Доклад Римскому клубу "Фактор четыре"

А тем, кто заинтересован в «факторе четыре» или в еще большем повышении эффективности, скажем, что необходимо либо перейти на культуры, потребляющие меньше воды (хлопок едва ли предназначен для выращивания в пустынях), либо использовать сами культуры более эффективно.

Как вы думаете, кто изобрел способ подачи драгоценной воды растущим в пустыне культурам по капле, непосредственно к корням и со скоростью, которая им необходима? Конечно же, анасази -- индейцы, жившие когда-то на американском юго-западе. Они закапывали неглазурованный глиняный горшок по горлышко в землю, заполняли его водой, закрывали крышкой и сажали вокруг него кукурузу и бобы. Питаясь медленно просачивающейся через глиняный горшок влагой, растения начинали расти вокруг горшка, их корни проникали во влажную глину, а листья затеняли крышку от солнца. Каждую неделю добавлялся другой такой же горшок.

Сегодня у нас есть высокотехнологичные полимерные эмиттеры и трубы вместо глиняных сосудов и компьютерное управление для поддержания водоснабжения, но принцип современной капельной системы удивительно похож на древние методы.

2.6 Эффективное использование воды в промышленности

Бумага и картон

В 1900 г. производители бумаги в Европе обычно расходовали тонну воды на 1 кг продукции. К 1990 г. это соотношение улучшилось более чем в 15 раз, понизившись до 64 кг воды, расходуемой на 1 кг бумаги и картона. Из них 34 кг шло на производство целлюлозы и 30 кг на изготовление бумаги и картона из целлюлозы (Лидтке, 1993).

В Германии в результате роста платежей за сточную воду и благодаря дальнейшим усовершенствованиям расход воды сокращен до 20--30 кг. А некоторые производители добились, кажется, невозможного. Бумажной фабрике на севере страны удалось совсем исключить сточные воды из производства упаковочной бумаги. Вся вода, участвующая в технологическом процессе, собирается и фильтруется для повторного использования. К ней добавляются лишь минимальные количества свежей воды с целью введения молекул воды, необходимых для механохимической стойкости бумаги и для того, чтобы компенсировать испарение. В конечном счете эта фабрика стала расходовать не более 1,5 кг пресной воды на 1 кг упаковочной бумаги (успехи в сокращении расхода воды представлены на рис. 9).

Полный возврат воды в производственный цикл достигается последовательными процессами седиментации, флотации и фильтрации частиц, содержащихся в воде, которая используется в циклах производства и целлюлозы, и бумаги.

На языке факторов этой книги достижение данного производителя составляет примерно «фактор двадцать» по сравнению с нынешним европейским средним показателем, а для упаковочной бумаги имеется дополнительный «фактор восемь» по сравнению с тем, что та же фабрика обеспечивала ранее, до последней модернизации. Однако можно утверждать, что сегодняшнее состояние близко к пределу, поскольку часть воды должна идти на химию бумаги, а регенерация воды из пара привела бы к чрезмерно высоким затратам.

Бритвенные лезвия, авторучки и микросхемы*^* Мы благодарим Уэнди Пратта из «Калифорния фьючерс», Сакраменто, Калифорния, за предоставление данных, используемых в этом разделе. Данные получены из «Джиллетт компани ЮЭсЭй» и «Мицубиси семикондакторс Америка».

2.7 Эффективность бытового потребления воды*^* Черновой вариант этого раздела подготовлен Скоттом Чаплином, ИРМ.

Жители типичного дома в США расточительно расходуют воду, потребляя около 303 литров воды на человека в день только для использования внутри здания. Выполнение требований национальных сантехнических стандартов США, вошедших в силу в 1992 г., могло бы сократить эту цифру на 35% лишь благодаря замене старой сантехники на оборудование, отвечающее нормам нового закона -- туалеты с расходом 5,7 литра на слив и душевые головки и смесители, расходующие 9,5 литров в минуту. А если внедрить туалеты по австралийским стандартам (с двойным сливом и расходом до 5,7 литра на один слив), более эффективные посудомоечные и стиральные машины и «серую» воду для смыва в туалете, соответствующий показатель можно уменьшить еще на 50% и направить 113 литров сточной воды для других целей.

Подобные технологии работают по меньшей мере столь же хорошо, как и старые, и не должны стоить дороже. Австралийский туалет с двойным сливом обеспечивает сокращение расхода воды на 80% по сравнению с некогда стандартным туалетом, в то же время он работает лучше и обходится примерно во столько же (а иногда и меньше). Весьма надежным оказался шведский туалет с расходом 3 литра на слив, которым с 1983 г. пользуются многие из 40 тысяч посетителей Института Рокки Маунтин. Такие конструкции обеспечивают лучший смыв, чем модели с расходом 19 литров на слив, поскольку уменьшенный на 84% объем воды вместо бесцельного кружения в водовороте концентрируется в сильный, точно направленный поток. Аналогичным образом, горизонтально-осевая стиральная машина с загрузкой сверху, разработанная «Стэйбер индаст-риз» -- небольшой фирмой в Грувпорте (Огайо), обеспечивает в несколько раз более мощное вихреобразование в воде, проходящей через одежду; при этом на стирку расходуется лишь одна треть воды (и энергии на ее нагревание) и одна четверть мыла по сравнению с обычной машиной.

