Объедки со стола Второй мировой войны
Великий поворотный момент в новейшей истории выращивания питательных растений и, как следствие, поворотный момент в индустриализации нашего питания можно датировать с точностью до дня. Этот поворот произошел в тот день 1947 года, когда огромный завод по производству боеприпасов в Масл-Шолсе (Muscle Shoals), штат Алабама, переключился на изготовление химических удобрений.
После войны правительство США столкнулось с огромным избытком нитрата аммония, основного ингредиента взрывчатых веществ. Но тот же нитрат аммония (аммиачная селитра) оказался отличным источником азота для растений. Поначалу избытки этого химического вещества использовали для опрыскивания лесов с целью помочь развитию американской лесозаготовительной отрасли. Но потом агрономы в Министерстве сельского хозяйства США нашли аммиачной селитре лучшее применение и стали распространять ее по сельскохозяйственным районам в качестве удобрения.
Развертывание производства химических удобрений (а наряду с ними и пестицидов, которые делались из ядовитых газов, разработанных когда-то для боевого применения) стало результатом усилий правительства США по переводу военной машины на мирные рельсы.
Открытие возможности искусственного синтеза азотосодержащих соединений изменило всё. И речь здесь не только о кукурузе, кукурузоводческих фермах или системе питания. Это открытие изменило все течение жизни на нашей планете! Хорошо известно, что земная жизнь зависит от азота; атомы азота – это строительные блоки, из которых природа собирает аминокислоты, белки и нуклеиновые кислоты. С помощью соединений азота передается генетическая информация; можно сказать, что инструкции о продолжении жизни на Земле написаны азотными чернилами. (Именно поэтому ученые говорят об азоте как об элементе, обеспечивающем качество жизни, тогда как углерод обеспечивает ее количественные показатели.)
Запас усвояемого азота на Земле ограничен. Несмотря на то что атмосфера Земли на 80% состоит из азота, все его атомы разбиты на тесные пары молекул N2, не вступают во взаимодействие с другими атомами и, следовательно, бесполезны для поддержания жизни. Не случайно немецкий химик Юстус фон Либих говорил, что атмосферный азот «равнодушен ко всем другим веществам». Для того чтобы азот стал полезен для растений и животных, его неразлучные атомы нужно разделить, а затем присоединить их к атомам водорода. Химики называют процесс заимствования атомов азота из атмосферы и их объединения в молекулы, полезные для живых существ, «фиксацией».
Только в 1909 году немецкий химик еврейского происхождения Фриц Габер понял, как фиксировать атмосферный азот. До того времени весь полезный азот на Земле либо связывался почвенными бактериями, живущими на корнях бобовых растений (например, гороха, люцерны или акации), либо, реже, образовывался при ударе молнии, в результате которого мизерная часть азота в воздухе фиксировалась и выпадала на землю небольшим благодатным дождем. До изобретения Фрица Габера все живое, что могла прокормить Земля (в частности, давать урожаи сельскохозяйственных культур, и как следствие, поддерживать численность населения), было ограничено тем количеством азота, какое могли зафиксировать бактерии и молнии.
К 1900 году европейские ученые поняли, что если не удастся найти способ связывать природный азот, то человеческую популяцию вскоре ждет очень болезненная остановка роста.
Именно поэтому не кажется преувеличением утверждение Смила, что процесс фиксации азота, так называемый процесс Габера – Боша (Карл Бош коммерциализировал идею Габера), является наиболее важным изобретением ХХ века. По оценке Смила, если бы не изобретение Фрица Габера, то мы не досчитались бы двоих из каждых пяти людей, живущих сегодня на Земле. Мы легко можем представить себе мир без компьютеров или электричества, отмечает Смил, но без синтетических удобрений миллиарды людей просто никогда бы не родились на свет. Похоже, когда Габер дал нам возможность фиксировать азот, люди заключили с природой нечто вроде фаустовской сделки…
Фриц Габер? Имя это не очень известно. Я, например, никогда не слышал о нем, несмотря на то что Габеру в 1920 году была вручена Нобелевская премия по химии – «за синтез аммиака из составляющих его элементов» (читай – за повышение стандартов сельского хозяйства и благосостояния человечества).
