Jak naprawdę działa świat. Przewodnik po naszej przeszłości, teraźniejszości i przyszłości ebook

Tytuł oryginału How The World Really Works. A Scientist’s Guide to Our Past, Present and Future

© Vaclav Smil, 2022

First published 2022 by Viking

Viking is part of the Penguin Random House group of companieswhose addresses can be found at global.penguinrandomhouse.com

PrzekładDariusz Rossowski

Redakcja Maria Brzozowska

Korekta Pracownia 12a

Skład i polska adaptacja okładki Tomasz Brzozowski

Konwersja do wersji elektronicznej Aleksandra Pieńkosz

Copyright © for this editionInsignis Media, Kraków 2024Wszelkie prawa zastrzeżone

ISBN 978-83-67710-93-0

Insignis Media ul. Lubicz 17D/21–22, 31-503 Kraków tel. +48 (12) 636 01 [email protected], insignis.pl

facebook.com/Wydawnictwo.Insignis

x.com/insignis_media (@insignis_media)

instagram.com/insignis_media (@insignis_media)

tiktok.com/insignis_media (@insignis_media)

Wstęp

Po co nam ta książka?

Każda epoka rości sobie prawo, by być uznawana za wyjątkową. I choć ostatnie trzy pokolenia po drugiej wojnie światowej nie doświadczyły może tak głębokich przemian jak trzy pokolenia sprzed pierwszej wojny światowej, nie brak w tym czasie bezprecedensowych wydarzeń i dokonań. Przede wszystkim ludzie cieszą się dziś wyższym poziomem życia oraz mogą z niego korzystać przez więcej lat w lepszej kondycji zdrowotnej niż kiedykolwiek wcześniej. Niemniej szczęśliwcy ci wciąż stanowią mniejszą część (około jednej piątej) populacji światowej, której liczebność zbliża się do 8 miliardów.

Drugim godnym podziwu osiągnięciem jest niespotykany wcześniej rozwój wiedzy o świecie materialnym i wszelkich formach życia. Wiedza ta rozciąga się od poznania złożonych systemów w skali kosmicznej (galaktyki, gwiazdy) i ziemskiej (atmosfera, hydrosfera, biosfera) do procesów zachodzących na poziomie atomów i genów – elementy na powierzchni najwydajniejszych mikroprocesorów mają wielkość zaledwie dwukrotności średnicy ludzkiego DNA. Przekuwamy ten postęp w coraz bogatszy zestaw maszyn, urządzeń, procedur, protokołów i interwencji, na których opiera się nowoczesna cywilizacja, a objęcie ogromu zdobytej przez ludzkość wiedzy – i sposobów jej praktycznego wykorzystania – dalece wykracza poza możliwości umysłu pojedynczego człowieka.

W XVI wieku na Piazza Signoria we Florencji można było jeszcze zobaczyć prawdziwych „ludzi renesansu” – ale nie potrwało to już długo. W połowie XVIII stulecia dwóch francuskich erudytów Denis Diderot i Jean le Rond d’Alembert wciąż było w stanie zebrać zespół wykształconych autorów, by podsumować dostępną w ich epoce wiedzę w ramach stosunkowo wyczerpujących haseł wielotomowej Encyclopédie, ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers (Encyklopedia albo słownik rozumowany nauk, sztuk i rzemiosł). Kilka pokoleń później rozległość i specjalizacja wiedzy przyrosły o całe rzędy wielkości w rezultacie takich fundamentalnych odkryć jak poznanie indukcji magnetycznej (1831, Michael Faraday, podstawa generowania prądu elektrycznego), zrozumienie metabolizmu roślin (1840, Justus von Liebig, podstawa nawożenia gleby) czy sformułowanie teorii elektromagnetyzmu (1861, James Clerk Maxwell, podstawa radiokomunikacji).

W 1872 roku, sto lat po ukazaniu się ostatniego tomu Encyclopédie Diderota, wszelkie przekrojowe publikacje musiały sprowadzać się do zaledwie szkicowego opisu gwałtownie rozrastającego się wachlarza dziedzin. Natomiast sto pięćdziesiąt lat później niemożliwością jest podsumowanie wiedzy nawet w ramach wąsko zarysowanych specjalności – takie terminy jak „fizyka” czy „biologia” są w dużym stopniu pozbawione konkretnego znaczenia, a specjalistom fizyki elementarnej z największym trudem przyszłoby zrozumienie choćby pierwszej strony nowego doniesienia naukowego z immunologii wirusologicznej.

Naturalnie ta atomizacja wiedzy nie ułatwia podejmowania decyzji publicznych. Wysoko wyspecjalizowane gałęzie nowoczesnej nauki są tak zawiłe, że wielu uprawiających je ludzi musi szkolić się aż do wieku trzydziestu kilku lat, zanim zdoła dołączyć do grona nowych kapłanów. Mimo że długo terminują przed tą inicjacją, często nie są potem w stanie zgodzić się w sprawie tego, co stanowi najlepszą drogę postępowania. Pandemia SARS-CoV-2 ujawniła, że spory między ekspertami mogą dotyczyć nawet na tak prostych decyzji jak kwestia zakrywania ust i nosa maską. Pod koniec marca 2020 roku (czyli w trzecim miesiącu pandemii) Światowa Organizacja Zdrowia wciąż to odradzała, o ile dana osoba nie była zarażona, a zmiana zaleceń nastąpiła dopiero na początku czerwca 2020 roku. Jakim cudem ludzie niedysponujący specjalistyczną wiedzą mają być w stanie opowiedzieć się po jakiejś stronie albo rozumnie śledzić dyskusje, które często prowadzą do podważenia czy obalenia tez uprzednio dominujących?

Jednakże to występowanie niejasności i sporów nie może być wymówką dla nieznajomości fundamentalnych mechanizmów funkcjonowania nowoczesnego świata. W końcu zdobycie pojęcia o tym, jak uprawia się zboże (rozdział 2) czy wytwarza stal (rozdział 3), albo uświadomienie sobie, że globalizacja nie stanowi zjawiska ani nowego, ani przesądzonego (rozdział 4), nie wymaga, by wszyscy znali się na femtochemii (badającej reakcje chemiczne w skali femtosekund, to jest 10–15 sekundy; Ahmed Zewail, Nagroda Nobla w 1999 roku) i przebiegu reakcji łańcuchowych polimerazy (metody szybkiego kopiowania DNA; Kary Mullis, Nagroda Nobla w 1993 roku).

Dlaczego większość ludzi w nowoczesnych społeczeństwach ma bardzo nikłą wiedzę o tym, jak funkcjonuje świat? Narzucającym się wyjaśnieniem jest jego złożoność – ludzie nieustannie stykają się z „czarnymi skrzynkami”, z których uzyskują pożądane rezultaty „na wyjściu” mimo w najlepszym razie niewielkiego rozumienia zachodzących „we wnętrzu” procesów. Odnosi się to zarówno do korzystania z tak powszechnych urządzeń jak telefony komórkowe i laptopy (wystarcza wstukać odpowiednie polecenie i gotowe), jak i do akcji o zasięgu masowym, takich jak szczepienia (w 2021 roku jest to zdecydowanie najlepszy przykład w skali całej planety, skoro jedynym jasnym dla większości elementem procedury było podwijanie rękawa). Ale przyczyny tego deficytu rozumienia wykraczają poza samo to, że rozległość wiedzy wymaga specjalizacji, ta zaś pociąga za sobą płytkie pojmowanie – czy wręcz ignorancję – wielu innych procesów podstawowych. Dwoma ważnymi powodami tego deficytu są urbanizacja i mechanizacja.

Od 2007 roku ponad połowa ludzkości mieszka w miastach (z górą 80 procent we wszystkich krajach zamożnych), lecz w odróżnieniu od uprzemysławiających się miast XIX i początku XX wieku w nowoczesnych aglomeracjach miejsca pracy powstają głównie w branży usług. Większość współczesnych mieszkańców metropolii jest więc oderwana nie tylko od procesów wytwarzania żywności, lecz również od tego, jak produkuje się maszyny i urządzenia, a rosnąca mechanizacja wszelkiej działalności wytwórczej sprawia, iż tylko niewielki odsetek globalnej populacji zajmuje się kwestiami dostarczania dla cywilizacji energii i surowców, z których wznosi się nowoczesny świat.