Еще более крупные сбережения дает специально разработанное оборудование. В 1980 г. один американский изобретатель выпустил на рынок мощный душ, в котором умеренная струя воды при расходе 2 литра в минуту интенсивно разгоняется потоком теплого воздуха под низким давлением. В конструкции использовались элементы предложенного Бакминстером Фуллером капельного душа для подводных лодок. Потребляя в 4--5 раз меньше воды, чем достаточно эффективная душевая головка, или в 8--15 раз меньше, чем модель, существовавшая до 1992 г., этот душ расходует для работы вентилятора только 1--2% энергии, сберегаемой благодаря уменьшению нагреваемого количества воды: 0,43 кВт по сравнению с 20--75 кВт. Дополнительные затраты на оборудование в значительной степени компенсировались снижением расходов на монтаж, поскольку горячая вода подается по очень маленькой гибкой трубке, а не по большой и жесткой трубе, для установки которой нужен сантехник. Трубка настолько мала, что ее не нужно изолировать: любая теплоизоляция, за исключением очень толстой, привела бы к большей потере энергии за счет увеличения общей площади поверхности трубы.

Эффективное водопотребление можно сочетать с альтернативным водоснабжением. Например, использование дождевой воды для всего оборудования, за исключением подачи питьевой воды, могло бы сократить коммунальное водоснабжение на 90%, сэкономить мыло (дождевая вода настолько мягкая, что требует меньше мыла), а также дать существенное количество сточной воды для внешнего потребления.

Хотя использование сточной и собираемой с крыши дождевой воды может показаться необычным, эти источники уже сейчас используются во всем мире. Во многих районах штата Гавайи, на Карибских островах, в Австралии, в Техасе люди нередко удовлетворяют свои потребности частично или полностью за счет дождевой воды. В Германии в качестве одного из решений проблемы ливневого стока поощряется развитие систем сбора дождевой воды. В Токио многие новые административные здания и бейсбольный стадион «Токио доум» оборудованы системами сбора дождевой воды, поставляющими воду для туалетов и башенных охладителей. В Калифорнии аналогичные системы приобрели популярность после принятия законов, разрешающих применение сточной воды для подпочвенного орошения и смыва в туалетах.

Наружное потребление воды также можно значительно сократить. Во многих районах США в засушливые месяцы оно такое же или даже больше, чем внутреннее. Заложенные здесь возможности для сбережений почти беспредельны и во многом зависят от благоустройства участка. Эффективные ирригационные системы, сохранение дерна и посадка невлаголюбивых растений могут легко сократить потребление на 50% или больше. Использование сточной и дождевой воды может уменьшить расход из городского водопровода. Все эти методы зачастую позволяют экономить топливо, удобрения, гербициды и труд. Кроме того, хорошо продуманный ландшафт, в котором эффективно используется вода, может быть эстетически привлекательным, давать естественную прохладу и обеспечивать противопожарную защиту, а также привлекать птиц и других животных.

«Каса дель аква» (Дом воды) в Таксоне (Аризона) -- на вид совершенно обыкновенный, полностью благоустроенный, симпатичный дом. Но по сравнению с другими домами в районе он расходует на 67% меньше воды из системы коммунального водоснабжения. В этом созданном по экспериментальному проекту здании сочетание систем дождевой и сточной воды, водосберегающего благоустройства территории и эффективной арматуры снизило общее потребление воды на человека примерно до 200 литров в день. Сейчас в Фениксе осуществляется аналогичный проект под названием «Дом в пустыне», который, как предполагается, обеспечит сокращение водопотребления по меньшей мере на 50%. Оба проекта разработаны Отделом по изучению засушливых районов в Архитектурном колледже Аризон-ского университета (Мартин М. Карписак и др., 1990).

Эффективность использования воды можно улучшить не только в отдельных зданиях, но и в целых населенных пунктах. Когда в Голета (Калифорния) во время засухи пришлось столкнуться с высокими затратами на новые водные ресурсы, управление водоснабжения помогло 74 тысячам жителей установить свыше 17 тысяч экономно расходующих воду туалетов (из них 14 700 были проданы со скидкой), раздало около 35 тысяч высокоэффективных душевых головок, определило более эффективные методы орошения для сотен хозяйств и привело тарифы на воду в соответствие с предельными издержками, чтобы люди понимали, во сколько обходится общине каждая дополнительная единица водопотребления. С мая 1989 г. по апрель 1990 г. бытовое потребление воды на человека упало более чем на 50% по сравнению со средней величиной за предыдущие пять лет. Общее потребление сократилось более чем на 30% -- плановая экономия в 15% была превзойдена в 2 раза. Сбережения на одну семью, несколько семей или мотель составили в среднем соответственно 50,40 и 40--50%. Последующая экономия увеличила общие сбережения с 30 до 40%. Вся программа стоимостью в 1,5 миллиона долларов к июню 1990 г. сократила объем сточных вод с 25 до 15 миллионов литров в день. Это отодвинуло на неопределенный срок расширение ранее перегруженной водоочистной станции, которое считалось необходимым для удовлетворения стандартам Управления по охране окружающей среды и на которое потребовался бы не один миллион долларов (ИРМ, 1994).

Практикуя методы повторного использования, первоначально разработанные для космических кораблей, некоторые американские экспериментаторы обеспечили вполне достаточное водоснабжение для своих семей без потребления внешних водных ресурсов, возвращая в оборот буквально каждую каплю. В конце концов, именно это земля делает ежедневно, и чтобы осуществить то же самое, но в меньших масштабах, просто необходимо специальное оборудование. На этом принципе Тэг Бейкуэлл из Ладью (Миссури) разработал передвижные дома, не требующие подсоединения к коммунальным источникам водоснабжения. В повторном цикле такие дома используют всю свою воду и стоки, получают всю энергию от солнечных батарей и небольшого ветряка. Они снабжены беспроволочной телекоммуникационной связью и могут доставляться по воздуху, по воде (это дома-амфибии) или сбрасываться с парашютом в любое место, где хотят жить люди. Никакой инфраструктуры: если вы решили сменить местожительство, вы просто забираете свой дом, не оставляя после себя никаких канав или труб.

Конечно, чтобы избежать производства мусора, вам пришлось бы быть столь же скрупулезным в закупках, повторном использовании и компостировании, как одному калифорнийскому инженеру. Он не выносил мусор на улицу в течение многих лет, потому что в этом не было нужды: за месяц у него образовывалось менее 40 г твердых отходов!

Некоторые задают вопрос: каковы практические пределы повторного использования бытовых отходов? В 1987 г. Барри Коммонер из Центра биологии природных систем при Куинз-колледже Нью-Йоркского университета осуществил опытный проект, цель которого заключалась в определении процента мусора, пригодного для реальной переработки в приемлемый для продажи вид. Мусор, который добровольно сдавали жители, сортировался на компостируемые материалы, а также материалы, подлежащие и не подлежащие переработке. Было забраковано 2,4% собранного бытового мусора, 84,4% -- было утилизировано путем компостирования или переработки.

2.8 Производство хлопка при уменьшенном расходе воды

Всем нам нужна одежда. Текстильные изделия относятся к самым важным видам продукции в условиях любой цивилизации. В 1990 г. в мире было произведено 37 миллионов тонн текстиля. В том же году в промышленно развитых странах на душу населения приходилось примерно 20 кг проданного текстиля. В развивающихся странах продажа изделий из ткани составляла лишь 1 кг на человека.

Текстильное производство порождает многие хорошо известные проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, -- от загрязнения воды красителями до пестицидов, используемых для защиты шерсти, и вредных химических реактивов, применяемых в производстве искусственного волокна.

Менее известны экологические проблемы, вызываемые потоками материалов в производстве текстильных изделий. Один из таких потоков особенно неприятен -- это потребление воды хлопковыми плантациями и эрозия почвы. На каждый килограмм хлопчатобумажного волокна обычно затрачивается пять тонн воды. Таким образом, мировое производство хлопка в количестве 18 миллионов тонн в год подразумевает перемещение 100 миллиардов тонн воды. Правда, большая часть этой воды текла бы и без вмешательства человека, но если бы не было хлопка, она улучшала бы, а не ухудшала пахотный слой почвы. В районах, где выпадает много осадков, теряется около 44 кг верхнего слоя почвы на килограмм произведенного хлопка.

Движение материалов, связанное с производством хлопка, вызывает большую обеспокоенность с точки зрения экологии у некоторых текстильных предприятий, в том числе фабрик компании «Брин-кхаус» в Варендорфе (Германия). Представители компании приветствовали исследования движения материалов на протяжении их производственного цикла, которые проводил Кристиан Рихард-Эльснер из Вуппертальского института. Вначале было изучено движение материалов на самих фабриках.

В 1987 г. вода, которая здесь потреблялась, оценивалась в 165 литров на килограмм проданной хлопчатобумажной продукции (в основном постельного белья и одежды). Кроме того, на килограмм хлопчатобумажной ткани расходовалось 2,4 кг других материалов и 6,3 кВт-ч электроэнергии. Позднее расход воды был уменьшен на 80%, объем сточной воды -- на 92% и потребление энергии на 13%.

Если отапливать здания при помощи отработанного тепла, эффективность использования энергии может увеличиться еще на 60%.

С использованием полного цикла водопотребления можно добиться большего. При переходе от выращивания хлопка в районах, где выпадает большое количество осадков, к полузасушливым районам с подпочвенным капельным орошением, потери поверхностного слоя почвы можно сократить более чем в 15 раз.

Еще один путь, который пока недостаточно изучен, заключается в почвозащитной культивации в районах, где выпадает много осадков.

2.9 Уменьшение потоков материалов в промышленности

Существует немало информации о производствах, которые в значительной степени сократили или даже устранили потери различных материалов. Многие руководители промышленных предприятий понимают, что отходы представляют собой просто неиспользованный ресурс, т. е. являются свидетельством неэффективного управления, которое сказывается на конечном результате. Устранение потерь и превращение нежелательных, часто опасных, побочных отходов в ценные попутные продукты рассматривается сейчас как распространенный и выгодный путь увеличения прибыли. В 1992 г. в США на 75 конкретных примерах в различных отраслях промышленности проведено исследование мероприятий по предупреждению загрязнения окружающей среды. Оказалось, что средний период окупаемости капиталовложений на сокращение отходов составляет только 1,58 года:

годовая прибыль на инвестированный капитал находится на уровне 63% (Ромм, 1994). Некоторые компании добились почти фантастических результатов. Например, корпорация «Ксерокс» планирует к 1997 г. сокращение отходов на 90%, а фирма AT&T уже сократила токсичные выбросы в воздух на 95% и выбросы хлорфторуглеродов на 98%.

Рассмотрим несколько уже осуществленных мероприятий по сокращению отходов и предупреждению загрязнения окружающей среды, которые сопровождаются уменьшением потоков материалов в целом ряде отраслей.

Постояльцам гостиницы при казино «Харра» в Лас-Вегасе (Невада) был задан вопрос: хотят ли они, чтобы им каждый день меняли простыни и полотенца? Неожиданно почти все (95%) ответили, что они рады такому вопросу, причем подавляющее большинство сказали «нет». Затраты на энергию и воду для стирки двух тысяч комплектов белья в день -- что нелегко сделать посреди пустыни, раскаленной палящим солнцем, -- снизились на 70 тысяч долларов в год. Простыни стали служить дольше. Уменьшилось загрязнение окружающей среды.

За последнее десятилетие компания «Бакстер хэлскэа» переработала 99,9% отходов пластмассы, что сэкономило 9 миллионов долларов. Устранив выбросы хлорфторуглеродов и повторно использовав почти 5,5 тысячи килограммов отработанного масла, компания получила чистую прибыль в 1,7 миллиона долларов в год.

На заводе компании «Рипаблик стил» в Кантоне (Огайо) предложенные рабочими усовершенствования за два года сократили водо-потребление на 80%, дав экономию примерно в 50 тысяч долларов в год. Масштабы сбережений менялись от малых (замена двух питьевых фонтанов охладителями воды) до более крупных (ремонт протекающих труб) и огромных (повторное использование воды для промывки вместо однократного).

На заводе «Сиба гейджи» в Нью-Джерси внедрение двух усовершенствований технологии изготовления красителей повысило производительность на 40%, сократило отходы железа на 100%, а общие отходы органического углерода на 80% и дало экономию в 740 тысяч долларов в год. Позже была выявлена возможность повысить производительность еще на 15%.

Но лучше всего вообще исключить красители. Компания «Нэчэ-рэл коттон калорз инкорпорейтед» (что переводится как «естественные цвета хлопка») в Виккенбурге (Аризона) менее чем за пять лет построила предприятие стоимостью в пять миллионов долларов по продаже недавно разработанного сорта цветного хлопка, качество волокна которого не уступает самому белому хлопку. Сорт, называемый «фоксфайберз» («лисьи волокна»), дешевле, чем крашеный белый хлопок. Устраняя дорогостоящий, загрязняющий и энергоемкий процесс окрашивания тканей, «фоксфайберз» имеет, кроме того, уникальные свойства: текстиль из него обладает огнестойкостью и окраска его усиливается со стиркой. Компании «ЛЛ Бин», «Эспри» и «Сэвэнс дженерэйшн» -- всего лишь немногие из хорошо известных производителей одежды, использующих «фоксфайберз».

Производитель мебели «Хаворт инкорпорейтед» когда-то для очистки расходовал в день 113 литров органических растворителей, покупка которых обходилась ему в 30 тысяч долларов в год, а удаление отходов -- еще в 9 тысяч долларов. Установка двух простых перегонных кубов позволила получать растворители высокой степени чистоты, уменьшив использование одного в 4 раза (при сроке окупаемости в 1 год), а другого в 10 раз (при сроке окупаемости в 1,5 года) (Ромм, 1994).

«Холлмарк» -- крупнейшая компания, выпускающая поздравительные открытки, с 1980 г. сократила выбросы летучих органических соединений от своего масштабного печатного производства более чем на 80%, главным образом, благодаря переходу на краски на водной основе. С 1990 г. компания сократила производство твердых отходов на 62% и поставила себе цель достичь к концу 1995 г. 70%. Сотрудничая с Институтом Рокки Маунтин, компания «Холлмарк» сберегает половину энергии на освещение в новых и реконструируемых сооружениях.

В цехе мойки бутылок компании «Курз» в Голдене (Колорадо) отказались применять лимонную кислоту для нейтрализации щелочных растворов, идущих на удаление этикеток. Рабочие этого предприятия и соседнего консервного завода предложили использовать вместо лимонной кислоты отходы серной кислоты с консервного завода. Осуществление этого проекта обошлось компании в две тысячи долларов, экономия составила 200 тысяч долларов, которые раньше тратились на покупку лимонной кислоты. Одновременно уменьшилось вредное воздействие кислот на рабочих. В цехе упаковки аналогичные мероприятия устранили необходимость в фосфорной кислоте, причем их реализация не потребовала каких-либо затрат и дала экономию в 12 тысяч долларов в год.

Кроме того, компания сократила с 1987 г. количество опасных отходов, образуемых в процессе технологических операций более чем на 75%, хотя за это время увеличилось производство. В таких же масштабах сократилось содержание в сточных водах серебра и ртути. Это позволило «Курз» закрыть свою патентованную установку по утилизации опасных отходов. Компания сократила выбросы потенциально вредных химических реактивов, включенных в федеральный «Перечень токсичных выбросов», требующий снижения выбросов.

Компании «Клин тэст» в Порт-Вашингтоне (Висконсин), выпускающей влажные полотенца, предложила свои услуги команда «Доубрэндз контракт оперэйшнз» из Маулдина (Южная Каролина), которая специализируется на сокращении отходов, в частности, полихлорвинила и полипропилена. Отходы с производственной линии сократились на 77% и продолжают уменьшаться. Более того, 85% отходов «Клин тэст» используются повторно, а остальная часть сжигается. Повторное использование означает в данном случае продажу отходов пластмассы местным компаниям, выпускающим из нее целый ряд полезных изделий, в том числе столбы для заборов и лотки для покрасочных валиков. Проект входил в программу «Сокращение отходов всегда себя окупает», реализуемой «Доу кемикл компани».

2.10 Холодильная камера «ФРИА»

Урсула Тишнер -- выходец из школы дизайна Вуппертальского университета. Под влиянием идеи MIPS Фридриха Шмидта-Блеека она разработала аппаратуру для новых способов охлаждения. Как значительно сократить расход энергии и материалов без ущерба для функции охлаждения в быту -- вот главный вопрос ее диссертации.

Результат оказался поразительным. Тишнер называет свое детище «ФРИА». Расположение этой камеры в доме подобно расположению кладовой или погреба. Кладовая всегда была фиксированным элементом в архитектуре дома, хорошо изолированным от кухонной плиты и источников тепла. В Северном полушарии она обычно обращена на север. В таких странах, как Германия, в кладовой три -- пять месяцев в году такая же прохладная температура, как и в обычном холодильнике.

«ФРИА» представляет собой своего рода многокамерный холодильник с определенными конструктивными особенностями, заимствованными у кладовой. Но «ФРИА» использует для охлаждения высокие технологии, более толстую и более качественную изоляцию, чем обычные холодильники. У нее чрезвычайно долгий срок службы, причем камеры могут ремонтироваться или заменяться отдельно друг от друга. В нее можно включить морозильные камеры. На рис. 10 показана конструкция стандартной модели «ФРИА». Она удобна, прекрасно работает и имеет привлекательный вид.

В зависимости от охлаждающего устройства, используемого в холодильнике «ФРИА», энергосбережения могут достигать значительной величины. Стандартная модель «ФРИА» в 1994 г. потребляла не более 0,40 кВт-ч за сутки по сравнению с 0,85 кВт-ч для более традиционных немецких холодильников. Если бы холодильный агрегат, установленный в холодильнике «ФРИА», был сделан фирмой «Грам», то энергопотребление

снизилось бы до 0,26 кВт-ч в день. Еще один путь -- интегрировать в холодильник «ФРИА» систему подогрева горячей воды «Цеолит». Эта система подачи горячей воды, изобретенная мюнхенской фирмой «Цеотех», обладает на 30% более высокой эффективностью, чем нагреватели горячей воды, соответствующие промышленному стандарту. Дополнительным ее достоинством является то, что она обеспечивает эффективное охлаждение.

«ФРИА» может пережить, вероятно, пять -- десять поколений традиционных холодильников. К тому же она обладает по меньшей мере в 2--4 раза более высокой энергоэффективностью. Поэтому общая эффективность использования ресурсов характеризуется здесь «фактором четыре -- восемь» по сравнению с традиционными холодильниками.

2.11 Услуги по стирке белья и вертикальный транспорт в зданиях*^* Содержанием этого раздела мы обязаны Вальтеру Штаэлю.

Чтобы снизить расход ресурсов, многие устройства в зданиях можно оптимизировать. Применяя правильную систему стимулирования для перехода от больших количеств продуктов с непродолжительным сроком службы к небольшому количеству продуктов длительного пользования, можно резко снизить материальные потоки, участвующие в оказании услуг. Проиллюстрируем это на двух примерах: стиральных машинах и лифтах.

Автоматические прачечные вместо индивидуальных стиральных машин

В современных многоквартирных домах в Северной Европе, а также в штатах на восточном и западном побережье США достаточно широкое распространение получила практика установки автоматических прачечных с тем, чтобы семьи не прибегали к услугам стиральных машин в своих квартирах (Штаэль и Гомрингер, 1993). Среднее увеличение энергоэффективности при стирке оценивается в этом случае на уровне «фактора четыре». Эффективность использования материалов может возрасти еще больше, приблизительно в 10 раз. Ресурсосберегающая стратегия состоит в том, чтобы вместо большого количества машин, которые будут находиться в личной собственности, продать несколько машин в совместное пользование.

Лифты

Еще одна иллюстрация принципа услуг--это «вертикальный транспорт», т. е. лифты. Высокие здания (и, следовательно, сбережение площадей при строительстве) немыслимы без эффективных подъемных систем. Лифты в основном состоят из набора рельсов, передвигающейся по ним кабины, противовеса, тягового двигателя с зубчатой передачей, механизма управления и системы аварийного торможения. Благодаря своей модульной конструкции, защищенной от вмешательства, это устройства с продолжительным сроком службы, которые можно сравнительно легко довести до уровня новых технологий (например, ввести электронное управление и двигатели с тиристорным управлением) и современной моды (замена пульта, изменение отделки или, наконец, всего интерьера кабины) (Штаэль и Гомрингер, 1993). Компания «Шиндлер АГ» в Эбиконе (Швейцария) -- вторая в мире по производству лифтов -- решила воспользоваться долговечностью своих лифтов и сдавать их в аренду. Контракты на долгосрочную аренду включают в себя регулярное техническое обслуживание и услуги. Таким образом, клиенты получают гарантию, что не застрянут в «вертикальном пространстве». Ясно, что коммерческий интерес фирмы вытекает из замечательной долговечности и надежности ее продукции. К 1992 г. 70% доходов этой компании поступало от таких услуг. Принимая во внимание долговечность лифтовой системы, можно сказать, что лифты примерно в 40 раз эффективнее по энергии и в 10 раз -- по затратам материалов, чем средний автомобиль 1995г.

2.12 Восстановление домов вместо их сноса

Старые дома часто оказываются ненужными новым владельцам, а иногда становятся даже убыточными, поскольку местные законы могли измениться со времени их постройки. В результате они нередко сносятся, и на их месте строятся новые. Между тем путем модернизации старого здания без какой-либо потери качества предоставляемых услуг можно увеличить сбережение как энергии, так и материалов в 4 раза. В этом случае можно также сохранить общественные и эстетические ценности, т. е. культурное наследие и привычную атмосферу ансамбля зданий.

«Фактор четыре» возникает, в основном, в результате сохранения «серой энергии», которая содержится в несущей конструкции здания, т. е. в кирпичах и строительном растворе.

Даже если все технические устройства для отопления, охлаждения, питания, освещения, лифтов и окон заменить современными (можно надеяться, более эффективными), то сохранится 75% энергии и материалов, на которые первоначально были затрачены средства.