Во время Первой мировой войны Габер работал на немецкую армию, и его химические исследования поддерживали надежды Германии на победу. После того как Британия перекрыла поставки в Германию нитратов из Чили (а они были важным компонентом в производстве взрывчатых веществ), технологии, созданные Габером, позволили немцам продолжать делать бомбы из синтетического нитрата аммония. Позже, когда германская армия погрязла в окопах Франции, Габер снова поставил свой гений химика на службу дьяволу: он разработал боевые отравляющие газы – аммиак, а затем хлор. (Позже он создал и еще один отравляющий газ, «Циклон Б», который при Гитлере использовался для убийства заключенных в концлагерях.) 22 апреля 1915 года, пишет Смил, Габер лично прибыл «на линию фронта, чтобы руководить первой газовой атакой в военной истории». «Триумфальное» возвращение ученого в Берлин несколько дней спустя обернулось трагедией: жена Габера, тоже химик, не вынесла того, что ее муж работает на войну, и застрелилась из офицерского пистолета Габера. В 1930-е годы Габер как еврей (хотя и принявший христианство) был вынужден бежать из нацистской Германии. Больной и подавленный, он умер в номере одной из гостиниц швейцарского Базеля в 1934 году.
История Габера воплощает в себе парадоксы современной науки, показывая, что наши манипуляции с природой являются обоюдоострым оружием, а один и тот же человек, одна и та же область знаний могут приносить как добро, так и зло. Габер дал миру и новый, жизненно важный источник плодородия, и невиданное до этого ужасное оружие.
Когда человечество научилось фиксировать азот, зависимость плодородия почвы от энергии Солнца сменилась новой зависимостью – от ископаемого топлива. Дело в том, что процесс Габера – Боша, то есть синтез аммиака из азота и водорода, происходит только при высоких температурах и давлениях и в присутствии катализатора. Создание высоких температур и давлений требует громадных объемов электроэнергии, а водород, который участвует в реакции, получают из нефти, угля или, как сегодня, из природного газа, то есть из ископаемого топлива. Правда, эти виды топлива также были созданы миллиарды лет назад благодаря Cолнцу, но они не являются возобновляемыми в том смысле, в каком бобовые снова и снова могут питаться солнечными лучами. (В природе азот фиксируют бактерии, живущие на корнях бобовых культур. Они «обменивают» крошечные капельки сахарного сиропа на азот, в котором нуждаются растения.)
Ферма освободилась от прежних биологических ограничений, ею стало возможно управлять на промышленных принципах, как фабрикой, которая преобразует исходный продукт – химические удобрения в конечный продукт – кукурузу. Теперь на ферме больше не нужно было генерировать и постоянно возобновлять ее собственное плодородие путем сохранения разнообразия видов, так что синтетические удобрения открыли путь к монокультуре. Фермер мог позволить себе заменить природные процессы эффективностью машины и экономичностью большой фабрики.
Когда-то возникновение сельского хозяйства назвали первым отпадением человека от его природного состояния. Изобретение искусственных удобрений, безусловно, заслуживает названия второго резкого отпадения человека от природы. Фиксация азота позволила пищевым цепям уйти от логики биологии и принять логику промышленности. Фигурально говоря, вместо того чтобы питаться исключительно солнечной энергией, человечество начало прихлебывать нефть.
Если суммировать всю энергию, которая требуется для производства удобрений, пестицидов, топлива для тракторов, сушки и транспортировки собранной кукурузы, то окажется, что на производство одного бушеля промышленной кукурузы требуется от одного до полутора литров нефти, или около 450 литров нефти на гектар площади, засеянной кукурузой (а по некоторым оценкам — еще намного больше). Иными словами, на производство одной калории пищи требуется больше одной калории, извлеченной из ископаемого топлива.
В общем, с точки зрения экономической эффективности промышленного производства очень плохо, что мы не умеем пить нефть напрямую…
Прошло менее ста лет после изобретения Габера, но оно уже полностью изменило экологию Земли. Более половины мировых поставок связанного азота в настоящее время осуществляется человеком. (Если только вы не выросли на органических продуктах питания, то большая часть того килограмма азота, который присутствует в вашем организме, была зафиксирована в процессе Габера – Боша.). Эффект от такого вмешательства может оказаться менее предсказуемым, но не менее важным, чем последствия глобального потепления, вызванного нарушением углеродного цикла. Поток синтетического азота удобряет не только фермы, но и леса и океаны, действуя в пользу одних видов (главные бенефициары – кукуруза и водоросли), но в ущерб бесчисленному множеству других.
Так, нитраты, которые Джордж Нейлор внес на свое кукурузном поле в Айове, уходят вниз по течению Миссисипи в Мексиканский залив, где наносят смертельный удар морской экосистеме. Поток азота стимулирует быстрый рост водорослей, а водоросли душат рыбу, создавая «гипоксическую», или мертвую, зону. Ее размер уже превысил площадь штата Нью-Джерси и продолжает расти. «Удобряя» мир, мы изменяем состав видов, обитающих на нашей планете.
Цитаты из книги «Дилемма всеядного», автор Поллан М.
Комментариев нет: