ДУРЯТ НАШЕГО БРАТА?
К вопросу об антропогенном изменении климата и
о проблемах с Монреальским и Киотским протоколами

Борис Клинский, начальник отдела ФГУП ЦИАМ, к.т.н.
Юрий Назаренко, инженер НИЦ ЦИАМ

В разнообразных спорах об экологических нормах, стандартах и протоколах, время от времени выплескивающихся на страницы СМИ, есть момент, который, как правило, не замечают спорящие стороны: все эти документы и правила давно стали мощнейшими орудиями конкурентной борьбы. Поэтому было бы самообманом принимать серьезные решения, не разобравшись досконально не только в том, сколь реально велик вред "усмиряемого" фактора, но и кому, чем и насколько выгодно то или иное международное соглашение в области экологии.

Действующие ныне в авиации правоустанавливающие документы по экологии представляются весьма удобным объектами, изучая которые можно установить многие общие закономерности, присущие как самим ограничивающим документам, так и технологиям их разработки и утверждения. Знание этих закономерностей представляется небесполезным для широкого круга лиц.

Нормы шума на местности были первыми обязательными в авиационной экологии для всех и одними из первых, если не первыми международными экологическими нормами вообще. Повсеместно шли поддержанные юристами мощные движения за ограничение шума самолетов, прекращение полетов и даже снос аэропортов. Но, время шло, и вот уже подавляющее большинство пассажирских самолетов оснастили двухконтурными двигателями, уровень шума которых упал многократно. Необходимость в радикальных мерах отпала, однако адвокаты уже сумели-таки заставить раскошелиться на борьбу с шумом, причем не только тех, кто живет вблизи аэродромов, а практически всех налогоплательщиков. Этот процесс подробно описал Артур Хейли в романе "Аэропорт".

К окончанию второй трети ХХ века сложилась такая ситуация, при которой западным фирмам, производящим авиадвигатели, нужно было не "закрытие" проблемы шума, а… максимальное ее обострение. Дело в том, что за шестидесятые годы инженеры сумели увеличить ресурс двигателей с 300…1000 часов до 5…6 тысяч и создать предпосылки для дальнейшего их роста еще раз в десять. Однако этот великолепный с инженерной точки зрения результат едва ли мог радовать коммерсантов от двигателестроения. Прогноз динамики спроса на новые двигатели был очевиден: как минимум, десятикратный спад объемов продаж отрасли в денежном исчислении. Увеличение ресурса ГТД - катастрофа для коммерции. И лишь принятие и последующее плавное ужесточение международных норм шума позволило не только сохранить, но и преумножить достигнутые объемы сбыта.

Так все и шло, но вот стали строить жилье … еще ближе к аэропортам. Как и следовало ожидать, проблема шума обострилась вновь, и каждый децибел его снижения стал цениться на вес даже не золота, а брильянтов.

При разработке новых двигателей снижение уровня шума было достигнуто фактически попутно, как побочный эффект. Затем были приняты международные нормы шума, которые первоначально лишь узаконили положение, сложившееся после внедрения первых двухконтурных двигателей. Но для вновь разрабатываемых двигателей эти нормы требовали снижения уровня шума еще на 4…5 дБ. Достичь этого можно было, лишь использовав решения, которые повышали цену двигателя уже не на проценты, а во многие разы, …что и требовалось для увеличения объемов сбыта в денежном выражении. С тех пор требования по шуму ужесточались дважды, и это позволило западному двигателестроению не только избежать снижения объемов продаж двигателей для пассажирских самолетов, но и значительно увеличить их. За тридцать лет нормирования шума двигателестроительные фирмы заработали на борьбе с шумом многие миллиарды долларов. Суммарное снижение норм шума за это же время составило в среднем аж … 8 дБ! Так надо ли было нормировать шум пассажирских самолетов, если учесть, что не менее половины из этих децибел были бы "сокращены" в ходе естественной эволюции двигателей без ужесточения норм? Нужны ли были эти нормы вообще кому-то кроме двигателестроительных фирм? Риторические вопросы.

