оказалось, что такого количества зерна нет на всей планете (18 446 744 073 709 551 615 зерен; зерно в таком количестве займет объем примерно 12 000 куб. км, – «СП»). В математике это называется экспоненциальная зависимость.

Если мы посмотрим, как человечество использовало ресурсы в последние 200 лет, мы тоже увидим экспоненциальную зависимость. По экспоненциальной зависимости развивались производства, росла добыча никеля, платины и серебра. Если мы будет продолжать в том же духе, очень скоро наступит предел.

«СП»: – Скоро – это как?

– Можно посмотреть, как быстро мы истратим то, что добываем сегодня из Земли. Возьмем количество ископаемых, которые мы забираем и тратим ежегодно, и разделим на объем разведанных залежей. В итоге получим количество лет, в течение которых сможет расходовать ресурсы с прежней скоростью.

Расчеты показывают, что запасы руд некоторых металлов будут исчерпаны уже через 30-40 лет. Это алюминий, никель, железо, цинк. Некоторых металлов – например, кобальта, – хватит на 100 лет. Это тоже не очень много.

В такого рода прогнозах большую роль играют так называемые кривые Хуберта. Эти графики первоначально были разработаны для оценки скорости расходования запасов нефти, но подходят ко многим полезным ископаемым. В нашем случае, кривые Хуберта показывают, что мы подошли к максимальному уровню добычи по многим позициям: золото, медь, цинк, свинец, железо, молибден, хром. Достижение максимума в добычи означает, что мы наполовину исчерпали запасы этих ископаемых.

Напомню, мы имеем дело с экспоненциальным ростом. Это означает, что всего через 20 лет нынешний уровень потребления удвоится. Еще это означает, что за грядущие 20 лет мы истратим столько же металла, как за всю предыдущую историю человечества.

Можно рассмотреть еще пример. Один из важнейших металлов на планете – золото. Это самый старый металл – мы знаем его семь тысяч лет. За все это время было добыто 163 тысячи тонн золота, 148 тысяч тонн из них сегодня находится в руках жителей Земли. Золото перемещается – мы с коллегами моделируем жизнь некоторых металлов, золота в том числе. Моделируем золотые потоки в промышленности, ювелирном деле, банковском секторе, учитываем виртуальных торговцев золотом, которые торгуют, по сути, деривативами. И эти модели показывают, где проходят границы ограничения роста потребления, где проходит пик добычи. Многие ископаемые уже прошли этот пик. Нефть, например. Или золото – его осталось очень мало. Почти заканчивается гелий – пик он прошел еще 20 лет назад.

«СП»: – Что стоит за этими цифрами?

– Все эти процессы связаны с численностью населения и его подушевым потреблением. Понятно, если даже сократить производство на душу населения, мы ничего не выиграем в сокращении объемов потребления: численность населения все равно растет. Фактически, мы сегодня проигрываем эту игру. Мы сокращаем потребление, но общее потребление все равно растет.

«СП»: – И что с этим делать?

– Мы пытаемся построить модели, как должно оптимально функционировать все нынешнее «домашнее хозяйство» в масштабах планеты. Как добывается и расходуется энергия, как обращаются некоторые металлы и фосфор. Сейчас мир, можно сказать, уже клюнул жареный петух. Поэтому мы делаем системный анализ и динамику расходования основных ресурсов – металлов, фосфора, угля, нефти. Все они должны рассматриваться в единой системе, потому что потребление каждой из этих позиций взаимосвязано с другими.

Например, поскольку население Земли растет, нужно больше пахотной земли. Для этого нужна энергия, фосфорные удобрения, металлы. Потребление всех этих ресурсов собрано в единый узел.

Компьютерное моделирование современных производств приносит, без преувеличения, страшные результаты. Человечество высасывает ресурсы досуха, и чтобы выжить, нужно полностью менять парадигму роста. Иначе очень скоро мы достигнем потолка в возможностях планеты. Пик добычи угля наступит через 3-4 года, пик добычи нефти прошел в 2008-м году – с этого момента добыча падает примерно на 3% в год. Между тем, нефть – главный драйвер экономического роста в мире. Пик потребления электроэнергии наступит в 2015-2020 годах. Пик добычи фосфора приходится на наши дни.

«СП»: – Пик добычи фосфора – это разве критично?

– Фосфор – самый главный драйвер рынка продуктов питания. И ему нет замены. Мы не можем есть свинец или железо, нам нужен фосфор… Да, потребление металлов или нефти может различаться в зависимости от социального состава общества. «Золотой миллиард» потребляет больше нефти и металлов, чем остальные жители Земли. Но еда – это совсем другое. Богатый не кушает кардинально больше, чем бедный, тут разница между ними минимальная…

Давайте посмотрим, откуда берутся в обществе процветание, деньги, богатство и счастье. Самый главный драйвер здесь – это энергия. Энергия позволяет делать фосфор, а фосфор – делать еду. Люди, получается, сделаны из энергии и фосфора. Энергия, в свою очередь, – это прежде всего нефть. Получается, на 70% нынешние люди сделаны из… нефти. Нефть и фосфор – главные богатства, которые движут вперед цивилизацию.

