"Zielone Brygady. Pismo Ekologów" nr 9 (63), Wrzesień '94

EKOLOGICZNE ASPEKTY POZYSKIWANIA ENERGII

1. Energia i środowisko.
Analizując temat przedstawiony w tytule nie sposób jest się oderwać od próby zdefiniowania lub określenia pojęć energii i środowiska. Tak pojęta tematyka będąca przedmiotem naszych rozważań zawiera w swojej treści obszar prawie że nieskończony: od makro- do mikrokosmosu. Od jednej tajemnicy do drugiej. Zarówno bowiem energia jak i środowisko są pojęciami wyczuwalnymi intuicyjnie, ale wymykającymi się precyzji zafundowanej nam przez logikę. Odwołajmy się zatem do intuicji, wykorzystując mądrość ludzi światłych, od lat analizujących temat.
2. Środowisko.
Stanisław Lem [1] mówi:
"Ziemia ma 12.000 kilometrów średnicy (wg [4] nieco ponad 12.700 km, przyp. autora). Niech pan za jej model weźmie jabłko o średnicy 12 centymetrów. Cała biosfera - od dna oceanu do końca troposfery - ma nie więcej niż 10 kilometrów. To znaczy, że proporcjonalnie skórka jabłka jest jakieś 10 razy grubsza od ziemskiej otuliny. Ta cieniutka warstwa leży na ogromnej magnetycznej bani. My w tej otulinie żyjemy, w niej się awanturujemy, mordujemy, kochamy i okropnie puszymy zapominając, że przeniesieni do skali jabłka nie osiągniemy nawet rozmiarów bakterii. Raczej będziemy przypominali najmniejsze z wirusów. Więc wszystkie nasze problemy cywilizacyjne i kryzysy można w tej skali przedstawić co najwyżej jako warstewkę pleśni na skórce. A przecież nasze jabłko wisi w bezkresnej przestrzeni, której w skali jabłka nie możemy nawet zbudować".
Innymi słowy środowisko zdefiniowane w skali makro jest warstewką pleśni na jabłuszku zwanym Ziemią.
3. Energia.
Energia pojmowana w sensie termodynamicznym jest pewną niezniszczalną własnością materii, która może być przekazywana bądź to na sposób ciepła bądź też na sposób pracy. I jest to istota I zasady termodynamiki. II zasada mówi o nierównowartości tych form przekazywania energii: przekazywanie energii na sposób pracy jest z punktu widzenia człowieka formą bardziej szlachetną: zastępuje ona bowiem wysiłek jego mięśni. Cała działalność ludzkości związana z energią sprowadza się do tego, aby oba sposoby przekazywania tej własności materii wykorzystać dla swoich zbyt często bardzo egoistycznych celów.
Spróbujmy rozbudować skalę zaproponowaną przez Lema do najbliższych okolic układu słonecznego. Otóż jabłuszko to, zwane Ziemią, okrąża pewną, niedużą gwiazdę, o średnicy 14 metrów zwaną przez nas Słońcem w odległości 1400 metrów. Gwiazda ta, o średniej temperaturze powierzchni około 6000o K przekazuje Ziemi niecałą jedną półmiliardową część emitowanej przez siebie energii [3]. Około trzydziestu procent promieniowania słonecznego padającego na Ziemię zostaje odbite w przestrzeń kosmiczną. Reszta, w ilości 120 000 000 gigawat jest przez nią pochłaniana. Dla porównania: moc wszystkich elektrowni na naszej planecie wynosi 2 500 gigawat [3].
Gdyby w podobnym stopniu zagęścić skalę czasu, życie ludzkie trwało by trzy godziny. A więc człowiek jest kosmicznym wirusem?
4. Człowiek.
Nie! I owo "nie" dotyczy przede wszystkim świadomości i inteligencji ludzkiej. Wirus jest bowiem formą życia, chociaż nie wszyscy są do tego przekonani. Natomiast inteligencja jest wyłącznie przywilejem człowieka. Mózg ludzki jest połączeniem 10 miliardów neuronów. "Neurony, przypominające rozgwiazdę, Przesyłają sobie elektrochemiczne impulsy za pomocą wypustek, zwanych dendrytami. (...) Obliczyli, że w ciągu jednej minuty w mózgu następuje 100 000 do 1 000 000 różnych reakcji chemicznych. W 1974r. podjęli się obliczenia aktywnej sieci połączeń neuronowych w mózgu - liczba ta sięgała wtedy 10 + osiemset zer. Żeby zdać sobie sprawę z rzędu wielkości tej liczby, można ją przyrównać do liczby atomów w całym wszechświecie: 10 + sto zer. Liczba atomów jest osiem razy mniejsza niż liczba połączeń międzyneuronowych w mózgu." [5]. Aktualne informacje w sposób niewiarygodny przekraczają tę liczbę. I dlatego możemy stwierdzić, że praktycznie rzecz biorąc umysł ma nieskończony potencjał [5].
Ma. Ale wykorzystywany jest w minimalnym stopniu. I to nie z winy człowieka. Dlaczego nie jest wykorzystywany, nie wiadomo. Ale nie ten temat stanowi istotę naszych rozważań.
Zasadniczą sprawą jest to, że umysł ten może istnieć w niewyobrażalnie wąskich przedziałach własności fizykochemicznych związków, które go otaczają. Wobec ogromu, pustki i krańcowych warunków panujących w kosmosie, tylko Ziemia - według naszej obecnej wiedzy - jest jedynym jego przytuliskiem. Posiada bowiem zdolność kreowania warunków niezbędnych dla jego zaistnienia i bytowania. Nie wiem, czy z racji jego minimalnego wykorzystania czy też z innych powodów, działanie ludzkości jako gatunku zdaje się potwierdzać albo skłonności samobójcze, albo - co jest bardziej optymistyczne - jego niedojrzałość i lekkomyślność. Poprzez swoją zachłanność i egoizm pojedynczych jednostek, który skumulowany tworzy potężną siłę, owa niezwykle subtelna równowaga której istnieniu zawdzięczamy działanie umysłu, a tym samym istnienie człowieka, zostaje w obecnych czasach zachwiana. Spróbujmy to wykazać w skali makro.
5. Przemiany energii na Ziemi.
