Att överleva med stil

Den andra dödsdomen: miljöförstöring

Om livsmedelsproduktion inte är det primära problemet, utan snarare en aspekt av energibrist, är miljöförstöring i än högre grad ett problem, men vi har redan teknik för att rena alla miljögifter.

Det krävs energi, förstås. Massor av energi. Och om vi har energin kan vi, om så krävs, ta isär miljögifterna i sina atomära beståndsdelar.

Kaliforniens hälsodepartement rapporterar att den renaste ån i delstaten är utloppet från Hyperions avfallshanteringsanläggning i grevskapet Los Angeles. Det är ingen ironisk gliring mot Kaliforniens floder; det finns gott om oförstörda åar i High Sierra-området, men de innehåller faktiskt animaliska avfallsprodukter från hjortar och björnar som finns i regionen.

Fabrikerna kommer att hamna i rymden

Jag har på mitt skrivbord en flaska vatten som kommer från reningsverket vid Lake Tahoe. Tahoes problem är inte teknologiskt; det mesta av vattnet i sjön är återcirkulerat, och det är omöj-ligt att skilja från de renaste bergsåar. Visst finns det områden där politikerna ännu inte ordnat rening, men man kan inte beskylla tekniken för det. Jag använder Thaoes sjövatten till att göra iskuber när jag skall ha fester dit "bekymrade ekologer" skall komma som gäster. Det kan inte skada att på ett slående sätt visa hur bra reningsteknik faktiskt kan fungera.

Återigen ser jag ingen mening i att inveckla mig ännu mer i det uppenbara. Med tillräcklig energi är förorening inget allvarligt problem. Miljöförstöring kan inte vara en begränsande faktor för industriell tillväxt. Det är bara en annan aspekt av energibrist.

Den tredje dödsdomen: överbefolkning

Om hungersnöd och miljöförstöring inte begränsar tillväxten, hur är det då med befolkningsök-ningen? Jag har på annat håll tagit upp detta ämne utförligt; synen att vi inom en nära framtid kommer att bli så överbefolkade att vi dör av stress. Låt oss bara för tillfället betrakta problemet på lång sikt.

Under historiens lopp har det bara funnits ett sätt att begränsa befolkningstillväxten. Det är inte krig; befolkningen ökar ofta i krigstid. Hungersnöd och sjukdomar har naturligtvis kunnat reducera befolkningar drastiskt, men återhämtningen från sådana katastrofer är ofta snabb, med födelsetal som slår i taket så att inom en generation är befolkningen högre än den var innan olyckan slog ned. Nej, den enda pålitliga metoden att begränsa befolkningen är välstånd.

Förenta Staterna har ett nativitetstal som är lägre än vad som behövs för att ersätta dem som dör. Om det inte var för invandringen skulle USA:s befolkning sjunka. (Det finns en kvardröjande "vågeffekt" från andra världskrigets baby-boom som förvirrar bilden, men barnen från baby-boo-men har nu själva nått bortom den punkt då de är fertila.)

I Frankrike, Japan, Storbritannien, Tyskland, Nederländerna, där det är välstånd, sjunker födelsetalen.

David Riesman påpekade för många år sedan i sin bok "The Lonely Crowd" att västerlandets nationer bäst kunde beskrivas befinna sig i ett tillstånd av "begynnande befolkningsnedgång" och hans profetia verkar ha besannats.

Nu kan man förstås manipulera med exponentiella kurvor och projicera tillväxtkurvor utan att tänka efter, och då kommer man till sist till en punkt där hela solsystemets massa (eller varför inte universum) förvandlats till människokroppar. Men än sedan då? Det kommer aldrig att inträffa. Naturligtvis kommer något att stoppa befolkningstillväxten långt innan dess.

Man kan använda en något mer realistisk skala. Jag har beräknat hur lång tid det tar, med olika grader av befolkningstillväxt, för att nå den punkt när det bara finns "ståplats" på jorden: då det finns fyra personer per kvadratmeter av jordens yta (även inräknat oceanerna och polarområdena). Bild 2 visar att denna tidpunkt ligger förvånansvärt nära i tiden – om vi har obegränsad befolkningstillväxt. Men ändå kvarstår faktum att när samhället blir rikare och dess förmåga att underhålla en stor befolkning ökar – kommer den faktiska befolkningstillväxten att ha avstannat, till och med vänt.

• Jordens yta: 1,7x10E18 cm2
• En människa behöver i ståutrymme: 2500 cm2 (50x50 cm)
• Totalt antal som ryms stående: 6,8x10E14 (680.000 miljarder)
• Nuvarande befolkningsmängd: 4x10E8 (4 miljarder)
• Om vi antar att befolkningen ökar 2% per år har vi alla ståplats år 2584.
• Med 1% ökning tar det till år 3186.
• Med 4% dröjer det till år 2283.

Bild 2, Och Gud skapade människan...

Naturligtvis finns det mäktiga religioner vars efterföljare kontrollerar stora delar av jordens yta, och som fördömer födelsekontroll och – som det verkar – alla andra användbara metoder för befolkningsbegränsning.

Visst. Och jag är ingen teolog. Men jag vägrar tro att någon rationell tolkning av någon helig skrift innebär ett bud om att vi skall föröka oss tills vi bokstavligen inte har plats att sitta. Realistiskt sett kommet vi inte att öka vårt antal till den punkten; och realistiskt sett kommer ingen religiös ledare att beordra något sådant.

"Och Gud skapade människan till sin avbild. Man och kvinna skapade Han. Och Gud välsignade dem och sade, var fruktsamma och föröka er och uppfyll jorden och kuva den, härska över fisken i havet och över fåglarna i skyn, och över varje levande varelse som rör sig på marken."

Jag kommer att lämna teologin till teologerna, men budet löd: "föröka er och uppfyll jorden och kuva den" och rimligen kommer en tidpunkt när det gjorts? När det inte längre kan vara någon tvekan om att vi varit tillräckligt fruktsamma? Och nog är det så att härskande över djuren och jorden inte betyder att vi skall utrota och ersätta dem? Nog bör det vara så att även den djupaste troende utan att häda kan föreställa sig att vi raskt går mot den tid då vi har uppfyllt och kuvat jorden?

Jag kan bara inte tro på att vi skall fortsätta att föröka oss tills vi har förstört vår värld. Och jag kan inte se något bättre sätt att få utvecklingsländerna att fortsätta öka sin befolkning än att döma dem till evig fattigdom genom nolltillväxt. Låt oss lämna dessa dumheter om obegränsad befolkningstillväxt. Vi har teknologin för att begränsa familjestorlekar när vi oundvikligen kommit till den punkt när alla, oavsett religiös övertygelse, är eniga om att vi nått den punkt när jorden blivit uppfylld och kuvad.

Vi har ännu inte nått dit, men områdena med okontrollerad befolkningstillväxt är de fattigare länderna på jorden. Erfarenheten säger oss att ökat välstånd kommer att leda till att deras familjestorlekar minskar, barnen blir färre och befolkningsstorleken blir kontrollerbar.

Välstånd kräver energi. Sambandet mellan ökad BNP och ökad energiförbrukning är så väletablerat som det kan bli. Det finns de som söker efter undantag, men i allmänhet hittar de inga, och när något undantag hittas finns det vanligen en medföljande lång "förklaring". Det sunda förnuftet säger oss att om vi vill bli rika så behöver vi produktionsmedel; och produktionsmedel kräver maskiner, och de kräver i sin tur energi. Man skulle faktiskt kunna definiera välstånd som en förmåga att göra av med stora energimängder.

Av våra fyra undergångsscenarier ser vi alltså att tre av dem beror på energibrist: med tillräcklig energi kommer vi inte att överflyglas av problem med mat, miljöförstöring och överbefolkning. Men kan vi hitta den energin? Och kommer inte energiproduktionen i sig att förgifta världen bortom vad som krävs för överlevnad?

Här måste jag introducera en del elementär matematik för er. Jag skall försöka hålla den på en enkel nivå och själv räkna ut allt, så att ni inte behöver kunna matematiken för att förstå slutsatserna. Jag skall halvt om halvt bevisa att mina antaganden vilar på kvantitativt tänkande. Att inte ha räknat ut faktiska värden och blinda kvalitativa gissningar utan kvantiteter, har varit grogrund för mycket missförstånd och jag har ingen lust att leverera mer till detta varuhus av desinformation. Dessutom, endast genom riktiga siffror kan du få "känslan" för energiproblemet.

Den grundläggande energienheten kallas "erg". Det är en otroligt liten enhet: ungefär så mycket energi som en mygga gör av med när den hoppar från din nästipp. För att vi skall kunna beskriva energimängderna på ett meningsfullt sätt måste vi skriva dem som exponenter av 10 ("10 upphöjt till...").

Exempel:
10E2 = 100; 2 x 10E2 = 200; 10E3 = 1000; 10E26 är l följt av 26 nollor.

En del grundläggande energihändelser visas i bild 3. Notera att många händelser i naturen utvecklar mycket energi även jämfört med det bästa som människan kan åstadkomma.

--------------------------------------------------
Händelse: energi i erg

• Mygga lättar: 1
• Kliv upp ett trappsteg: 10E9
• En dags arbete: 2,5x10E14
• Ett ton trotyl exploderar: 4,2x10E16
• USAs energiförbrukning per capita 1957: 2,4x10E18
• Omvandla ett gram väte till helium: 6,4x10E18
• Saturnus 5-raket: 10E22
• En megatons bomb: 4,2x10E22
• Ett års energiförbrukning i Romarriket: 10E24
• Krakatoa exploderade: 10E25
• Årlig elförbrukning i USA 1969: 5,4x10E25
• Thera-explosionen (största kända händelsen i människans historia): 10E26
• Världens elproduktion 1969: 1,6x10E26
• Världens nuvarande energiförbrukning: 10E29
• En soleruption: 10E31
• Solens årliga energiproduktion: 2x10E39
• Nova exploderar: 10E44
• En kvasars hela livsproduktion: 10E61
• BigBang: 10E80

Bild 3, Från småkryp till Big Bang

Det krävs 10 miljarder erg för att gå uppför ett trappsteg, och en dags hårt arbete gör av med 100.000 gånger mer; ändå motsvarar en explosion av trotyl hundratals dagars arbete, och att omvandla ett gram väte till helium ger mer energi än någon av oss kan använda på ett år. Med "använda" menar jag inte vad var och en av oss använder direkt, utan vår andel av den energi som används i landet: dammar, fabriker, gruvor, bilar, osv. Jag behöver knappast påpeka att det finns gott om gram (ett gram är en kubikcentimeter vatten) i oceanerna.

Och vi behöver inte oroa oss för att "sänka havsnivån" när vi utvinner väte ur vatten till fusionskraftverk. Visst finns en del fåniga beräkningar om att vi skulle kunna göra det, men efter att ha räknat en stund finner vi att om man fyller jorden med 20 miljarder människor och alla använde mer energi än i USA idag, skulle inte havsnivån sjunka ens en tum på miljoner år.

Naturligtvis kanske fusionskraft aldrig kommer att fungera. Med dagens nivå på finansieringen av fusionsforskningen kommer vi kanske aldrig att uppnå det, eller så är det kanske något fel på teorierna bakom, eller så kanske miljöförstöringen i samband med fusionskraft blir oacceptabel. Finns det andra energikällor?

Bild 4: Ocean Thermal System

Ett möjligt system visas i bild 4. Det är ett solkraftverk på jorden, och tanken bakom är enkel. Över hela jorden skiner solen på oceanerna och värmer dem. På många ställen, särskilt i tropikerna, ligger varmt vatten ovanpå djupa lager av kallt. Temperaturskillnaden kan vara 30 grader Celsius, vilket motsvarar ett respektabelt vattentryck på 30 meter. De flesta vattenkraftverk har inte 30 meters vattentryck.

Systemet fungerar på enklast tänkbara sätt. En transportvätska, såsom ammoniak, som kokar vid låga temperaturer hettas upp av det varma vattnet vid ytan. Ångan går genom en turbin och kyls av igen av kallt vatten från de lägre lagren. Det är ett ganska konventionellt system. Det finns konstruktionsproblem vad gäller korrosion med mera, men inga tekniska genombrott behövs, endast en del utvecklingsarbete.

Den bieffekt som åstadkoms av detta system (Ocean Thermal System eller OTS), är av största betydelse för fisken. Havsdjupen är som öknar, eftersom alla näringsämnen faller ned till botten där det inte finns något solljus, medan det vid ytan finns gott om solljus men ingen fosfor eller andra vitala ämnen. Det mesta havslivet finns i grunda vatten eller i områden med god vattenblandning där det kalla näringsrika bottenvattnet kommer upp till ytan. Mer än hälften av världens fisk fångas i områden med god vattenblandning, som exempelvis vid Ecuadors och Perus kuster.

OTS åstadkommer konstgjord vattenblandning och resultatet blir att planktonen blommar, mer vattenväxter växer och mycket större mängder fisk blir tillgängliga för människans middagstallrikar. En annan påverkan är att vattnet blir renare, men det kommer knappast att åstadkomma skada, utan kan tvärtom vara nyttigt.

Naturligtvis finns det konstruktionsproblem. Men inte så stora som man kanske kunde vänta sig. De volymer av vatten som pumpas omkring är jämförbara med de som passerar genom turbinerna i ett större vattenkraftverk, eller som går igenom kylsystemet i ett större koleldat kraftverk. Energin kan skickas till land via en pipeline, efter att vatten via elektrolys sönderdelats till syre och väte; eller så kan man använda en högspänningsledning; man kan till och med frysa ned väte till en vätska och använda tankerfartyg av samma typ som nu transporterar naturgas.

Vad gäller den kvantitet av energi som blir tillgänglig: föreställ dig dagens USA upphöjd 30 meter, med en brant strandklippa som går från Maine till Washington till Kalifornien till Florida och så tillbaka till Maine – häll sedan ut Niagarafallet över varje meter av denna strandklippa. Du har nu en mental bild av den energi som finns om sådana kraftverk placeras i ett enda band mellan, säg, ekvatorn och Kräftans vändkrets. Det blir mer energi än som krävs för världen i tusentals år.

Vad gäller användbarheten för OTS: 1928 byggde George Claude, neonljusets uppfinnare, ett OTS-system på 20 kilowatt för användning i Karibien. Det fungerade i två år. Man kan anta att det som gjorts med 1928 års teknologi också kan göras 65 år senare.

OTS är inte det enda icke förorenande systemet som skulle kunna ge världen energi för evinnerliga tider. Solkraftsatelliter skulle kunna lösa samma uppgift galant. Sådana har diskuterats på många håll, och jag har skrivit mer om dem, men få tvivlar på att de skulle kunna ge mer än tillräckligt med energi för att industrialisera hela världen. Idag förstår vi betydligt bättre hur de kan byggas jämfört med hur litet vi förstod om raketer den dag president Kennedy sade att vi inom ett decennium skulle åka till månen.

Det här förtjänar att upprepas: vi kan ge jorden energi från rymden. Man kan säga att vi inte "vet hur vi skall göra det" eftersom inte alla detaljproblem är lösta; men vi vet vilka områden vi måste studera för att skapa dessa rymdsystem. När John F Kennedy sade att människan skulle landsätta en människa på månen före 1970 var reaktionen hos många rymdflygtekniker skeptisk: inte för att någon tvivlade på att vi kunde åka till månen, men de som fanns närmast problemet var akut medvetna om hur många små detaljer som det hängde på och hur litet vi hade gjort när det gällde att bygga verkliga månfarkoster. Vid den tid-punkten hade vi ännu inte genomfört dockningsmanövrer i rymden; det fanns ingen information om långtidseffekterna på människor vid vistelse i rymden; vi hade ännu inte framgångsrikt testat syre-väte-raketer; det fanns problem med styrsystemen; etc etc. Därav skepticismen: det fanns så mycket att göra, och tio år verkade vara en otillräcklig tid för att hinna med allt.

Solkraftsatelliter, å andra sidan, har studerats i viss mån; vi har experimenten från Apollo och Skylab. Vi vet hur stora strukturer skall byggas i rymden. De kräver dockningsmanövrer, men de har vi provat ut. Vi vet att vi kan skicka ned ener-gin till jorden med mikrovågsstrålar; systemet har testats av JPL:s Goldstone-laboratorium, och effektiviteten i överföringen var 85%. Det finns andra problemområden, men i varje fall vet vi mer om dem nu än vi visste om månfarkoster 1961.

OTS eller solkraftsatelliter: endera kan ge världen energi. Jag skulle kunna visa er andra system, en del inte särskilt exotiska. Mina ingenjörsvänner säger mig att OTS och solkraftsatelliter kan vara bland de besvärligare sätten, och att det finns mänga mer konventionella metoder att ge jorden energi.

Men det spelar ingen roll. Poängen är att vi kan hitta energikällorna. Vilken metod vi använder är oväsentlig för det jag vill säga är att vi kan överle-va, och vi kan överleva med stil!

• 1967 producerade USA 315 miljoner ton järn, stål, valsat järn, aluminium, koppar, zink och bly.
• Totalt producerad metall i USA 1967: 2,866x10E14 gram
• Anta att malmen var 3%-ig och hade en medeldensitet på 3,5g/cm3. Då producerades i USA lika mycket som ett klot med en diameter på 1,7 km.
• Med en befolkning på 230 miljoner producerades 1,25x10E6 gram per capita. Om hela världen ska försörjas med så mycket malm behövs det 5x10E15 gram, eller 5 miljarder ton.
• Om den 3%-iga malmen håller en medeldensitet på 3,5 g/cm3 blir 5 miljarder ton malm ett klot med en radie på 2,25 km eller en diameter på 4,5 km.
• Det finns 40.000 asteroider, eller fler, som är stör-re än 5 km i diameter.

Bild 5, Metaller för världen

Får vi energi kommer vi inte att svälta; vi kommer att klå miljöförstöringen; vi kommer att generera de rikedomar som historien har visat kommer att begränsa befolkningsökningen. Åtminstone tre av de undergångar som vi står inför kan undvikas.