W Stanach Zjednoczonych zaledwie 3 miliony ludzi (właściciele farm i pracownicy najemni) bezpośrednio zajmuje się wytwarzaniem żywności, czyli faktycznie orze pola, prowadzi zasiewy, nawozi glebę, zwalcza chwasty, zbiera płody rolne (zbiór owoców i warzyw jest najbardziej pracochłonnym etapem całego procesu) oraz hoduje zwierzęta. Stanowi to niecały 1 procent ludności kraju, nic więc dziwnego, że Amerykanie mają zwykle mgliste pojęcie o tym, jak powstaje spożywany przez nich chleb i mięso. Do zbioru pszenicy używa się kombajnów – ale czy zbierają one też soję albo soczewicę? Ile czasu zabiera przekształcenie różowego prosiaczka w kotlet schabowy: tygodnie czy lata? Znaczna większość Amerykanów po prostu tego nie wie – i nie są w tym odosobnieni. Chiny są największym światowym producentem stali. Wytapia się jej tam, odlewa i walcuje prawie miliard ton każdego roku. Wszystko to jednak jest wykonywane przez niespełna ćwierć procent populacji Chin, liczącej 1,4 miliarda ludzi. Tylko znikomy odsetek Chińczyków staje przed rozpalonym piecem hutniczym albo widzi odlewnię z czerwonymi strumykami gorącej, płynnej stali. Podobne oderwanie od realiów produkcji to zjawisko występujące na całym świecie.

Innym ważnym powodem pobieżnej i coraz słabszej znajomości fundamentalnych procesów, które zapewniają energię (w postaci żywności i paliw) oraz wytrzymałe materiały (metale, minerały niemetaliczne i beton), jest to, że zaczęto postrzegać je jako staromodne – jeśli nie wręcz przestarzałe – i zdecydowanie nudne w zestawieniu ze światem informacji, danych i obrazów. Przysłowiowe „genialne umysły” nie kierują się dziś ku naukom o glebie ani nie próbują sił w wytwarzaniu lepszego cementu. Pociąga je raczej sfera bezcielesnej informacji – teraz są to elektrony płynące w miliardach mikrourządzeń. Prawnicy i ekonomiści, programiści i finansiści – wszyscy oni zarabiają nieproporcjonalnie dużo, wykonując pracę mocno oddaloną od materialnych realiów życia na Ziemi.

Ponadto wielu tych wyznawców mocy danych zaczęło żywić wiarę, że owe strumienie elektronów wyeliminują konieczność podlegania przez nas dawnym wymogom materialnym. Pola zostaną zastąpione przez miejskie uprawy wysokościowe, a w dalszej perspektywie produkty syntetyczne w ogóle wyzwolą nas od potrzeby hodowania żywności. Wspierany sztuczną inteligencją proces uwalniania się od potrzeb materiałowych położy kres naszej zależności od formowalnych mas metali i przetworzonych minerałów, a ostatecznie być może obejdziemy się nawet bez środowiska ziemskiego: komu jest ono potrzebne, skoro mamy zagospodarować Marsa?

Za mało jest powiedzieć, że są to oczekiwania dalece przedwczesne – to fantazje hołubione przez społeczeństwo, w którym codziennością są fake newsy, a rzeczywistość w tak wielkim stopniu splata się z fikcją, że łatwowierne umysły, podatne na wizje tchnące zgoła sekciarstwem, pokładają wiarę w tezach, które przenikliwi obserwatorzy w przeszłości bez ogródek stawialiby na granicy urojeń lub traktowali jako zwidy. Nikt z czytających tę książkę nie przeprowadzi się na Marsa. Wszyscy będziemy w dalszym ciągu spożywać podstawowe zboża uprawiane na wielkich połaciach ziemi ornej, a nie na drapaczach chmur, jak wyobrażają sobie entuzjaści rolnictwa miejskiego. Nikt z nas nie będzie żył w zdematerializowanym świecie, w którym zniknie konieczność istnienia takich niezastąpionych naturalnych procesów jak parowanie wody czy zapylanie roślin. Natomiast zaspokajanie tych egzystencjalnych potrzeb będzie coraz większym wyzwaniem, ponieważ duża część ludzkości żyje w warunkach, które zostawiła po sobie kilka pokoleń temu zamożna mniejszość, oraz dlatego, że rosnące zapotrzebowanie na energię i surowce przeciążyły biosferę tak bardzo i tak szybko, iż stanowi to zagrożenie dla jej zdolności utrzymania przepływów i zasobów w granicach będących do pogodzenia z jej długofalowym funkcjonowaniem.

By przedstawić choć jedno uderzające porównanie, w 2020 roku średnie roczne dostawy energii na osobę dla około 40 procent populacji światowej (3,1 miliarda ludzi, w tym niemal cała ludność Afryki Subsaharyjskiej) były nie większe niż w Niemczech i Francji w 1860 roku! Aby dojść do godnego poziomu życia, tych 3,1 miliarda ludzi musi co najmniej podwoić – choć lepiej potroić – zużycie energii, a tym samym pomnożyć dostawy energii elektrycznej, zdecydowanie zwiększyć wytwarzanie żywności oraz zbudować podstawową infrastrukturę miejską, przemysłową i komunikacyjną. Nieuchronnie podda to biosferę dalszej degradacji.

Jak będziemy sobie radzić z narastającą zmianą klimatu? Istnieje obecnie szeroki konsensus, że powinniśmy coś zrobić, aby zapobiec licznym wysoce niepożądanym konsekwencjom tego zjawiska. Ale jaki sposób postępowania, jaki kierunek zmian najlepiej się sprawdzi? Zdaniem tych, którzy ignorują energetyczne i materiałowe wymagania dzisiejszego świata i przedkładają mantry „zielonych rozwiązań” nad rozumienie, jak doszliśmy do obecnego stanu rzeczy, recepta jest prosta: trzeba przeprowadzić dekarbonizację – po prostu przestawić się ze spalania węgla z kopalin na korzystanie z niewyczerpalnego źródła energii odnawialnych. Włożę tu kij w szprychy: jesteśmy cywilizacją opartą na paliwach kopalnych, w której postęp techniczny i naukowy, jakość życia i dostatek opierają się na spalaniu ogromnych ilości węgla z tych paliw. Nie zdołamy się odwrócić w ciągu kilku dekad, a tym bardziej lat, od tego kardynalnego czynnika determinującego nasz los.

Całkowita dekarbonizacja gospodarki światowej do 2050 roku jest dziś do pomyślenia tylko za cenę niewyobrażalnej globalnej zapaści ekonomicznej albo jako rezultat niezwykle szybkich przemian, opartych na postępie technicznym zakrawającym nieomal na cud. Kto jest gotów świadomie zgotować sobie to pierwsze, gdy wciąż brak nam przekonującej, praktycznej i rozsądnej kosztowo strategii oraz możliwości technicznych, by zrealizować drugie? Co faktycznie się stanie? Myślenie życzeniowe ma niewiele wspólnego z rzeczywistością, tymczasem w demokratycznym społeczeństwie rywalizacja koncepcji czy propozycji może przebiegać racjonalnie tylko wówczas, gdy wszystkie strony dysponują przynajmniej minimum niezbędnej wiedzy o realnym świecie, zamiast powielać uprzedzenia czy głosić hasła niemające pokrycia w fizycznych możliwościach.

Niniejsza książka zmierza do zmniejszenia tego deficytu wiedzy. Ma wyjaśnić część fundamentalnych realiów, na których zasadzają się nasze przetrwanie i dobrobyt. Moim celem nie jest czynienie prognoz i kreślenie świetlanych lub defetystycznych scenariuszy przyszłości. Nie ma potrzeby wzbogacać tego popularnego – i nieodmiennie rozczarowującego – gatunku twórczości; w długiej perspektywie zachodzi zbyt wiele nieoczekiwanych zdarzeń i złożonych interakcji, by można je było przewidzieć w pojedynkę czy wysiłkiem zbiorowym. Nie będę się opowiadał za żadną (tendencyjną) interpretacją rzeczywistości, czy to dającą powód do desperacji, czy do oczekiwania szczęścia bez miary. Nie jestem ani pesymistą, ani optymistą. Jako naukowiec staram się po prostu tłumaczyć, jak świat realnie działa, i na tej podstawie będę próbował lepiej uzmysłowić czekające nas w przyszłości ograniczenia i możliwości.

