Рис.3. Дрейфующая гидротермальнаястанция, разработанная фирмой 'Локхид'
Как утверждает Говард Уилкокс, крупная ферма по выращиванию водорослей, удобряемых питательными веществами, извлекаемыми из глубин океана, «может давать с каждого гектара культивируемой площади океана не только жидкое и газообразное топливо, но и пищевые продукты, смазочные масла, удобрения, промышленные химикалии и пластмассы в количествах, достаточных для удовлетворения соответствующих потребностей среднего американца». Между 1985 и 1990 гг. ученые США на показательной ферме площадью 40 тыс. га должны дать ответ, удастся ли преодолеть технические проблемы, стоящие на пути их создания и эффективного использования.
Следует отметить, что в последние годы вопросами биоконверсии занимаются также ученые Франции, Японии и некоторых других стран.
Необходимо отметить практически неограниченные возможности использования воды Мирового океана для получения водорода. Теплота сгорания водорода почти в три раза выше, чем у нефти, и примерно в четыре раза выше, чем у каменного угля. При сгорании водорода в среде кислорода образуются только пары воды, поэтому его применение в качестве основного топлива наиболее перспективно с точки зрения сохранения окружающей среды. По-видимому, в ближайшем будущем при производстве водорода из морской воды значительная часть его будет превращаться из газообразного состояния в жидкое и транспортироваться к потребителям с помощью специальных судов.
Но самым крупным источником энергии в будущем бесспорно станет изотоп водорода — дейтерий, содержащийся в тяжелой воде. Несмотря на то что на каждые 6000 частей обычной морской воды приходится лишь 1 часть тяжелой воды, запасы ее в Мировом океане настолько велики, что, по подсчетам специалистов, для обеспечения человечества энергией его хватит на миллионы лет. Атом кислорода в тяжелой воде соединен с двумя атомами дейтерия — тяжелого водорода; 1 кг такой воды при использовании в атомном реакторе дает энергию, эквивалентную энергии, полученной при сжигании 400 т каменного угля. Если же из тяжелой воды выделить дейтерий и соединить его с литием, то 1 кг такого вещества, называемого дейтеридом лития, даст энергию, равную энергии 300 тыс. т каменного угля.
Для того чтобы заставить атомы дейтерия участвовать в термоядерной реакции, нужно нагреть их до нескольких сотен миллионов градусов. При таких температурах в термоядерных реакторах получается плазма (т. е. особое состояние вещества, при котором электроны «оторваны» от своих ядер и ядра находятся в беспорядочном движении, не образуя обычных атомных систем, в которых ядра и электроны взаимосвязаны). Пока советским ученым удалось получить плазму с температурой «лишь» в несколько десятков миллионов градусов, но и этот факт свидетельствует о том, что эта сложнейшая проблема получит свое успешное разрешение. Тогда, по выражению С. В. Михайлова, начнется период «сжигания» Мирового океана. Человечество получит неиссякаемый источник дешевой энергии, с помощью которой можно будет разрешить любые, самые смелые фантастические проекты.
Пресная вода из владений нептуна
Из колоссальных запасов воды на земном шаре, оценивающихся в 1 млрд. 386 млн. км3, на долю Мирового океана приходится 1 млрд. 338 млн. км3, или 96,5 %. Суммарные запасы всех видов пресных вод суши — рек, озер, подземных вод и снежно-ледниковых ресурсов составляют 35 млн. км3, или около 2,5 % общего количества воды на Земле. Однако из 35 млн. км3 24 млн. км3, или 70 %, запасов пресных вод находится в «законсервированном» виде — в ледниках и снежном покрове Арктики, Антарктиды и Гренландии — и труднодоступны для практического использования. Около 30 % запасов пресных вод составляют подземные воды, находящиеся в водоносных слоях под землей. Для многих стран они представляют главный источник водоснабжения, однако их запасы распространены крайне неравномерно.
Основным источником обеспечения пресной водой человечества в большинстве стран являются реки и озера, запасы воды в которых, по современным данным, не превышают 95000 км3, т. е. составляют всего 0,26% от суммарных запасов пресных вод, или 0,007 % от общих запасов воды на Земле. Чуть большую величину составляют атмосферные воды (119000 км3). Это та влага, которая приносится с поверхности океана и выпадает в виде атмосферных осадков, образуя воды суши и поддерживая их питание. Таким образом, океан в природе играет роль гигантского естественного опреснителя и восстановителя количества и качества запасов пресных вод.
