A növekedés korlátai

Az emberiség kétségkívül aranykorát élte az elmúlt 300 évben. A népesség exponenciálisan növekedett, akárcsak az életszínvonal és a várható élettartam. De mindig így lesz ez?
Morbidnak tűnő hasonlat a baktériumok tenyésztése lombikban. Pl. a humán bélrendszerben is megtalálható E.coli baktériumnak alapvetően glükózra, oxigénre, pár aminosavra, ásványi sókra és megfelelő hőmérsékletre (37 C) van szüksége a növekedéshez.
A baktérium egy kb 2-3 órás inkubációs szakasz után elkezd exponenciálisan növekedni, ezt hívják log szakasznak, amikor is a baktérium 20 percenként duplázódik. Ezután a sejtek szaporodása lelassul, az osztódások és sejtpusztulások száma egyensúlyba kerül, ez a stacionáris szakasz, majd következik a hanyatlás szakasza. Miért történik mindez?
Nos, az inkubációs szakaszban a baktérium adaptálódik a környezetéhez. Az adaptáció sikerével elkezd rohamosan szaporodni, amikoris egy korlátos erőforrás (leggyakrabban glükóz) gátat szab a szaporodásnak. A glükóz előbb-utóbb teljesen elfogy, ekkor a baktériumok elpusztulnak.
----
Az emberiség kb a log fázis végén tartózkodik az inflexiós pont mögött. A szaporodás üteme már csökkenőben van, de még mindig igen erőteljes. Nos, vizsgáljuk meg milyen erőforrások szükségesek az emberiség szaporodásához és jólétéhez.

Olaj: Ugye napjaink egyik legfontosabb és legtöbbet idézett nyersanyaga. Különböző hosszúságú telített szénhidrogén láncokból áll.
Várhatóan pár éven belül eljön a Peak Oil, amikor is az olajtermelés üteme nem növelhető többé geológiai okokból. Egyébként az olajkészletek kb 40 évre elegek jelenlegi felhasználás mellett, bár az OPEC országok hamisítják a készletadataikat ezért valójában senki nem tudja mennyi olaj van még a föld alatt.
Az olajat 80%-ban fejlett országok használják el (OECD + Kína + Oroszország). Kiemelkedik az USA fogyasztása a maga 25%-os részesedésével, amelyhez a világkitermelés 8%a és a készletek 2% tartozik.
Az emberek az olajat jórészt elautózzák és elrepülőzik, kisebbrészt tüzelésre és vegyipari nyersanyagként használják. Első ránézésre az olaj elsősorban luxuscikk, az élethez nélkülözhető, hiszen a fejlett országok népessége az olajkorszak előtt is körülbelül ugyanakkora volt, mint most. Az USAban az olaj mezőgazdasági célú felhasználása a fogyasztás 2%-t teszi ki.
Az olaj azonban a termőföld helyettesítő terméke. Az olajkorszak beköszöntével a termőföld iránti kereslet lecsökkent, lehetővé téve békés, demokratikus, jóléti társadalmak kialakulását és a gyarmatbirodalmak felbomlását.
A II. világháború gyakorlatilag az olajszegény államok aggressziója volt az olajgazdag államok ellen. Abban az időben a Szovjetunió, az USA és a Brit Birodalom adta a világ olajtermelésének kb. 98%-át. Naná, hogy ők győztek.

Földgáz: A kőolajhoz hasonlóan szénhidrogén, nagyrészt metán CH4. Az olaj helyettesítő termékének tartják, viszont az olajnál sokkal nehezebb szállítani tengeren, és a földgáz üzemű motorok balesetveszélyesek. A Peak Földgáz kb 10-20 évvel a Peak Oil után fog bekövetkezni. Magas hidrogéntartalma miatt hidrogéntermelésre is használják. A világ hidrogéntermelésének 96%-a földgáz alapú. Ezért a véleményem az, hogy a hidrogén gazdaság egy nagy humbug.
A fejlődő országok számára létfontosságú nyersanyag a földgáz, mert ammónia tartalmú műtrágyagyártáshoz használják, mint hidrogénforrást. India földgáz felhasználásanak 40%-a megy műtrágyagyártásra.