Tego typu rozważania są nieuchronnie wybiórcze, lecz każdy z siedmiu kluczowych tematów wybranych tu do szczegółowej analizy dotyczy kwestii niezbędnych dla naszej egzystencji i żaden nie pojawił się w tej książce przypadkowo. Pierwszy rozdział pokazuje, jak w naszych energochłonnych krajach systematycznie zwiększała się zależność od paliw kopalnych w ogólności oraz od prądu elektrycznego (najbardziej wszechstronnej użytkowo formy energii) w szczególności. Dostrzeżenie istoty tych procesów pozwala na wielce pożądane skorygowanie powszechnych obecnie twierdzeń (opartych na słabej znajomości złożonych realiów), jakoby można było w krótkim czasie zdekarbonizować dostawy energii, tak że tylko dwie czy trzy dekady dzielą nas od pozyskiwania jej wyłącznie metodami odnawialnymi. Choć w wytwarzaniu energii elektrycznej w coraz większym zakresie przestawiamy się na źródła odnawialne (energia słoneczna i wiatrowa w uzupełnieniu od dawna wykorzystywanej energii wodnej), a po drogach jeździ coraz więcej samochodów elektrycznych, znacznie trudniejsza będzie dekarbonizacja ciężkiego transportu kołowego oraz lotniczego i morskiego, podobnie jak produkcja niezbędnych materiałów bez użycia paliw kopalnych.

Drugi rozdział książki dotyczy najbardziej podstawowej potrzeby egzystencjalnej: żywności. Koncentruje się na tym, jak bardzo produkty zapewniające nam przetrwanie – od zboża przez pomidory do krewetek – są powiązane jednym wspólnym czynnikiem: wytworzenie ich wymaga bezpośredniego lub pośredniego wkładu paliw kopalnych. Świadomość tej fundamentalnej zależności wiedzie nas do realistycznej oceny utrzymywania się potrzeby używania węgla pierwiastkowego z kopalin. Stosunkowo łatwo można wytwarzać energię elektryczną dzięki turbinom wiatrowym czy panelom słonecznym zamiast spalania wydobytego węgla czy gazu ziemnego, jednak dużo trudniej byłoby napędzać maszyny rolnicze bez korzystania z ciekłych paliw kopalnych oraz produkować nawozy i inne preparaty rolnicze bez gazu ziemnego i ropy naftowej. Krótko mówiąc, jeszcze przez całe dekady nie będzie można wyżywić mieszkańców naszej planety bez odwoływania się do paliw kopalnych jako źródła energii i surowców.

Rozdział trzeci wyjaśnia, jak i dlaczego życie naszych społeczeństw opiera się na korzystaniu z materiałów stworzonych dzięki ludzkiej inwencji. Koncentruję się w nim na – jak je nazywam – czterech filarach nowoczesnej cywilizacji, czyli na amoniaku, stali, betonie i tworzywach sztucznych. Zrozumienie tego aspektu świata ujawnia zwodniczą naturę modnych ostatnio zapewnień o uwalnianiu się nowoczesnej gospodarki od potrzeb materiałowych, skoro dominują w niej usługi i zminiaturyzowane urządzenia elektroniczne. Zmniejszanie potrzeb materiałowych na jednostkę finalnych produktów stanowi jeden z charakterystycznych trendów współczesnych rozwiązań w przemyśle. Jednak w wartościach absolutnych zapotrzebowanie na materiały wzrasta nawet w najbardziej dostatnich krajach, a pozostaje na poziomie dalekim od potencjalnego nasycenia w krajach z niskimi dochodami, gdzie posiadanie mieszkania z prawdziwego zdarzenia, sprzętu gospodarstwa domowego i klimatyzacji (nie mówiąc już o samochodzie) jest dla miliardów ludzi wciąż tylko przedmiotem marzeń.

Rozdział czwarty przedstawia dzieje globalizacji; zawiera opowieść o tym, w jaki sposób świat tak bardzo zintegrował się dzięki transportowi i komunikacji. Ta historyczna perspektywa pokazuje, jak zamierzchłe (wręcz starożytne) są źródła owego procesu oraz jak niedawny jest jego najbujniejszy, nareszcie prawdziwie globalny rozkwit. Bliższa analiza ujawnia jednak, że nic nie jest przesądzone w sprawie przyszłości tego ambiwalentnie postrzeganego zjawiska (powszechnie gloryfikowanego, powszechnie kwestionowanego i powszechnie krytykowanego). Na całym świecie obserwuje się ostatnio wyraźne przejawy odwrotu od globalizacji oraz ogólny skręt ku populizmowi i nacjonalizmowi i nie jest jasne, jak mocno te trendy się ugruntują ani w jakim stopniu będą modyfikowane przez splot bieżących czynników gospodarczych, politycznych i dotyczących bezpieczeństwa.

Rozdział piąty dostarcza realistycznego układu odniesienia do oceny różnych form ryzyka, z jakim stykamy się w życiu. Nowoczesne społeczeństwa zdołały wyeliminować lub ograniczyć mnóstwo dawniej śmiertelnych czy prowadzących do kalectwa zagrożeń (na przykład chorobę Heinego-Medina czy niebezpieczeństwa powiązane z porodem). Wiele ciągle z nami jednak pozostaje, a my raz po raz nie radzimy sobie z prawidłowym ich szacowaniem, czasem nie doceniając, a czasem przeceniając wielkość zagrożenia. Po zapoznaniu się z tym rozdziałem czytelnicy będą mieć dobry obraz relatywnego ryzyka związanego z wieloma zdarzeniami przypadkowymi oraz zachowaniami celowymi (od przewrócenia się w domu do lotów międzykontynentalnych; od zamieszkania na terenie nawiedzanym przez huragany do skoków ze spadochronem). Ponadto, przebijając się przez nonsensy głoszone przez branżę spożywczą, zobaczymy wachlarz opcji żywieniowych, które mogą pozwolić nam na dłuższe życie.

W rozdziale szóstym przyjrzymy się najpierw, w jaki sposób zachodzące zmiany klimatyczne mogą zaważyć na naszych trzech egzystencjalnych potrzebach: tlenu, wody i żywności. W dalszej części skupimy się na globalnym ociepleniu, zjawisku, które ostatnio zdominowało dyskurs o środowisku naturalnym i doprowadziło do pojawienia się z jednej strony nowego, na poły apokaliptycznego katastrofizmu, z drugiej – do całkowitego negowania tego procesu. Zamiast przytaczać i osądzać te rywalizujące poglądy (czemu poświęcono już wiele książek), podkreślę, że wbrew szeroko rozpowszechnionym przekonaniom nie jest to zjawisko wykryte w ostatnim czasie: jego podstawy rozumiemy od ponad stu pięćdziesięciu lat. Ponadto co najmniej od stulecia mamy świadomość rzeczywistego stopnia ocieplenia związanego z podwojeniem ilości CO2 w atmosferze, a przestrogę o bezprecedensowym charakterze tego przeprowadzanego na naszej planecie eksperymentu (którego nie będziemy już mogli powtórzyć) otrzymaliśmy ponad pół wieku temu – nieprzerwane, dokładne pomiary CO2 prowadzi się od 1958 roku. Zdecydowaliśmy się jednak ignorować te fakty, ostrzeżenia i wyjaśnienia. Pogłębiliśmy swoją zależność od paliw kopalnych, co doprowadziło do sytuacji, z której nie da się wyplątać łatwo ani tanio. Nie jest jasne, jak szybko zdołamy zmienić ten stan rzeczy. Gdy doda się do tego wszystkie inne obawy dotyczące środowiska naturalnego, nieuchronnie wyłania się wniosek, że na zasadnicze pytanie egzystencjalne – czy ludzkość może zrealizować swoje aspiracje w granicach bezpiecznych dla biosfery? – nie ma prostych odpowiedzi. Niemniej konieczne jest, abyśmy rozumieli istotne dla tej sprawy fakty, bo tylko wtedy będziemy w stanie skutecznie zająć się tym problemem.

W ostatnim rozdziale wybiegnę myślą w przyszłość, przyglądając się obecnym teraz sprzecznym tendencjom do popadania w katastrofizm (przekonań, że tylko kilka lat dzieli nas od nieodwołalnego końca nowoczesnej cywilizacji) albo technooptymizm (zapowiedzi, że zdolności wynalazcze otworzą przed nami bezkresne horyzonty życia poza obrębem naszej planety, co sprowadzi wszystkie ziemskie wyzwania do kategorii ciekawostek historycznych). Jak można się spodziewać, nie podpisuję się pod żadną z tych tez. Moja perspektywa nie faworyzuje ani jednej, ani drugiej doktryny. Nie przewiduję rychłego przełomu w żadnym z tych kierunków. Nie widzę żadnych nieuchronnych scenariuszy, lecz jedynie skomplikowaną trajektorię dalszych dziejów, zależną od naszych wyborów, które bynajmniej nie są przesądzone.

