Человечеству грозит дефицит простейших минеральных ресурсов

Наша цивилизация стоит на песке — если не в переносном смысле, то в прямом наверняка. Из песка сделаны бетонные джунгли городов и асфальтовые тропы между ними, стекла и кремниевые микросхемы. Им посыпают скользкие дороги и укрепляют береговые линии. Большие массы песка требуются для возведения мостов, портов и модных искусственных островов, для экстракции газа на шельфовых месторождениях. Он используется в бытовой химии и косметике и рано или поздно закончится.

Не считая углеводородов, песок и гравий лидируют по массе среди всех богатств, извлекаемых из недр, далеко обходя ближайших претендентов, — и этот поток продолжает быстро нарастать. На них приходится 85% всей мировой добычи минеральных ресурсов. Только за 2017 год в мире, по статистике ООН, песка и гравия было произведено больше 40 млрд т. Главным потребителем этих поразительных объемов выступают, конечно, строители. По данным Цзяньго Лю из Университета штата Мичиган, на инфраструктуру и здания уходит до 79% песка и гравия. Но темпы, которыми развернулось строительство в Китае, странах Южной и Юго-Восточной Азии, в Южной Америке и Африке, продолжают ускоряться, еще более подгоняя спрос.

Казалось бы, трудно придумать что-то доступнее песка, который встречается от Урала до Сахары — везде. Но песок бывает разный, далеко не всегда он достаточно чист, удобен в добыче и подходит для того или иного применения. Вьетнам уже сегодня потребляет песка больше, чем имеет собственных запасов, а Саудовская Аравия импортирует его — в основном из Австралии. «Производителям стекла нужен чистый кварцевый песок. Строители предпочитают крупно- или среднезернистый, не загрязненный глинистыми частицами. Поэтому сплошь и рядом выходит, что песка много, но он совершенно не годится для дела», — рассказал нам геолог Константин Ранкс. Крупнейшими производителями выступают Китай, США, Индия и Евросоюз.

Аппетит человечества оказался таким ненасытным, что песка нам уже мало, а его добыча угрожает экосистемам и самим людям по всему миру. В конце 2017 года в журнале Science Цзяньго Лю и его соавторы отмечали, что большие деньги, которые делаются буквально «из грязи», привлекают криминальный бизнес, стимулируют жестокие конфликты между добытчиками и защитниками природы. «Песочные войны» уже привели к прямым человеческим жертвам, хотя негативный эффект может оказаться еще серьезнее. Безрассудная разработка ускоряет эрозию, деградацию почв и береговой линии, создавая условия для новых разрушений и трагедий.

Но рост городов требует жертв: по данным проекта SandStories, для возведения среднего таунхауса необходимо извлечь около 200 т песка, больницы — 3000 т, километра дорожного полотна — 30 тыс. Потребности только в особо чистом песке для кремниевого производства составили в 2016 году почти 280 млн т. Поянху — крупнейшее в Китае пресноводное озеро и один из крупнейших в мире источников песка, откуда извлекается по 236 млн м3 ежегодно, — уже переживает катастрофу. «Это как воздух, которым мы дышим, — объясняет основатель SandStories Киран Перейра, — мы мало задумываемся о нем, но жить без него неспособны».

Песок — самый простой пример того, что далеко не одни лишь редкоземельные металлы и ценные руды могут оказаться в дефиците. Мы редко обращаем на них внимание, но пока углеводородное топливо, вокруг которого сломано столько копий, снижает свою долю в общем объеме добываемых ресурсов (с 23% в 1970 году до 17% в 2014-м, по данным ООН), неметаллические минеральные ресурсы лишь усиливают позиции (с 37 до 47% за тот же срок). В 2016 году, по оценке Геологической службы Великобритании (BGS), было добыто 276 млн т фосфатов — как правило, в виде распространенных минералов, апатитов и фосфоритов.

Истощение их запасов грозит настоящей бедой. Фосфор жизненно необходим животным и растениям, и еще с середины XIX века минеральные фосфаты постоянно и повсеместно используются в качестве удобрений. За последние полвека их добыча выросла вчетверо, и к 2050-му обещает еще удвоиться. Подсчитано, что сегодня без них глобальная урожайность упадет вдвое. Кроме того, фосфор используется в химической, пищевой промышленности — и, как и песок, ресурс это не возобновляемый. «В итоге фосфор вымывается в моря и океаны, вызывая к тому же лавинный рост сине-зеленых водорослей», — добавляет Константин Ранкс. Между тем наш расточительный образ жизни и растущие потребности ничего хорошего не предвещают: по подсчетам профессора Даны Корделл, пик мирового производства фосфора будет пройден в 2030 году, и уже до конца столетия его легкодоступные месторождения исчерпаются.

