Подобные же медленные процессы сжигания можно осуществлять и в химических системах, примером которых могут служить топливные элементы с близким к 100 процентам к.п.д. перехода химической энергии и электрическую. К сожалению, пока высокий к.п.д. достигнут только в водород-кислородном элементе, хотя в будущем, вероятно, удастся заменить дорогостоящий водород углеводородами нефти.
Значительная часть человечества сейчас недоедает, и до сих пор на земном шаре есть места, где голод частый гость. Между тем уже одно улучшение методов обработки, удобрения и ирригации имеющихся пахотных земель до наиболее высокого современного уровня (не говоря уже о расширении посевных площадей) позволило бы обеспечить высококачественное и полностью достаточное питание не только всему современному населению земного шара, но, по-видимому, и гораздо большему количеству людей. Сейчас урожаи в среднем еще низки.
Однако при достаточно высокой агротехнике, при достаточном количестве влаги и удобрений получают урожаи порядка 15 тонн сухого вещества на 1 гектар. А некоторые культуры, такие, как кукуруза, сахарный тростник и другие, относящиеся к тропическим травам, могут дать урожай до 40–50 тонн сухого вещества на 1 гектар. Если посевы предназначены непосредственно для питания людей (например, зерновые), то из указанных 15 тонн сухого органического вещества примерно 40 процентов, то есть 6 тонн, может быть непосредственно использовано для пищи людей. Если посевы предназначены для корма скота, то используются почти все 15 тонн. Но лишь небольшая часть, а именно около 10 процентов, то есть 1,5 тонны, может быть получена от сельскохозяйственных животных в виде мяса, молока, масла, сала, яиц (в расчете на сухой вес).
Оптимальный рацион человека составляет около 1 килограмма в день сухого веса пищи, причем растительная пища должна составлять примерно 750 граммов, а животная — 250 граммов. Для полного питания 3 миллиардов людей при достижении указанных выше урожаев потребовалось бы всего 130 миллионов гектаров под культуры, потребляемые человеком, и 180 миллионов гектаров под культуры для содержания сельскохозяйственных животных, а всего около 300 миллионов гектаров, или 2,2 процента от площади земной суши (не считая Антарктиды). Это в 4–4,5 раза меньше, чем занято сейчас под сельскохозяйственными угодьями. Зная, что в среднем сегодня человек питается значительно хуже, чем указано в норме, можно заключить, что средняя урожайность сейчас во много раз ниже возможной. Таким образом, поднятие общей урожайности до высоких, но вполне реальных значений дало бы возможность существующим сельскохозяйственным угодьям прокормить население значительно большее, чем сейчас.
Если у нас будут практически неисчерпаемые запасы энергии для организации ирригации и мелиорации, для отопления парников и теплиц (и дополнительного снабжения их углекислотой), если мы научимся делать дешевые и прочные пленки из пластмасс для парников, укрытия почв, прокладки для защиты от потери влаги в песчаных почвах, то все это откроет огромные возможности получения еще более высоких урожаев и освоения малопригодных сейчас для сельского хозяйства площадей. Однако я думаю, что основной задачей является не расширение посевных земель, а увеличение урожаев за счет улучшения агрокультуры, обеспечения достаточной влажности почвы и селекции, что позволит на существующих сельскохозяйственных угодьях обеспечить пищей население в 5 раз большее, чем сейчас на Земле. Если современные темпы роста населения сохранятся, то увеличение человечества в 5 раз произойдет через сто лет. Таким образом, нас будет лимитировать не пища, а энергия, необходимая для развития промышленности, в частности для производства и эксплуатации сельскохозяйственных машин, для производства удобрений, а также коренного улучшения быта людей.
Сравним теперь количество всех горючих ископаемых, добываемых за год (в тоннах), с количеством ежегодно получаемой пищи и кормов (также в тоннах в сухом виде).
Сейчас мировой урожай составляет примерно 7,5 · 109 тонн, то есть несколько больше, чем 6 · 109 тонн добываемого ежегодно топлива. Калорийность пищи и кормов в сухом виде составляет около 4 · 106 ккал/т против 7 · 106 ккал/т условного топлива. Отсюда по калорийности добываемые в год пища и корма составляют 70 процентов от калорийности добываемого в год топлива. Кроме того, надо учесть технические культуры (хлопок, лен и т. д.), эксплуатацию лесов и прочее.
Общая годовая мировая продукция фотосинтеза на суше и в океанах оценивается (конечно, сугубо ориентировочно) в 80 миллиардов тонн, что примерно в 14 раз превышает количество добываемого ежегодно топлива (а в пересчете на калорийность в 7–8 раз больше). Конечно, цифры эти надо считать приблизительными, так как определить фотосинтетическую продукцию океанов и суши, не связанную с сельскохозяйственной деятельностью человека, довольно непросто. Однако сейчас ясно выявляется, что фотосинтетическая продукция океанов, во всяком случае, не превышает таковой на суше, хотя поверхность океанов в 4 раза больше. Остановимся на продуктивности лесов, где можно сделать более определенную оценку.
Общая площадь, занимаемая лесами, составляет примерно 4 · 109 га = 4 · 107 км2, что равно примерно одной трети земной суши. Величина к.п.д. фотосинтеза у деревьев довольно высока.
Так, продукция фотосинтеза для северных лесов составляет 8 тонн на гектар, а для тропических — значительно больше. Расчет ведется не только на деловую древесину, но и на сучья, корни и некондиционные деревья. Будем считать, что в среднем весь этот мировой прирост составляет 10 тонн с гектара. В таком случае все леса дают ежегодно 4 · 1010 тонн, то есть 40 миллиардов тонн древесины, что в 7 раз больше, чем добываемое ежегодно топливо по тоннажу, и в 4 раза больше по калорийности.
Само собой разумеется, что сжигать лес, являющийся ценным строительным материалом, сырьем для получения целлюлозы и многих других органических веществ нерационально. Однако сжигание только отходов леса уже обеспечит снабжение энергией всего лесного хозяйства. К сожалению, подавляющая часть прироста древесины вовсе не используется, а гниет из-за отсутствия правильной эксплуатации, вывоза леса из северных и тропических районов. Наладить уход за лесами и их эксплуатацию является необходимым мероприятием ближайшего будущего.
