Поездка на фабрику дистрибуции удобрений Yara в Дар-эс-Саламе, 2018 год. Я радовался даже больше, чем передает фотография[82].
Я люблю такие поездки. Понимаю, звучит странно, но для меня удобрения — это настоящее волшебство, и не только потому, что они делают наши сады и лужайки симпатичнее. Наряду с карликовой пшеницей Нормана Борлоуга и новыми сортами кукурузы и риса, синтетические удобрения — ключевой фактор сельскохозяйственной революции, которая изменила мир в 1960-х и 1970-х годах. Считается, что, если бы мы не придумали синтетические удобрения, население планеты было бы на 40–50% меньше, чем сейчас.
Мир уже использует много удобрений, но бедные страны еще страдают от их нехватки. Сельскохозяйственная революция, о которой я говорил, — ее часто называют также зеленой революцией — обошла Африку стороной: здесь среднестатистический фермер получает всего одну пятую урожая с гектара земли по сравнению с американским «коллегой». Дело в том, что в бедных странах большинство фермеров не могут получить кредит на покупку удобрений, к тому же последние здесь стоят дороже, чем в богатых странах, потому что их нужно доставлять в сельские регионы по плохим дорогам. Если мы поможем бедным фермерам повысить урожайность, они будут зарабатывать больше денег и покупать продукты. Миллионы людей в беднейших странах мира смогут получать достаточно еды и питательных веществ. (Подробнее мы поговорим об этом в главе 9.)
Почему удобрения так важны? Потому что они дают растениям необходимые нутриенты, включая фосфор, калий и особенно актуальный в контексте климатических изменений азот. Впрочем, азот — это палка о двух концах. Он тесно связан с фотосинтезом, в ходе которого растения преобразуют солнечный свет в энергию — так что без него не было бы растений, а значит, и пищи для нас. Но азот также усугубляет климатические изменения. Чтобы понять, почему это происходит, посмотрим, что он делает для растений.
В сельском хозяйстве наблюдается огромная пропасть. Благодаря удобрениям и другим усовершенствованиям американские фермеры получают больше урожая с единицы земли, чем раньше. Но у африканских фермеров урожайность практически не изменилась. Сузив эту пропасть, мы спасем многие жизни и поможем людям избежать нищеты. Однако любые попытки добиться этого без инноваций лишь усугубят климатические изменения. (Продовольственная и сельскохозяйственная организация при ООН)[83]
Для выращивания сельскохозяйственных культур требуются тонны азота — намного больше, чем можно найти в природе. Именно благодаря азоту кукуруза вырастает на 3 метра в высоту и дает огромное количество семян. Как ни странно, большинство растений не могут вырабатывать собственный азот: они получают его из аммиака, содержащегося в почве, где его производят различные микроорганизмы. Растение будет расти, пока получает азот, и перестанет, когда израсходует его запасы. Вот почему добавление азота стимулирует рост.
Тысячу лет люди подпитывают свои посевы азотом, применяя природные удобрения, такие как навоз и помет летучих мышей (гуано). Серьезный прорыв совершили два немецких химика, Фриц Габер и Карл Бош, в 1908 году: они придумали, как получать аммиак из азота и водорода в фабричных условиях. Сложно переоценить эпохальное значение их изобретения. Процесс Габера — Боша дал возможность производить синтетическое удобрение, значительно увеличив количество культурных растений для получения продуктов питания, а также количество пригодных для этого географических регионов. Речь об основном методе получения аммиака, которым мы пользуемся сегодня. Норман Борлоуг — один из величайших героев человечества, а Габер и Бош — авторы, вероятно, самого важного изобретения, о котором большинство людей никогда не слышали[84].
Но вот в чем подвох: микроорганизмы, которые вырабатывают азот, тратят на этот процесс огромную энергию. Их энергетические затраты настолько велики, что они «трудятся» только при крайней необходимости — когда вокруг них в почве не остается азота. Если азота достаточно, они перестают его вырабатывать и расходуют энергию на что-то другое. Так что, когда мы добавляем в почву синтезированное удобрение, микроорганизмы в почве чувствуют присутствие азота и перестают вырабатывать его.
У синтетических удобрений есть и другие минусы. Для их производства нужен аммиак, производство которого требует нагрева. Для этого мы сжигаем природный газ — и получаем эмиссию парниковых газов. Для перевозки удобрения с фабрики на склад (как тот, что я посетил в Танзании), а затем на ферму используются грузовики, работающие на углеводородном топливе. Наконец, большое количество содержащегося в удобрении азота после внесения в почву так и не впитывается растениями. По сути, сельскохозяйственные культуры поглощают менее половины азота, которым удобряют фермерские поля. Излишки остаются в земле, или попадают в поверхностные воды, вызывая их загрязнение, или уходят в атмосферу в виде оксида азота, у которого потенциал влияния на климат больше в 265 раз, чем у углекислого газа.