Запасы пресной воды распределены на земном шаре крайне неравномерно. Огромные районы Африки, Ближнего и Среднего Востока, Южной и Северной Америки, Австралии испытывают острый недостаток в пресной воде. Почти 1/3 населения нашей планеты более чем в 50 странах мира уже сегодня не хватает пресной воды. Причем характерно, что в число этих стран в последние годы входят и такие высокоразвитые в промышленном отношении страны, как США, ФРГ, Нидерланды и другие.
Это и неудивительно, так как с гигантскими темпами развития промышленного и сельскохозяйственного производства резко возрастают и потребности в пресной воде. Ведь не более 20 % всей потребляемой пресной воды уходит на удовлетворение бытовых нужд человека (включая и питьевую воду), а остальные 80 % используются в промышленности и сельском хозяйстве. Причем с ростом и развитием культурного уровня населения увеличиваются потребности человека в пресной воде. Если в развивающихся странах Африки и Азии расход воды на душу населения составляет не более 150—200 м3, то в индустриальных странах — в среднем 500—600 м3 пресной воды в год. Огромное количество пресной воды необходимо и промышленности. Во многих производственных процессах потребность в воде в сотни и даже тысячи раз превышает выпуск готовой продукции по массе. Так, например, для выплавки 1 т никеля требуется 800—850 т воды, алюминия — 1200 т; для производства 1 т синтетического каучука — 2200 т, капрона — 5000 т.
Уже в начале 1983 г., по данным ООН, население нашей планеты превышало 4,5 млрд. человек. Эта цифра неуклонно будет расти, как предполагают специалисты, по крайней мере в ближайшие 25—50 лет, причем наибольший рост населения ожидается в Латинской Америке в 3,6 раза, Африке и Юго-Восточной Азии в 3 раза, т. е. как раз в тех странах, где и сегодня ощущается большой недостаток в пресной воде. В связи с этим, а также с дальнейшим ростом технических достижений потребность населения Земли в пресной воде к этому времени должна увеличиться в 4—5 раз, а это значит, что проблема обеспеченности пресной водой в будущем будет стоять еще более остро.
Между тем уже сегодня крупнейшие промышленные города мира, такие, как Нью-Йорк, Токио, Лос-Анджелес, и некоторые другие летом испытывают недостаток пресной воды. Периодически в это время в этих городах закрываются бытовые и коммунальные предприятия, а иногда останавливаются фабрики и заводы. В столицах мира и крупных промышленных городах расходуется в сутки до 400—600 л пресной воды на одного человека. Каждый житель Москвы расходует в среднем до 700 л воды в сутки.
Советский Союз по запасам пресной воды занимает первое место в мире. Однако ресурсы пресной воды на территории нашей страны также распределены неравномерно. Почти 80 % их находится в районах Сибири и Дальнего Востока (где только Обь, Енисей и Лена выносят бесполезно в Северный Ледовитый океан 35 % всего речного стока СССР) и только 20 % приходится на районы европейской части СССР с высоко развитой промышленностью и большой плотностью населения. Испытывают недостаток пресной воды Туркмения, Узбекистан, Северный и Западный Казахстан, степные области Северного Кавказа и Украины. Всего в Советском Союзе около 10 % всей площади занимают пустыни, где добыча полезных ископаемых, промышленное и сельскохозяйственное развитие резко тормозится отсутствием пресной воды. И один из крупнейших каменноугольных районов СССР — Донбасс, и один из крупных металлургических центров страны — Кривой Рог испытывают недостаток воды. В некоторые районы приходится ввозить пресную воду, иногда не считаясь с очень высокими затратами. Таким образом, уже сегодня проблема пресной воды и в нашей стране относится к числу важнейших, а с учетом огромных темпов роста народного хозяйства значение ее в ближайшем будущем возрастет. Какие же существуют пути для решения этой проблемы? Работы ученых многих стран мира идут по четырем направлениям:
