Мировой продовольственный дисбаланс

Юрий Шушкевич

Дорога к продовольственной и энергетической достаточности человечества лежит через глобальный голод

1. Тревожные сигналы

Еще совсем недавно, каких-то пятнадцать лет назад, многим из нас казалось, что продовольственная проблема в мире решена, и что с помощью имеющихся и ожидаемых технологий мировое сельское хозяйство легко удовлетворит спрос со стороны новых миллиардов жителей нашей планеты.

Собственно, для подобного вывода имелись все основания. С середины XX века в мире неуклонно росли используемые площади сельскохозяйственных земель, повышалась урожайность основных сельскохозяйственных культур, пропорционально росли масштабы мировой торговли продовольствием, призванной удовлетворить спрос в продуктодефицитных странах. Обеспеченность жителя Земли зерновыми культурами увеличилась с 262 кг в 1961 г до 365 кг к 2009 году. И, главное – цены на продовольствие до середины 2000-х годов стабильно держались на достаточно низком уровне, формируя уверенность в фундаментальной стабильности мирового продовольственного рынка.

Глобальные показатели численности населения и с/х производства (1961-2009 гг.)

 Таблица 1. Состояние мирового рынка зерновых в 1961-2009 гг

ГодыНаселение Земли, млн. чел.Производство зерновых культур, млн. тоннПроизводство зерновых культур на душу населения, кг
19613 056800262
19703 6541 082296
19804 3981 412321
19905 2461 773338
19985 8931 885320
19995 9711 877314
20006 0491 858307
20016 1271 905311
20026 2041 833295
20036 2821 887300
20046 3592 071326
20056 4372 048318
20076 5912 121322
20096 8292 489365
ГодыОборот мировой торговли зерном пшеницы, млн. тоннСредняя цена зерна пшеницы, USD/тОборот мировой торговли зерном пшеницы на душу населения, кг
196140.07113.1
197049.27213.5
198088.821020.2
199095.917918.3
1998106.116018.0
1999112.814318.9
2000117.114419.4
2001112.914518.4
2002120.714119.5
2003110.616217.6
2004116.618618.3
2005124.618519.4
2007128.226919.5

Источник: FAO

Если в 1961 г для производства 3.45 млрд. тонн  всех видов продукции растениеводства в мире использовалось 1.06 млрд. гектаров пашни, то есть «среднемировая урожайность» в растениеводческом секторе составляла 32.4 ц/га, то в 1980 г она выросла до 45 ц/га (5.4 млрд. тонн на 1.20 млрд. гектаров), а в 2009 году составила 70.3 ц/га (10.2 млрд. тонн на 1.44 млрд. гектаров). С учетом масштаба и глубины последних достижений в области селекции и генной инженерии можно было бы предполагать, что тенденция к дальнейшей интенсификации сельскохозяйственного производства продолжится и впредь.

Тем не менее, в последние годы появились основания, позволяющие предполагать, что вне зависимости от прогнесса науки динамика развития мирового сельского хозяйства в ближайшие десятилетия претерпит значительные негативные изменения. Они будут связаны с  практической исчерпанностью экстенсивных факторов развития, прежде всего свободных сельскохозяйственных земель, с общемировым дефицитом энергоносителей, нарастанием экологических проблем. Действие этих факторов замедлит мировой аграрный рост или приведет к его стагнации.

Особенно тревожит то, что под воздействием растущего дефицита энергоресурсов изменения в мировой аграрной экономике могут оказаться значительно более глубокими и радикальными и будут способны привести не просто к увеличению продовольственного дефицита и ухудшению качества питания крупных групп населения Земли, но и к куда более серьезным демографическим и геополитическим изменениям. Риск подобного рода связан со следующими обстоятельствами:

  • концентрацией лучшего агропотенциала в группе развитых и близких к ним стран (США, ЕС, Бразилия и т.д.) в условиях ухудшающегося агропотенциала в странах с наиболее высокой численностью населения и низкой обеспеченностью продовольствием
  • высокой стоимостью перспективных агротехнологий, способных радикально увеличить урожайность и решить продовольственную проблему
  • резким сокращением возможностей продуктодефицитных стран по импорту продовольствия в условиях незаинтересованности его ведущих производителей к сохранению доступных и «демократичных» цен.

На наш взгляд, последнее обстоятельство является ключевым элементом в формировании новых механизмов развития мировой аграрной  экономики и запуске процессов, способных в ближайшие десятилетия существенно изменить существующий «аграрный миропорядок».

 

2. «Энергетическая коллизия» на рынке продовольствия

 Речь идет о феномене, все отчетливее приобретающем черты фундаментальной закономерности: где-то начиная середины 2000-х годов использование пахотных земель в непродовольственных целях, прежде всего с целью получения биотоплива, становится экономически более выгодным, чем производство традиционного продовольствия.

Безусловно, данный феномен связан со резким ростом мировых цен на энергоносители, опередившим повышение цен на сельскохозяйственные товары. Резонно было бы ожидать и корректирующего роста цен на сельскохозяйственное сырье, однако этого не произошло, и, скорее всего, не случится. Причина кроется в том, что в уже упоминавшихся нами развитых странах с лучшим агропотенциалом – США, Канаде, Франции, Германии, Бразилии  и др. – полезность для потребителей «чистой» и легкодоступной для использования в промышленности и личном потреблении энергии, в том числе энергии биоэтанола, с указанного момента времени оказывается  выше, чем полезность «пищевой» обменной энергии соответствующего объема сельхозсырья. Так, при производстве биоэтанола из зерна кукурузы полезность 34.1 ГДж тепловой энергии биоэтанола, получаемого с гектара пашни, для западного потребителя оказывается выше, чем 70.3 ГДж «пищевой» обменной энергии, заключенного в соответствующем количестве зерна кукурузы. При производстве биоэтанола из бразильского сахарного тростника (а значительные объемы бразильского биоэтанола импортируются Соединенными Штатами) 136.3 ГДж тепловой энергии биоэтанола с гектара обладают более высокой полезностью, чем 173.6 ГДж обменной энергии соответствующего количества сахара.

В этом легко убедиться, сравнив стоимость четырех основных видов биоэтанола со стоимостью альтернативной сельскохозяйственной продукции. Если в 1995 г производство товарного сахара из тростника и свеклы, товарных пшеницы и кукурузы было значительно выгоднее их переработки на биоэтанол, то к 2010 г по трем направлениям переработка сельскохозяйственного сырья на биоэтанол стала однозначно более рентабельной. Лишь по рынку пшеницы производство биоэтанола в 2010 г имело отрицательную рентабельность, хотя и на этом рынке спрэд «в пользу биоэтанола» значительно за прошедшие 15 лет значительно сократился.

Таблица 2. Сравнительная эффективность производства биоэтанола и основных с/х культур в 2010 и 1995 гг

1. Биоэтанол из сахарного тростника2010 год 1995 годИзменение
Выход биоэтанола с 1 га пашни (сах. тр-ник 553 ц/га)5 751кг5 751кг
Перевод в бензин по теплоте сгорания3 245кг3 245кг
Стоимость (по бензиновому эквиваленту)3 083USD811USD380%
Альтернативный выход с 1 га пашни
пшеница3.0 тонн840USD573USD147%
соя2.5 тонн1 056USD572USD185%
сахарный тростник55.3 тн3 097USD2 555USD121%
Средний спрэд в пользу биоэтанола1 419USD -422USD1840 USD
2. Биоэтанол из сахарной свеклы2010 год 1995 годИзменение
Выход биоэтанола с 1 га пашни (сах. свекла 302 ц/га)3 141кг3 141кг
Перевод в бензин по теплоте сгорания1 772кг1 772кг
Стоимость (по бензиновому эквиваленту)1 684USD443USD380%
Альтернативный выход с 1 га пашни
пшеница3.0 тонн840USD573USD147%
соя2.5 тонн1 056USD572USD185%
сахарная свекла30.2 тн1 691USD1 395USD121%
Средний спрэд в пользу биоэтанола488USD -404USD891 USD
3. Биоэтанол из пшеницы2010 год 1995 годИзменение
Выход биоэтанола с 1 га пашни (пшеница 30 ц/га)1 350кг1 350кг
Перевод в бензин по теплоте сгорания762кг762кг
Стоимость (по бензиновому эквиваленту)724USD190USD380%
 + DDGS126USD
Итого по производству биоэтанола850USD
Альтернативный выход с 1 га пашни
пшеница3.0 тонн840USD573USD147%
соя2.2 тонн1 056USD572USD185%
сахарная свекла30.2 тн1 691USD1 395USD121%
Средний спрэд в пользу биоэтанола-346USD -656USD310 USD
4. Биоэтанол из кукурузы2010 год 1995 годИзменение
Выход биоэтанола с 1 га пашни (кукуруза 51.0 ц/га)2 550кг2 550кг
Перевод в бензин по теплоте сгорания1 439кг1 439кг
Стоимость (по бензиновому эквиваленту)1 367USD360USD380%
 + DDGS179USD –
Итого по производству биоэтанола1 545USD
Альтернативный выход с 1 га пашни
кукуруза5.1 тонн1 352USD489USD276%
соя2.2 тонн1 056USD572USD185%
сахарная свекла30.2 тн1 691USD1 395USD121%
Средний спрэд в пользу биоэтанола179USD -459USD638 USD

Примечание: DDGS – Dried Distillers Grains with Solubles – побочный кормовой продукт, получаемый при выработке биоэтанола из зерна

Более высокая, нежели обменная энергия пищи, полезность энергии топлива для потребителей в развитых, «богатых и сытых» странах с неизбежностью приводит к том, что с каждым годом все большие объемы сельскохозяйственных культур используются на непищевые нужды, что приводит к сокращению их экспорта. А ведь именно США, Канада и страны ЕС на протяжении всей второй половины XX века являлись главными экспортерами продовольствия, обеспечивая значительную часть потребностей продуктодефицитных развивающихся стран.

Из приводимой ниже таблицы хорошо видно, как за минувшие 50 лет в США – ведущем производителе продовольствия – сокращались объемы производства зерновых культур, не используемых при производстве биотоплива (ячмень и овес), сколь резко возросло производство основной для США биотопливной культуры – кукурузы,  – а также как последовательно снижалась доля экспорта пшеницы – наиболее востребованной в развивающихся странах продовольственной культуры.

Таблица 3. Производство и экспорт США  ключевых продовольственных культур, сахарного тростника и свеклы в 1961-2009 гг (в млн. тонн)

19611980199020082009
Объемы производства в США     
Пшеница33.564.874.36860.3
Ячмень8.57.99.15.24.9
Овес14.76.75.21.31.3
Рис2.46.67.19.29.9
Кукуруза91.4168.6201.5307.1333.1
Соя18.548.952.480.791.4
Сахарный тростник17.724.425.52524.5
Сахарная свекла16.321.324.924.326.8
в том числе поставки на экспорт
Пшеница17.135.727.63022.4
Кукуруза7.463.151.254.149.8
Соя3.621.815.533.940.5
Доля экспорта к производству, %     
Пшеница51%55%37%44%37%
Кукуруза8%37%25%18%15%
Соя19%45%30%42%44%

Источник: FAO

Объясняя причины сокращения своего зернового экспорта, традиционно «кормившего» продуктодефицитные страны, эксперты из США обычно указывают, что «Америка-де ушла с мирового рынка в результате конкуренции со стороны новых экспортеров зерна – России и Украины».  Данный довод мог бы быть приемлем в отношении пшеницы, но чем тогда объяснить сокращение американского экспорта кукурузы, снизившегося и по абсолютным цифрам, и в относительном выражении? Увы, причина во все той же фундаментальной «коллизии полезности», когда топливо из зерна для западного потребителя становится предпочтительнее хлеба.

В том же направлении – к сокращению свободного нерегулируемого доступа пищевого сырья и продуктов на рынок – уже в недалеком будущем сможет заработать так называемый законопроект S510, в конце 2010 г  внесенный на рассмотрение в Сенат США. Данным законопроектом предусматривается введение «жесткого контроля за безопасностью пищевых продуктов», в ходе которого на американском рынке (а в последующем – и на многих других рынках) смогут остаться только крупные агрокорпорации. Неизбежный в случае принятия этого законопроекта уход с рынка независимых производителей растениеводческой и животноводческой продукции, равно как и ожидаемый запрет «частных огородов», сделает ее обращение полностью регулируемым и подчиненным интересам властей и крупного бизнеса США.

Безусловно, анализируемый нами феномен имеет ярко выраженное нравственное и гуманитарное измерение. Благополучному западному потребителю нет дела до голода и нищеты в бедных странах, для него килограмм зерна, из которого можно выпечь 600-700 граммов хлеба, значительно предпочтительнее в виде источника энергии для  преодоления на автомобиле 3-5 километров (250 мл моторного топлива) или  пребывания под прохладными струями кондиционера в получаса (1.0 kWh). Для правительств Запада, в конечном счете действующих из категорий не абстрактного гуманизма, а «реальной политики», в эпоху ресурсного дефицита нет ни малейшего резона способствовать росту потребления в бедных странах, в конечном итоге приводящего к усилению дефицита энергии.

 

3. Прогноз мирового продовольственного баланса к 2030-2050 гг.

Отсюда прозябание бедных стран в состоянии экономической отсталости, хаоса и депопуляции сегодня, в отличие от шестидесятых-семидесятых годов прошлого столетия, не является для Запада нежелательным явлением, к которому должны прилагаться усилия по стабилизации и изменению к лучшему. Скорее наоборот. Лишь по факту весьма значительного сокращения численности населения в бедных странах Запад будет готов оказать реальную помощь по налаживанию в них цивилизованной жизни, исключающей неконтролируемую рождаемость и  вводящей эффективные механизмы рационирования.

Тем не менее, даже если «переход к рационированию» в продуктодефицитных регионах не будет сопровождаться масштабными катаклизмами (войнами, природными и техногенными катастрофами, эпидемиями и т.п.), новый миропорядок начнет формироваться под воздействием объективных изменений в мировом продовольственном балансе. А они обещают быть не менее драматичными.

Таблица 4. Основные показатели мирового продовольственного баланса в 1980 и 2009  гг и прогноз на 2030-2050 гг

 198020092030-2050
Производство:Млн. тоннМлн. гац/гаМлн. тоннМлн. гац/гаМлн. тоннМлн. гац/га
Пшеница440237196822253092023040
Рис397144276791614282516550
Кукуруза39712632817160511 17018065
Соя815116222992233011030
Плоды пальмы (масло)304702071514128818160
Прочие зерновые, зернобобовые и масличные культуры415301147322992481229028
Кормовые культуры1 296991312 6401601652 880160180
Сахарный тростник734135531 683247092 40030800
Сахарная свекла2689302229453160010600
Фрукты, овощи и картофель81090901 456951542 000100200
Прочие культуры542129428122034094521045
Итого5 4101 203 –10 1591 444 –13 1701 503 –
198020092030-2050
Использование продукции растениеводства:Млн. тоннМлн. тоннМлн. тонн
   на пищевые цели1 6402 9983 300
   на кормовые цели2 0803 6693 800
   на пром. цели1 1972 2784 800
      в т.ч. на биотопливо53092 000
         – пшеница, кукуруза  –  40  600 
         – сах. тростник и свекла 5  260  1 250 
         – соя, рапс, пальма  –  9  150 
   семена и проч. 493 1 214 1 270 

Источник: FAO(1980, 2009), прогноз автора (2030-2050)

Прогноз  строился из расчета i) предельного расширения площади пахотных земель в мире (на 59 млн. га к 2030-2050 гг) за счет включения в оборот неиспользуемых пахотных земель в России, распашки части пастбищ (Китай, Индия, Аргентина и т.д.) и вырубки тропических лесов (Бразилия, Индонезия и т.д.), ii) реалистичного увеличения урожайности, а также iii) растущей выгодности производства биотоплива в развитых  продуктобеспеченных странах. Прогноз использования сельскохозяйственного сырья для производства биотоплива формировался из расчет сохранения высоких темпов прироста его производства в условиях усиления дефицита традиционных энергоносителей непоявления принципиально новых источников энергии:

Таблица 5. Производство биотоплива в мире и прогноз на период 2030-2050 гг, млн. тонн

Тип биотоплива198020092030
Биоэтанол из кукурузы и пшеницы22.0330.0
Биоэтанол из сахарных тростника и свеклы1.126.0125.0
Метиловый эфир (биодизель) из масличных культур (соя, рапс, пальма и т.д.)2.745.0
    
Итого биотоплива1.150.7500.0

Как видим, несмотря на опережающие темпы прироста производства биотоплива, валовая обеспеченность человечества пищевым сельскохозяйственным сырьем к рубежу 2030-2050 гг возрастет. Правда, среднегодовой прирост ресурса продукции растениеводства на пищевые цели будет составлять всего 0.3%, кормов – 0.1%; зато потребление сельскохозяйственного сырья на промышленные цели начнет расти со средним  темпом 2.5% в год, в том числе на производство биотоплива – 6.2%. Все это не сможет не сказаться на обеспеченности населения Земли основными продуктами питания.

Мы произвели расчеты для двух сценариев увеличения численности населения планеты: до 9.5 млрд. человек к 2050 году (официальный прогноз ООН) и до 7.5 млрд. человек (пессимистический прогноз, учитывающий возможное нарастание нестабильности в продуктодефицитных странах).

Таблица 6. Расчет среднемировой калорийности рациона в 1980 и 2009 гг и прогноз на 2030-2050 гг

 198020092030-2050
Млн. тоннОЭ вал., КалорийМлн. тоннОЭ вал., КалорийМлн. тоннОЭ вал., Калорий
Пшеница4401.5*10186822.3*10186802.2*1018
Рис3971.4*10186792.4*10188252.9*1018
Кукуруза3971.4*10187772.7*10188102.8*1018
Соя812.8*10172137.4*10172257.8*1017
Плоды пальмы (масло)306.6*10162074.6*10172435.4*1017
Прочие зерновые, зернобобовые и масличные культуры4151.4*10187322.4*10188122.7*1018
Кормовые культуры1 2963.4*10182 6406.9*10182 8807.5*1018
Сахарный тростник7345.7*10171 4231.1*10181 5251.2*1018
Сахарная свекла2682.1*10172291.8*10172251.7*1017
Фрукты, овощи и картофель8102.3*10181 4564.1*10182 0005.6*1018
Прочие культуры5421.6*10188122.4*10189452.8*1018
Итого5 4101.4*10199 8502.6*101911 1702.9*1019
       
 198020092030-2050
Численность населения, млн. чел4 4386 8297 5009 500
Обменная энергия (ОЭ), содержащаяся в валовой продукции растениеводства (вкл. корма), в расчете на душу населения, Ккал/сутки8 61710 25310 6618 416
Коэффициент перевода ОЭ продуктов растениеводства (вкл. корма) в финальную калорийность человеческого рациона3.453.653.63.6
Калорийность рациона на душу населения, Ккал2 4962 8092 9612 338

Примечание 1: из производства продукции растениеводства в 2009 и 2030/2050 гг исключены объемы сырья для биотоплива

Примечание 2: коэффициент перевода ОЭ валовой продукции растениеводства в финальный рацион – специальный показатель, введенный автором. Для  2009 г он оказался выше 1980 г за счет возросшей доли кормовых культур, т.к. при выращивании и откорме животных происходит потеря ОЭ. Из-за ожидаемого нарастания продовольственного дефицита к середине XXI века прогнозируется относительное сокращение производства кормовой продукции с соответствующим понижением коэффициента.

Как следует из Таблицы 5, при достижении мировой численности населения в 9.5 млрд. человек произойдет достаточно резкое снижение среднемирового уровня калорийности рациона – до 2338 Ккал, или на 20%.  Этот пониженный уровень калорийности соответствует показателям конца 1960-х годов, вплотную приблизившись к биологическому минимуму.

Если же численность населения планеты будет увеличиваться по пессимистическому варианту (до 7.5 млрд. человек), то к середине века среднемировая калорийность даже несколько возрастет – до 2961 Кал (на 5.4%). Правда, что ценой этого станет практически полное задействование всех пригодных для земледелия земель, дальнейший рост энергопотребления в аграрной сфере и два миллиарда неродившихся жителей Земли.

 

4. Пределы роста аграрного сектора в условиях энергетического дефицита

Говоря о пределах роста мирового сельскохозяйственного производства, мы совершенно не учитывали доступность энергоносителей. Между тем, уже в ближайшие десятилетия не исключено резкое сокращение доступны источников нефти, газа, угля, во многом неясны перспективы развития  атомной энергетики…

Предельным состоянием, к которому устремляется мировое энергопотребление и исходя из которого строятся его долгосрочные прогнозы, является, как минимум,  достижение среднемирового уровня энергообеспеченности на душу населения, аналогичного достигнутого в развитых странах (например, в США). Как следует из Таблицы 7, если бы этот уровень был достигнут сегодня, то мировое потребление энергии составляло бы не 11.8 млрд. тонн нефтяного эквивалента WTI (западнотехасской нефти), а более 56 млрд. тонн. Если же американский уровень энергообеспеченности будет достигнут для всего населения планеты к 2050 г, то  энергии потребуется почти 80 млрд. тонн WTI.

Таблица 7. Основные характеристики мирового энергопотребления в 2009 г и предельные  варианты его роста

 Ед. изм.2009 г – фактическое состояниеМир 2009 г при гипотетическом  достижении стандарта энергопотребления СШАМир к 2050 г при гипотетическом достижении стандарта энергопотребления США
Численность населениямлн. чел.6 8006 8009 500
Энергопотребление на душу населениягигакалорий в год19.991.691.6
 – ” ” —WTI, тонн1.818.38.3
Энергопотребление валовоекалорий х 1018129.5622.9869.8
 – ” ” —WTI, тонн11.856.679.1

При построении предельной модели роста мирового энергопотребления (при предположении о достижении к 2050 г всем населением Земли уровня среднедушевой энергообеспеченности США) выясняется, что разведанных и предполагаемых запасов нефти и природного газа хватит только до 2043 года. К рубежу 2092-2095 гг на планете должны будут иссякнуть также запасы урана и углей.

Таблица 9. Балансы разведанных и прогнозируемых запасов энергоресурсов Земли (в млрд. тонн нефтяного эквивалента WTI)

 Баланс разведанных и прогнозируемых запасов
 нефть + газнефть + газ + ураннефть+газ+уран+уголь
Нефти разведанной250250250
Нефти предполагаемой260260260
Газа разведанного173173173
Газа предполагаемого119119119
Урана разведанного7 749.67 749.6
Угля разведанного636.3
Итого, млрд. т НЭ802.08 551.69 187.9
Прогноз по исчерпанию, год204320922095

Прогноз глобального энергопотребления в отношении к запасам энергии (в млрд. тонн нефтяного эквивалента)

Конечно же, предпосылка о достижении всем населением планеты североамериканского уровня энергопотребления более 90 гигакалорий на человека в год является лишь теоретическим условием, задающим предел роста глобального энергопотребления. Но именно исходя из парадигмы «лучшего будущего» потребители будут оценивать полезность остающихся на планете энергоресурсов. Поэтому, если в мире в ближайшие десятилетия не появятся принципиально новые источники и технологии для обеспечения энергетических потребностей, то цены на оставшиеся энергоносители будут прочно «привязаны» к индикатором полезности наиболее комфортной и богатой части мира, то есть устремятся в бесконечность. Лишь только если уже упоминавшееся нами возможные катастрофические события в развивающихся странах, снимающие для них с повестки дня рост энергообеспеченности, не приведут к временному ослаблению напряжения в «гонке за энергетическим комфортом» и к соответствующей стабилизации цен на мировом энергетическом рынке.

Но и даже в этом случае полезность для западного потребителя зерна в качестве источника энергии будет оставаться выше, чем его полезность в качестве продовольственного ресурса, поэтому сельскохозяйственный экспорт из продуктообеспеченных стран прекратиться. Перенаселенным продуктодефицитным странам придется переходить на самообеспечение, ввязываясь в решение запущенных за прошедшие десятилетия проблем эрозии и деградации почв, дефицита воды, снижения биологического разнообразия из-за увлечения монокультурами и т.д. Новая «продовольственная реальность» станет движущей силой для серьезных социально-экономических и демографических перемен в развивающихся странах, которые, скорее всего, будут основываться на энергичном централизованном рационировании и контроле не столько за рождаемостью, сколько за занятиями и условиями жизни человека. В этой части мира начнут возникнут жесткие диктатуры, которые будут восприниматься как меньшее зло по сравнению с перспективой голодных бунтов, анархии и войн.

Однако даже подобный «антиутопический» сценарий может воплощаться в различных по жесткости вариантах. Наиболее жесткий вариант может быть связан с ранним исчерпанием традиционных мировых источников энергии – например, если через 15-20 лет не подтвердится так называемые «предполагаемые» запасы углеводородов, или если ценовой  разрыв между энергией и продовольствием достигнет такого уровня, что будущим диктаторам стран «третьего мира» на своих землях станет выгоднее производить биотопливо для продажи на Запад, нежели кормить поданных.

Подобный вариант в своем предельном воплощении описывается моделью, при которой из-за исчерпанности традиционных энергоносителей и «неоткрытая» принципиально новых основным источником энергии для человечества становится биотопливо. В этом случае все мировое сельское хозяйство с неизбежностью будет переформатировано на обеспечение нового баланса продовольствия и энергии.

Таблица 10. Варианты продовольственного и топливного обеспечения населения Земли в случае исчерпания ископаемых углеводородов и урана, при отсутствии альтернативных энергоносителей за исключением биотоплива

Сценарий А – население 7.5 млрд. человек, на выработку биотоплива направляется 15.2% мировой продукции растениеводства

КультурыПлощадь, млн. гаУрожай-ность, ц/гаПроиззвод-ство, млн.тнРаспределение мирового ресурса продукции растениеводства
    на пищевые и кормовые нуждына выработку биотоплива
    объем, млн. тнОЭ, калобъем, млн.тЭн. ценность, млн. тн WTI
Сахарный тростник308002 4002 0361.6*1018364101
Сахарную свеклу106006 005093.9*10179125
Кукурузу180651 1709923.4*101817860
Зерновые культуры600392 3411 9866.7*1018355108
Масличные культуры195285464631.6*10188326
Пальма (масло)181602882445.4*10184414
Кормовые культуры1601802 8802 4436.4*1018437106
Прочие с/х культуры310952 9452 4987.2*1018447136
Итого1 503 13 17011 1712.8*10191 115576

 

ПоказательФутуристический прогноз – вторая половина XXI вСреднемировые показателидля сравнения:
 значениеед. изм.2009 г1961 гНачало XX века (Европа, США)
Результат для населения Земли7 500млн. чел.
Ср.-мировая калорийность рациона2 809Ккал/день2 8092 2002 000
Обеспеченность энергоносителями0.08тн  WTI в год1.810.720.21
  –” ” –0.84Гкал/год19.917.922.31

 

Сценарий Б – население сократилось до 4.0 млрд. человек, на выработку биотоплива направляется 54.7% мировой продукции растениеводства

КультурыПлощадь, млн. гаУрожай-ность, ц/гаПроиззвод-ство, млн.тнРаспределение мирового ресурса продукции растениеводства
    на пищевые и кормовые нуждына выработку биотоплива
    объем, млн. тнОЭ, калобъем, млн.тЭн. ценность, млн. тн WTI
Сахарный тростник308002 4001 0868.4*10171 314364
Сахарную свеклу106006002712.1*101732991
Кукурузу180651 1705291.8*1017641216
Зерновые культуры600392 3411 0593.6*10181 282389
Масличные культуры195285462478.6*101729994
Пальма (масло)181602881302.9*101715850
Кормовые культуры1601802 8801 3033.4*10181 577383
Прочие с/х культуры310952 9451 3323.8*10181 613490
Итого1 503 13 1705 9581.5*10194 0222077

 

ПоказательФутуристический прогноз – вторая половина XXI вСреднемировые показателидля сравнения:
 значениеед. изм.2009 г1961 гНачало XX века (Европа, США)
Результат для населения Земли4 000млн. чел.
Ср.-мировая калорийность рациона2 809Ккал/день2 8092 2002 000
Обеспеченность энергоносителями0.52тн  WTI в год1.810.720.21
  –” ” –5.71Гкал/год19.917.922.31

 

Сценарий В – население сократилось до 3.0 млрд. человек, на выработку биотоплива направляется 66.1% мировой продукции растениеводства

КультурыПлощадь, млн. гаУрожай-ность, ц/гаПроиззвод-ство, млн.тнРаспределение мирового ресурса продукции растениеводства
    на пищевые и кормовые нуждына выработку биотоплива
    объем, млн. тнОЭ, калобъем, млн.тЭн. ценность, млн. тн WTI
Сахарный тростник308002 4008146.3*10171 586439
Сахарную свеклу106006002041.6*1017396110
Кукурузу180651 1703971.4*1018773261
Зерновые культуры600392 3417942.7*10181 547470
Масличные культуры195285461856.4*1017361114
Пальма (масло)18160288982.2*101719060
Кормовые культуры1601802 8809772.5*10181 903462
Прочие с/х культуры310952 9459992.9*10181 946591
Итого1 503 13 1704 4681.1*10194 8532506

 

ПоказательФутуристический прогноз – вторая половина XXI вСреднемировые показателидля сравнения:
 значениеед. изм.2009 г1961 гНачало XX века (Европа, США)
Результат для населения Земли3 000млн. чел.
Ср.-мировая калорийность рациона2 809Ккал/день2 8092 2002 000
Обеспеченность энергоносителями0.84тн  WTI в год1.810.720.21
  –” ” –9.19Гкал/год19.917.922.31

 

Таким образом, оценка трех предельных состояний для футуристического сценария исчерпания традиционных энергоносителей и необходимости их максимального замещения биотопливом, производимым из растительного сырья приводит к следующим выводам.

Если к гипотетическому моменту исчерпания ископаемых углеводородов и урана численность населения Земли будет находиться на уровне 7.5 млрд. человек, то для поддержания нормативной среднедушевой калорийности, которую мы зафиксировали по уровню 2009 года, энергообеспеченность снизится до 80 кг нефтяного эквивалента на душу населения в год, то есть окажется на порядок ниже показателей начала XX века для Европы и США. Даже если население стран «золотого миллиарда» сможет тем или иным образом «забрать» себе все производимое в мире биотопливо, энергопотребление «золотого миллиарда» составит 630 кг нефтяного эквивалента – что соответствует уровню конца 1920-х годов для стран Европы (слабозаселенные США традиционно опережали Европу по среднедушевому энергопотреблению, уже к 1900 г  его показатель в США достигал порядка 2.0 тонн нефтяного эквивалента против 500-700 кг для стран Европы). Народы остальных стран при этом «с голоду не умрут», однако окажутся полностью лишенными энергоресурсов, необходимых для современной жизни и развития.

Если численность населения будет составлять 4.0 млрд. человек, то появится возможность увеличить энергообеспеченость на душу населения до 520 кг нефтяного эквивалента в год. Если «золотой миллиард» заберет к себе при этом 72% мирового биотоплива, сформировав для своего населения среднедушевую обеспеченность на уровне 1.5 тонн нефтяного эквивалента в год (уровень стран западной Европы в середине 1950-х годов), то на остальную часть мира останется порядка 190 кг. Приблизительно такой была среднедушевая энергообеспеченность в британских колониях перед второй мировой войной.

Если же численность населения в сократится до 3.0 млрд. человек, то среднемировая энергообеспеченность на душу населения вырастет до 840 кг нефтяного эквивалента в год. При распределении 2/3 мирового биотоплива в пользу «золотого миллиарда», что обеспечит его населению среднедушевую обеспеченность в 1.65 тонн нефтяного эквивалента в год (уровень Западной Европы в начале 1960-х годов), на остальное население Земли  будет оставаться по 440 кг нефтяного эквивалента  — что соответствует среднему уровеню энергообеспеченности стран «третьего мира» в 1970-е годы.

С точки зрения энергетической достаточности цивилизации последний сценарий представляется наиболее реалистичным, поскольку при среднедушевой энергообеспеченности «мировой окраины» в 25-27% от  уровня стран «золотого миллиарда» там могут быть сохранены минимальная промышленность, инфраструктура, поддерживаться стабильность.

Если же население планеты «откажется сокращаться» и, вопреки всему, достигнет прогнозируемой сегодня численности в 9.5 млрд. человек, то, как было показано в Таблице 6, обеспечить нормативную калорийность среднемирового рациона не представится возможным даже при нулевом уровне выработки биотоплива. Но, поскольку для механизированного производства соответствующего количества растениеводческой продукции потребуется не меньше 400 млн. тонн традиционного моторного топлива, или около 600 млн. тонн биоэтанола, то говорить о реалистичного подобного сценария, увы,  не приходится.

Таким образом, в условиях объективной ограниченности возможностей мирового сельского хозяйства к радикальному наращиванию объемов агропроизводства и нарастающего дефицита энергоносителей мировой цивилизации предстоит пережить драматический период перехода к новой структуре продовольственных и энергетических балансов при значительном сокращении численности населения. К сожалению, за столь короткий период масштабная депопуляция не сможет произойти естественным путем, и в ее основе с неизбежностью окажутся массовый голод и войны. Подобно тому, как основной причиной первой мировой войны явилась конкуренция европейских держав не столько за имеющиеся ресурсы, сколько за ожидаемые в результате бурного индустриального роста начала XX века рынки сырья и сбыта, мировые войны XXI века будут начинаться в продуктодефицитных странах из-за трагически нарастающего дефицита энергоносителей и земли, лишающего народы разума …

 

5. Новые аграрные технологии: спасут ли они мир, и когда?

Подобных катаклизмов можно было бы избежать, располагай человечество новыми энергетическими технологиями и технологиями производства продовольствия. К сожалению, несмотря на многочисленные инициативы и научные исследования, активно осуществляемые на протяжении последних 50 лет, подобных технологий у человечества до сих пор нет.

Потенциал так называемой «альтернативной энергетики» – использования энергии солнца, ветра, геотермальной энергии, энергии океанических приловов – весьма ограничен, в наиболее продвинувшихся в данной области странах ее доля не превышает сегодня 2.5-3.0%. Огромные капиталовложения, трудности с аккумулированием энергии, жесткая зависимость от условий природной среды – все эти факторы не позволяют рассчитывать на «альтернативную энергетику» как панацею. В лучшем случае она будет способна обеспечить до 10% энергетических потребностей развитых стран – хотя для бедных стран она, скорее всего, со временем станет основным источником их ограниченных энергетических потребностей.

Радикальным образом решить мировую энергетическую проблему можно было бы, овладев технологиями управляемого термоядерного синтеза или биофотолиза – получением топливного водорода из воды с помощью растений с генетически модифицированным механизмом фотосинтеза. Увы, говорить о реальности появления соответствующих технологий в ближайшие десятилетия не приходится. Впрочем, не исключено, что эти технологии возникнут как раз после того, как сократившееся в свой численности человечество завершит переход к более рационировнному и «лучше управляемому» обществу.

Аналогичным образом обстоит дело и с новыми агротехнологиями. Несмотря на уверения разработчиков, никаких свидетельств того, что генно-модифицированные растения смогут обеспечить кратное повышение урожайности основных сельскохозяйственных культур, увы, нет. В лучшем случае ГМ-культуры дают 15-25% прибавку к урожайности в течение 10-15 лет —  что было бы приемлемо для удовлетворения равномерно растущей мировой потребности в  продовольствии, но совершенно недостаточно для залпового восполнения объемов зерновых и масличных культур, во все больших масштабах отвлекаемых на производство биотоплива.

В мире практически исчерпаны ресурсы для создания дополнительных массивов пашни, а усилия по увеличению урожайности и наращиванию объемов производства (несмотря на небольшой «всплеск» в последние 5 лет) на протяжении последних нескольких десятилетий дают все меньшую отдачу:

Изменение площади пахотных земель, задействованных в мировом сельскохозяйственном производстве (млн. га)

 

График скоростей изменения (первых производных) основных индикаторов мирового продовольственного баланса

 

На наш взгляд, совершенно неоправданны надежды и на решение продовольственной проблемы через «внепочвенное» земледелие – гидропонику, аэропонику, биореакторынм методы и т.д. Соответствующие технологии не только обладают высокой капиталоемкостью, но и требуют значительных затрат энергии – на освещение, орошение, на промышленное изготовление компонентов минеральных подкормок и т.д. И если гидропоника неплохо прижилась при производстве дорогостоящих и высокоурожайных овощных культур, то совершенно неясно, каким образом с ее помощью можно выращивать, скажем, пшеницу и сою. Для этого, как минимум, необходимо увеличить биологическую урожайность массовых сельскохозяйственных культур с 30-60 ц/га до показателей тепличного овощеводства, то есть до 2-3 тыс. центнеров с гектара! Допуская в принципе возможность подобной модификации злаковых и бобовых культур, позволим усомниться, что в обозримой перспективе эта задача может быть решена.

Человечество и на заре своего существования, и даже сегодня использует лишь ничтожно малую часть тех возможностей, которые предоставила нам Природа.  Так, мы совершенно в мизерных количествах умеем использовать энергию солнечного света и биохимическую энергию почв для производства необходимых нам жизненных благ – продуктов питания и энергии.

Согласно оценке, в свое время сделанной известным советским почвоведом академиком В.А.Ковдой, количество биохимической энергии, заключенной в почвах планеты (то есть в тонком – до 2 метров – слое пригодных для жизни высших растений участков земной суши), приблизительно соответствует мировым запасам энергии в ископаемых углеводородах, т. е порядка 1.5 триллионов тонн WTI (нефтяного эквивалента), или 1.65*1022 калорий.

Разумеется, было бы странным и нелогичным попытаться использовать эту колоссальную накопленную в почвах биохимическую энергию с целью удовлетворения текущих энергетических потребностей человеческой цивилизации. Нецелесообразно и «сжигать» ее через форсированный рост сельскохозяйственных культур, расходуя в качестве невосполняемого ресурса. Зато часть этой энергии можно было бы задействовать неким «разовым образом» через процессы биохимического восстановления почвенного плодородия, вернув Природе «долги» за десятилетия достаточно хищнической эксплуатации человечеством мировых почвенных ресурсов.

Почва как уникальный живой макроорганизм, обладающий огромными депозитами органических веществ и минералов, накопленных в гуматах, является лучшим субстратом для жизнедеятельности всей полноты существующей в ее пределах биоты. Только живая природная почва способна обеспечить растения полностью сбалансированным питанием, выступать природным «демпфером» при неблагоприятном изменении условий произрастания, задерживать и нейтрализовывать патогенные вещества, тяжелы металлы и т.д. Биохимическая энергия почвы участвует в процессах роста растений, дополняя  энергию, поступающую от Солнца. Без живой природной почвы масштабное и устойчивое производство продукции растениеводства невозможно в принципе.

Ежегодно земная поверхность поглощает солнечной энергии из расчета 108 килокалорий на квадратный сантиметр. Для уже упоминавшейся нами площади мировой пашни в 1.5 млрд. гектаров количество солнечной энергии составляет 1.62*1022 калорий. Как было показано в Таблице 6, на сегодняшний день мировое растениеводство собирает в виде урожая с этой пашни порядка 2.6*1019 калорий обменной энергии растений, то есть коэффициент полезного действия современной системы растениеводства составляет 0.16%. При теоретически возможной максимальной эффективности фотосинтеза (КПД фотосинтеза) на уровне 15% с мировой пашни станет возможно «собрать» 2.6*1021 калорий обменной энергии. Это – поистине колоссальный объем, при использовании от которого на кормовые и пищевые цели лишь 2% делается возможным обеспечить для населения в 9.5 млрд. человек «западный» уровень среднедушевой калорийности рациона в 3300 Ккал в сутки. А направление остальных 98% на выработку энергии позволит получить 67.6 млрд. тонн нефтяного эквивалента, то есть в 5.6 раз больше, чем потребляет человечество сейчас!

Таблица 11. Оценка теоретически возможного выхода продовольствия и биотоплива с площади мировой пашни при максимально возможном использовании биологической продуктивности растений

ПоказательЕд. изм.Значение
Энергетически потенциал мирового растениеводства:  
Площадь мировой пашни (округленно)млн. га1 500
Поглощение солнечной энергии земной поверхностьюкал/квсм108 000
Приходится в год солнечной энергии на мировую площадь пашникал1.62*1022
Результат современного растениеводства:  
Количество обменной энергии, содержащееся во всех видах выращиваемых культуркал2.6*1019
Средний коэффициент полезного действия фотосинтеза по ОЭ продукции мирового растениеводства%0.16%
Финальная калорийность рациона, суммарнокал7.12*1018
Финальная калорийность рациона на душу населения 6.8 млрд. человек (2009 г)Ккал2 809
Теоретически возможный результат растениеводства:  
Средний коэффициент полезного действия фотосинтеза по ОЭ продукции мирового растениеводства%15.0%
Количество обменной энергии, содержащееся во всех видах выращиваемых культуркал2.4*1021
Финальная калорийность рациона, суммарнокал6.65*1020
Распределение продукции растениеводства при населении 9.5 млрд.:  
   на пищевые цели 2%  
—  финальная калорийность рациона, суммарнокал1.21*1019
— финальная калорийность рациона в расчете на душу населенияКкал3 500
   на биоэнергетику 98%  
—  ОЭ растительного сырья, используемого для биоэнергетики, суммарнокал6.53*1020
—  мировое топливо из углеводородов, синтезируемых растениями в процессе фотосинтезамлн. тонн нефтяного эквивалента WTI67 652

 Отметим, что представленный выше оценочный расчет осуществлен для «оптимизированного» фотосинтеза, в то время как при перспективном процессе биофотолиза топливного водорода в части выработки энергии могут быть достигнуты еще более впечатляющие результаты…

Какой же вывод можно сделать? Грамотное использование факторов природного плодородия и усиленных человеческим интеллектом биологических возможностей растений, безусловно, способно в обозримой перспективе решить и продовольственную, и энергетическую проблему на основе оборота полностью возобновляемых элементов земной поверхности и атмосферы. Даже при доведении КПД фотосинтеза до 3-4%, что по данным современной науки вполне реально уже сегодня, к 2050 г девятимиллиардное население могло бы быть обеспечено продовольствием на уровне стран ЕС и США (3500 Ккал в сутки), а получение энергии из возобновляемого растительного сырья позволяло бы поддерживать среднедушевое энергопотребление на уровне сегодняшнего дня. При этом благодаря технологиям энергосбережения и уже упоминавшимся нами альтернативных источников энергии (ветер, приливы и т.д.) удалось бы, как минимум, повысить энергообеспеченность в развивающихся странах.

 

Вместо заключения

 К сожалению, все эти заманчивые перспективы решения продовольственной и энергетической проблем человечества блекнут перед реальностью, в которой дорожающая энергия, дефицит которой растет быстрее дефицита еды, уже в ближайшие десятилетия обречет сотни миллионов людей на голод и, возможно, на гибель в новых масштабных войнах за ресурсы.  Очевидно, что приход технологий, способных радикальным образом изменить продуктивность мирового растениеводческого сектора, равно как и новых энергетических технологий (термоядерный синтез, биофотолиз), трагически запаздывает и, скорее всего, состоится лишь после того, как человечество пройдет болезненную точку бифуркации, сменив императив свободы и неограниченного потребления на императив рационирования и управляемости. Возможно, что сократившись при этом в численности до уровня середины XX века, то есть до 3-4 миллиардов человек.

Сегодня, когда практически все научные ресурсы, способные обеспечить переход к принципиально новым  продовольственным и энергетическим технологиям, сосредоточены в Соединенных Штатах, человечеству предстоит смириться с тем, что именно Америка будет управлять процессом «переформатирования человечества», формируя уже по-настоящему новый мировой порядок  в соответствии с долгосрочными интересами западных элит. И, возможно, пожалеть, что в свое время вполне сопоставимый с американским потенциал советской, прежде всего российской науки, за минувшие 20 лет оказался то ли бездарно, то ли безжалостно растрачен!

В то же время у России и по сей день сохраняется возможность, опираясь на собственные ресурсы и не угасший до конца научный потенциал, обеспечить своему народу высокую степень независимости и самодостаточности в процессе ожидаемых глобальных изменений.  Россия располагает почти 9% мировой пашни (около 135 млн. га), из которой в настоящее время далеко не лучшим образом используется порядка 120 млн. га.

При применении на полях России уже апробированных в мировой практике технологий повышения урожайности, снижении затрат да и просто за счет «наведения порядка» энергетический потенциал продукции отечественного растениеводства может быть увеличен более чем в 10 (!) раз – с нынешних 3.2*1017до 5.0*1018 калорий. Для этого необходимо повысить долю в севооборотах масличных и высокобелковых культур (сои, рапса, люпина), добиться устойчивости и увеличить объемы производства кукурузы, повысить урожайность  пшеницы с 19-21 до 30 ц/га, кукурузы – с 25-35 до 50 ц/га, увеличить производство сахарной свеклы и т.д.  В этом случае, направляя на кормовые и пищевые цели лишь 13-15% от нового возросшего объема продукции растениеводства, страна смогла бы полностью обеспечить население в 150 млн. человек калорийностью рациона «богатых стран» в 3500 Ккал. Из остального объема растительного сырья можно было бы вырабатывать биотопливо в количестве до 123 млн. тонн нефтяного эквивалента –  что составляет порядка четверти современной российской нефтедобычи.

С подобными возможностями Россия могла бы безопасно, без потрясений и катастроф, пережить «мировой голод», наращивая производственный, научный и человеческий потенциал и оказывая необходимую продовольственную и энергетическую помощь своим союзникам.

А в случае реализации до конца XXI века нашего футуристического прогноза о доведении с помощью биотехнологий КПД сельскохозяйственных растений к теоретическому верхнему пределу в 15% – Россия смогла бы производить на своей пашне до 1.9*1020 калорий возобновляемой энергии. При этом за счет  лишь 23% ее природных аккумуляторов – кормовых и пищевых продуктов растениеводства – удалось бы «накормить» население планеты с уже упоминавшейся нами прогнозной численностью численностью в 9.5 млрд. человек, обеспечив для каждого оптимальную среднедушевую калорийность в  3500 Ккал. За счет остающихся 77% технических культур Россия могла бы производить биотопливо в объеме до 4.2 млрд. тонн нефтяного эквивалента – то есть треть энергопотребления современного человечества.

Если прогнозам, сделанным в настоящей статье, суждено хоть в какой-то степени сбыться, то хотелось бы, чтобы осознание соответствующих проблем в нашей стране произошло бы до того, как у России закончатся возможности влиять на глобальные процессы.

 

Опубликовано: Ассоциация футурологов:http://futurologija.ru/texts/proizvodstvo-standartizirovannogo-kormovogo-produkta-na-osnove-depozitov-biotoplivnyx-kultur-kak-perspektivnaya-biotexnologiya/