«СП»: – Что произойдет, если мы пройдет пик потребления энергии, пик фосфора, пик металлов?

– Цепочка причин и следствий выглядит так: ресурсная база – производство по извлечению ресурсов – потребление – богатство – качество жизни – комплексная инфраструктура общества. Мы берем ресурсы, становимся более богатыми, и строим все больше офисов, железных дорог, магазинов… Что со всем этим произойдет? Расчеты показывают, что сначала пик добычи проходят ресурсы, потом – через 15-20 лет – проходит пик богатства. При этом затраты на поддержание привычной инфраструктуры растут по-прежнему, но доходы становятся низкими.

В этом заключается огромная проблема, потому что такая ситуация влечет за собой финансовый кризис. Именно в том, что у нас заканчиваются ресурсы, заключается проблема возникновения финансового кризиса.

«СП»: – Такое уже бывало?

– Бывало. Например, в Римской империи. Римляне забирали ресурсы, присоединяя новые провинции. В этих провинциях они строили развитую инфраструктуру: здания, дороги, акведуки. Рим расширялся до момента, когда экспансия перестала приносить ресурсы: границы империи уперлись, с одной стороны, в леса и болота, с другой – в пустыню. Новые провинции больше не обогащали Рим, приток привычного объема ресурсов прекратился, и доходы римлян начали резко падать. Но у них имелась колоссальная инфраструктура, которая требовала колоссальных затрат на поддержание в рабочем состоянии. Рим не мог больше заработать на ее содержание, у него больше не было источника богатства. Это и вылилось, в итоге, в конец Римской империи.

Примерно то же произошло с Британской империей. Сначала рост доходов, рост затрат государственного аппарата, потом доход пропадает, и лет через 15-20 ситуация захлопывается. Британская империя – это, прежде всего, уголь. На нем работали паровозы, пароходы, империя прекрасно развивалась. Возникла колониальная империя, которая захватывала все больше территории, пока не дошла до края. А потом Британская империя прошла пик максимальной добычи угля, металлов, фосфора. Вскоре началась Вторая мировая война – очень затратное предприятие, в ходе которой британцам пришлось оплачивать военные операции в Европе. А потом закончился рост богатства. В этой ситуации англичане поступили по-умному: сами развалили свою империю.

«СП»: – Мы повторяем этот путь?

– Если мы сейчас посмотрим, что творится с ресурсами на глобальном уровне, то увидим удручающую картину. Пик добычи рыбы давно пройден. Мы больше не развиваем площади, годные для сельскохозяйственных работ из-за эрозии. Про пики добычи фосфора, нефти и металлов я уже говорил.

Все это ведет нас к ситуации заката Римской империи. Сколько времени у нас осталось? По моим данным, уже в период с 2017 по 2035 годы издержки будут превышать доходы. Получается, у нынешней империи мало времени. Возможно, ее идея себя уже изжила.

Сегодня мир развивается линейным способом. А нужно, чтобы доминировали замкнутые процессы потребления, переработки и возврата в производство того, что сейчас мы выбрасываем. Если мы сумеем заново пускать в производство потребленный металл или фосфор, мы можем сохранить нынешний образ жизни. Если нет – эту цивилизацию ждет гибель.

Другое мнение

Александр Чикунов, сопредседатель «Института Мировых Идей»:

– XX век был удивительным в истории человечества. Прежде всего, огромное число людей совершило переход из аграрной эпохи в индустриальную эру. Было открыто электричество (например, в начале XX века СССР прошел электрификацию), стали активно использоваться нефть и газ. В конце XIX века был придуман двигатель внутреннего сгорания, и XX век стал веком автомобиля. Люди массово переселялись из сел в города, возникли мегаполисы. В медицине наблюдался колоссальный прогресс: возникли общественные госпитали, были открыты антибиотики, что привело к огромному сокращению детской смертности и смертности от инфекционных и бактериальных болезней. В сельском хозяйстве стали активно применять механизацию и пресную воду для полива. Наконец, были синтезированы минеральные удобрения.

Все это привело к тому, что население Земли стремительно увеличилось – примерно с 1 млрд человек в конце XIX века до 7 млрд сегодня. Этих людей лечила медицина, их кормили сельское хозяйство и химические удобрения, электричество позволяло им комфортно жить в городах. Они строили заводы, фабрики, города – это требовало много ресурсов.