Na rysunku 1 przedstawiono obieg spalania i fotosyntezy w przyrodzie. Ze Słońca dociera przeciętnie 1,35 kW/m2 energii ([9], jest to tzw. stała słoneczna. Na rysunku uściślono jej wartość zgodnie z najnowszymi danymi [3]). Rośliny wykorzystują ok. 1% z tej ilości absorbując z atmosfery dwutlenek węgla oraz wodę z otoczenia. W wyniku reakcji biochemicznych w ich organizmach wydzielany zostaje do atmosfery tlen. Rośliny częściowo są pożerane przez zwierzęta i ludzi, częściowo zaś obumierają, tworząc cmentarzyska, które mieszając się z glebą, macerują się jak dobre wino, przetwarzając się w to, co nazywamy węglem, ropą naftową, gazem ziemnym - czyli pierwotnymi nośnikami energii. Jest to nic innego, jak zakumulowana energia Słońca.
Czas przetworzenia energii promieniowania Słońca w pierwotne źródła energii jest niebagatelny: około miliona lat. Spalając węgiel, gaz ziemny, ropę i jej przetwory zużywamy energię dostarczoną na Ziemię około miliona lat temu i zakumulowaną przez naszą planetę (rys. 2, [9]).
6. Zapotrzebowanie na energię.
Organizm człowieka dla utrzymania się przy życiu potrzebuje niezwykle mało energii: tyle, co kiepska żarówka, 75 W. Drugie tyle wymaga praca mięśni. Jednakże znacznie więcej energii wymaga zaspokojenie jego potrzeb bytowych, produkowanych przez szeroko pojęty przemysł, karmiony głównie energia pochodzącą ze źródeł pierwotnych: około trzydziestu razy więcej (rys. 1, [9]). Jest to tak, jakby każdy z nas miał do dyspozycji 30 niewolników, pracujących na zaspakajanie uzasadnionych naszych potrzeb i nie zawsze uzasadnionych zachcianek. Wraz z rozwojem naszej cywilizacji technicznej ilość ta będzie rosła, ponieważ wzrost dobrobytu materialnego wiąże się ze wzrastającym zapotrzebowaniem na energię. Ponadto ilość ludzi na Ziemi rośnie w zastraszającym tempie, nasze zaś rozważania dotyczą wartości średnich, przypadających na jedną osobę. Oznacza to, że z jednej strony jej konsumpcja będzie rosła, z drugiej zaś, że powstaną niezwykłe napięcia społeczne. Trudno sobie bowiem wyobrazić, żeby kolosalna i stale rosnąca dysproporcja w jakości życia potężnych grup ludzkich miała być czynnikiem stabilizującym pokój na Ziemi. Ale pomińmy ten problem.
Przez ostatnie dziesiątki tysięcy lat ekosfera Ziemi znajdowała się we względnej równowadze dynamicznej dzięki zjawiskom fotosyntezy i spalania. Skład chemiczny atmosfery, wód i gleby w skali makro pozostawał praktycznie stały a nadmiar energii otrzymywanej ze Słońca magazynowany był w węglu, ropie naftowej i gazie. Te też źródła - w skali życia ludzkości - nieodnawialne, stały się przedmiotem rabunkowej eksploatacji przez, jak to określił Lem, "drapieżną małpę", która nie myśląc o przyszłości swojego gatunku i prowadząc nieustanne krwawe kłótnie narusza w tej chwili w sposób nieodwracalny ową delikatną równowagę dynamiczną. Z rys. 1 wynika, że w latach siedemdziesiątych ilość energii niezbędnej do utrzymania życia na Ziemi poprzez spalanie organiczne wynosiła 13,5 W/m2, natomiast spalanie pierwotnych nośników energii przez szeroko pojęty przemysł służący zaspokajaniu potrzeb ludzkich - 400 W/m2. Liczba pierwsza na skutek degradacji życia na Ziemi ma od dawna tendencję malejącą, druga zaś rosnącą. Oznacza to, że coraz bardziej ubywa tlenu w atmosferze, rośnie zaś ilość dwutlenku węgla, tlenków azotu, pyłów. Maleją zasoby nieodnawialnych źródeł energii, rośnie zanieczyszczenie wód i gleby. Nie będę tego tematu rozwijał. Dodam tylko, że straty wynikające z zanieczyszczenia środowiska naturalnego w Polsce oceniane są na 11,5% dochodu narodowego [8]. Oznacza to że co dziesiąty człowiek w kraju pracuje wyłącznie na to aby pozostałych dziewięciu mogło ten kraj bezpowrotnie niszczyć.
7. Najbliższa przyszłość.
Według Skolimowskiego [6] być albo nie być człowieka na tej planecie rozstrzygnie się w ciągu najbliższego półwiecze. Z tym, że Polska jako kraj zacofany cywilizacyjnie i technicznie nie jest sobie w stanie uzmysłowić tego faktu tak dobitnie, jak najbardziej rozwinięte kraje świata, doświadczające tego zagrożenia na codzień. I właśnie wynikające z tego doświadczenia wnioski powodują, że są one pierwszymi usiłującymi przeciwdziałać jemu w sposób bardzo zdecydowany. Nie oznacza to jednakże, iż Polska jako kraj jest tutaj zupełnie bezradna i nie zauważa istniejących przed nią zagrożeń. Świadczyć o tym może niedawny raport [7] Polskiej Akademii Nauk. Wynika z niego, że w Polsce zagrożonych jest 75% lasów, że do 2030r. jeziora nadmorskie staną się słone; zalane zostaną Żuławy i inne obszary depresyjne a poziom wody w Bałtyku może się podnieść o ponad dwa metry, co spowoduje zalanie obszaru na którym dzisiaj mieszka 250 000 osób. Wynika to z powstającego efektu cieplarnianego, który może spowodować w tym czasie podniesienie się średniej temperatury letniej o dwa stopnie, a średniej temperatury w zimie o sześć stopni Celsjusza. Oznacza to zwiększenie się ilości opadów przy potęgującej się suszy na skutek bardziej intensywnego parowania, znacznej zmiany klimatu, postępującego stepowienia dużych obszarów gruntów i nie wywołanych polityką zmian geograficznych, takich jak np. podzielenie się Helu na szereg wysp, który może wyglądać podobnie jak za czasów pierwszych Piastów. I nie są to bynajmniej wszystkie zagrożenia.
Niekiedy odnoszę wrażenie, że nad chorą Ziemią czuwa jakiś kosmiczny anestezjolog. W anestezjologii bowiem ciężko choremu podaje się częstokroć gaz rozweselający aby ulżyć jego cierpieniom. W atmosferze naszej planety pojawia się coraz to więcej tlenków i podtlenków azotu. A to, co w nomenklaturze chemicznej nosi nazwę podtlenku azotu, to właśnie gaz rozweselający.
Oby to była prognoza samoniszcząca się, to znaczy taka, która stymuluje działania mające na celu przeciwstawienie się jej wnioskom.Władysław Tomczak

