Новітні технології проти глобального потепління

Наприкінці минулого року Україну відвідав фахівець Служби сільськогосподарських досліджень міністерства сільського господарства США, керівник групи досліджень з управління агроекосистемами - доктор Брайан Вінхолд. Доктор Вінхолд виступав із доповідями перед студентами аграрних університетів з метою привернути їхню увагу до можливостей сучасних аграрних технологій у боротьбі з кліматичними змінами, в тому числі з глобальним потеплінням.

Для наших аграріїв, учених, політиків проблема глобального потепління та зміни клімату є настільки далекою, що увагу на неї звертають лише тоді, коли на цьому можна заробити гроші, наприклад, продаючи українську частку "вуглецевих квот" тим, хто свої квоти вже вичерпав. Якихось серйозних вітчизняних наукових і технологічних розробок у питаннях розробки та впровадження сучасних технологій для боротьби з кліматичними змінами, наскільки мені відомо, немає.
Доктор Вінхолд люб'язно погодився дати інтерв'ю редакції "Пропозиції".

"Пропозиція". Докторе Вінхолд, наскільки вагомим є вплив викидів тепличних газів, спричинених діяльністю людини, в загальній зміні клімату? За історію існування Землі відбувалося кілька глобальних похолодань, коли вся планета нагадувала суцільну льодову кулю, і кілька глобальних потеплінь, коли пальми росли майже на Північному полюсі, наприклад, на Шпіцбергені. Причому ці глобальні кліматичні зміни відбувалися без участі людини, якої як виду на той час просто не існувало. Не виключено, що нинішнє глобальне потепління є наслідком, насамперед, якихось космічних процесів, викликаних, наприклад, зростанням сонячної активності, а тому, в такому разі, марно намагатися цим процесам запобігти.
Б.В. Справді, існують цикли сонячної активності. Циклічний характер також мають погода та клімат. Упродовж історії нашої планети спостерігалися цикли потепління та похолодання.
Проте нині нас хвилюють дуже швидкі зміни вмісту тепличних газів у атмосфері, які затримують теплову енергію, які, як ми знаємо, вивільняються внаслідок діяльності людини. Одним із дуже важливих чинників, що активізують ці процеси, є вирубування та спалювання лісів задля розширення сільськогосподарських земель, розкладання деревини та великих обсягів органічної речовини тощо. Це призводить до збільшення концентрації в атмосфері двоокису вуглецю, окисів азоту та метану, що, своєю чергою, призводить до розігрівання атмосфери, танення полярних льодів, підняття рівня Світового океану. Ми бачимо міграцію в напрямку до полюсів рослин і тварин із регіонів з раніше поміркованим кліматом. Ми спостерігаємо зростання мінливості погоди, зростання складнощів із її прогнозуванням, негативні наслідки для певних сільськогосподарських регіонів.
Низка моделей погоди, створених ученими, дають прогноз суттєвого потепління клімату впродовж найближчих 50-100 років і зростання частоти посух в основних регіонах світу, де вирощують зерно.
Отже, темою моїх доповідей в Україні є способи пом'якшення кліматичних змін шляхом упровадження технологій, за яких скорочуються викиди тепличних газів у атмосферу за одночасного задоволення наших потреб у продуктах харчування, кормах, волокнах і інших суспільно необхідних продуктах, які поставляє сільське господарство.

"Пропозиція". Чи, на вашу думку, ті методи, що їх пропонують вчені, справді матимуть суттєвий вплив на зміни клімату? Тобто, якщо основними чинниками глобального потепління є якісь космічні процеси, наприклад, зростання сонячної активності, на які ми не можемо впливати, то ці нові технології виявляться безкорисними.
Б.В. Справді, спостережувані протягом тисячоліття коливання сонячної активності говорять про те, що ми не можемо на них впливати. Але ми можемо впливати на ту частку кліматичних змін, які пов'язані з діяльністю людини, зменшуючи загальний їхній вплив. Це і зменшення рівня застосування в технології землеобробітку оранки задля утримання вуглецю в грунті, і розробка нових технологій виробництва біопалив, які дадуть змогу скоротити використання палив мінерального походження за рахунок включення вуглецю в замкнений цикл, і підвищення використання азоту рослинами, і мінімізація змивання азотних добрив із полів та потрапляння їх до підземних вод. Вирощування рису та тваринництво вносять свою частку в загальні викиди в атмосферу метану - ще одного тепличного газу.

"Пропозиція". Сільське господарство не є основним забруднювачем повітря, в тому числі тепличними газами. Найбільшими забруднювачами є теплові електростанції, на яких спалюють мазут, природний газ і вугілля, металургійна та хімічна промисловість, транспорт, насамперед, морські перевезення. Одночасно ми бачимо великий спротив громадськості поширенню виробництва електроенергії на атомних електростанціях, на яких не утворюються тепличні гази. Отже, яка частка викидів тепличних газів, пов'язаних із діяльністю людини, припадає на сільське господарство?
Б.В. На сільське господарство припадає приблизно чверті усіх викидів двоокису вуглецю. Так що розробка і впровадження нових методів обробітку грунту, секвестрування двоокису вуглецю тощо можуть вплинути на ці 25 відсотків. Я мушу констатувати, що в США є впливові групи, які створюють суттєвий опір відмові від використання теплових електростанцій. Одночасно зростає частка електроенергії, вироблюваної на вітряних та сонячних електростанціях. Розробляються нові двигуни для транспорту, в яких будуть застосовуватися альтернативні види енергії.
Що стосується викидів окисів азоту, то тут сільське господарство є лідером завдяки широкому використанню азотних добрив, половину з яких використовують неефективно. І тут нові технології, такі як прецизійне землеробство, що дає змогу дозовано вносити добрива, селекція рослин, які ефективніше засвоюють добрива, у поєднанні з давно відомими, такими як сівозміна, матимуть суттєвий ефект.
Концентрація метану в атмосфері протягом останніх 40 років стабілізувалася, проте його викиди можна скоротити завдяки впровадженню нових технологій вирощування рису та утримання жуйних тварин.

"Пропозиція". Чи можуть нові технології, пов'язані з генетичною модифікацією сільськогосподарських культур, внести свою частку у скорочення викидів тепличних газів у сільському господарстві?
Б.В. Найбільшою перевагою біотехнологій є можливість дуже точно модифікувати рослини. Історично селекціонери шукали родичів культурних рослин із бажаними рисами і за допомогою схрещування переносили їх до цільових рослин. Лише на пошуки таких рослин було затрачено десятки і навіть сотні років. Пізніше селекціонери стали застосовувати хімічні речовини, радіацію тощо для цілеспрямованого мутагенезу, відбору серед мутантів рослин із бажаними характеристиками і схрещування їх із цільовими культурами. Це прискорює процес, але все одно він залишається повільним.
Біотехнології дають змогу виокремити корисні гени навіть із неспоріднених організмів і точно вмонтувати їх у потрібне місце геному цільової рослини. У сільському господарстві вже широко використовують Bt-кукурудзу, стійку до кукурудзяного метелика, кукурудзу та сою, стійкі до гербіцидів. Це дає змогу суттєво скоротити використання пестицидів, виробництво яких також є енергоємним, а зрештою, - скоротити і викиди тепличних газів.

"Пропозиція". Наскільки перспективним є виробництво біопалив із целюлози? Чи можливо генетично модифікувати "енергетичні" рослини з метою їхнього легшого розкладання на цукри?
Б.В. Так, у цьому напрямі ведуться інтенсивні наукові дослідження. Я працюю в групі, яка займається рослинами, що ростуть у солоній воді; є група, яка займається поліпшенням деревини з метою її простішої ферментації. Одним із напрямів є зменшення вмісту лігнину в рослинах і завдяки цьому - підвищення вмісту целюлози. Ми шукаємо оптимальний варіант з точки зору енергетичного балансу, щоб кількість енергії, яка витрачається на виробництво етанолу з целюлози, була меншою за вихід енергії під час його спалювання.

"Пропозиція". Спрямування частини культур, насамперед зернових та олійних, у виробництво біопалив призвело до скорочення їхньої пропозиції для виробництва кормів і продуктів харчування, що має вкрай негативний вплив на спроби зменшення голоду в світі.
Б.В. Це справді проблема. Тому нині в США запроваджена верхня межа обсягів зерна, що спрямовуються на виробництво етанолу. І саме через це ведуться серйозні роботи з виробництва етанолу з целюлози. В такому разі "енергетичні" рослини не будуть конкурувати з продовольчими та кормовими культурами. Ці "енергетичні" рослини ми плануємо вирощувати на маргінальних землях, призначених для консервації і на яких вирощування зерна все одно є недоцільним.

"Пропозиція". Чи ведуться в США дослідження щодо використання водоростей для виробництва біопалив?
Б.В. Я знаю, що такі дослідження здійснюються, хоча не дуже обізнаний з деталями. Мова йде про водорості з високим вмістом олії, хоча ведуться пошуки водоростей, із яких можна було б виробляти бутанол - ще одне рідке пальне, яке можна було б використовувати на транспорті.

"Пропозиція". Два-три роки тому в британській газеті The Times була надрукована стаття, в якій мовилося про те, що через 50-100 років вичерпаються природні запаси фосфору. А оскільки фосфорний цикл у сільськогосподарському виробництві є незамкненим: фосфор змивається у воду і, зрештою, опиняється на дні Світового океану, звідки його сучасні технології не спроможні ефективно вилучити назад, - то через 50-100 років людство постане перед проблемою дефіциту фосфору. Це означає повернення до природних рівнів урожайності через брак фосфорних добрив незалежно від застосовуваних технологій. Збільшення обсягів виробництва біопалив означає вичерпування наявних запасів фосфору ще швидшими темпами.
Б.В. Фосфор суттєво відрізняється від вуглецю та азоту в тому розумінні, що він не вивільнюється в атмосферу і не фіксується рослинами, через що не повертається в екосистему. Таким чином, ми повинні весь час привносити фосфор у систему ззовні. Справді, наявні запаси фосфору є обмеженими. З іншого боку, фосфоровмісні відходи сільськогосподарського виробництва, такі як гній, дуже часто використовують украй неефективно, особливо у слаборозвинених країнах. Більше того, в багатьох регіонах відзначається накопичення фосфору на землях сільськогосподарського призначення. Але проблема ефективнішого використання гною є цілком актуальною.
Наразі ведуться дослідження щодо уловлювання фосфору, калію та інших мікроелементів у ланцюзі виробництва. Це може бути перспективним, оскільки, на відміну від азоту, ці елементи не вивільняються в атмосферу, а залишаються в золі.

Юрій Михайлов