Książka ta opiera się na dwóch fundamentach: na licznych ustaleniach naukowych oraz na moim półwiecznym doświadczeniu badawczym i autorskim. Te pierwsze obejmują różne kwestie – od tak klasycznych jak pionierskie dziewiętnastowieczne wyjaśnienia przemian energetycznych i efektu gazów cieplarnianych aż do najnowszych oszacowań globalnych wyzwań i prawdopodobieństw ryzyka. Ta bardzo pojemna tematycznie publikacja nie mogłaby też powstać bez dekad prowadzonych przeze mnie interdyscyplinarnych badań, które opisuję w wielu innych tekstach.

Zamiast odwoływać się do znanej metafory lisów i jeży (lis wie dużo różnych rzeczy, a jeż tylko jedną, za to bardzo ważną), uważam, że współcześni naukowcy albo drążą coraz głębsze wąskie studnie (obecnie dominująca ścieżka do sławy), albo starają się ogarniać jak najszerszy horyzont (grupa bardzo przetrzebiona). Wiercenie możliwie jak najgłębszej dziury i dochodzenie do niezrównanego mistrzostwa w podglądaniu z jej dna malutkiego wycinka nieba nigdy do mnie nie przemawiało. Zawsze wolałem sięgać wzrokiem jak najdalej i jak najszerzej, na ile pozwalały mi ograniczone zdolności. Przez całą karierę głównym obszarem mojego zainteresowania były kwestie badawcze związane z energią, ponieważ zadowalające rozumienie tej rozległej dziedziny wymaga łącznej znajomości fizyki, chemii, biologii, geologii i inżynierii z jednoczesnym uwzględnieniem historii oraz czynników społecznych, gospodarczych i politycznych.

Niemal połowa spośród ponad czterdziestu moich książek (w większości o bardziej akademickim charakterze) dotyczy różnych aspektów energii – od wszechstronnych przeglądów energetyki i wykorzystania energii w ujęciu historycznym do bardziej drobiazgowych analiz poszczególnych kategorii paliw (ropy, gazu ziemnego, biomasy) oraz konkretnych właściwości i procesów (gęstości mocy, przemian energii). W pozostałej części tekstów ujawniają się moje dociekania interdyscyplinarne. Pisałem o takich zasadniczych zjawiskach jak wzrost (we wszelkich jego przyrodniczych i antropogenicznych odsłonach) oraz ryzyko; o środowisku globalnym (biosferze, cyklach biogeochemicznych, ekologii globalnej, produktywności fotosyntetycznej i plonowaniu), żywności i rolnictwie, materiałach (przede wszystkim o stali i nawozach), postępie technicznym, rozwoju mocy produkcyjnych i ich wygaszaniu, a także o historii starożytnego Rzymu i nowoczesnej Ameryki oraz o japońskiej żywności.

Obecna książka – będąca owocem prowadzonych przez całe życie prac badawczych i napisana dla szerokiego kręgu odbiorców – stanowi kontynuację moich wieloletnich starań, by zrozumieć podstawowe realia biosfery, historii i stworzonego przez nas świata. Ponadto przemawia za tym, za czym konsekwentnie opowiadam się od dekad: zaleca odstąpienie od skrajności w poglądach. Dzisiejszych – coraz bardziej natarczywych i nawiedzonych – propagatorów takich stanowisk spotka tu rozczarowanie. Nie jest to książka, której autor załamuje ręce nad nieuchronnym końcem świata w 2030 roku albo zachłystuje się zdumiewającymi transformacyjnymi mocami sztucznej inteligencji, nadciągającymi szybciej, niż ktokolwiek by podejrzewał. Staram się przedstawić w niej podstawy bardziej wyważonego i z konieczności agnostycznego spojrzenia. Mam nadzieję, że moje racjonalne, rzeczowe podejście pomoże czytelnikom w zrozumieniu tego, jak nasz świat naprawdę funkcjonuje i jakie są możliwości, by zaoferował lepsze perspektywy przyszłym pokoleniom.

Zanim przejdę do omawiania szczegółowych zagadnień, chciałbym jeszcze o czymś uprzedzić i potencjalnie coś zaproponować. W tekście tym roi się od liczb, ponieważ nie da się zrozumieć realiów nowoczesnego świata bez opisów ilościowych. Wiele z tych liczb jest z natury rzeczy bardzo wielkich lub bardzo małych, a dyskutowane kwestie najlepiej jest rozpatrywać w kategoriach rzędów wielkości, identyfikowanych dzięki uniwersalnie stosowanym przedrostkom. Osobom, które nie mają dobrego rozeznania w tym zakresie, pomoże dotyczący tego dodatek, toteż dla niektórych korzystne będzie czytanie tej książki od końca. Wszystkich zaś zapraszam do rozdziału 1, w którym bliżej przyjrzymy się energiom. Jest to perspektywa, która nigdy nie powinna wychodzić z mody.

1 Energia

Paliwa i elektryczność

Rozważmy niewinny scenariusz rodem z fantastyki naukowej – nie wyprawę na odległe planety w poszukiwaniu życia, tylko zdalne monitorowanie Ziemi i jej mieszkańców przez przedstawicieli niezwykle zaawansowanej cywilizacji, którzy rozsyłają sondy do pobliskich galaktyk. Po co to robią? Po prostu dla pogłębiania wiedzy, a może również w celu uniknięcia niemiłych niespodzianek, gdyby trzecia z planet orbitujących wokół pewnej niepozornej gwiazdy w galaktyce spiralnej miała stanowić kiedyś zagrożenie, a może na wypadek, gdyby owi kosmici potrzebowali kiedyś drugiej ojczyzny. W każdym razie prowadzone są okresowe obserwacje Ziemi.

Przyjmijmy, że sonda zbliża się do naszej planety raz na sto lat i jest zaprogramowana w taki sposób, by zrobić drugie okrążenie i dokonać bardziej szczegółowej inspekcji, tylko jeśli wykryje nieobserwowany wcześniej rodzaj konwersji energetycznej (przemiany jednej formy energii w inną) albo jakiś zależny od niej efekt fizyczny. Pod względem fizycznym każdy proces – deszcz, erupcję wulkanu, powstanie roślinności, drapieżny tryb życia zwierząt czy przyrost ludzkiej mądrości – można rozumieć jako pewien ciąg przemian energetycznych.

Fundamentalne zmiany

Przez kilkaset milionów lat po powstaniu Ziemi sondy wciąż rejestrują te same, zróżnicowane, ale w ostatecznym rozrachunku monotonne obrazy wybuchów wulkanicznych, trzęsień ziemi i burz. Najwcześniejsze mikroorganizmy powstają blisko 4 miliardy lat temu, lecz sonda ich nie rejestruje, gdyż te formy życia występują nielicznie i pozostają skryte w rejonach kominów hydrotermalnych na dnie oceanu.

Pierwszy powód do bliższego przyjrzenia się naszej planecie pojawia się 3,5 miliarda lat temu, gdy przelatująca sonda wykrywa na płyciznach morskich proste, jednokomórkowe drobnoustroje fotosyntetyzujące. Absorbują one promieniowanie w bliskiej podczerwieni (o częstotliwości tuż poniżej światła widzialnego) i nie wytwarzają tlenu[1]. Kolejne setki milionów lat mijają bez oznak dalszych nowości, po czym sinice zaczynają korzystać z widzialnej części energii promieniowania słonecznego do przetwarzania CO2 i wody w nowe związki organiczne oraz tlen[2].

Jest to radykalna przemiana, która zadecyduje o powstaniu natlenionej atmosfery, niemniej dopiero 1,2 miliarda lat temu pojawiają się kolejne, bardziej złożone organizmy morskie, a sondy dokumentują powstanie i rozprzestrzenienie się bajecznie kolorowych czerwonych glonów (mających fotosyntezujący barwnik fikoerytrynę) oraz znacznie większych glonów brązowych. Zielone glony formują się prawie pół miliarda lat później, a z powodu tej proliferacji roślin morskich sondy zostają wyposażone w czulsze sensory do lustrowania dna morskiego. Opłaca się to, gdyż ponad 600 milionów lat temu dokonują następnego epokowego odkrycia – tym razem dotyczącego zaistnienia pierwszych organizmów zbudowanych ze zróżnicowanych komórek. Te plackowate, miękkie stworzenia zamieszkujące dna zbiorników wodnych (znane jako fauna ediakarska ze względu na ich australijski habitat*) są pierwszymi, prostymi zwierzętami, potrzebują tlenu do metabolizmu i w odróżnieniu od glonów, zdanych na łaskę fal i nurtów, są mobilne[3].