А вот экономии труда не будет: совсем наоборот. Реконструкция может оказаться более трудоемкой, чем снос старого здания и постройка нового с нуля. Баланс затрат существенно сместится в сторону реконструкции и, следовательно, экономии ресурсов, если налоговое бремя на человеческий труд будет снижаться с введением налогов на ресурсы.

Повторное использование материалов от снесенных зданий

Что происходит с материалами, когда здание сносится, а не реконструируется? Большая их часть в виде строительных отходов попадает в места захоронения, которые быстро заполняются. Например, район Большого Ванкувера в Британской Колумбии (Канада) производит в год 1,4 миллиона тонн общегородских отходов. Отходы от строительства и сноса зданий добавляют примерно поровну, еще 0,3-- 0,6 миллиона тонн в год, большая часть которых подлежит захоронению. В ситуации, когда к 2000 г. ожидается закрытие 60% мест захоронения в Британской Колумбии, Министерство охраны окружающей среды призвало к сокращению к этому времени городских твердых отходов по меньшей мере на 50%. Плата за свалку отходов в связи с этим с 1989 по 1992 г. возросла вдвое, а к концу 1995 г. увеличится еще в 2 с лишним раза. В Торонто за последний пятилетний период плата выросла в 5 раз.

Столь резкое увеличение затрат на устранение отходов заставило строителей хорошенько пошевелить мозгами. В результате появился экспериментальный проект строительной корпорации Британской Колумбии -- знаменитой «Краун корпорэйшн», проектирующей и эксплуатирующей здания в основном для государственного сектора. Цель проекта состояла в проверке новой концепции: снос зданий без ущерба окружающей среде. В качестве испытательного полигона было выбрано построенное в 1963 г. здание «Вест-Гейт Аннекс» старого тюремного комплекса «Оакалла». Размером 24 х 46 м, оно имело бетонный пол, стены из бетонных блоков, деревянные балки и настил крыши, внутреннюю отделку из дерева и сухой штукатурки и решетки на окнах. После того, как был удален асбест, подрядчики получили четкое техническое задание: направить отходы не в места захоронения, а на повторное использование и переработку. При этом проект должен был быть экономически сравнимым с обычным методом сноса зданий. В предложениях для каждого типа материалов необходимо было указать количество отходов, стоимость их удаления, стоимость альтернативного использования, а также те компании, которые возьмут материалы на повторное использование и переработку. Кроме того, предложения должны были включать в себя два показателя: цену обычного сноса и цену, которая бы максимально расширяла возможности утилизации материалов. Выиграло предложение, в котором было подсчитано, что схема «утилизация -- повторное использование -- переработка» на 24% дешевле, чем обычный снос. Проведенный в 1991 г. демонтаж оказался весьма успешным; там, где необходимо, применялись трудоемкие методы. Три четверти бетонных стенных блоков были использованы повторно юношеским клубом для строительства новых сооружений, остальная часть дробилась для получения заполнителя. Деревянные балки, настил и другие пиломатериалы были на 97% утилизированы и перепроданы, так же как и металл, разнообразное оборудование, стена из сухой кладки (отправлена на гипсовый завод на переработку), окна, решетки и другие изделия. Сыпучий гравий был перемещен к одному концу крыши с помощью пожарного рукава и убран бульдозером для пешеходной дорожки. Фундамент и опоры, содержащие большое количество проволоки и поэтому непригодные для переработки в наполнитель, отправлялись для повторного использования на участок засыпки дороги в качестве подложки. Единственными материалами, отправленными на захоронение, оказались 60 кубических метров крошащегося кровельного материала (его стекловолокно было пропитано горячей смолой, что делало восстановление без повреждений невозможным) и 46 кубических метров обрезков древесины, слишком обломанных для повторного использования (хотя это дерево все же могло бы найти применение, по крайней мере, в качестве топлива). Согласно оценкам, после сноса в общем объеме материалов 64% составляло дерево, 30% -- цемент, 2% -- металл и 3% -- кровля из смолы и гравия. При обычном сносе 92% этого объема было бы отправлено на свалку. Но в экспериментальном проекте захоронено только 5%, а остальные 95% использованы повторно либо переработаны. Полтора месяца дополнительного труда для команды, занимавшейся сносом, компенсировались продажей материалов. Подрядчик полагает, что, хотя в этом здании и содержалось много ценной древесины, подход, основанный на утилизации материалов, если создать для них рынок, вероятно, окажется выгодным и для других зданий. Необходимо только, заключил он, поставить задачу, спланировать ее выполнение и предоставить время.

2.13 Многолетняя поликультура

Изобретая заново сельское хозяйство

Уэса Джексона одолевают заботы о сельском хозяйстве. Не то, как мы хлебопашествуем, а само сельское хозяйство. Рискуя быть обвиненным в желании вернуться к жизни времен каменного века, Джексон задается вопросом о последствиях возделывания земли, каким мы его знаем. «С геологической точки зрения, -- говорит он, -- сельское хозяйство, связанное с обработкой почвы, конечно, представляет собой наиболее значительное и революционное событие, которое изменяет нашу планету быстрее, чем само происхождение жизни» (Джексон, 1980).

Экологический ущерб, наносимый обработкой почвы, велик и в то же время привычен для западных концепций сельского хозяйства. Джексон рассказывает о коренном американце, который наблюдал, как фермер-земледелец, недавно прибывший на великие равнины Среднего Запада, погонял упряжку лошадей, вспахивая девственную прерию. Не меняя выражение лица, индеец пристально смотрел на отвальный плуг, врезающийся в густой ковер степной травы и переворачивающий его корнями в воздух. Через какое-то время фермер остановился и спросил индейца: «Ну, что скажешь?» Индеец ответил: «Не та сторона наверху» -- и ушел.