Szén: A 19 század stratégiai nyersanyaga, az olaj megjelenésével háttérbe szorult. Óriási mennyiségek találhatóak meg belőle, jelenlegi kitermelés mellett kb 200 évre elegek a készletek. A szenet jelenleg főleg erőművekben, kohászatban és fűtésre használják. Az olaj kifogyásával a szén egyre inkább előtérbe kerül. A kínai gazdaság elsősorban szénre épül. Ebből következően a világgazdaság termelő kapacitásának jelenlegi áttelepülése Kínába egyben át/visszatérés az olajalapú gazdaságról a szén és emberi munkaalapú gazdaságra.
A szénből szintetikus benzint is lehet készíteni, így a szén az olaj és a földgáz helyettesítő terméke is. Viszont a szén cseppfolyósításákor a szén egy részét el kell használni redukálószerként ( magyarul arra, hogy kivonjuk a vizbül a zoxigént ), más részét hőforrásnak a reakció gyorsításához. Ezért 3 tonna szénből kb 1 tonna benzin készíthető.
Ha a teljes jelenlegi olajfogyasztást szénalapúra állítanánk át, a szén már nem lenne elég 200 évre, csak kb 70évre.
Ebben az esetben hatalmas problémát jelenthet az üvegházhatás. Ha elégetjük az összes szenet, kb 800 ppm-el növeljük a légköri CO2 concentrációt. Ez jelenleg 380 ppm, az ipari forradalom előtt 260 ppm körül volt. Az globális klímaváltozás hatása kiszámíthatatlan, jelenleg annyi szerencsénk van, hogy a világtengerek a CO2 emisszió kb felét elnyelik, ugyanis a CO2 sokkal jobban oldódik a vizben, mint a légkör más összetevői. A tenger CO2 befogadó kapacitása nem ismert, bár jelenleg kb 50x annyi CO2-t tartalmaz, mint a légkör. A tenger hőmérsékletének emelkedésével a CO2 befogadó kapacitása csökken.

Termőföld: Az olajkorszak előtti világ stratégiai erőforrása. Lényege a napenergia átalakítása számunkra hasznos dolgokra.
A világ területének (150 millió km2) kb 10% szántóföld, 20% legelő.
Az egy főre jutó termőföld meghatározza egy ország élelmezésenek minőségét. Az egyik véglet India, ahol az egy főre jutó termőföld (kb 0.07 ha) valahol az életbenmaradáshoz szükséges minimum fölött van, de csak vegetariánus életmódot tesz lehetővé. A másik véglet, USA, Ausztrália, ahol az egy főre jutó termőföld (1-2ha) húsban gazdag diétát tesz lehetővé.
A termőföld felhásználasa: 1, élelmiszertermelés, 2, ipari nyersanyagok termelése, 3, energiatermelés.
Manapság az összes termőföldet élelmiszertermelésre használják. A 15-19 században rengeteg ipari nyersanyagot termelt a mezőgazdaság (gyapot, indigó, kaucsuk). Ezeket az olaj váltotta ki. Energiatermelésre is használták a mezőgazdaságot: tüzelő + állati munkaerő. Ezt is az olaj és a szén váltotta ki.
Fontos tudni, hogy a műtrágyázás, öntözés és gépi talajművelés a termésátlagokat legalább 3szorosára emeli. Egyes vélemények szerint 1 kg hús 10 kg kőolaj felhasználásával készül, de ezt nem tudtam leellenőrizni.
A termőföld az olaj helyettesítő terméke. 1 hektáron kb 540 liter napraforgó olajat lehet megtermelni Magyarországon. A repce statisztikái sokkal jobbak, valamint trópusokon jobb a terméshozam. Kiszámolható, hogy kb az összes szántóföld és legelő üzemanyagtermelésre fordításával körülbelül kiváltható az emberiség évi 32 milliárd hordó (1 hordó=159 liter) kőolajfogyasztása - legalábbis nagyságrendileg.
Tehát az olaj elfogyásával csökkenek a termésátlagok, nő a termőföld nyersanyag és energiatermelési célú felhasználása. Ez előrevetíti a termőföld felértékelődését és a gyarmatosítás újraindulását. Az egy főre jutó biomassza drasztikus csökkenésével tömeges népességpusztulást. Hacsak nem találunk valami stabil energiaforrást.