Następnie sondy zaczynają wychwytywać zmiany zachodzące stosunkowo szybko. Nie przelatują już nad pozbawionymi życia kontynentami, by czekać setki milionów lat na kolejne przełomowe wydarzenie, lecz zaczynają rejestrować wznoszące się, szczytujące i załamujące się fale wykształcania się, rozprzestrzeniania i wymierania wielkiej mnogości gatunków. Okres ten zaczyna się od ekspansji małych stworzeń morskich w kambrze (541 milionów lat temu; początkowo przeważały wśród nich trylobity), po których pojawiają się pierwsze ryby, płazy, rośliny lądowe oraz zwierzęta czworonożne (a więc niezwykle mobilne). Periodyczne epizody wymierania gatunków zmniejszają, a niekiedy całkowicie eliminują tę rozmaitość, tak że jeszcze 6 milionów lat temu kosmici nie wykrywają żadnych organizmów, które dominowałyby na naszej planecie[4]. Niewiele zaś później niemalże umyka im znaczenie pewnej mechanicznej zmiany o niebywałych konsekwencjach energetycznych: niektóre czworonożne zwierzęta na krótko stają na dwóch kończynach i niezdarnie próbują na nich chodzić. Ponad 4 miliony lat temu ten sposób lokomocji staje się normą dla niewielkich, podobnych do małp stworzeń, które zaczynają spędzać więcej czasu na gruncie niż w koronach drzew[5].

Odstępy między wysyłanymi do bazy raportami o godnych uwagi obserwacjach skracają się teraz z setek milionów lat do mizernych setek tysięcy. Ostatecznie potomkowie tych pierwszych dwunogów (klasyfikujemy ich jako homininy, należące do rodziny człowiekowatych wraz z długą linią naszych praprzodków) dokonują czegoś, co stawia ich na szybkiej drodze do dominacji planetarnej. Otóż kilkaset tysięcy lat temu sondy wykrywają pierwsze przypadki niesomatycznego użytkowania energii (czyli przemian energetycznych niezachodzących w ramach trawienia pokarmu), gdy część tych wyprostowanych stworzeń zapanowała nad ogniem i zaczęła celowo korzystać z niego do przygotowywania żywności oraz zapewniania sobie komfortu i bezpieczeństwa[6]. To kontrolowane spalanie doprowadza do konwersji energii chemicznej zawartej w roślinach w energię cieplną i światło, co pozwala homininom posilać się uprzednio trudnymi do strawienia pokarmami, grzać się w chłodne noce i odstraszać groźne zwierzęta[7]. Są to pierwsze kroki w stronę rozmyślnego kształtowania i kontrolowania środowiska na bezprecedensową skalę.

Trend ten ulega intensyfikacji wraz z kolejnym doniosłym wydarzeniem – wprowadzeniem uprawy roli. Około 10 tysięcy lat temu sondy wykrywają pierwsze poletka celowo uprawianych roślin, gdzie znikomy ułamek całkowitej fotosyntezy na Ziemi zaczyna podlegać kontroli i manipulacji ludzi, którzy udomowiają – selekcjonują, sadzą, pielęgnują i zbierają – rośliny z intencją uzyskiwania z tego (odroczonej) korzyści[8].

Niebawem następuje też udomowienie pierwszych zwierząt. Zanim do tego doszło, jedynym źródłem napędu – konwerterem energii chemicznej (z żywności) w mechaniczną (pracę) – były ludzkie mięśnie. Udomowienie zwierząt pociągowych, począwszy od bydła mniej więcej 9 tysięcy lat temu, dostarczyło nam pierwszego źródła niesomatycznej energii innego niż ludzkie mięśnie. Zwierzęta wykorzystywano do prac polowych, do czerpania wody, do wciągania lub przenoszenia ciężarów oraz do transportu osobowego[9]. Znacznie później pojawia się pierwszy napęd nieożywiony: żagle co najmniej 5 tysięcy lat temu, koła wodne co najmniej 2 tysiące lat temu i wiatraki co najmniej tysiąc lat temu[10].

Później sondy nie mają zbyt dużo do obserwowania, nastaje bowiem kolejny okres (względnego) spowolnienia. Stulecie po stuleciu mamy do czynienia wyłącznie z powielaniem, stagnacją lub bardzo powolnym rozwojem i rozprzestrzenianiem się tych dawno odkrytych sposobów konwersji energii. W obu Amerykach i Australii – gdzie do czasu przybycia Europejczyków nie ma zwierząt pociągowych ani żadnego elementarnego napędu mechanicznego – cała praca jest wykonywana siłą ludzkich mięśni. Natomiast w niektórych regionach przedindustrialnego Starego Świata zwierzęta zaprzęgowe, wiatr i rwąca lub spadająca z wysokości woda dostarczają energii do mielenia ziarna, tłoczenia oleju, kruszenia czy kucia, a zwierzęta pociągowe stają się nieodzowne w ciężkich pracach polowych (przede wszystkim podczas orki, gdyż plony zbiera się wciąż ręcznie), transporcie towarów i toczeniu wojen.

Jednak na tym etapie nawet w społeczeństwach znających udomowione zwierzęta i napęd mechaniczny znaczna część pracy jest wykonywana ręcznie przez ludzi. Zgodnie z moimi szacunkami, opartymi z konieczności na przybliżonej łącznej liczebności zwierząt pociągowych i ludzi oraz przeprowadzonymi przy założeniu typowego tempa pracy obliczonego na podstawie współczesnych pomiarów wysiłku fizycznego – czy to na początku drugiego tysiąclecia naszej ery, czy pięćset lat później (w 1500 roku, czyli na początku epoki nowożytnej) ponad 90 procent całej użytkowej energii mechanicznej pochodziło z siły ożywionej (na którą składali się ludzie i zwierzęta), a energię cieplną w całości czerpano ze spalania roślin (głównie drewna i węgla drzewnego, a także słomy i suszonego łajna).

Potem zaś, w 1600 roku, sonda kosmitów wzmaga czujność, wykrywa bowiem coś bezprecedensowego. Pewna społeczność wyspiarska nie posiłkuje się już wyłącznie drewnem, lecz zwiększa spalanie węgla – paliwa powstałego przed dziesiątkami lub setkami milionów lat w efekcie fotosyntezy i skamieniałego pod wpływem ciepła oraz ciśnienia, oddziałujących przez długi czas zalegania przezeń pod powierzchnią ziemi. Zgodnie z najbardziej wiarygodnymi rekonstrukcjami wykorzystanie węgla jako źródła ciepła w Anglii przewyższa zużycie biomasy około 1620 roku (być może wcześniej); w 1650 roku spalanie węgla zapewnia dwie trzecie ciepła, a w 1700 roku proporcja ta urasta do 75 procent[11]. Anglia wyjątkowo wcześnie zapoczątkowuje ten trend: wszystkie pokłady węgla kamiennego, które uczyniły z Wielkiej Brytanii lidera światowej gospodarki w XIX wieku, były już eksploatowane przed 1640 rokiem[12].

Następnie, na początku XVIII wieku, w niektórych angielskich kopalniach instaluje się maszyny parowe, pierwsze nieożywione źródła napędu zasilane paliwami kopalnymi. Te wczesne silniki miały tak niską wydajność, że można było z nich korzystać jedynie w kopalniach, bo tylko tam znajdowało się pod dostatkiem paliwa i nie wymagało ono transportu[13]. Przez wiele pokoleń Wielka Brytania pozostaje najbardziej interesującym krajem dla kosmitów, ponieważ jest w samej awangardzie przemian. Jeszcze w 1800 roku łączne wydobycie węgla w kilku krajach europejskich oraz Stanach Zjednoczonych stanowi tylko niewielki ułamek brytyjskiego.

Sonda przelatująca obok naszej planety w 1800 roku rejestruje, że w skali globalnej paliwa roślinne wciąż odpowiadają za ponad 98 procent ciepła i światła wytwarzanego na potrzeby dominujących dwunogów, a ludzkie i zwierzęce mięśnie dostarczają ponad 90 procent energii mechanicznej w rolnictwie, budownictwie i wytwórczości towarów. W Wielkiej Brytanii, gdzie w ósmej dekadzie XVIII wieku James Watt wprowadził udoskonaloną wersję maszyny parowej, spółka Boulton & Watt zaczyna produkować silniki, których średnia moc jest równa mocy 25 krzepkich koni. Jednak do 1800 roku sprzedano mniej niż pięćset takich maszyn, zaledwie tknięto więc całościową moc zapewnianą przez konie zaprzęgowe i pracujących w pocie czoła robotników[14].

Jeszcze w 1850 roku rosnące wydobycie węgla w Europie i Ameryce Północnej zapewnia nie więcej niż 7 procent całej energii pochodzącej z paliw. Niemal połowa użytkowej energii kinetycznej jest wytwarzana przez zwierzęta pociągowe, około 40 procent pochodzi z mięśni ludzkich, a zaledwie 15 procent z trzech nieożywionych form napędu: kół wodnych, wiatraków i powoli upowszechniających się maszyn parowych. Świat w 1850 roku jest dużo bliższy tego z roku 1700 czy nawet 1600 niż z 2000.