До сих пор наверху не та сторона. За несколько тысяч лет земледелие преобразило безбрежные просторы земли из богатых пространств с их симфонией растительного мира в небольшие лоскутные участки для выращивания монокультур. Более того, сопровождающие обработку потери почвы -- в некоторых местах происходящие быстро, в других медленно, но неумолимо -- не могут продолжаться вечно. В последние годы река Миссисипи ежесекундно проносит через Новый Орлеан целый самосвал, груженный плодородной землей. При той скорости, с которой мы движемся, западная часть штата Айова останется без верхнего слоя почвы (половина уже исчезла) прежде, чем иссякнут грунтовые воды в западной части штата Небраска. По словам Джексона, для сельского хозяйства необходим «биотехнический баланс».

Многолетняя поликультура -- вот цель Уэса Джексона. В Институте земли в Салинасе (Канзас) доктор Джексон, занимающийся генетикой растений, собирает передовых исследователей. Вместе они учатся у американской прерии -- разнообразной экосистемы сотен видов многолетних растений, где почва «остается на месте». Проводимые в институте эксперименты по селекции растений направлены на то, чтобы вывести многолетние зерновые культуры и заменить ими однолетние, составляющие основу пахотного земледелия. Многолетние культуры практически устраняют необходимость обработки, приводящей к эрозии почвы. Выращивание поликультур будет способствовать развитию многообразной почвенной флоры, фауны и микроорганизмов, важных для естественных процессов гниения органических веществ, поддерживающих плодородие почвы.

В учебниках говорится, что многолетние растения не могут давать высокий урожай. Учебники заблуждаются. Научным сотрудникам Института земли потребовалось только два года, чтобы показать, и десяток лет, чтобы с полной строгостью доказать, что тщательно отобранные культурные сорта из обычных местных степных трав могут состязаться и даже превосходить по выходу семян и белка на один акр в высшей степени гибридизированные, генетически уязвимые и требующие больших затрат зерновые. На их выведение потребовался целый век, однако они не выдерживают неблагоприятной погоды и не сопротивляются сельскохозяйственным вредителям без постороннего ухода. Так родился принцип Института земли, который гласит: «Если был бы возможен более совершенный способ использования солнечного света, чем дикая прерия, то он бы уже реализовался здесь». Использование природы в качестве образца и наставника, а не помехи, которую необходимо устранить, приносит богатые дивиденды. Их источник -- в уважении к насчитывающему несколько миллиардов лет опыту конструирования, в котором все, что не работало надежно, исправлялось Создателем. Хотя работа еще продолжается, сегодня большинство живых существ уже хорошо «усовершенствовано» естественным процессом проб и ошибок.

Не удовлетворившись многолетними злаковыми травами, простирающимися до горизонтов Канзаса (в тех немногих местах, где еще сохранилась первозданная прерия), команда Института земли начала серию скрещиваний. Восточный трипсакум, мелантум иллиной-сский, сибирская дикая рожь -- все они при относительно малых усилиях дали поразительно морозоустойчивые и высокоурожайные культуры. Подобно своим диким предкам, эти новые культуры могли использоваться для приготовления вкусного хлеба, причем они либо смешивались, либо разделялись традиционными механическими способами. Когда несколько растений выращиваются вместе, они могут заботиться друг о друге -- одно поставляет азот, другое выделяет защитные гербициды, третье предохраняет от нашествия насекомых. И, разумеется, любая поликультура менее привлекательна для паразитов, которые доставляют много неприятностей монокультурным зерновым системам.

Конечным результатом этого имитирующего природу подхода к сельскому хозяйству станут плодородные поля, больше похожие на прерию. Злаковые растения многих перемешанных между собой видов всходят каждый год без какой-либо обработки земли, без посева, без эрозии почвы. Они растут, не требуя ни орошения, ни удобрений, ни пестицидов. Когда они созревают, их урожай собирается либо техникой -- зерноуборочным комбайном, либо местными копытными животными, такими, как бизон или антилопа, которые оптимально эволюционировали для того, чтобы питаться этими травами.

Эксперт биохимической фирмы, которому недавно описали эту систему, пришел в замешательство:

-- Когда вы их опрыскиваете?

-- Мы их не опрыскиваем.

-- А какие требуются удобрения?

--Никаких.

-- Так что же вы делаете, чтобы все это выросло?

-- Ничего. Просто сидим и смотрим, как это растет.

«Фактор 10», «фактор 100» -- насколько велика в конечном счете возможная экономия ресурсов: воды, энергии и агрохимикатов? Почти бесконечна, поскольку кроме обычных затрат энергии на сбор урожая и того незначительного количества энергии, которое необходимо фермеру, чтобы обойти или объехать поля и порадоваться их виду, других затрат нет.

Как полагает Джексон, для выведения многолетних поликультур может потребоваться полвека или более. Но научный фундамент, необходимый для реализации этого плана, уже продемонстрирован. Нескольким поколениям остается уточнить детали.

Джексон смотрит в будущее, но его волнует и ближайшее время. «Задолго до того, как мы приступим к тонкой настройке такой системы, нашим фермерам необходимо будет использовать весь комплекс надежных мероприятий по сохранению почвы» (Джексон, 1980). С этой целью Институт земли исследует также возможность внедрения новаторских методов в традиционную систему сельского хозяйства. Проект «Солнечная ферма» -- одна из таких попыток. Используя принципы низких затрат, передовую практику обработки почвы, фотогальваническую технику и ветряные турбины, сотрудники института, проводящие исследования на «Солнечной ферме», приближаются к обеспечению ее энергетической самостоятельности. Вот вопрос: «Какой объем производства семян масличных культур требуется для заправки тракторов, необходимых для выполнения сельскохозяйственных работ, чтобы получить в итоге продовольствие, не расходуя при этом ископаемых углеводородов?»*^* Годовой отчет Иститута земли за 1993 год, Салинас, KS 67401 (США).

Со временем проект «Солнечная ферма» будет объединен с исследованиями многолетних поликультур. Джексон и его коллеги считают возможной замену потребляющего энергию и теряющего почву сельского хозяйства земледелием, производящим энергию и воссоздающим почву. В этой второй сельскохозяйственной революции тот, кто прекратит войну против земли и восстановит дипломатические отношения между мудростью природы и человеческим разумом, может, по меньшей мере, досыта накормить наших потомков.

2.14 Биоинтенсивное миниземледелие

Тенденция неуклонного роста производительности в сельском хозяйстве, долго наблюдавшаяся на всем земном шаре, в последнее время дала сбой. Сейчас мы вступили в эру замедляющихся темпов роста урожайности и даже понижения абсолютной урожайности («Ситуация в мире 1994» и «Роковые предзнаменования 1994», Эртскэн пабликэйшнз, Лондон, 1994). Эрозия и уменьшающееся плодородие почвы, снижение прибыли при увеличении затрат, не связанных непосредственно с фермой, -- все это затрудняет решение проблемы производительности и устойчивости традиционного земледелия. Однако решения могут появиться оттуда, откуда мы их меньше всего ожидаем.

На крутом склоне холма в Северной Каролине, на почвах, которые многие сочли бы непригодными для сельскохозяйственных работ, Джон Дживонс и его коллеги из «Экологического действия» разрабатывают систему высокопроизводительного и устойчивого сельского хозяйства (Дживонс, 1991, Дживонс и Кокс, 1993). Они прокладывают путь для создания, по выражению Дживонса, «биоинтенсивного фермерского минихозяйства». Их система опирается на четыре основных принципа. Это -- глубокая обработка почвы с целью обеспечения оптимального роста корней; производство компостных культур для питания почвы; интенсивное выращивание растений широкими рядами для создания благоприятного климата; смешанный посев различных культур, чтобы сбить вредителей со следа. Система не механизирована, и в то же время потребность в рабочей силе удивительно мала. Для оборудования биоинтенсивных грядок требуются некоторые усилия, но как только элементы системы установлены, обслуживать их легко, поскольку большую часть работы выполняет природа.

Исследователи из «Экологического действия» не просто заинтересованы в выращивании большего количества овощей. Их цель -- разработать методы, позволяющие регулярно обеспечивать все потребности человека в калориях и питательных веществах, используя при этом возможно меньшие площади. Они проводят эксперименты по интенсивному производству зерновых, бобовых и других высококалорийных культур. Значительная часть их усилий направлена на компостные культуры, что воссоздает почву, а не истощает ее.

Согласно «Экологическому действию», механизированные и трудоемкие сельскохозяйственные методы в США требуют 4 тысяч квадратных метров или более для того, чтобы обеспечить человеку рацион с высоким содержанием мяса, или приблизительно одной тысячи квадратных метров, необходимых для вегетарианского рациона. Однако в развивающихся странах к 2000 г. на душу населения будет приходиться только восемьсот квадратных метров пахотных участков. Этот показатель значительно уменьшится с дальнейшим ростом населения и по мере того, как опустынивание, эрозия почвы, урбанизация и другие нежелательные процессы будут истощать запасы земли. К счастью, биоинтенсивные технологии могут полностью обеспечить потребности вегетарианца в продуктах питания всего лишь на 200--400 квадратных метров земли. По сравнению с традиционными методами эти технологии могут также снизить потребление воды на единицу продукции примерно на 88%, сократить энергетические затраты, не связанные с работой на ферме, на 99% и удвоить чистый доход на единицу площади фермы*^* Ecology Action. Годовой отчет за 1993 г.. За исключением земли и немногих ручных инструментов, начальный капитал практически равен нулю, никаких вложений на химикаты также не требуется.

Многие из методов биоинтенсивного, миниатюризованного сельскохозяйственного производства известны в Китае и других частях света уже на протяжении тысячелетий. Некоторые восточноазиат-ские системы, сочетающие сельское хозяйство с аквакультурой, получают даже более высокий, почти невероятно высокий, выход пищевых калорий или белка с весьма небольших участков. Обычно несколько систем устанавливаются друг на друга штабелем по вертикали: например, кролики, отходы которых попадают в пруд, где разводится рыба, или водоем, где плавают утки, и удобряют его; в свою очередь, водоем соединяется с рисовыми чеками и овощными грядками, отходами от которых питаются кролики. В других схемах используются две рисовые чеки, которые поочередно затопляются и осушаются. Рис чередуется с рыбой, моллюсками и утками.

Группа «Экологическое действие» с начала 1970-х годов ведет эксперименты с использованием этих методов, тщательно документируя успехи и неудачи, затраты и отдачу. В последние годы она организовала выездную программу по обучению биоинтенсивной системе ведения хозяйства на миниферме. Дживонс и его коллеги проводят семинары в разных странах, делясь накопленным ими опытом.

К ним присоединились новые последователи. Сейчас в Мексике, Индии, на Филиппинах, в России, Кении и других странах организованы демонстрационные центры. Результаты многих дочерних ферм и исследовательских проектов сообщаются в «Экологическое действие».