Но если шум от двигателей пассажирских самолетов действительно "бил по ушам" жителей городов и сел, то беремся утверждать, что эмиссия теми же двигателями вредных веществ в атмосферу и вовсе не могла причинить никому никакого реального вреда. К такому выводу авторы пришли, проведя сравнительный анализ двух источников загрязнения - авиадвигателя типа ПС-90А в так называемом "стандартном цикле взлета-посадки" и бытовой газовой плиты с четырьмя конфорками при номинальной тепловой мощности. Измерения и расчеты показали, что, в этих условиях, суммарная концентрация всех продуктов сгорания в воздухе, уходящем из кухни в вентиляцию, всего в 6 раз меньше средней таковой на срезе сопла двигателя ПС-90А. А в 50 метрах за соплом концентрация продуктов сгорания в струе уже существенно меньше, чем в воздухе кухни из-за их разбавления свежим воздухом, эжектируемым реактивной струей. Поскольку процесс сгорания в двигателе организован несравненно лучше, нежели в кухонной горелке (это понятно: экологически "грязный" двигатель неэкономичен, а значит и неконкурентоспособен), то присутствие в нем продуктов неполного сгорания, наиболее вредных для здоровья, еще в несколько раз меньше.

Известно, однако, что женщины, проводящие у плиты намного больше времени, нежели мужчины, все равно ухитряются жить в среднем на десять лет больше последних. Отсюда следует, что нормы эмиссии регламентирует то, что и само по себе в смысле экологии вполне благополучно. Дальнейшее ужесточение норм ведёт лишь к бессмысленной трате средств, которым можно было бы намного лучшее применение, в том числе и на защиту окружающей среды от того, что действительно вредно.

Однако, напрасно выброшенные деньги, даже если это - миллиарды долларов - еще полбеды. Гораздо хуже, когда в борьбе с мнимым вредом под нож экологических запретов попадают перспективные технические идеи и технологии, экологически более чистые, нежели те, что применяются ныне. Так, например, Монреальский протокол, запретив ряд фреонов, тем самым сделал бессмысленными дальнейшие работы в области энергосберегающих технологий. В частности, были практически свернуты работы в области экологически чистых стационарных паровых фреоновых машин типа двигателей Стирлинга, в которых испарение фреона и нагрев его паров осуществлялись за счет использования термальной или солнечной энергии; значительно сузились возможности использования энергии низкотемпературных (до 100…120 °С) источников тепла (см. "Двигатель" № 2-4, 2005). Вдруг оказалось, что фреоны наносят колоссальный вред окружающей среде, поскольку "разрушают озоновый слой".
Чтобы проверить качество этой гипотезы, авторы провели "инвентаризацию" содержащихся в атмосфере природных озоноразрушающих веществ. В их числе оказался… сам озон, молекулы которого, взаимодействуя друг с другом, образуют обычный кислород, не защищающий нас от ультрафиолета.

По предварительным подсчетам, на каждую молекулу озона, содержащуюся в атмосфере, приходится 12 тысяч молекул озоноразрушающих веществ: водяного пара, метана, водорода, окиси углерода, закиси азота, угарного газа, аммиака. Годовое производство "озоноразрушающих" фреонов никогда не превышало одного миллиона тонн в год. Если перемешать его в атмосфере, то на одну молекулу фреона придется как минимум 110 миллионов молекул других озоноразрушающих веществ природного происхождения. Столь ничтожная добавка не может сколь-нибудь заметно повлиять на ход естественного природного процесса разрушения озона во всей атмосфере, а не только в озоновом слое.

В этой связи недавняя ратификация Думой Киотского протокола ставит вопрос: кому и чем он выгоден, а кому - нет.
Далее. Поскольку парниковый эффект играет существенную роль в процессах, идущих в топках паровых котлов, печах нефтеперерабатывающих заводов и т.п., то он давно и хорошо изучен инженерами-теплотехниками. Им нетрудно убедиться в том, что весь содержащийся в атмосфере углекислый газ создаёт такой же парниковый эффект, как водяной пар, содержащийся в столбе воздуха высотой 7 метров при температуре последнего 15 °С и влажности 70 %. А из этого следует, что основной парниковый газ в атмосфере - пары воды, а вклад углекислого газа в ту часть парникового эффекта, что создается газами, исчисляется десятыми долями процента. Большая же часть парникового эффекта в земной атмосфере создается не газами, а облаками, то есть мельчайшими каплями жидкой воды, а также всякого рода аэрозолями и пылью.
С учетом сказанного выше логично предположить, что подлинная цель Киотского протокола, как и Монреальского - косвенный запрет каких-то перспективных технологий, при использовании которых в качестве побочного продукта выделяется двуокись углерода. Например, под практически полное ограничение может попасть производство синтетического жидкого топлива (СЖТ). Себестоимость СЖТ в несколько раз выше себестоимости топлива, получаемого из нефти, однако, в условиях острого дефицита последней с этим приходится мириться.