Powyższy tekst został wygłoszony jako referat na rocznicy 25-lecia ukończenia studiów przez jeden z roczników Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej.

Literatura.
[1] Drapieżna małpa, Wywiad ze Stanisławem Lemem. Gazeta Wyborcza, 20.02.94.
[2] Waldemar Galos, Wpływ Słońca na biosferę Ziemi. Era Wodnika 2/93.
[3] Edward Kostowski, Promieniowanie cieplne, PWN, Warszawa 1993.
[4] Notre Uniwers, Hatier, Paris 1984.
[5] Katarzyna Gozdek-Michaelis, Supermożliwości twojego umysłu. Comes, Warszawa, 1993.
[6] Henryk Skolimowski, Filozofia żyjąca, Pusty obłok, Warszawa 1993.
[7] Człowiek i środowisko, raport PAN pod redakcją Stefana Kozłowskiego. Warszawa 1994.
[8] Przemysłowa energia odpadowa, PWN, Warszawa 1994.
[9] Pierre Le Goff, Energetique industrielle, tome 1, Technique & Documentation, Paris 1979.



rys. 1. Obieg spalania i fotosyntezy




rys. 2. Schemat przekazywania energii zakumulowanej
za pomocą fotosyntezy

"Zielone Brygady. Pismo Ekologów" nr 9 (63), Wrzesień '94