U zarania XX wieku proporcje globalnego użycia paliw kopalnych oraz odnawialnych, a także różnych form napędu ulegają znacznej zmianie: połowę energii pierwotnej (to jest pochodzącej z nośników naturalnych) zaczynają zapewniać nowoczesne źródła energii (węgiel i do pewnego stopnia ropa naftowa), a druga połowa nadal pochodzi ze spalania tradycyjnych paliw (drewna, węgla drzewnego, słomy). W dziewiątej dekadzie XIX wieku z turbin w elektrowniach wodnych po raz pierwszy płynie prąd elektryczny. Potem nadchodzi energetyka geotermalna, a po drugiej wojnie światowej jądrowa oraz słoneczna i wiatrowa (nowe źródła odnawialne). Niemniej w 2020 roku ponad połowa światowej energii elektrycznej wciąż jest generowana ze spalania paliw kopalnych, głównie węgla i gazu ziemnego.

W 1900 roku mniej więcej połowę całej energii mechanicznej dostarczają nieożywione formy napędu. Największy udział mają w tym silniki parowe, a po nich udoskonalone koła wodne oraz nowe turbiny wodne (wprowadzone po raz pierwszy w latach trzydziestych XIX wieku), wiatraki i świeżo wynalezione turbiny parowe (od końca lat osiemdziesiątych XIX wieku), a także silniki spalinowe (zasilane benzyną; również wprowadzone w latach osiemdziesiątych XIX wieku)[15].

W 1950 roku paliwa kopalne (z wciąż dominującym węglem) zapewniają blisko trzy czwarte energii pierwotnej, a nieożywione formy napędu (teraz na czele z silnikami benzynowymi i Diesla) dostarczają niemal 80 procent energii mechanicznej. W 2000 roku jedynie najubożsi w krajach o niskich dochodach polegają na paliwach z biomasy; drewno i słoma są źródłem zaledwie około 12 procent energii pierwotnej na świecie. Ożywione formy napędu mają zaledwie 5-procentowy udział w całości energii mechanicznej, gdyż fizyczny wysiłek ludzki i praca zwierząt pociągowych zostały prawie w pełni zastąpione przez maszyny zasilane paliwem ciekłym lub silnikami elektrycznymi.

Przez dwa ostatnie stulecia sondy kosmitów byłyby świadkami gwałtownej globalnej zmiany profilu pierwotnych źródeł energii, czemu towarzyszyło zwiększenie i zróżnicowanie jej dostaw z zasobów kopalnych oraz nie mniej szybkie wynalezienie, wdrożenie i spotęgowanie mocy nowych nieożywionych form napędu: najpierw maszyn parowych, potem silników o spalaniu wewnętrznym (tłokowych i turbinowych). Podczas najnowszej wizyty ujrzano by prawdziwie globalne społeczeństwo, wzniesione na fundamencie masowego (stacjonarnego i mobilnego) spalania węgla z kopalin, które obejmuje całą planetą z wyjątkiem kilku niezaludnionych obszarów.

Współczesne zużycie energii

Jakie zmiany przyniosło to pozyskiwanie energii niesomatycznej? Globalną podaż energii pierwotnej przedstawia się zwykle jako jej łączną produkcję brutto, ale więcej informacji wnosi spojrzenie na energię faktycznie dostępną do przemiany w użyteczne formy. Aby ją wyliczyć, musimy odjąć straty przedkonsumpcyjne (zachodzące podczas sortowania i oczyszczania węgla, destylacji ropy naftowej i przetwarzania gazu ziemnego), zużycie w celach nieenergetycznych (głównie w formie surowców dla przemysłu chemicznego, a także smarów i olejów do maszyn – od pomp po turbiny samolotowe – oraz budulców drogowych), jak również straty zachodzące podczas przesyłu prądu. Po uwzględnieniu tych czynników (oraz znacznym zaokrągleniu, aby uniknąć nieuzasadnionego wrażenia precyzji) z moich obliczeń wynika sześćdziesięciokrotne zwiększenie zużycia paliw kopalnych w XIX wieku i dodatkowe szesnastokrotne w XX wieku, a łącznie mniej więcej tysiącpięćsetkrotne w ciągu minionych dwustu dwudziestu lat[16].

Ta rosnąca zależność od paliw kopalnych stanowi najistotniejszy czynnik pozwalający wyjaśnić postęp nowoczesnej cywilizacji, a także nasze obawy związane z ryzykiem wyczerpania tych zasobów i wpływem ich spalania na środowisko. Zresztą w praktyce przyrost dostępnej energii był zdecydowanie wyższy niż wspomniany przeze mnie tysiącpięćsetkrotny, ponieważ należy wziąć pod uwagę zachodzące równocześnie zwiększenie średniej wydajności konwersji (sprawności energetycznej)[17]. W 1800 roku spalanie węgla w piecach i bojlerach w celu wytwarzania ciepła i podgrzewania wody miało wydajność nie większą niż 25–30 procent, a zaledwie 2 procent węgla zużywanego przez maszyny parowe było przetwarzane w użyteczną pracę, co stanowi o średniej sprawności energetycznej na poziomie niecałych 15 procent. Stulecie później dzięki ulepszeniu pieców, bojlerów i silników przeciętna sprawność wzrosła do blisko 20 procent, a w 2000 roku średni poziom konwersji wynosił około 50 procent. W rezultacie w XX wieku zanotowano niemal czterdziestokrotny przyrost energii użytecznej, a od roku 1800 zwiększyła się ona jakieś 3500 razy.

Aby jeszcze lepiej zobrazować skalę tych zmian, warto wyrazić te wartości w ujęciu per capita. Ludność świata zwiększała się od miliarda w 1800 roku do 1,6 miliarda w 1900 roku i 6,1 miliarda w 2000 roku, zatem podaż energii użytecznej, liczona w gigadżulach na osobę, wzrosła od 0,05 w 1800 roku przez 2,7 w 1900 roku do około 28 w 2000 roku. Sukces Chin na arenie światowej po 2000 roku stanowi główną przyczynę kolejnego wzrostu globalnej średniej do około 34 GJ na osobę w 2020 roku. Przeciętny mieszkaniec Ziemi ma dziś do dyspozycji prawie siedemset razy więcej energii użytecznej niż jego przodkowie na początku XIX wieku.

Ponadto w trakcie życia ludzi urodzonych niedługo po drugiej wojnie światowej energia użyteczna z górą potroiła się od roku 1950 do 2000 z około 10 do 34 GJ na osobę. Wyrażając tę ostatnią liczbę w łatwiej wyobrażalnych odpowiednikach, jest to tak, jakby przeciętny Ziemianin miał co roku do swojej prywatnej dyspozycji około 800 kilogramów ropy naftowej (blisko 6 baryłek) albo 1,5 tony dobrego węgla bitumicznego. Jeśli przełożymy to na pracę fizyczną, sytuacja wygląda tak, jakby na jedną osobę nieprzerwanie pracowało dniem i nocą 60 dorosłych ludzi, z tym że w odniesieniu do mieszkańców dostatnich krajów ekwiwalent nieustannie pracujących dorosłych wynosiłby, zależnie od kraju, między 200 a 240. Średnio biorąc, dysponujemy dziś bezprecedensową ilością energii.

Nie trzeba tłumaczyć, jakie konsekwencje przyniosło to pod względem wysiłku ludzi, godzin ich pracy fizycznej, czasu wolnego i ogólnego standardu życia. Obfitość energii użytecznej leży u podłoża wszelkich zdobyczy cywilizacyjnych – od lepszego odżywiania się po masowe podróże, od mechanizacji produkcji i transportu do komunikacji elektronicznej w czasie rzeczywistym – które stały się normą, a nie wyjątkiem, we wszystkich zamożnych regionach. Ostatnie tempo tych zmian w podziale na kraje jest oczywiście zróżnicowane. Jak można się spodziewać, jest mniejsze w przypadku krajów dostatnich, w których zużycie energii na osobę było stosunkowo wysokie już sto lat temu, a większe w społeczeństwach, które doświadczyły skokowej modernizacji gospodarki po 1950 roku, czego czołowymi przykładami są Japonia, Korea Południowa i Chiny. W okresie od 1950 do 2000 roku w Stanach Zjednoczonych ilość energii użytecznej pochodzącej z paliw kopalnych i elektryczności pierwotnej w przeliczeniu na osobę podwoiła się (dochodząc do około 150 gigadżuli); w Japonii wartość ta wzrosła ponadczterokrotnie (do blisko 80 GJ na osobę), a Chiny doświadczyły w tym czasie zawrotnego, ponadstudwudziestokrotnego wzrostu (do prawie 50 GJ na osobę)[18].

Prześledzenie dystrybucji energii użytecznej dostarcza nam wyjątkowego wglądu, ponieważ energia nie jest po prostu kolejnym składnikiem złożonych interakcji biosfery, społeczeństw ludzkich i ich gospodarek ani zaledwie jedną ze zmiennych w zawiłych równaniach opisujących ewolucję tych wzajemnie powiązanych układów. Przemiany energii leżą u samego podłoża życia i ewolucji. Najnowsze dzieje ludzkości można postrzegać jako sekwencję niezwykle szybkich zwrotów ku korzystaniu z nowych źródeł energii, a nowoczesny świat jest wypadkową konwersji tych zasobów.

Na początku lat siedemdziesiątych zeszłego wieku amerykański ekolog Howard Odum wyjaśniał, że „wszelki postęp zachodzi za sprawą szczególnego wkładu mocy i znika, ilekroć i gdziekolwiek wkład ten zostaje zatrzymany”[22]. Bardziej współcześnie fizyk Robert Ayres wielokrotnie podkreślał w swych artykułach fundamentalną rolę energii we wszelkim gospodarowaniu: „system gospodarczy to zasadniczo system pozyskiwania, przetwarzania i przemiany energii w formie surowców w energię zawartą w towarach i usługach”[23]. Krótko mówiąc, energia stanowi jedyną prawdziwie uniwersalną walutę i nic (od obrotów galaktyk do efemerycznego życia owadów) nie może zajść bez jej przemian[24].

W obliczu tych łatwych do weryfikacji faktów trudno zrozumieć, dlaczego współczesna ekonomia – system opisów i reguł, którego twórcy mają większy wpływ na politykę publiczną niż specjaliści dowolnej innej dziedziny – w znacznym stopniu ignoruje energię. Jak zauważył Ayres, ekonomii nie tylko brakuje systemowej świadomości roli energii w fizycznym procesie produkcji, lecz zakłada ona, że „energia nie ma (wielkiego) znaczenia, ponieważ jej udział kosztowy w gospodarce jest tak mały, iż można go pominąć (…) jakby efekt końcowy mógł być wypracowany przez samą siłę roboczą i kapitał – albo jakby energia była jedynie formą wytwarzanego przez człowieka kapitału, który można wyprodukować (w odróżnieniu od «pozyskać») dzięki sile roboczej i kapitałowi”[25].

Współcześni ekonomiści nie otrzymują apanaży i nagród za rozpatrywanie kwestii energii, a społeczeństwa interesują się tymi sprawami tylko wówczas, gdy powstaje zagrożenie dla ciągłości dostaw którejś z komercyjnych form energii i wzrastają jej ceny. Stosownej ilustracji dostarcza Ngram Viewer – narzędzie Google’a pozwalające analizować popularność terminów, które pojawiały się w źródłach drukowanych w latach 1500–2019. Otóż w XX wieku częstotliwość występowania zwrotu energy price (cena energii) utrzymywała się na znikomym poziomie aż do gwałtownego skoku na początku lat siedemdziesiątych (spowodowanego pięciokrotną podwyżką cen ropy naftowej przez OPEC; więcej o tym w dalszej części rozdziału) ze szczytem na początku lat osiemdziesiątych. Po obniżce cen nastąpił podobnie ostry spadek częstotliwości i w 2019 roku termin energy price pojawiał się równie rzadko jak w 1972.

Zrozumienie mechanizmu funkcjonowania świata nie może się obejść bez co najmniej elementarnego pojęcia o kwestii energii. W rozdziale tym zacznę od wytłumaczenia, że choć energia może być niełatwa do zdefiniowania, łatwo można uniknąć powszechnego błędu mylenia jej z mocą. Przekonamy się, w jaki sposób różne postacie energii (o charakterystycznych dla siebie zaletach i wadach) oraz różna gęstość energii (czyli jej ilość zgromadzona w jednostce masy lub objętości, co ma kardynalne znaczenie dla jej magazynowania i przenośności) odcisnęły się na poszczególnych fazach rozwoju gospodarczego. Przedstawię też pewne realistyczne oszacowania wyzwań, jakie czekają nas w związku z zapoczątkowanym procesem uniezależniania się od węgla z kopalin. Jak zobaczymy, nasza cywilizacja w tak wielkim stopniu polega na tych paliwach, że transformacja potrwa znacznie dłużej, niż sądzi większość ludzi.

Co to jest energia?

Jak zdefiniować tę fundamentalną wielkość? Grecka etymologia jest jasna. Pisząc Metafizykę, Arystoteles połączył εν (en, „w”) z εργον (ergon, „praca”) i uznał, że każdy obiekt jest utrzymywany dzięki ενεργεια (energeja)[26]. Zgodnie z tą koncepcją wszystkie obiekty są obdarzone potencjałem do działania, ruchu i zmiany – wcale nie najgorszy sposób scharakteryzowania możliwości ulegania przemianom w inne formy, czy to w rezultacie podniesienia, rzucenia, czy spalenia.

Przez dwa następne milenia niewiele się zmieniło. W końcu Isaac Newton (1643–1727) ogłosił fundamentalne prawa fizyki dotyczące masy, siły i pędu, a sformułowana przez niego druga zasada dynamiki pozwoliła na wyprowadzanie podstawowych jednostek energii. We współczesnych jednostkach miary 1 dżul (J) to siła wielkości 1 niutona (czyli nadanie przyspieszenia 1 m/s2 masie 1 kilograma) działająca na drodze 1 metra[27]. Ale definicja ta odnosi się tylko do energii kinetycznej (mechanicznej) i zupełnie nie przybliża intuicyjnego zrozumienia energii w jej rozmaitych postaciach.

Praktyczne rozumienie energii znacznie pogłębiło się w XIX wieku dzięki licznym w tamtym stuleciu eksperymentom dotyczącym spalania, ciepła, promieniowania i ruchu[28]. Zaowocowało to definicją energii, która wciąż pozostaje najbardziej rozpowszechniona: „zdolność do wykonania pracy”. Opis ten jest słuszny tylko wtedy, gdy przez „pracę” rozumie się nie tylko pewien włożony wysiłek, lecz – jak ujął to wybitny fizyk epoki – ogólnie rozpatrywany fizyczny „akt skutkujący zmianą konfiguracji danego układu wbrew sile, która opiera się tej zmianie”[29]. Niemniej i ten opis jest zbyt newtonowski, by chwytać go intuicyjnie.

Nie ma lepszej odpowiedzi na pytanie „Co to jest energia?” niż odwołanie się do słów jednego z najbardziej przenikliwych fizyków XX wieku – do proteuszowej umysłowości Richarda Feynmana, który (w swych słynnych Feynmana wykładach z fizyki) zmierzył się z tym problemem w typowy dla siebie bezpośredni sposób, podkreślając, że „energia ma rozliczne różne formy i mamy wzór na każdą z nich. Istnieją: energia grawitacyjna, kinetyczna, cieplna, sprężystości, elektryczna, chemiczna, promieniowania, jądrowa i masy”. Dalej zaś Feynman dochodzi do poniższego rozbrajającego, lecz niezaprzeczalnego wniosku:

Ważne jest, by sobie uświadomić, że w dzisiejszej fizyce nie posiadamy wiedzy na temat tego, czym tak naprawdę jest energia. Nie wyobrażamy jej sobie w postaci małych porcji określonej wielkości. To nie tak. Istnieją jednak wzory pozwalające obliczyć różne formy energii i okazuje się, że (…) ich suma jest stała. Energia jest pojęciem abstrakcyjnym w tym sensie, że nie rozumiemy mechanizmów ani przyczyn, dla których istnieją te różne wzory[30].

Tak to jest. Możemy skorzystać ze wzorów do bardzo precyzyjnego obliczenia energii kinetycznej mknącej strzały czy lecącego odrzutowca albo energii potencjalnej ciężkiego głazu, który ledwie trzyma się na zboczu góry, albo energii cieplnej wydzielanej w reakcji chemicznej, albo energii świetlnej (promieniowania) migocącej świecy czy precyzyjnego lasera – ale nie potrafimy rozumnie sprowadzić tych energii do jednej, łatwej do uchwycenia wielkości.

