Мир строит и производит, как никогда прежде. Это, безусловно, идет на пользу людям, которые получают выгоду от новой инфраструктуры и товаров, но для таких отраслей, как производство и строительство, это обернулось отчаянной жаждой сырья. С 1971 года спрос на сталь утроился, на алюминий вырос в шесть раз, а на цемент – почти в семь раз, согласно данным Международного энергетического агентства.
Вся эта активность вызывает серьезную озабоченность по поводу климата, поскольку производство, использование и утилизация определенных материалов приводят к колоссальным выбросам. В совокупности на производство материалов приходится около четверти глобальных выбросов парниковых газов сегодня.
Меня всегда завораживала эта концепция. В конце концов, бетонные тротуары не стоят и не выбрасывают углекислый газ, как электростанция. Тем не менее, эти серые плиты, возможно, представляют собой даже большую проблему для климатических действий, чем местная газовая электростанция. Давайте разберемся, почему материалы — это та климатическая проблема, которую мы обходим стороной в дискуссиях.
Сталь: главный злодей
Начнем со стали — пожалуй, самого крупного и грозного климатического злодея материального мира. Производство стали и чугуна генерирует около 2,6 миллиарда тонн углекислого газа ежегодно, что составляет примерно 7% всех выбросов, связанных с энергетикой, по данным МЭА.
Если взглянуть на процесс выплавки стали, несложно понять, почему это климатический кошмар. Большинство традиционных производителей полагаются на доменные печи, способные достигать температуры свыше 1000 °C. При таком нагреве запускаются химические реакции между железной рудой и коксом, материалом, получаемым из угля. Для достижения таких температур требуется огромное количество энергии, и ископаемое топливо лежит в основе современной сталелитейной промышленности. Выбросы парниковых газов можно проследить в стали, используемой во всем: от строительных лесов до рам автомобилей.
Поиск зеленых решений
Некоторые компании ищут альтернативы для производства более чистого металла. Стартап H2 Green Steel намерен использовать водород вместо ископаемого топлива. Компания строит то, что может стать первым в мире заводом по производству «зеленой» стали коммерческого масштаба в Швеции, который, по ее словам, будет выпускать 2,5 миллиона метрических тонн стали к 2026 году. Этот стартап был включен в наш список климатических технологических стартапов, за которыми стоит следить в 2023 году.
Другие компании работают над переосмыслением сталелитейного производства с использованием электричества. Вместо доменной печи подход Boston Metal предполагает использование электрохимического реактора. Компания планирует запустить установку промышленного масштаба к 2025 или 2026 году, хотя пробиться в такую огромную и консервативную отрасль, как сталелитейная, будет непросто.
Проблема цемента: двойной удар
Хотя высокие температуры и огромные энергозатраты являются основным источником выбросов, связанных с материалами, они не единственные. Взгляните на цемент — ключевой компонент бетона, того самого невзрачного серого материала, который, я уверен, вы можете заметить где-то рядом с собой прямо сейчас.
Производство цемента ответственно за более чем 7% мировых выбросов углекислого газа. Как и сталь, цемент требует чертовски много энергии для производства: цементные печи обычно работают горячее, чем внутри извергающегося вулкана.
Однако энергопотребление составляет лишь около половины климатической проблемы цемента. Вторая половина связана с так называемыми прямыми выбросами, которые заложены в химическом процессе, необходимом для его получения. Превращение измельченных пород в пригодный для использования строительный материал включает сложные химические реакции, некоторые из которых неизбежно выделяют углекислый газ. Таким образом, производство цемента — это двойная неприятность для климата.
Очистка выбросов цемента, следовательно, потребует решения двух взаимосвязанных, но разных задач: обеспечение процесса энергией без сжигания ископаемого топлива и предотвращение выбросов от химических реакций.
Инновации в строительстве
Стартап Sublime Systems работает над решением обеих проблем. Основанная двумя учеными-батарейщиками из MIT, компания разрабатывает процесс, который основан на воде и электричестве для выполнения той же работы, что и цементная печь.
Хотя команда начинала с малого, производя партии цемента размером с ладонь, компания масштабировалась. В настоящее время Sublime управляет пилотной линией в своей штаб-квартире под Бостоном, которая может производить около 100 тонн цемента в год, и планирует открыть более крупный демонстрационный объект в начале 2026 года. После этого на 2028 год запланирован еще более крупный завод.
Очистка материалов, на которые мы полагаемся, — задача не из легких, и цемент со сталью — лишь две части этого большого пазла: борьба с изменением климата потребует изобретения способов производства и использования и других материалов, от алюминия до пластика.
Сопутствующее чтение
Я посетил штаб-квартиру Sublime прошлым летом, чтобы осмотреть их работу. Больше о том, как выглядит высокотехнологичная цементная лаборатория, можно прочитать в этом выпуске нашей рассылки.
Мы упомянули Sublime Systems в нашем списке климатических технологических компаний 2023 года, за которыми стоит следить — посмотрите здесь.
Еще кое-что
Бумом климатических технологий последних лет далеко не ограничивается. Волна интереса и инвестиций в энергетические и другие климатические технологии, которую часто называют «чистыми технологиями 1.0», рухнула в 2013 году. Бесчисленное множество компаний в сфере солнечной энергетики, биотоплива и аккумуляторов прекратили свое существование.
Мой коллега Дэвид Ротман подробно изучил прошлое в своей последней статье, в которой анализируются шесть уроков, извлеченных из прошлого бума климатических технологий.
Следим за климатическими новостями
Ищете новогоднее обещание? Bloomberg предлагает 12 идей, от компостирования до покупки электрической плиты. Мое любимое — научиться распознавать «зеленый камуфляж» (greenwashing): более глубокое изучение того, что компании пытаются вам продать, может быть очень сильным инструментом. (Bloomberg)
Насколько хорошо вы помните климатические новости прошлого года? Пройдите этот тест, чтобы узнать! Если вы следили за этой рассылкой, многие ответы вы должны дать правильно. (Canary Media)
→ Ответ на последний вопрос (о ценах на аккумуляторы) содержится в статье о хороших климатических новостях 2023 года. (MIT Technology Review)
Коралловые рифы — одни из самых известных жертв изменения климата. Некоторые ученые спешат заморозить образцы для сохранения в рамках природоохранных усилий. (MIT Technology Review)
Пока что на большей части западной части США выпало немного снега. Это плохие новости для лыжников сейчас, но могут стать еще худшей новостью для тех, кому потребуется вода летом и осенью. (New York Times)
Не желаете ли соевых бобов с гарниром из свиных белков? Moolec Science работает над использованием сельскохозяйственных культур для выращивания животных белков с целью улучшения вкуса растительных заменителей мяса. (Wired)
Пара изменений в программе налоговых кредитов на электромобили в США откроет двери для большего числа покупателей с низким и средним доходом. (Grist)
→ С другой стороны, новые ограничения сужают список автомобилей, которые подпадают под действие льгот. (The Verge)
Литий-ионные аккумуляторы в электромобилях ограничены в объеме накапливаемой энергии. Некоторые ученые считают, что проточные аккумуляторы следующего поколения могут стать решением. (IEEE Spectrum)
Недостаток инвестиций в энергосистему Великобритании может сдерживать ее экономику. Ограниченная инфраструктура и избыток бюрократии могут отсрочить доступ к дешевой, чистой энергии на десятилетие или более. (New York Times)
