Как сдержать превращение биосферы в техносферу?

Зеленые и Природоподобные технологии – основа устойчивого развития.

Герман Кричевский

Введение

За последние 150 лет человечество прошло через череду научно-технических и научно-технологических революций. Сейчас развитые страны переживают 4-ую научно-технологическую революцию и 6-ой технологический уклад и готовятся к переходу к 7-ому. В результате не только качественно изменилась жизнь, особенно в развитых странах, но произошли не менее качественные негативные изменения в окружающей среде в результате многообразной и часто бездумной, грабительской по отношению к природе, деятельности. В настоящее время произошел недопустимый разбаланс, нарушение равновесия между био- и техносферой в сторону последней. А это грозит не только природе, но и гибелью нашей цивилизации.

С первым предупреждением еще в 1968 году выступили авторитетные ученые мира, организовавшись в Римский клуб. С тех пор проблему неразумного природопользования обсуждают на международном уровне (специальные сессии ООН) и национальных уровнях. Это привело к формированию нового отношению к природе на уровне мироощущения (Ах Природа!!!) и мировоззрения (Не навредить Природе).

Катастрофическое загрязнение суши, водоемов и космоса в «Независимой газете» обсуждали руководитель научного раздела газеты Андрей Ваганов и однофамилец этой статьи профессор Сергей Кричевский. От себя добавлю несколько впечатляющих цифр. Мировой объём отходов в 2020 году достигнет 2,2 млрд. тонн. В РФ ежегодно производится 65 млн. тонн отходов при очень низком уровне индустриализации. Мусорная тема у нас переросла в политическую.

Ученые, группы ученых, общественность обозначают состояние биосферы катастрофической и предлагают различные пути решение этой жизненно-важной проблемы человечества. Все разумные предлагаемые решения разумного природопользования сводятся к двум близким, но не тождественным направлениям: «Зеленым технологиям» и «Природоподобным технолгиям».

Зеленые и Природоподобные технологии – основа устойчивого развития

Зеленые Технологии (ЗТ) и Природоподобные технологии (ПТ) – не одно и то же, но между ними существует тесная связь, переплетение и сильное взаимное влияние (ковергенция). Цель у той и другой технологий одна – защита, сохранение природы от разорительного влияния деятельности человека. Но инструменты для решения этой проблемы используются ЗТ и ПТ разные.

Зеленые технологии

ЗТ – это такие технологии, которые не нагружают, не разрушают природу прямо и опосредовано. Эти технологии должны быть безотходными, с безвредными конечными продуктами, не потребляющими невозобновляемое сырье и источники энергии. ЗТ-это больше чем технологии, это мировоззрение (Природа прежде всего, не навредить ей в своей деятельности). Это мировоззрение должно быть у большинства населения планеты, у производителей всех уровней, у правительств у международных организаций. Пока только начало этого трудного, но жизненно необходимого движения.

Первоначально движение в сторону «позеленения» технологий началось в химических технологиях, которые за последнее столетие принесли человеку технологии производства ценнейших материалов, без которых человек современный не может существовать. Это синтетические полимеры и композиты на их основе, синтетические лекарства и красители, современные виды топлива и другое. Большинство этих синтетических материалов не знакомы природе, ею не усваиваются, биологически не разлагаются, накапливаются триллионами тонн в биосфере.

Ученые химики и технологи первыми прониклись идей ЗТ, а Пол Анатас сформулировал 12 принципов «Зеленой Химии», которые сводятся к следующему: работа без токсичных отходов и полупродуктов и конечных продуктов, потребление только возобновляемого сырья источников энергии, предпочтение каталитических и низкотемпературных процессов, исключение из процессов органических растворителей, безопасность производства.

Многие из этих принципов общего характера стали распространяться на другие отрасли и технологии с включением специальных требований применительно к этим технологиям. Появились «Зеленая энергетика», «Зеленые нанотехнологии», «Зеленая архитектура», «Зеленая медицина», «Зеленый текстиль» и другое. Главная цель всех этих технологий – не нарушать баланс между био- и техносферами.

Эти многочисленные ЗТ в разной степени продвинуты. Впереди «Зеленая Химия», поскольку химики первыми начали движение. Для примера проблема необходимости перехода к «Зеленой энергетике», обусловлена дефицитом традиционного топлива, который возникнет в будщем. В Китае в 2030 году планируется эксплуатация 1,1 млрд. автомобилей, требующих 98 млн. баррелей топлива. Сегодня производится только 85 млн. баррелей.

Природоподобные технологии

ПТ – это русскоязычный термин, эквивалент ему – бионика, биомиметика, биомиммикрия. Суть от этого не меняется и состоит в следующем: ПТ возникают из изучения, анализа природных технологий и природных материалов, их формирования, их свойств, и на основании этого формируется, предлагается новая эффективная технология, прообразом которой были природные процессы и материалы. Это могут быть биотехнологии или инженерные решения в самых различных отраслях.

Из этого определения следует, что человек разумный начал создавать ПТ и использовать с того момента, когда стал прямоходящим и разумным, и продолжает делать это постоянно: революционное одомашнивание животных, окультуривание растений, производство вина, хлеба, молочнокислых продуктов, экономичный транспорт, копирующий форму движущихся животных и рыб, фотовольтаика, наконец, ядерная энергия и другое.

Сравнение природных и рукотворных технологий по основным параметрам.

Если сравнивать природные технологии производства природных материалов с традиционными «человеческими» технологиями (рис. а и б), то видно, что у природы по ряду показателей (затрата энергии и материала) имеется преимущества.

Но у природы и эволюции было много времени (4 млрд. лет) по сравнению с человеком (3 млн. лет). Природа более эффективно в своих технологиях производства живых организмов использует информацию, т.е. код наследственности, и производит умные, адаптивные материалы многоуровневой структуры и способные биодеструктироваться.

Однако эти умные природные материалы, из которых и мы состоим, проигрывают синтетическим материалам по устойчивости к температуре, химическим агрессивным веществам и сверхвысоким деформациям. Но их природа такими и не задумывала, поскольку таких экстремальных условий на нашей планете нет. Но если надо полететь в космос, то оболочку ракеты из природных и природоподобных материалов не сделаешь. Тут нужны композиты на основе термостойких полимеров последнего поколения. Следовательно в зависимости от области применения надо выбирать материалы синтетические или природные и природоподобные, т.е «не вместо, а вместе».

Хороший пример из области производства современного текстиля. Когда требуется произвести технический высокопрочный, термостойкий, водоотталкивающий технический текстиль, выбирают синтетические волокна, а когда нужно изготовит текстиль контактирующий с кожей человека, то лучше всего использовать природные волокна, обладающие гидрофильностью, тактильностью. Если нужно произвести верхнюю одежду, то ее делают из смеси природных и синтетических волокон: синтетика придает материалу прочность, природные волокна – добротность.

В настоящее время возникло важное направление получение синтетических полимеров, сочетающих свойства природных и синтетических. Чтобы прочность была, как у синтетики, но они были бы биологически разлагаемы, как природные. Такой синтетический полимер на основе полимолочной кислоты был создан. Сырьём для него служат отходы. Этот полимер используется в медицине, текстиле, как конструктивный материал.

Резюме

Из описания «Зеленых» и «Природоподобных» технологий следует, что эти технологии будучи близкими по целеполаганию, не тождественны друг другу. ЗТ шире, чем ПТ и включают их в себя. Но многие и большая часть ЗТ не являются ПТ. Таким примером служит «Зеленая химия» производства полимера на основе полимолочной кислоты .Это ЗТ, но не ПТ, поскольку подобных или близких технологий в природе нет.

В литературе (НИЦ «Курчатовский НБИКС Институт») можно встретить утверждение о тождественности ПТ и НБИКС-технологий. Это ошибочное утверждение. Внутри НБИКС (нано-, био-, инфо-, когно-, социо- технологии), например в био и в когно, конечно, встроены ПТ (фотовольтаика, искусственный интеллект), чего практически нет в нано и в инфо. В НБИКС могут быть и «Зеленые технологии» (наноэнергетика, наномедицина, телемедицина и другое).

Все три направления ЗТ, ПТ, НБИКС-технологии в настоящее время сильно конвергированы друг в друга, что приводит одновременно к синергии развития инноваций по всему фронту и возникающей неопределенности технологического, социального и геополитического характера.

Впечатляет экономика этих важнейших научно-технологических кластеров 21-ого века. Так мировой доход от внедрения ЗТ и ПТ в 2010 году составил более 2 трлн. долларов, в 2019 году составит 20 трлн. долларов. Доход от внедрения НБИКС-технологий в 2011 году составил 11 трлн. долларов.

Более детальное обсуждение всех вопросов, связанных с ЗТ, ПТ и НБИКС-технологиями, можно найти в книгах автора этой статьи: «Бионика», «НБИКС для мира и войны», трехтомник «Зеленые и Природоподобные технологии – основа устойчивого развития».

По вопросам приобретения книг обращаться по электронной почте:

Герман Кричевский gek20003@gmail.com