Доклад Римскому клубу "Фактор четыре"

2.15 Аренда химикатов: стратегия повышения эффективности материалов*^** Содержанием этого раздела мы обязаны Саше Кранендонк из Вуппертальского института, которая получила информацию в основном от «Доу Юрэп».*

производительность ресурс промышленность

Хлорированные растворители

Хлорированные углеводородные растворители (ХУВР) чрезвычайно полезны. Они действительно вносят вклад в качество современной жизни. Мы используем их как очистители (обезжириватели), клеящие материалы, растворители в текстильной, фармацевтической, пластмассовой и металлообрабатывающей промышленности, а также для химической экстракции. Химически они совершенно устойчивы, не горят и не растворяются в воде, т.е. обладают свойствами, необходимыми для достижения тех целей, ради которых используются.

В год производится около 1,2 миллиона тонн ХУВР, и именно поэтому они привлекли большое внимание специалистов в области окружающей среды. Дело в том, что те же свойства, которые так ценятся в промышленном производстве, опасны для здоровья человека и окружающей среды. Замечательная способность ХУВР растворять жиры в сочетании с химической устойчивостью позволяет им входить в жировые ткани людей и животных. Доказано, что ХУВР токсичны для печени; полагают также, что они канцерогенны. Из 600 тысяч тонн хлорированных растворителей, проданных в Европе в 1992 г., было переработано только около 90 тысяч тонн, т. е. 15%. Примерно 450 тысяч тонн испарилось, внеся тем самым «вклад» в загрязнение воздуха; 20 тысяч тонн сожжено (надеемся, что в современных печах для сжигания отходов без выбросов диоксина); приблизительно 40 тысяч «пропало без вести», вероятно, нанеся ущерб грунтовым водам во многих местах. Очистка грунтовых вод от загрязнения ХУВР -- чрезвычайно трудоемкое и дорогостоящее дело.

Все эти экологические проблемы побудили законодателей в Германии принять закон, ограничивающий испарение растворителей и делающий прием их назад обязательным для производителей химических продуктов. Результатом боязни ХУВР явилось резкое уменьшение продаж, что обеспокоило производителей.

Благоприятным выходом как для производителей, так и для окружающей среды стала новая философия сбыта, именуемая «арендой химических продуктов». Идея была внедрена «Доу Джермани» через «СэйфКем» -- совместное предприятие с местной компанией по повторному использованию. Суть идеи в том, что производитель химической продукции «Доу» осуществляет контроль над опасными химическими веществами на протяжении всего их жизненного цикла. Кроме того, следует соблюдать принцип солидарной ответственности за качество выпускаемой продукции (Фуслер и Джеймс, 1996).

«СэйфКем» хранит и транспортирует растворители в специально сконструированных контейнерах, имеющих сверхвысокую степень безопасности. Во избежание испарения (которое теперь не разрешается ужесточенным германским законодательством в области загрязнения воздуха) используется герметичная система перекачивания. С помощью этого метода устраняется также непосредственный риск для здоровья операторов. Благодаря контролю за использованием и транспортировкой химических продуктов заказчики повторно получают определенное количество бывших в употреблении растворителей. Кроме того, во много раз увеличиваются их повторное использование и переработка. «СэйфКем» поставляет заправочный стабилизатор и комплект инструментов, позволяющий проверять и поддерживать качество растворителя как можно дольше и на каждом этапе.

Таким образом, растворители можно регенерировать и повторно использовать более сотни раз. Конечно, при создании системы безопасной транспортировки неизбежны материальные затраты, но в конце концов главное -- это предупредить загрязнение воздуха и воды, сохранив использование чрезвычайно ценных химических продуктов.

Когда «СэйфКем» впервые ввела эту систему, клиенты и конкуренты отнеслись к ней скептически. Но система работала хорошо, и уже в начале 1995 г. конкуренты поспешили последовать за лидером. «Доу» сейчас уже рассматривает другие химические продукты, для которых можно реализовать идею лизинга.

Есть планы пойти дальше путем предоставления услуги вместо растворителя, что вполне согласуется с политикой Института долговечности изделий. Такую услугу можно было бы, например, назвать «обезжириванием на квадратный сантиметр». Коммерческий интерес к производству растворителей еще более снизился бы, а заинтересованность в избежании потерь, удовлетворении клиентов и сохранении окружающей среды возросла бы.

2.16 Использовать меньше бетона без потери устойчивости стен

Представьте себе, что вы собираетесь построить новый дом очень близко или даже впритык к дому своего соседа -- ситуация типичная в густонаселенных европейских городах. Чтобы как можно эффективнее использовать имеющуюся площадь, вам, вероятно, захочется иметь подвальное помещение, и поэтому строительная фирма выкопает в земле глубокую яму. Если не укрепить обращенную к вам стену дома вашего соседа, есть вероятность, что она ослабнет, а то и обрушится в процессе выемки земли и строительства.

Устойчивость соседней стены можно обеспечить при помощи нескольких методов. В основном используется усиление фундамента: подстенное и фасадное. Профессор С. Й. Дидерикс из Вупперталь-ского технологического университета попросил двух студентов -- Ф. Й. Фольманна и Т. Шредера -- исследовать различие этих двух методов с точки зрения расхода материалов. Они использовали расчет MIPS по методу Шмидта-Блеека (глава 9) и установили, что традиционные технологии с подведением фундамента под стену (нагнетание под высоким давлением или известная свайная система) требуют примерно в 4 раза больше материалов, чем более передовые фасадные методы -- скрепление земли костылями, шпунтовая или свайная стенка.

В приведенной ниже таблице представлены результаты, опубликованные Дидериксом и Фольманном (1995). Для каждой технологии были рассчитаны «экологические рюкзаки» применительно ко всем материалам, участвующим в процессе, таким, как технологическое топливо, сталь, цемент и другие добавки, используемые при производстве бетона (в тоннах на линейный метр примыкающей стены). Основной вклад в «рюкзаки» дают вода и сжатый воздух. Энергопотребление значительно ниже для фасадного крепления по сравнению с подстенными методами.

Авторы честны в отношении общих экологических воздействий. Поскольку подведение фундамента является лишь небольшой частью строительных работ, сбережения на все новое здание остаются довольно скромными. Даже дающая наибольшую экономию материалов свайная стенка требует подготовительных мероприятий, общее воздействие которых способно превысить эффект самого подведения фундамента. Наименьшего воздействия можно было бы добиться, не углубляя фундамент, как это имеет место в большинстве голландских сооружений; однако такой метод пригоден для более высоких зданий или требует увеличения площади участка на полезный квадратный метр.

Таблица 2. Пять различных методов обеспечения устойчивости соседней стены. Они значительно отличаются друг от друга по потокам материалов

Метод усиления фундамента	Масса конструкции	Потоки материалов	Производственная вода	Технологический воздух
Нагнетание под высоким давлением	35,0	44,5	80,4	77,8
Система сваи	25,2	42,1	63,8	42,9
Крепление почвы костылями	3,2	7,7	11,9	8,7
Профилированная стена	5,5	10,7	16,8	12,0
Свайная стенка	4,4	7,4	11,6	9,0

Подведение фундамента -- небольшая часть строительного процесса, другие элементы которого тоже можно улучшить с точки зрения материало- и энергоэффективности. Согласно оценкам, энергоемкость современного строительства в 100 раз превышает энергоемкость строительства в доиндустриальный период.

2.17 Материал «белланд»: переработка упаковочной пластмассы

В деле избавления от отходов пластмасса -- это настоящий кошмар. Обычно она не гниет, и поэтому в местах захоронения изделия из пластмассы выглядят настолько уродливо, что становятся мишенью для обвиняющих фотокамер специалистов по охране окружающей среды. Но и сжигание пластмассы не намного привлекательнее. Факелы пламени могут превратить хлор и другие галогены, часто содержащиеся в пластмассе, в диоксин и прочие высокотоксичные вещества. Высокотемпературные печи разрушают диоксины, а современные газоочистители очищают отработанные газы. Но и они не лишены недостатков. Эти методы дороги и весьма неудовлетворительны с точки зрения эффективности использования ресурсов.

Сейчас пластмассу стали перерабатывать. Но из бытовых отходов чистую пластмассу получить трудно. Механохимическая сепарация измельченной смешанной пластмассы возможна, но не на 100%, а лишь до определенной степени, к тому же это очень дорого. В некоторых американских штатах, например в Вермонте, жителей просят сортировать бытовые отходы из пластмассы и помещать их в семь различных мусорных контейнеров. Может ли это быть решением для всего мира? Много ли семей имеют достаточно места, чтобы разместить семь мусорных ящиков для пластмассы и еще три для органических отходов, бумаги и металлов или стекла?

В Германии, казалось бы, пришли к решению «мусорной проблемы». Все упаковочные материалы, будь то металл, пластмасса или картонно-пластмассовая упаковка, должны иметь маркировку «зеленой точкой», свидетельствующую о том, что плата за переработку произведена заранее. Материалы с «зеленой точкой» идут в желтые мусорные ящики. Для бумаги введены голубые ящики, а остальная часть мусора поступает в черные ящики меньшего размера. Стекло должно выноситься в иглу -- эскимосские хижины, расположенные в основных торговых районах.

Но пластмасса, собранная в желтые контейнеры, доставляла массу неприятностей. Она отправлялась за границу, иногда очень далеко, даже в Индонезию. Она сжигалась (с нарушением правил «зеленой точки»), зарывалась в землю (также против правил) или не проходила полный цикл переработки и шла на изготовление шумопоглощаю-щих стен (отходов при этом быль больше, чем стен). В конце концов власти установили дорогостоящее оборудование для химического разложения пластмассы до «сырой нефти», которую затем можно сжечь. Все это сделало в Германии систему «зеленая точка» посмешищем. Иностранные производители, желающие экспортировать упакованные товары конечным потребителям в Германии, считают эту систему нетарифным торговым барьером и досадной помехой.

Что же нам делать? Совсем отказаться от пластмассы, как предлагают некоторые «зеленые фундаменталисты»? Конечно, нет. Современным супермаркетам нужна гигиеническая упаковка для всех продуктов, а потребителям -- полная ее прозрачность. Многие скажут, что, раз это так, то пластмассовой и формованной упаковке нет никакой реальной альтернативы.

Но альтернатива традиционной поливинилхлоридной (ПВХ), полиэтиленовой (ПЭ) и другой упаковочной пластмассе есть, это «бел-ланд», разработанный Роландом Бельцем, немецким инженером, живущим в Швейцарии. «Белланд» обладает очень ценным свойством: при водородном показателе рН несколько выше семи он растворяется в воде. «Белланд» имеет практически все типичные качества пластмассы: прозрачность, эластичность и различные степени жесткости, что позволяет использовать его при производстве как мягкой упаковочной фольги, так и различных прочных деталей.

В обществе, использующем «белланд» для разных целей, включая упаковку товаров для конечных потребителей, этот материал можно было бы найти в больших или меньших количествах во всех мусорных ящиках. Промывание их содержимого основной водой позволяет утилизировать весь «белланд». Он целиком переходит в сточную воду. Добавив несколько капель лимонной кислоты или другого безвредного вещества с малым рН, «белланд» можно заставить коагулировать. Осажденный материал легко собрать и превратить в химически чистые гранулы для дальнейшей переработки.

Там, где удается обеспечить раздельный сбор бытового мусора, отходы «белланд» нужно выбрасывать в контейнеры с бумагой. На первом же этапе, когда она перерабатывается в бумажную массу, «белланд» можно отделить при минимальных дополнительных затратах. Звездный час для пластмассы «белланд» наступит, если из нее изготовить посуду и столовые приборы для кафе типа «Бистро» и «Макдональдс», а также для крупных спортивных мероприятий или торговых ярмарок. Собранную грязную посуду легко переработать для изготовления новой без всяких органических отходов. На крупнейшей в мире Международной ярмарке пластмасс «К» (Дюссельдорф, ноябрь 1995 г.) система обслуживания «белланд» успешно прошла испытание.

Как и в случае с алюминием, переработанный материал обладает точно такими же свойствами, что и исходный, но для его переработки требуется гораздо меньше энергии и материалов. С учетом жизненного цикла, при переходе, скажем, с ПВХ на «белланд» легко достичь увеличения эффективности материала примерно в 4--10 раз.

2.18 Повторное использование бутылок, банок и крупных сосудов

Чем перерабатывать материал для производства тары, так лучше не разрушать эту тару. Во всей Северной Европе для бутылок под минеральную воду и пиво широко используется система «возврат денег--повторное использование». По статистике, бутылки используются около 20 раз, в некоторых случаях -- 50 раз. По сравнению с одноразовыми стеклянными бутылками, алюминиевыми банками или комбинированными пластмассовыми емкостями, здесь легко достичь «фактора четыре» в повышении общей эффективности ресурсов. Но есть два исключения. Во-первых, чтобы избежать опасного загрязнения микробами, тара для молока и других содержащих белки продуктов требует очень интенсивной очистки перед повторным использованием. Горячая вода или пар для очистки, а также дезинфицирующие моющие средства могут в результате легко свести на нет экологические выгоды от повторного использования стеклянной тары. Во-вторых, отправка пустых стеклянных бутылок на расстояния свыше 250 км экологически нецелесообразна. Отсюда следует, что системы возврата предпочтительно должны быть региональными. Чрезмерно централизованные отрасли производства напитков и продуктов питания не вписываются в эти системы возврата.

Тем не менее поборники использования отходов не должны сдавать свои позиции относительно экономии ресурсов путем повторного применения тары. Мюнхенские защитники идеи лучшей переработки мусора вступили в конфронтацию со сторонниками централизации пищевой промышленности. Они требуют районирования поставок пищевых продуктов, предлагают стандартизировать всю тару для продуктов и напитков, призывают покупателей по возможности использовать корзины, сумки и т. п. и настоятельно рекомендуют местным фермерам, а также предприятиям пищеперерабаты-вающей промышленности продавать свежие, а не консервированные продукты. Но при необходимости длительного хранения продуктов банки или другая тара должны без каких-либо исключений приниматься обратно по принципу «сдача -- возврат денег». Защитники идеи применения отходов утверждают, что такая система технически реализуема, что банки можно систематически собирать, мыть и повторно использовать, соблюдая все гигиенические требования местных поставщиков. Очевидно, можно ожидать формирования коалиции между группами, контролирующими состояние отходов, и местными фермерами, которые применяют в своем хозяйстве только органические удобрения и доход которых зависит от «зеленых» заказчиков.

В схемах с использованием возвращаемой тары всегда присутствует элемент протекционизма. Когда в 1987 г. Дания ввела обязательное использование возвращаемых бутылок для широкого набора напитков, Европейская комиссия, после лоббирования французскими производителями минеральной воды, предъявила этой стране иск за нарушение правил свободной торговли в Сообществе. Но Европейский суд в Люксембурге вынес постановление в пользу Дании, создав тем самым важный прецедент для национальных законов, защищающих окружающую среду даже за счет частичных ограничений свободной торговли.

Повторно используемая тара для деталей автомобилей

На первых автомобильных заводах Генри Форда целый цех занимался производством решетчатых деревянных ящиков и поддонов для трас-портировки. Но сейчас в автомобильной промышленности, поставляющей огромные объемы деталей во все страны света, претворяется в жизнь более совершенная идея: повторно используемые стальные ящики.

В апреле 1994 г. «Мицубиси моторс корпорэйшн» -- крупнейший японский производитель автомобилей -- учредил на фирме проект по глобальным вопросам охраны окружающей среды для реализации «зеленого» перехода. Цель проекта, осуществляемого совместно с немецкой оптовой фирмой «ММС Ауто Дойчланд», -- использование стальных ящиков вместо деревянной и картонной тары. Из Нагойи, Мизушимы и Такацуки «ММС» отгружает в Германию в месяц примерно 2800 ящиков запасных частей для автомобилей. После месячного путешествия по морю ящики распаковываются. Раньше упаковочные материалы из картона и дерева выбрасывались. Теперь же новые стальные ящики опорожняются, складываются, отсылаются в Японию и повторно используются. Предполагается, что они

прослужат 10 лет.

Ожидается, что в ближайшее время при аналогичном переходе с одноразовых решетчатых деревянных ящиков на упаковочную тару, которая укладывается в штабели, возвращается и используется повторно, объем повторно используемой тары в «Даймонд стар моторс» достигнет 95%. Фирма также повторно использует днища ящиков, которые отправляются обратно в Японию и участвуют еще в трех-четырех поездках, и указывает в своем «Руководстве по упаковке для поставщиков», что более 500 ее североамериканских поставщиков должны по возможности повторно использовать упаковочные материалы и тару.

2.19 Долговечная прочная деревянная конструкция

Древесина -- это удивительный строительный материал, легкий, привлекательный и естественный. При должном отборе, обработке и уходе он более надежен и долговечен, чем бетон. На его производство идет менее одной четверти («фактор четыре»!) энергии, необходимой для бетона. Лес пригоден для решения практически любых задач, поскольку его можно восстановить, непрерывно выращивать и рубить. Появляются системы сертификации, дающие покупателям уверенность в том, что используемая ими древесина обладает нужными качествами. Среди недостатков обычно называют непригодность дерева, в отличие от других материалов, для продолжительной работы в тяжелом режиме и старомодность. Кроме того, считается, что если древесину снова широко применять в строительстве, строевой лес будет страдать от постоянной рубки.

«Нет, нет и еще раз нет, -- говорит Юлиус Наттерер, баварец, преподающий технологию строительства из лесоматериалов в Федеральном технологическом институте в Лозанне (Швейцария), -- это вымышленные недостатки». Наттерер делает впечатляющие широкопролетные деревянные конструкции (см. фото 8 на вкладке).

Но Юлиус Наттерер не ограничивается демонстрационными проектами. Он предлагает доступную деревянную конструкцию для многоквартирных домов, которая обеспечивает отличный энергетический баланс по сравнению с бетонными и кирпичными зданиями, причем выполняются все требования энергоэффективности, отмеченные в главе 1.

Если сравнить деревянные дома с каменными с точки зрения затрат невоспроизводимых минеральных ресурсов, то весы, очевидно, еще более склонятся в пользу дерева. Несомненно, здесь вполне достижим «фактор 10».