Víz: Mezőgazdasági termeléshez nélkülözhetetlen erőforrás, hiánya lokálisan jelent problémát. Leginkább fenyegetett terület India, ahol az utóbbi évtizedekben elektromos és olajhajtású pumpákkal az egész szubkontinens alatti víztáblát kiszivattyúzták maguk alól. Egyes helyeken már 1km mélységből hozzák fel a vizet. A vízhiány tömeges éhhalálhoz fog vezetni a Nature szerint 2010 körül.
Más területeken a vízhiány higiéniai problémát jelent, fertőző betegségek miatt magas a gyermekhalandóság. Itt a vízhiány infrastuktúra hiánya miatt van, azaz alapvetően energiahiány.

Foszfor: Kevéssé ismert szűk erőforrás a foszfor, az élethez nélkülözhetetlen, eslősorban a DNS, RNS és az ATP tartalmazza. A világ foszforkészleteinek zöme Marokkóban található (kb 80%). Foszfortartalmú műtrágya nélkül a terméshozamok nem növelhetőek egy ponton túl. Jelenlegi felhasználás mellett a foszfor kb 100 évre elég. A foszfor sohe nem fogy el, reciklálódik, a bányából a termőföldre, onnan az emésztőgödrökbe jut, így újrafelhasználása energiaigényes.

Ammónia: A fehérjék alapanyaga, ezért szintén mezőgazdasághoz nélkülözhetetlen. Természetben nem talalálható, baktériumok szintetizálják a levegő nitrogénjéből, villámok által keletkezik, de a természetes keletkezéssel kb egy nagyságrendben gyártják iparilag, földgázból. Valószínűleg szén, illetve atomenergia felhasználásával legyártható ámbár kevésbé hatékonyan.

Atomenergia: Uránium és tórium felhasználásavl hőenergiát lehet létrehozni. Ezt a hőenergiát óriási hőerőgépek (atomerőművek) kb 30%-os hatékonysággal elektromos energiává alakitják. Az elektromos energia az olaj és a szén korlátozott helyettesítő terméke, nagy energiaveszteséggel tárolható, közlekedésre nagy infrastruktúrális beruházással hasznosítható.
Jelenlegi technológiával csak az urán 235-ös izotópja hasznosítható, amely a természetes uránium 0.7%-a. Az uránium feldolgozás során ezen izotóp koncentrációját 5% közelébe emelik, aztán atomerőműben hasznosítható.
Tenyészreaktoros technológiával az urán238-as izotópja és a tórium is felhasználható, így ugyanaz az urán elméletileg akár 50x is keresztül futtatható az atomerőműn, azonban minden menet előtt reprocesszálásra van szükség hozzá.
Jelenlegi árak mellett kibányászható urán kb 40 évre elég, ez azonban csalóka, ugyanis az urán viszonylag gyakori fém, tengervízben oldott állapotban kimeríthetetlen készletek vannak. Orosz és japán kutatások szerint kb 200 dolláros urán ár mellett rentábilis lehet a tengeri bányászat. Jelenleg az urán ára kb 60 dollár és az olajjal együtt mozog.
Mivel az urán energiasűrűsége nagyon magas, maga az urán előállítása töredéke egy atomerőmű költségeinek. A probléma a kiégett fűtőanyag elhelyezésében van. A kiégett fűtőanyag ugyanis kb 1% plutóniumot és egyéb aktinidákat és lantanidákat tartalmaz. Reprocesszálással újra fűtőanyaggá lehet alakítani és tenyészreaktorban felhasználni. A reprocesszálás azonban annyira lassú, veszélyes, drága és bonyolult folyamat, hogy jelenleg nagyon nem éri meg üzletileg. A világ évente 60 ezer tonna kiégett uránt produkál és a reprocesszáló kapacitás mindössze 3000 tonna.
A reprocesszálás széles körű elterjedése az atomfegyverek elterjedését is maga után vonhatja, hiszen a plutónium elválasztásának képessége bárkit atomfegyverhez juttathat.
A világ elektromos energia termelésének mindössze 17%-a atomenergia, és a világ össz energia felhasználásának kb 30%-a elektromos energia. Ezért, hogy az olajat és szenet kiváltsuk, alsó hangon meg kellene húszszorozni az atomerő kapacitást világszerte, és akkor még nem számoltunk a konvertálási veszteséggel és a csúcsidőszaki tartalékkapacitással, ami nem lehet atom, mert az atomerőmű teljesítménye nagyon lassan változtatható .
Az atomenergia tehát kimeríthetetlen erőforrás, viszont veszélyes (baleset + atomfegyverek terjedése) és nagy infrastruktúrális beruházást igényel (erőművek + reprocesszáló üzemek).