5. Биоэкономика

Повышение эффективности ресурсопотребления дает нам время для решения второго важнейшего вопроса: перехода на возобновляемые источники энергии и сырье. Солнечная, геотермальная энергия, ветер, энергия волн и водород должны стать основой будущего энергообеспечения; воспроизводимое сырье и биотехнологии — основой будущего промышленного производства. Образец экономики будущего — производительность самой природы: преобразование солнечного света в биохимическую энергию, почти не исследованные еще микробиологические процессы, безотходные органические циклы.

Конечность ископаемых и минеральных ресурсов, расход энергии и экологический вред, связанный с ее использованием, — все это аргументы в пользу постепенного перехода к биоэкономике, материальной основой которого должны стать органические вещества. Важнейшим источником любого производства и потребления тоже должен стать солнечный свет. Чтобы расширить базу биологического сырья, необязательно увеличивать полезные сельскохозяйственные площади или во что бы то ни стало повышать плодородие почв. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, в мировом масштабе пропадает или выбрасывается примерно треть продовольственных продуктов. По данным исследования Штутгартского университета, только в Германии на помойке оказывается примерно 11 млн т продуктов, из них больше половины попадает туда из частных домохозяйств[142].

Мощный потенциал будущей биоэкономики — в максимальном использовании имеющейся в наличии биомассы. Сегодня для производства продуктов питания или высококачественных промышленных продуктов, таких как химикаты, лекарства, косметика, спирт или бумага, мы используем лишь крохи органических растительных веществ. Остальное сжигается или выбрасывается на свалку. Так, при производстве целлюлозы используется максимум 30 % древесной биомассы. Остальное — так называемая черная щелочь — как правило, сжигается, хотя содержащиеся в ней лигнин и гемицеллюлозу можно использовать при производстве других биохимических продуктов. При производстве сахара используется всего 17 % биомассы сахарного тростника. Остальные 83 % чаще всего сжигаются, хотя эта цементирующая субстанция может быть переработана в биохимические продукты или использована для производства гипсоволокнистых листов. При производстве биологических моющих средств на основе пальмового масла используется лишь 5 % растительной биомассы, остальное идет в отходы. В рыболовстве 30 % пойманной рыбы выбрасывается мертвой обратно в море как бесполезный улов[143]. В большинстве случаев для того, чтобы полностью перерабатывать отходы животного и растительного происхождения, еще требуются серьезные биохимические и технологические исследования. Отчасти каскадные схемы потребления биологических ресурсов совсем не применяются, поскольку производственные цепочки организованы линейно и не связаны друг с другом. Потенциал синергетических решений раскроется, только если мы будем применять принцип безотходного производства систематически.

В широком смысле переход к биоэкономике означает использование человеком природного потенциала и одновременно его сохранение. Технология становится экодизайном, «технологическим использованием природных систем»[144]. Эти слова отсылают к революционным трудам Фредерика Фестера по «биокибернетике»[145]. Фестер был и остается одним из крупнейших специалистов по экономике окружающей среды, хотя сегодня его голоса почти не слышно; вообще, концепцию совместного производства с природой вытесняет чисто количественный подход. Если во главу угла ставить вопрос роста, экологическая проблема сводится к банальному количеству: только сокращение производства и потребления может стабилизировать экосистему. При этом упускают из виду важнейшее обстоятельство, а именно то, что решающим является не количество, а качество производственных процессов и продукции. Для теории экосистемы важны не отдельные технологические инновации, а внедрение принципов биологической эволюции в промышленность: развитие симбиотических систем, каскадные схемы потребления энергии и материалов, безотходное производство. Наиболее полно они реализуются сегодня на комплексных химических комбинатах. Еще один пример слияния отдельных элементов в комплексную систему дает новая энергетическая отрасль, которая обретает очертания на наших глазах: она объединяет сотни тысяч солнечных батарей, ветрогенераторов, блочных тепловых электростанций, электромобилей, аккумулирующих электростанций и т. д. в общегерманскую, а затем и в общеевропейскую сеть, гарантирующую стабильность и доступность.

«Биоэкономика охватывает все сегменты производства, переработки и использования биологических ресурсов», — говорится в экспертизе «Инновационная биоэкономика» немецкого Совета по биоэкономике 2010 г.[146] Это определение несколько сужает понятие биосистемы, видя в ней лишь «ресурс» биомассы. Думается, такой подход не случаен. Совет интересует прежде всего индустрия. А для нее природа по-прежнему склад сырья. То, что сейчас все больше внимания уделяется «биологическим ресурсам», т. е. животным, растениям, микроорганизмам, радикально не меняет инструментального отношения к природе. Я ничего не имею против разработки новой продукции и производственных способов на основе биологических веществ и процессов. За ними будущее. Но устойчивым можно назвать лишь такой производственный способ, который рассматривает человека и природу как одну живую систему, где все взаимосвязано. Его отправной точкой должно стать сохранение биологического многообразия. Это касается всего богатства растительного и животного мира, ведь взаимодействием их отдельных сегментов и объясняется удивительная производительность природы. Более широкое понимание биоэкономики подразумевает использование человеком биосистем и одновременно их сохранение. Классический пример такого рода синергии — экологическое сельское хозяйство. Основой бионики, т. е. перевода биологических процессов и структур на язык новых технологий и продукции, является обучение у природы. Ниже мы поговорим об этом подробнее.

Согласно определению Совета по биоэкономике, «опорой биоэкономики является тысячелетний опыт в разведении полезных растений, лесоведении, приручении диких животных, а также простые биотехнологические преобразования веществ. Фотосинтез, при помощи которого растения преобразуют в биомассу, в том числе углекислый газ, создает основу жизни на Земле. Образуемая при этом биомасса — первичная сырьевая основа биоэкономики». В числе ее главных субъектов — сельское хозяйство, лесоводство и рыболовство, поставляющие животные и растительные продукты, а на стороне пользователя — энергетическая, продовольственная, фармацевтическая, химическая и текстильная отрасли. В долгосрочной перспективе — смена источника ресурсов индустриального общества с ископаемого на источник на биологической основе. Биохимическая продукция сегодня составляет около 5 % мирового оборота химической отрасли, тенденция на повышение. Классический пример биохимической продукции — аминокислоты и антибиотики. В последнее время массовый рынок завоевывают и такие ставшие уже привычными продукты, как полиэтилен на основе сахарного тростника или кукурузы. Утверждается, что к 2025 г. химическая промышленность сможет заменить нефть биомассой на 25–30 %.

Центральную роль в дальнейшем развитии биоэкономики играет эффективность ресурсопотребления. Ключевое понятие здесь — синергия. Из отходов сельского хозяйства и лесоводства, продовольственной отрасли, маслобойных заводов и пивоварен можно производить высококачественные биопродукты: химические вещества, продовольственные продукты, корма, вещества, необходимые в производстве лекарств и косметики, волокнистые продукты, а также топливо и горючее. В качестве примера можно привести антибактериальный биополимер хитозан, изготовляемый из панцирей креветок и других ракообразных. Хитозан используют при консервировании продуктов питания и производстве косметики, лекарственного сырья, бумаги, кормов. Следующий шаг в этом направлении — комплексные бионефтеперерабатывающие заводы, где, используя солому, остатки древесины, траву, люцерну и клевер, можно производить целый ряд базисных химикатов, топлива и горючего. Принцип одновременного производства на одной технологической линии двух и более продуктов позволит полностью утилизировать все, что содержится в органических веществах[147]. Проблема в том, что для использования содержащихся в растительной биомассе углеводов ее нужно расщепить при помощи специальных биокатализаторов, при этом необходимо выделить из клеточной оболочки лигноцеллюлозу и разложить ее на составляющие — содержащийся в древесине лигнин, целлюлозу и гемицеллюлозу. Если лигнин можно переработать в древесные гранулы, то сепарированную смесь сахаров при помощи ферментов преобразуют в химическое сырье. Соответствующее экспериментальное оборудование уже введено в действие. Так, специальное химическое предприятие S?dChemie в баварском Штраубинге использует биореактор для производства целлюлозного этанола на основе пшеничной соломы. Из 4500 т соломы в год производится 1000 т этанола[148].