А что можно сказать о вырубках строевого леса, если произойдет ощутимое смещение в сторону использования дерева в строительстве? Наттерер обдумал этот вопрос. Он обращает внимание на позицию швейцарских политиков, известных своей строгостью в отношении охраны окружающей среды. Пьер Ore, национальный депутат из кантона Во, говорит: «Мы можем стабильно вырубать семь-восемь миллионов кубометров в швейцарских лесах, и это пойдет им во благо, поскольку тем самым окажется возможным финансировать все необходимые мероприятия по защите леса. Семи или восьми миллионов кубометров хватит для постройки около 250 тысяч квартир в год -- намного больше того, что когда-либо потребуется Швейцарии». Мнение Ore разделили еще 50 национальных депутатов из всех политических лагерей.

То же самое могли бы сделать и другие европейские страны. Даже использование тропического леса не обязательно принесет ущерб. Все зависит от сохранения лесных массивов и от рационального и эффективного использования материала.

2.20 Дерево в строительстве домов

Примерно 90% американских домов строится из бревен -- т. е. при помощи традиционного, трудоемкого и во многих отношениях довольно примитивного метода. Наружные стены крепятся вертикальными стойками -- длинными деревянными деталями, с номинальным поперечным сечением 5,1 х 10,2 см, но фактически несколько меньшим. Чтобы сделать стену достаточно прочной, от центра одной стойки до центра другой обычно берется расстояние 40 см. Такая конструкция должна быть прочной, если на дерево приходится всего 10--15% сплошной поверхности стены (т. е. без оконных и дверных проемов).

В действительности же конструкция иная. Сплошную часть стены обычно составляют 30--35% дерева -- в 2 или 3 раза больше, чем надо. Плотники получают почасовую оплату, и у них нет стимула сохранять древесину, за которую им не платят. У них даже есть поговорка: «Если сомневаешься, делай попрочнее». Они добавляют лишнюю древесину повсюду: в детали порогов и углов, в каркас (диагональное крепление, заполняющее пустые пространства), делают тройную и четырехслойную обшивку и т.д. Кроме того, много дерева тратится попусту, поскольку строители редко заботятся об экономии пиломатериалов, а стандартная длина стоек не кратна длине строительных элементов.

С другой стороны, по мере того, как старые леса исчезают, качество стоек ухудшается. Вскоре после крепления одну десятую часть их, возможно, придется выпилить цепной пилой и заменить, поскольку стойки так сильно коробятся, что материал для отделки стены невозможно выровнять.

А так как в конструкции много лишнего дерева, изоляция из стекловолокна и минеральной ваты между стойками охватывает меньшую площадь, чем нужно. Избыточное дерево, которое проводит тепло в 3 раза лучше, пропускает больше тепла через свои «тепловые мосты», заложенные в изоляцию. Это может легко уменьшить фактическую изолирующую способность каркасной стены на 20--25%.

Дом в Дэвисе в экспериментах ACT2 (раздел 1.4) проложил путь к важному нововведению «Дэвис энерджи груп»: «технической стене», предназначенной для того, чтобы делать большее меньшими средствами. Вместо обычной мягкой древесины хвойных пород типа пихты здесь использован продукт из «технической древесины» или «древесины с ориентированными слоями», выпускаемый крупной фирмой «ТрасДжойст МакМиллан» (Айдахо). Этот продукт прессуется при высокой температуре и под давлением из низкосортной, обычно мелкой мягкой древесины низкой плотности, (например, осины или тополя), в плотную заготовку толщиной 20 см и шириной несколько метров. На практике получается «синтетическая твердая древесина», обладающая прочностью, однородностью, предсказуемостью свойств и, в отличие от обычной древесины, она свободна от сучков и других дефектов.

Распиленный на тонкие стойки, продукт из «технической древесины» настолько прочен, что стойки размером 3 х 9 см, установленные под кружала размером 61 см на сплошной ригель 3 х 36 см, прочнее, чем обыкновенная каркасная стена. (На самом деле, в первоначальном проекте использовались кружала размером 122 см, но их пришлось изменить, так как местный строительный стандарт требовал более близкого расположения, причем не для того, чтобы сделать стену достаточно прочной -- она уже была прочной -- а для того, чтобы применить один из утвержденных методов нанесения наружной штукатурки.) Доля древесины в стене при этом падает с 30-- 35% до 9%, что означает экономию на 70--74%, которая намного перевешивает более высокую стоимость «технической древесины».

Поскольку требуется нарезать меньше деталей и использовать меньше гвоздей для их соединения, чем в обыкновенной каркасной стене, сэкономленное дерево и труд более чем окупают удвоение толщины изоляции между стойками. Изоляция представляет собой высококачественный, облицованный фольгой и армированный стекловолокном пеноматериал из полиизоцианурата, который заполняет пространство более плотно, создает паровой барьер, экономит труд, повышает жесткость и обеспечивает дополнительную звукоизоляцию. Более мощная изоляция плюс уменьшенная тепловая перемычка повышают изолирующую способность на 85%. Утечки воздуха также значительно уменьшаются. Результат: сохраняющая форму, более герметичная, более прочная, быстрее сооружаемая стена. На нее расходуется в 4 раза меньше древесины, теплоизоляция в 2 раза лучше, а цена для стандартного американского дома с участком на 2 тысячи долларов меньше.

«Фактор четыре» -- не предел возможностей. Сейчас некоторые фирмы прокладывают между слоями естественной или технической древесины тонкие слои углеродного волокна или полиамидного волокна «кевлар». Это более чем вдвое увеличивает прочность деревянного элемента, уменьшает расход древесины, делает элемент более легким и позволяет производить его из низкосортного лесоматериала. Кроме того, «Беллкомб» -- фирма в Миннеаполисе -- разработала картоноподобную сотовую структуру (с возможностью повторного использования), из которой изготавливаются разнообразные детали определенных форм и размеров. Они прокладываются между недорогими листами из слоеной древесины и плотно пристыковываются друг к другу, как при сборке миниатюрного дома в детском конструкторе. Два взрослых человека, не имеющие никакой специальной подготовки, могут соорудить из этого материала конструкцию размером с коттедж за 20 минут и снова разобрать ее за 10 минут. Она герметична, огнестойка, в ней легко обеспечить сверхизоляцию путем добавления в «сэндвич» слоев пеноматериала. Такая конструкция экономит примерно 75--85% древесины, а в дальнейшем можно ожидать увеличения экономии.

Глава 3. Десять примеров революционного повышения производительности транспорта

Мы посвящаем отдельную главу производительности транспорта. Любая транспортировка товаров или людей влечет за собой потребление как энергии, так и материала, но воздействие транспорта на окружающую среду этим не ограничивается. Разрушение естественной среды обитания (при строительстве дорог), шум, массовый туризм и постоянно растущий доступ к природным объектам следует обсуждать не только с точки зрения ресурсов, поэтому мы рассмотрим эти проблемы отдельно. Разумеется, конфликты между транспортом и окружающей средой очень важны, и любое увеличение эффективности транспорта -- желанная цель, особенно если при этом сберегаются ресурсы. Более того, описание путей и средств повышения производительности транспорта в 4 раза даст представление о новой цивилизации, которую нам так или иначе придется создавать по причинам, выходящим за пределы революции в эффективности.

3.1 Видеоконференции

Магистрали данных стали одним из наиболее мощных символов технического прогресса. Бестселлер Альберта Гора 1992 г. «Земля в равновесии» помог широкой общественности осознать ту важную роль, которую играют телекоммуникационные магистрали в гармонизации экологических проблем и в процветании общества. В этом разделе мы расскажем о предварительном количественном исследовании потенциала электронных телекоммуникаций, содействующих умножению производительности ресурсов.

По нашим данным, этот потенциал намного превышает «фактор четыре». Мы осуществили ориентировочную оценку замены пересылки писем электронной почтой и замены делового совещания видеоконференцией (см. илл. 9 на вкладке).

Институт Рокки Маунтин с самого начала стал систематически использовать телекоммуникации для передачи данных и проведения видеоконференций. В ИРМ применяется аппаратура, которая сжимает цвет и звук в двоичный цифровой сигнал. Текст и графические изображения можно послать по телефонным каналам с использованием электронной почты и модемов. Телефон и факс вытесняют значительную часть путешествий. Например, вскоре после установки аппаратуры для проведения видеоконференций в 1993 г. одному из нас удалось избежать четырехдневного путешествия в Западную Австралию и сопряженных с ним неудобств и усталости. Это обошлось в значительно меньшую сумму, чем стоимость авиабилета. Можно было участвовать в большой конференции, включающей показ рисунков через проектор, просто сидя в ИРМ в удобном кресле перед видеокамерой, нажимая на несколько кнопок для вызова аппарата в Австралии и нормально разговаривая.

Микросхемы, запрограммированные израильскими алгоритмами сжатия данных, посылали изображение того, что двигалось (губы, брови и т. д.), но прекращали передачу тех частей, которые не двигались (например, уши). Сжатый сигнал проходил через несколько медных проводов до Базалта (Колорадо), с помощью оптического волокна -- до Денвера; через серию спутников -- до Перта (Западная Австралия), снова благодаря оптоволокну -- до Фримантла;

посредством линии микроволновой связи -- от крыши здания «Телеком» до крыши гостиницы, в которой проводилась конференция; с помощью коаксиального кабеля --до конференц-зала; через аналогичные микросхемы, которые воссоздавали высококачественное, движущееся, полноцветное изображение -- на видеопроектор. И менее чем через четверть секунды после того, как было произнесено слово в горах Западного Колорадо, изображение, идеально синхронизированное в результате цифровой обработки со звуком, уже было на сетчатках глаз и на барабанных перепонках аудитории в Фримантле.

Аукционы подержанных машин

Обычно североамериканские дилеры, торгующие автомобилями, раз в месяц посещают аукционы, где осматривают и покупают автомобили, которые потом перепродают. Для дилеров, сотрудничающих с «Мицубиси мотор сэйлс Америка», трех-четырехчасовой аукцион проводится в шести районах США. Но поскольку дилеры разбросаны по многим районам, в том числе отдаленным от тех, где проводится аукцион, им приходится совершать поездки, которые иногда отнимают три дня. Теперь система интерактивного телевидения, действующая уже 10 лет, обещает устранить это тяжелое бремя путешествий.

Оперативная аукционная система под названием «Ауку-Нет», созданная в Атланте (Джорджия), освобождает дилеров от необходимости поездок на аукционы, сокращает издержки обращения и продолжительность цикла реализации продукта, улучшает учет запчастей. Фирма-продавец устанавливает в офисе дилера (с его разрешения) свое оборудование: компьютер и цифровой приемник, цветной монитор, специальный факс и спутниковую тарелку. Каждый вторник в течение 90 минут дилер может использовать это оборудование для осмотра автомобилей, изучения их технических характеристик и участия в электронных торгах. Дилеры остаются на своих местах, как и автомобили до тех пор, пока какой-то из них не куплен и не отправлен дилеру.

Дилеры могут также покупать и продавать автомобили на открытом аукционе, проводимом каждую пятницу. Вначале некоторые опасались покупать машину, не будучи в состоянии увидеть и потрогать ее, но очень скоро такое отношение сменилось страстным желанием воспользоваться огромной экономией топлива, времени и денег. Сейчас программа расширяется за пределы первоначальных трех регионов. Между тем все 530 дилеров экономят бумагу благодаря связи по электронной почте со штаб-квартирой, где с 1985 г. развивается система безбумажного офиса.

«Фактор 100», но, быть может, лишь «фактор четыре»

Возвращаясь к главному вопросу этой книги, мы можем спросить, какое количество ресурсов способны сэкономить телекоммуникации. Возникают методологические неясности относительно того, что считать и что сравнивать. Мы выбрали метод MIPS Шмидта-Бле-ека, т.е. расчет затрат материала на единицу оказываемой услуги (см. главу 9 и введение к главе 2). Хартмут Штиллер из Вупперталь-ского института и Томас Эгнер из базирующегося в Ульме Научно-исследовательского института по обработке данных для потребителей получили следующие предварительные результаты.

Для трансатлантической командировки необходимо учитывать «экологические рюкзаки» потребления топлива в воздушном полете и эксплуатации самолета, пребывание в гостинице для проведения деловых переговоров и несколько других позиций, связанных с путешествием. В качестве оценки общий «экологический рюкзак» составляет около одной тонны. С другой стороны, видеоконференция продолжительностью шесть часов может потребовать менее 10 кг материальных затрат. Это означает, что видеоконференция длительностью в полдня могла бы обеспечить (ориентировочно) коэффициент уменьшения MIPS примерно в 100 раз.

Конечно, к этим результатам необходимо относиться с большой осторожностью. Не все служебные командировки можно адекватно заменить видеоконференциями. Значение крупных конференций в значительной степени обусловлено беседами во время перерыва за чашкой кофе, стендовыми докладами, специальными дискуссиями и восхитительными обедами, а также побочными программами и завязыванием и возобновлением личных знакомств. Это не поддается передаче электронным способом. Более того, электронная почта и видеоконференции создают свой собственный импульс и могут даже побудить участников к планированию дополнительных путешествий, о которых они бы иначе и не подумали. Поэтому какими бы ни были математические результаты сравнения между физическим перемещением и виртуальным или электронным транспортом, сокращение потребления ресурсов в реальном мире может оказаться довольно скромным, скорее всего -- в 4 раза.

С другой стороны, громадный потенциал такого сокращения вполне может получить законное обоснование, если проводить политику, направленную на то, чтобы «заставить цены на транспорт раскрыть экологическую правду», т.е. сделать транспорт значительно дороже. В таком случае многие охотнее откажутся от некоторых поездок и утешатся осознанием того, что существенная часть спроса на транспорт в действительности не основана на необходимости.

Возможности видеоконференций многочисленны и поражают воображение. Благодаря телекоммуникациям, можно реализовывать специальные товары, даже произведения искусства. В популярной сети фотокопировальных предприятий США полным ходом идет установка оборудования, позволяющего жителю любого города провести видеоконференцию в другом городе без предварительной подготовки. Существуют также десятки тысяч частных установок. Например, недавно мы с коллегой обсуждали некое техническое устройство благодаря любезности картинной галереи, которая обычно пользуется видеоаппаратурой для показа произведений искусства будущим покупателям. Даже если на другом конце нет соответствующей аппаратуры, вы всегда можете сделать высококачественную запись своего выступления на видеоленту, отправить ее для воспроизведения на стандартном видеоплейере и телевизоре, а затем провести обсуждение по телефону. Можно использовать и более простые, не столь высокого качества, но для многих целей вполне приемлемые видеокарты, которые вставляются в обыкновенные персональные компьютеры. Такие видеокарты становятся все доступнее, они недороги и просты в обращении.

Пожалуй, одним из самых бурно развивающихся является «те-лекомьютинг» (дистанционный доступ), который обычно обеспечивает обмен данными, но мог бы обеспечить и проведение видеоконференции. Многие рабочие задания можно выполнять на расстоянии, т. е. работать, не выходя из дома, что особенно важно для родителей с маленькими детьми. Далее, для техобслуживания и ремонта не всегда нужно личное присутствие специалистов. Многое можно сделать через видеосвязь. Когда, например, ИРМ потребовалось заменить электронную плату японского производства, то расстояние и языковой барьер были мгновенно преодолены простой установкой неисправной платы перед видеокамерой; таким образом, поставщик смог точно увидеть, что необходимо отремонтировать.

3.2 Электронная почта

При создании этой книги обмен рукописями с самого начала осуществлялся по электронной почте через Атлантику из Сноумасса (Колорадо) в Вупперталь и Бонн (Германия). Кроме того, делались запросы в Сингапур, Бразилию, Японию и другие места по факсам, электронной почте и телефону. Представьте себе, сколько времени было бы потеряно и какое количество ресурсов было бы израсходовано, если бы этот обмен сообщениями и черновиками производился с помощью обычной авиапочты. Может быть, на написание первого чернового варианта книги ушло бы два года вместо двух месяцев. Несомненно, текст выглядел бы гораздо более «зрелым», но во многих отношениях он бы отстал от жизни ко дню опубликования.

Что можно сказать о ресурсосбережениях благодаря замене, скажем, физической передачи почты факсимильной связью? В Японии, где эксперт по энергии Харуки Цучия изучил этот вопрос, телефонная сеть потребляет энергию, эквивалентную примерно 553 Вт за время каждого телефонного разговора. В 1991 г. в Японии было 56 миллионов телефонов, состоялось 74 миллиарда разговоров, в общей сложности продолжавшихся 3,4 миллиардов часов, или в среднем 1316 разговоров на телефон в год (2,8 минуты на разговор). Таким образом, потребление энергии на разговор равно 0,026 кВт. Заменяя путешествие, телефонный разговор экономит громадное количество энергии. Если письмо отправлено по почте, сравнение менее показательно: в Японии, где внутренняя почта пересылается наземным транспортом, а не по воздуху, на доставку письма в одну страницу требуется в 2 раза больше энергии, чем при передаче по факсу, который используется только 5 раз в день (поскольку его 15-ваттная энергия резервирования должна распределяться на эти несколько сообщений). Но если факс используется, скажем, 50 раз в день, то он становится примерно на 92% менее энергоемким, чем почта.

Используя аналогичный подход, Хармут Штиллер и Томас Эгнер оценили средние затраты на отправку по почте 10-граммового письма из Вупперталя в Сноумасс. «Вес» MIPS составлял бы примерно 0,5 кг. Эта величина представляет собой сумму пропорциональных затрат на производство бумаги и на наземный и воздушный транспорт. Электронная почта не требует прямых затрат, а основана на предыдущих материальных вложениях, необходимых для изготовления домашних компьютеров, кабелей и спутников. Если разделить эти вложения на примерный средний срок службы деталей аппаратуры, мы получим ориентировочную оценку MIPS, например, письма объемом в 10 килобайтов. Результат равен 5 г. Следовательно, коэффициент уменьшения MIPS составляет приблизительно 100. В зависимости от исходных предположении и от типа сравниваемых отправлений коэффициент мог бы вполне составить или 1000, или только 20.

3.3 Клубничный йогурт

Немцы очень любят клубничный йогурт. Каждый год в стране съедают около 3 миллиардов баночек этого восхитительного продукта. До зимы 1992/1993 г. никто никогда не задумывался о том, сколько перевозок необходимо для его производства и продажи. Исследования Стефани Беге произвели сенсацию: йогурт, его ингредиенты и материалы, используемые для стеклянного стаканчика, требовали в общей сложности перевозок на расстояние в 3500 км. К этому можно добавить еще 4500 км на транспорт поставщика. На рис. 11 представлены данные, полученные Беге.

Эту карту напечатали все германские газеты. За один день Стефани Беге стала самым знаменитым исследователем Вупперталь-ского института, где она работает в транспортном отделе вместе с Рудольфом Петерсеном.

Конечно, всем известно, что руда, металлы, пластмасса и фрукты перевозятся не только в пределах Центральной Европы. Но немцы питали иллюзию, что в стране, производящей в изобилии клубнику и молоко, столь любимый ими йогурт доставлен из соседнего переулка. Вероятно, именно поэтому общественность с таким интересом отнеслась к результатам Беге.

Обратимся теперь к вопросу о «факторе четыре». Можно ли сегодня изготовить этот стаканчик восхитительно вкусного клубничного йогурта, значительно уменьшив километраж?

Да, действительно, клубнику, молоко, сахар и другие ингредиенты можно производить и перерабатывать в местных условиях, а стеклянные баночки возвращать на местные или региональные рынки. Однако сокращать расстояние для перевозки легких алюминиевых крышек нецелесообразно, поскольку для этого потребовались бы крупные капиталовложения, а сэкономлено было бы всего лишь небольшое число поездок грузовиков.

Сбережения можно увеличить благодаря децентрализации молочных хозяйств. Так как потребителей теперь интересует вопрос транспортировки, и они начинают предпочитать местную продукцию, для нее создаются рынки. Это предполагает установку на каждом предприятии оборудования для гигиенической обработки, автоматического розлива, хранения переработанных фруктов, упаковки и т. д.

Гораздо меньше капиталовложений потребовалось бы, если бы люди возродили продукцию домашнего производства. Технически это осуществимо, и йогурт, по всей видимости, получится вкусным. Домашнее производство, несмотря на всю его технологическую неэффективность, могло бы оказаться экономически привлекательным, особенно для семей, которые рассматривали бы такое собственное производство как приятное времяпрепровождение, активный отдых, а не как экономическую деятельность с ее сложными технологиями.

По-видимому, в этом случае «фактор четыре» вовсе не представляет технической проблемы. Между прочим, предложения по снижению объема перевозок подразумевают скорее более простую, чем сложную технику и технологию. Но человеческого труда потребовалось бы больше.

Однако переход к «фактору четыре», вряд ли реален в странах ОЭСР, где дорогая рабочая сила и дешевый транспорт. Экономия на тоннаже просто себя не оправдывает. В то же время для страны, в которой высокий уровень безработицы и которая импортирует сырую нефть для производства бензина или дизельного топлива, снижение объема перевозок и увеличение трудоемкости могло бы оказаться выгодным.

Сбыт продукции с низким объемом перевозок: рассказ о грибах

Когда результаты исследования Стефани Беге стали широко известны в Германии, производители пищевых продуктов занервничали, опасаясь, как бы их продукция не оказалась предметом столь нежелательной рекламы. Ассоциация производителей грибов решила, что должна встретить проблему во всеоружии. Руководители ассоциации попросили Беге провести исследование и дать оценку их экологических усилий.

Для производства тонны грибов требуется примерно 10 тонн конского навоза. Немецкие производители выращивают 58 тысяч тонн грибов в год. (Мы были удивлены тем, что в Германии оказалось достаточно лошадей для того, чтобы обеспечить необходимое количество навоза!) В среднем на один фунт белых грибов грузовик с 10 тоннами навоза должен проехать 65 метров. На грядках, где выращиваются грибы, поверх навоза имеется тонкий слой чернозема. В основном это истощающийся торф. Производители грибов дали поручение экспериментально разработать покров, состоящий главным образом из бумажных отходов. Яну Лелли из Крефельда удалось создать «Шампирос» (80% бумажных отходов), который великолепно справляется с задачей и не требует перевозки на дальние расстояния.

Тщательно проанализировав объем перевозок, немецкие производители грибов стали подчеркивать в рекламе, что их продукция не требует перевозок на большие расстояния.

Кажется, это первый зарегистрированный случай, когда рекламируется именно эта особенность производства, способная привлечь потребителей, сознательно относящихся к охране окружающей среды.

3.4 Местный сок из черной смородины или заморский апельсиновый сок?

Немцы стали чемпионами мира по потреблению апельсинового сока -- не потому что климат в Германии хорош для выращивания апельсинов, а просто потому, что апельсиновый сок им нравится. Он недорог и полезен для здоровья. Так почему же им не выпить какие-нибудь полтора миллиарда литров этого напитка (около 20 литров на человека) в год? Мы не говорим, что им этого делать не стоит, мы только хотим показать, что существуют менее транспортоемкие возможности.

Чтобы произвести эти 1,5 миллиарда литров сока, для выращивания апельсинов необходима территория, равная площади земли Саар, одной из 16 земель Германии. Таким образом, потребление апельсинового сока вносит значительный вклад в размер немецких «экологических следов». Кроме того, для транспортировки концентратов апельсинового сока расходуется около 40 миллионов литров нефтяного топлива, а в атмосферу выбрасывается более ста тысяч тонн СО2.

Те 1,5 миллиарда литров апельсинового сока, которые выпивают сейчас немцы каждый год, -- в 100 раз больше, чем в 1950 г. Местные напитки, в том числе сок из черной смородины (где витаминов больше, чем в апельсиновом), потеряли за эти годы свою долю на рынке. В 1965 г. продавалось в 3 раза больше сока из черной смородины, чем сегодня, не считая очень больших количеств сока домашнего приготовления, совсем не поступающего на рынок. Вернувшись от апельсинового сока к соку из черной смородины, легко достичь «фактора 10» в транспортной эффективности и при этом добиться значительного увеличения (быть может, в 2 раза) производительности площади, т.е. количества напитка на гектар. Более подробная информация содержится в работе Кранендонк и Брингезу (1993).

Примеры, подобные этому, не означают технической революции в эффективности. Скорее они сигнализируют читателям, проживающим в богатых европейских странах, что нужна определенная степень самостоятельности, чтобы повторно открыть удовольствие есть и пить восхитительные продукты, приготовленные в домашних условиях.

3.5 Четырехкратное увеличение пропускной способности железных дорог

Сценарии ужасов изобилуют сюжетами о столпотворении на европейских автомагистралях. Как ожидается, единый рынок, в котором в 1995 г. было уже 15 стран-участниц, приведет к 2010 г. к удвоению транспортных перевозок через границы. Падение «железного занавеса» добавило к вечно перегруженному транспортному потоку линию Восток--Запад. Для водителей грузовиков перевозки в этом направлении стали кошмаром. Они регулярно проводят по многу часов, а иногда целые дни, ожидая прохождения таможни между Польшей и Германией. Строительство дорог стоит недешево, продвигается медленно и встречает понятное сопротивление, особенно на перенаселенном Западе.

Решит ли рельсовый транспорт проблему? Для планирования и постройки новых путей потребуется 15 лет, причем стоимость строительства, включая затраты на охрану окружающей среды, ужасающе высока, а их пропускная способность обычно в 2 раза ниже, чем у четырехполосной автострады.

Можно ли осуществить революционный перелом в пропускной способности железных дорог? Профессор Рольф Краке из Ганновер-ского университета утверждает, что можно. В 1990 г. он руководил разработкой концепции под названием «умная железная дорога» (Краке, 1990), а сейчас развивает свои идеи в новом крупном исследовании по заказу частной германской железнодорожной компании «Бан АГ».

Основное предложение Краке -- безопасное увеличение частоты движения поездов на линиях и повышение грузоподъемности товарных составов. Сегодня движущиеся поезда разделяет расстояние примерно в 3 км. В зависимости от скорости и системы сигнализации для полной остановки после первого сигнала об опасности требуется 3--5 км. Краке и его команда предложили новую электронную систему управления для уменьшения безопасной дистанции. На рис. 12 показан теоретический потенциал повышения пропускной способности железнодорожных путей применительно ко всему диапазону скоростей.

Пропускная способность зависит не только от путей, проложенных в открытой сельской местности. Узловые станции также необходимо не расширять, а улучшать. Между прочим, сортировочные станции, сделанные по технологии XIX в., слишком велики и прискорбным образом отстали от жизни с точки зрения как землепользования, так и технического прогресса. Современные маневровые операции производятся при помощи горизонтального перемещения через платформу одних только контейнеров, а не всех железнодорожных вагонов. Из одного состава в другой или в большой склад можно перегрузить одновременно 20 и более контейнеров. Используя передовые методы, весь товарный состав можно переформировать всего лишь за 15 минут.

3.6 Пендолино и Кибертран: гибкие варианты для скорых поездов

Как отмечалось в предыдущем разделе, с учетом расхода ресурсов на пассажиро-километр или тонно-километр железная дорога обычно предпочтительнее автомобильного и воздушного транспорта. Более того, пассажиры поезда могут получить удовольствие от удобного места, вздремнуть или приятно пообедать в ресторане -- этих удобств человек лишен, когда едет в своем автомобиле. Недостаток поездов в отличие от автомобилей -- отсутствие гибкости при местных перевозках. Нижний предел, где поезда способны конкурировать с отдельными машинами, находится в интервале от 50 до 100 км. Верхняя граница конкурентоспособности поездов по сравнению с самолетами составляет около 400 км. Это расстояние может увеличиться для скоростных поездов. Поэтому современные скорые поезда -- французский экспресс TGV, японский «Шинкансен» и немецкий между-городний экспресс ICE -- стали излюбленным средством передвижения людей, совершающих деловые и частные поездки на расстояния до 800 км. Германия планирует построить «Трансрапид» -- поезд на магнитной подвеске, предназначенный для «полета» со скоростью 500 км в час.

Беда в том, что Трансрапид стоит очень дорого и, конечно, при такой высокой скорости будет создавать ужасный шум. Экологи вовсе не убеждены, что с точки зрения воздействия на окружающую среду Трансрапид лучше, чем автомобильный или воздушный транспорт. Их оценка TGV или ICE не намного благоприятнее, поскольку эти традиционные скорые поезда двигаются только по прямолинейным путям, которые варварски врезаются в ландшафт и опять-таки очень дороги.

К счастью, для быстрых поездов имеется лучшее решение. Оно изобретено итальянскими инженерами и называется «Пендолино». На криволинейных участках пути поезд будет наклоняться таким образом, что сможет сохранять свою высокую скорость. Типичная скорость составит порядка 150 км в час. Капиталовложения будут намного меньшими, чем в случае TGV или ICE, не говоря уже о Трансрапиде; и в то же время почти вдвое увеличится конкурентоспособность железной дороги. Отрадно, что несколько европейских железных дорог, включая приватизированную «Джерман бан АГ», делают крупные капиталовложения в технологию «Пендолино», которая, как мы полагаем, легко удовлетворяет критерию «фактор четыре» по сравнению с пассажирскими автомобилями или воздушным транспортом.

Кибертран

Если уж конструировать совершенно новую систему, то она должна использовать ресурсы гораздо эффективнее, чем существующие. Одним из таких новшеств является изобретение, сделанное в США. Группа «Передовые транспортные системы» в Национальной технической лаборатории (Айдахо) разработала прототип транспортной системы, потребляющей в 10 раз меньше топлива на человека, чем в автомобилях или воздушных лайнерах. Постройка одного километра ее также стоит в 5, а может быть, и в 10 раз меньше, чем одного километра шоссе или железной дороги. Путешествие на таком транспорте обошлось бы пассажиру значительно дешевле, чем на автобусе, самолете, поезде или легковом автомобиле. Называется это замечательное новшество «Кибертран» (Дериан и Плам, 1993). Модель показана на фото 10 на вкладке.