Век добычи фосфатов может оказаться совсем недолог: использование химических удобрений началось менее 150 лет назад. Зависимость цивилизации от кремния — в виде песка и гравия — имеет намного более долгую историю и развивается как минимум с открытия рецептуры бетона в Древней Месопотамии и Риме. Их сегодняшнее ненасытное потребление можно связать с ростом населения и уровня жизни, с ускорением урбанизации. Зато нужда в таких элементах, как гелий и литий, приобретение сравнительно недавнее.

Потребность в литии связана, конечно, с популярностью электрических аккумуляторов. Пока что не существует однозначного определения его доступных запасов: по разным сведениям, они могут составлять от 13 до 30 млн т. Но даже по самым оптимистичным оценкам, надолго этого не хватит. Батареи обыкновенного смартфона требуют порядка 10 г чистого лития, аккумуляторы Tesla Model S — уже до 10 кг. И если Илон Маск сдержит обещание выпустить до 2020 года 500 тыс. электромобилей, только на них понадобятся тысячи тонн. Если же транспорт и вовсе электризуется, а по миру заработает хотя бы сотня предприятий, аналогичных Gigafactory, где собирают аккумуляторы для Tesla, то добыча лития с примерно 37 тыс. т (2016 год, по данным BGS) вырастет во много раз. При самом стремительном развитии событий доступных источников не хватит и на 20 лет.

Нечто подобное уже происходит с гелием, вторым по распространенности элементом во Вселенной, но довольно редким на Земле. Мелкие молекулы этого инертного газа понемногу просачиваются сквозь стенки сосудов и каменную породу, улетучиваясь в атмосферу и дальше в космос. Лишь некоторые месторождения природного газа сохраняют небольшие количества гелия: то, что дефицит гелия возникнет довольно скоро, стало ясно еще с начала распространения технологий, в которых гелий жизненно необходим, таких как космические ракеты или томография.

Поэтому с середины 1970-х американским правительством был организован стратегический Национальный резерв гелия. Однако в середине 1990-х те 1,2 млрд м3, которые удалось накопить в подземном хранилище в Техасе, попали под сокращение. С тех пор США распродают запасы, заняв почти половину мирового рынка, а заодно обрушив цены и затормозив поиски новых источников. «О гелии помнят при разработке газовых месторождений во всем мире. На Амурском ГПЗ, куда газопровод «Сила Сибири» будет транспортировать газ с восточносибирских месторождений, планируется выделять до 60 млн м3 гелия в год», — добавляет геолог Константин Ранкс. И хотя теоретически гелия на планете достаточно как минимум на ближайшие десятки лет, инструментов и технологий на всех уже не хватает: по словам профессора Мозеса Чена, в мире осталось не более дюжины десятков предприятий-производителей.

В 2014 году авторитетный Римский клуб, объединяющий экспертов-ученых, экономистов, политиков, выпустил доклад, посвященный угрозе глобального истощения земной коры. «По мере сокращения доступных источников извлечение ресурсов становится все более затратным, — отмечалось в документе. — Все больше энергии требуется для поддержки текущего уровня производства и еще больше — для его наращивания. Во многих случаях добыча находится на пороге снижения. Возможно, мы вступаем в длительный цикл, который приведет к исчезновению добывающей сферы в ее теперешнем виде».

В самом деле, мы уже почти воспитали в себе внимательное отношение к ценным ресурсам, от бумаги до цветных металлов, которые стараемся собирать, извлекать и пускать в повторное использование. Перерабатывается большая часть железа — но такие банальные вещи, как песок или фосфаты, кажутся навечно дешевыми и неисчерпаемыми. Никому и в голову не приходит переработать бетон старых зданий. Эксплуатация песка или фосфора оказывается линейным процессом, который начинается на карьере и заканчивается рассеиванием в окружающей среде. Ежегодно добывают больше 200 млн т фосфатов, но лишь крошечная часть из них остается в почве: остальное либо смывается дождями, либо включается в состав выращенной биомассы, после чего потребляется и все так же смывается в море.

Мы разрушили естественный медленный цикл циркуляции минеральных веществ в литосфере и биосфере, но в наших силах создать новый. Более интенсивный, он охватит и антропогенный мир, удовлетворяя и нашим бесконечным потребностям, и требованиям общепланетного баланса. Конечно, для этого придется научиться утилизировать не только стальные балки, медные трубы или микросхемы, содержащие небольшие количества дорогих металлов. Восстановление и повторное использование должно охватить все наши бетонные джунгли и асфальтовые тропинки между ними, отходы и воду — возможно, тогда нашей небольшой планеты хватит на всех и еще надолго.