В общей сложности в 2010 году на долю удобрений пришлось около 1,3 миллиарда тонн выбросов парниковых газов, и это число, скорее всего, вырастет к середине столетия до 1,7 миллиарда тонн. Независимо от процесса Габера — Боша.
К сожалению, сегодня для удобрений не существует реалистичной безуглеродной альтернативы. От их производственных выбросов можно избавиться, если для синтеза аммиака использовать чистую электроэнергию вместо ископаемого топлива. Однако это дорогой процесс, который значительно повысит цену на удобрения. В США, к примеру, этот метод производства мочевины с высоким содержанием азота повысил бы цены более чем на 20%.
Итак, мы обсудили выбросы, связанные только с производством удобрений. Сегодня нет возможности улавливать парниковые газы, которые попадают в атмосферу при их использовании. Не существует эквивалента улавливания углерода для оксида азота. А значит, невозможно рассчитать полную сумму зеленой наценки для безуглеродных удобрений — хотя это была бы полезная информация, поскольку мы видим, что в этой области нужны значительные инновации.
С технической точки зрения можно добиться того, чтобы посевы лучше впитывали азот, — если в распоряжении фермеров окажется технология для точного отслеживания уровня азота и они будут использовать ровно столько удобрений, сколько нужно для посевного сезона. Но это дорогостоящий, затратный по времени процесс, в то время как удобрения дешевые (по крайней мере, в богатых странах). Выгоднее применить больше, чем нужно, чтобы обезопасить себя и добиться максимального роста посевов.
Некоторые компании разработали химические добавки, благодаря которым растения поглощают больше азота и его меньше попадает в подземные воды или испаряется в атмосферу. Однако эти добавки используются всего для 2% удобрений в мире, поскольку результат не достаточно стабильный и производители не занимаются их улучшением.
Сегодня ведется работа и над другими решениями проблемы азота. К примеру, проводятся генетические исследования новых разновидностей посевов, которые получают азот от бактерий. Одна из компаний получила генетически модифицированные микроорганизмы, которые усваивают азот: он поступает не через удобрения, а через добавленные в почву бактерии, которые постоянно выделяют азот, даже если он уже есть. Если этот метод сработает, он значительно снизит потребность в удобрениях и все связанные с ними выбросы.
На все вышеперечисленное нами приходится около 70% эмиссии парниковых газов в сельском хозяйстве. Остальные 30% можно охарактеризовать двумя словами — вырубка леса.
Согласно данным Всемирного банка, с 1990 года мир потерял более 1,3 миллиона квадратных километров лесов[85]. (Это больше, чем территория ЮАР или Перу, и составляет около 3% общей площади планеты.) Вырубка леса приводит к мгновенным и очевидным последствиям: к примеру, если деревья сжигают, они тут же выделяют весь содержащийся в них углекислый газ. Когда дерево выкорчевывают из земли, это тревожит почву, а в ней, как оказалось, много углерода (даже больше, чем в атмосфере и всех растениях, вместе взятых). При рубке и корчевке деревьев весь запас углерода попадает в атмосферу в виде СО2.
Вырубку леса было бы легче остановить, если бы она везде происходила по одним и тем же причинам, но, к сожалению, это не так. Например, уничтожение амазонских дождевых лесов в Бразилии за последние несколько десятков лет вызвано необходимостью увеличить площадь пастбищ для скота. (С 1990 года бразильские лесонасаждения сократились на 10%.) А поскольку продукты — товар глобального потребления, их импорт одной страной может повлиять на землепользование в другой стране. Чем больше мяса едят в США и других странах, тем быстрее вырубают лес в Латинской Америке. Чем больше бургеров в любой точке мира, тем меньше деревьев в этой части света.
Выбросы такого характера накапливаются быстро. Исследование Института мировых природных ресурсов показало, что, если говорить об изменениях в землепользовании, американская «диета» дает практически такую же эмиссию, как и вся энергия, которую используют американцы для получения электричества, производства, перевозок и строительства[86].
Однако в других регионах мира вырубка леса никак не связана с бургерами и стейками. В Африке, к примеру, нужно расчистить землю под посевы и получить топливо, чтобы накормить растущее население континента. Нигерия, где одни из самых высоких темпов вырубки леса в мире (с 1990 года страна потеряла более 60% своих лесонасаждений), — один из крупнейших в мире экспортеров древесного угля, образующегося в процессе разложения дерева при высоких температурах.