Рост цен на нефть после Шестидневной войны на Синайском полуострове (июнь, 1967) привел к тому, что к концу шестидесятых себестоимость топлива, производимого из нефти, по-видимому, вплотную приблизилась к себестоимости СЖТ. В пользу этого утверждения говорит тот факт, что в СССР в апреле 1971 г. была поставлена задача: организовать производство СЖТ из углей Канско-Ачинского бассейна.

Связь же между производством СЖТ и выбросами двуокиси углерода самая прямая. Дело в том, что для производства одной тонны СЖТ нужно порядка 155 кг водорода, для выделения которого из воды в современных электролизерах надо потратить более 8000 кВт·ч энергии, а среднемировая цена такого количества электроэнергии составляет примерно $170. Гораздо дешевле прямое использование химической энергии угля, как это делали в Германии. Однако при этом на каждую тонну жидкого топлива образуется 1,57 тонны двуокиси углерода. При объемах производства СЖТ, исчисляемых хотя бы десятками миллионов тонн, утилизировать удастся лишь незначительную их часть. Остальное, в типичных российских реалиях - некуда девать, кроме как в атмосферу. Отсюда - нехитрая пропорция: заменил синтетическим топливом баррель, т.е. бочку нефти - изволь, согласно Киотскому протоколу, выложить "на бочку" $40. Это - при сегодняшнем тарифе в $160 за тонну выброшенной двуокиси углерода. А ведь сторонники присоединения России к Киотскому протоколу обещали рост платы до $600 за тонну, т. е. до $150 за баррель синтетического жидкого топлива.

Следует отметить, что в отличие от России многие европейские страны могут весьма дешево избавляться от излишней двуокиси углерода, сбрасывая ее по трубам в море на глубину 400…500 м. Поскольку выбросов в атмосферу нет, то нет и нарушения Киотского протокола, и не надо ни за что платить. Россия располагает подходящими для такой проделки участками побережья лишь на Дальнем Востоке и крайнем Севере. Транспортировать туда углекислый газ с целью утопления - дело дорогостоящее, организация производства СЖТ на месте из привозного за многие тысячи километров сырья - тоже.

Известен, правда, способ получения водорода из водяного пара и природного газа, при котором, образуется вдвое меньше двуокиси углерода в расчете на тонну СЖТ. Но в конкретных российских условиях это опять-таки потребует или транспортировки угля к месторождениям природного газа, или природного газа - к месторождениям угля, а затем перевозки изготовленного СЖТ к местам потребления или в порты отгрузки. Все это сильно удорожает производство СЖТ, которое в любом случае будет обходиться намного дороже, чем в Европе.

Следует напомнить, что разведанных запасов жидких углеводородов в России при теперешних темпах добычи нефти хватит только на ближайшие 7-10 лет. Решению этого вопроса к этому времени могло бы способствовать производство в России СЖТ на базе имеющихся в России больших разведанных запасов углей, в том числе добываемых открытым способом. Однако ратификация Россией Киотского протокола в будущем практически не позволит нам производить необходимое количество СЖТ, т.е. в перспективе перед россиянами встанет сложная энергетическая безальтернативная ситуация.

Так или иначе, но истинная цена вопроса - не только голубое небо и зеленая травка, а прежде всего - большие деньги. И даже если сбудутся самые радужные прогнозы насчет сумм, которые Россия получит от торговли квотами на выбросы двуокиси углерода и выгод от вступления в ВТО, то все равно те, кто лоббировал ратификацию Киотского протокола, просто в очередной раз спекулировали на экологии. А это, по меньшей мере, неэтично.