С другой стороны, важно понимать, сколько стран прошло в XX веке этим путем: всего 15 стран. Да, индустриальный прогресс – это только 15 стран мира. В начале века на этот путь встали Великобритания, США, некоторые страны Европы – это видно, кстати, по числу выпущенных в этих странах автомобилей. Япония присоединилась к классу индустриальных стран в послевоенное время, Китай рванул в 1980-е годы.

Этот развитие требовало колоссального роста потребления металлов – за последние 40 лет люди потребили металлов больше, чем за всю остальную историю человечества. Такими же впечатляющими темпами росло производство, потребление нефти и удобрений. Все это не могло не отразиться на окружающей среде. Во второй половине XX века наблюдается стремительный рост концентрации углекислого газа в атмосфере, и глобальное потепление в XXI веке стало бесспорным фактом.

Мы разрушили не только глобальный углеродный цикл в атмосфере. Мы еще наполовину уничтожили леса, во всех регионах мира идет деградация почвы в связи с применением гигантских объемов минеральных удобрений. Эти удобрения загрязнили моря и океаны, а во многих регионах мира кончилась или близка к исчерпанию подземная пресная вода. Сотни миллионов людей сегодня находятся в зоне потенциальной пищевой катастрофы – на территориях, где они проживают, скоро не будет урожаев.

Кроме того, важно понимать, что мир – условно – разделен на три разные цивилизации. Первая – это цивилизация сверхбогатых, которые составляют так называемый «золотой миллиард». Они имеют все – машины, апартаменты, мегаполисы, электричество, гаджеты, айфоны, личные самолеты, – словом, сверхпотребление. Цивилизацию номер два составляют не очень богатые – примерно 2 млрд человек, живущие в развивающихся странах типа России, Китая и Бразилии. Наконец, третью цивилизацию составляют небогатые – примерно 3 млрд человек, которые находятся в аграрной стадии: основная часть Индии, плюс большая часть не индустриальных стран. Кроме этих трех цивилизаций, есть еще миллиард постоянно голодающих, у которых нет ни дохода, ни еды. Они выживают, по большому счету, только благодаря гуманитарной миссии ООН.

Весь сегодняшний мировой ВВП – этот мировой пирог – можно разделить и понять, сколько людей могло бы им прокормиться. Вопрос здесь заключается в том, как именно прокормиться? Если бы все стали потреблять, как американцы, население Земли не могло быть больше 2 млрд человек. Население может составлять около 8 млрд человек с уровнем потребления развитого Китая или нынешней России. Наконец, население Земли может быть 34 млрд человек, если будут потреблять, как индийцы.

Что интересно, «золотой миллиард» – примерно 13-15% населения – потребляют около 60% мирового пирога.

Что здесь вызывает тревогу? Все страны мира декларируют, что на ближайшие 10-15 лет надеются на прогресс и экономический рост. «Золотой миллиард» будет расти темпами не очень высокими, но даже его прирост на 1-2% будет эквивалентно появлению еще 4 млрд потребителей уровня индийцев. Россия и Китай будут расти темпами 5-8% в год, и добавим еще 12 миллиардов потребителей уровня индийцев (назовем их стандартными потребителями). Наконец, страны типа Индии принесут еще 3 млрд человек.

Получается, через 15 лет мы будем иметь до 20 млрд новых стандартных потребителей. Выдержит ли такой рост Земля?

Можно посмотреть, что означает экономический рост в 6-8% в течение 10-15 лет на примере Китая. Это значит, 350 миллионов человек переезжают из деревни в город. Когда человек переезжает в город, уровень его потребления вырастает примерно в 5 раз. Ему нужна зарплата, квартира, машина, электричество, тепло. В Китае для этого будет построено 1000 километров метро, 40 миллиардов квадратных метров офисов. Это приведет к удвоению энергопотребления. Китайцы купят 200 миллионов автомобилей (для сравнения – в России 35 миллионов).

Этот прогресс означает, что сотни миллионов других жителей Земли начнут испытывать дискомфорт. Это еще означает, что мир стоит на черте, за которой уже нельзя надеяться на продолжение тенденций развития XX века.

Самое важное – должна быть изменена нынешняя модель потребления. До 1960-х годов люди мечтали о полетах в космос, распахивали целину, строили электростанции. Это был драйв жизни человека, который побеждает природу. Но после 1960-х возникла тотальная картина потребительского общества. В координатах этого общества твоя жизнь успешна, если в конце ее ты построил дом, вырастил детей, дал им замечательное образование, если у тебя несколько машин и много денег на счету. Потребительское общество – это главная проблема, которую нам надо решить…

http://al-lobanov.livejournal.com/149580.html

http://svpressa.ru/world/article/51422/

Опубликовано 18 Июн 2017 в 16:00. Рубрика: Международные дела. Вы можете следить за ответами к записи через RSS.
Вы можете оставить свой отзыв, пинг пока закрыт.