Niemniej ta śliska natura energii nie deprymuje tłumu samozwańczych ekspertów. Od lat siedemdziesiątych XX wieku, gdy energia stała się istotnym tematem publicznych rozważań, z zapałem nagłaśniają oni swoje ignoranckie opinie. Energia należy do najbardziej ulotnych i błędnie rozumianych pojęć, a słabe rozeznanie w podstawowych faktach doprowadziło do pojawienia się wielu mitów i rojeń. Jak czytaliśmy, energia występuje w różnych postaciach, aby zaś mogła być dla nas użyteczna, musimy przekształcać jedną jej formę w inną. Tymczasem normą stało się traktowanie tego wielopostaciowego abstraktu jako monolitu, jak gdyby dawało się bez wysiłku zastępować jedne postaci energii innymi.

Niekiedy jest to rzeczywiście stosunkowo łatwe i korzystne. Zastąpienie świec (energia chemiczna wosku przemieniana w energię świetlną) żarówkami zasilanymi elektrycznością generowaną przez turbiny parowe (energia chemiczna paliw przemieniona najpierw w ciepło, potem w energię elektryczną i dalej w świetlną) poskutkowało znanymi korzyściami (bezpieczniejszy, silniejszy, tańszy i bardziej pewny rodzaj energii). Zastąpienie lokomotyw parowych i spalinowych elektrycznymi umożliwiło mniej kosztowny, czystszy i szybszy transport; wszystkie lśniące szybkościowe pociągi mają napęd elektryczny. Lecz wiele pożądanych wymian jest wciąż zbyt drogich, inne bywają potencjalnie możliwe, ale w praktyce nieopłacalne w najbliższej przyszłości, a jeszcze inne są niemożliwe do realizacji na wymaganą skalę – niezależnie od tego, jak głośno różni entuzjaści wychwalają ich zalety.

Samochody elektryczne stanowią znany przykład pierwszej kategorii. Obecnie są dostępne od ręki i najlepsze modele cechują się dużą niezawodnością, lecz w 2020 roku były wciąż droższe od aut podobnej wielkości z napędem spalinowym. W odniesieniu do drugiej kategorii, jak będę wyjaśniał w następnym rozdziale, synteza amoniaku, niezbędnego do produkcji nawozów azotowych, jest obecnie silnie zależna od gazu ziemnego jako źródła wodoru. Alternatywnie wodór można by pozyskiwać z rozkładu (elektrolizy) wody, lecz metoda ta pozostaje prawie pięć razy droższa od pozyskiwania wodoru z obficie występującego i niedrogiego metanu, musiałby więc dopiero powstać wielkoskalowy przemysł wodorowy. Natomiast znakomitym przykładem trzeciej kategorii jest zasilanie elektrycznością samolotów pasażerskich w lotach międzykontynentalnych (odpowiedników zasilanego naftą lotniczą Boeinga 787 na trasie Nowy Jork–Tokio). Jak się przekonamy, wymaga to takiej konwersji energii, która jeszcze bardzo długo pozostanie nierealistyczna.

Pierwsza zasada termodynamiki głosi, że w trakcie przemian energii nie dochodzi do żadnych jej strat – czy to w przypadku konwersji energii chemicznej w chemiczną podczas trawienia pokarmu, czy chemicznej w mechaniczną podczas skurczu mięśni, czy chemicznej w termiczną podczas spalania gazu ziemnego, czy termicznej w mechaniczną podczas wprawiania turbiny w ruch obrotowy, czy mechanicznej w elektryczną w prądnicy, czy elektrycznej w elektromagnetyczną, gdy światło żarówki oświetla czytaną przez nas książkę. Niemniej wszystkie przemiany energii skutkują rozpraszaniem pewnej ilości ciepła – energia nie przepada, ale tracimy jej użyteczność, zdolność do wykonania przez nią użytecznej pracy (druga zasada termodynamiki)[31].

Energię we wszystkich postaciach można mierzyć w tych samych jednostkach. Jednostką naukową jest dżul; w dietetyce stosuje się często kalorie. W następnym rozdziale, w którym będę szczegółowo omawiał ogromny wkład energetyczny w nowoczesne wytwarzanie żywności, poznamy prawdziwie egzystencjalny wymiar różnych cech energii. Produkcja kurczaków wymaga całościowego wkładu energetycznego, którego wielkość kilkakrotnie przekracza wartość energetyczną ich mięsa. Choć można obliczyć stosunek energii włożonej do pozyskanej (dżule włożone/dżule pozyskane), istnieje oczywiście fundamentalna różnica między tym, co się wkłada, i tym, co się uzyskuje: nie strawimy ropy ani elektryczności, natomiast chude mięso kurczęce jest substancją niemal idealnie trawioną i zawierającą dużo wysokiej jakości białka, nieodzownego makroskładnika diety, którego nie da się zastąpić równoważną ilością energii pochodzącej z tłuszczów lub węglowodanów.

Przemian energii można dokonywać na wiele sposobów, z których jedne są zdecydowanie lepsze od innych. Duża gęstość energii chemicznej w nafcie lotniczej czy oleju napędowym sprawia, że świetnie sprawdzają się w lotach międzykontynentalnych i transporcie morskim, ale jeśli chcesz, żeby łódź podwodna przemierzała Pacyfik w stanie zanurzenia, najlepiej będzie pozyskiwać energię elektryczną z rozszczepienia jąder wzbogaconego uranu w małym reaktorze[32]. Na lądzie zaś najbardziej niezawodnymi urządzeniami do jej wytwarzania są wielkie reaktory jądrowe. Niektóre generują elektryczność przez 90–95 procent czasu – w porównaniu z blisko 45 procentami w przypadku najlepszych morskich turbin wiatrowych i 25 procentami w przypadku ogniw fotowoltaicznych nawet w najbardziej słonecznych regionach Ziemi (w Niemczech panele słoneczne wytwarzają energię tylko przez jakieś 12 procent czasu)[33]. Wszystko to wynika z podstaw fizyki czy energetyki, dlatego zadziwia, jak często te fakty są ignorowane.

Niestety nawet w publikacjach inżynierskich pisze się często na przykład o „elektrowni generującej 1000 MW energii elektrycznej”, ale to niemożliwe. Elektrownia może mieć moc zainstalowaną (znamionową) 1000 megawatów – to znaczy jest w stanie wytwarzać energię w tym tempie – ale w takim wypadku generuje w ciągu godziny energię o wartości 1000 MWh (megawatogodzin), czyli (w jednostkach podstawowych) 3,6 biliona dżuli (1 000 000 000 watów × 3600 sekund). Podobnie szybkość zużywania energii koniecznej do utrzymywania niezbędnych funkcji życiowych organizmu w stanie spoczynku u dorosłego mężczyzny wynosi około 80 watów, czyli 80 dżuli na sekundę. Ważący 70 kilogramów mężczyzna wylegujący się przez całą dobę na kanapie potrzebowałby około 7 megadżuli (80 × 24 × 3600) energii z pożywienia (co równa się około 1650 kilokaloriom) do tego, by utrzymać ciepłotę ciała, kontynuować pracę serca i zasilać miliony reakcji enzymatycznych[35].

Słabe rozeznanie w kwestiach energii sprawia ostatnio, że entuzjaści nowego, zielonego świata naiwnie nawołują do niemal natychmiastowego przestawienia się ludzkości z użycia obmierzłych, zanieczyszczających i wyczerpywalnych paliw kopalnych na dalece przewyższającą je, ekologiczną i wiecznie odnawialną energię elektryczną solarną. Tymczasem ciekłe węglowodory z destylowanej ropy naftowej (benzyna, nafta lotnicza, olej napędowy, mazut) cechują się najwyższą gęstością energii spośród wszystkich powszechnie dostępnych paliw, toteż znakomicie nadają się do zasilania wszelkich środków transportu. Oto drabina gęstości energii (wszystkie wartości w gigadżulach na tonę): drewno suszone na powietrzu 16, węgiel bitumiczny 24–30 (zależnie od jakości), nafta lotnicza i oleje napędowe około 46. W przeliczeniu na jednostkę objętości (wartości w gigadżulach na metr sześcienny) gęstość energii wynosi zaledwie 10 dla drewna, 26 dla dobrego węgla i 38 dla nafty. Gaz ziemny (metan) ma tylko 35 MJ/m3, czyli mniej niż jedną tysięczną gęstości energii nafty[36].

Gęstość energii – a także fizyczne właściwości paliw – mają oczywiste znaczenie dla transportu. Liniowce transoceaniczne napędzane silnikami parowymi nie korzystały z drewna, gdyż materiał taki zajmowałby 2,5 razy więcej przestrzeni (i byłby co najmniej o 50 procent cięższy) niż dobry węgiel bitumiczny, konieczny do przeprawy przez Atlantyk, co znacznie zmniejszałoby zdolność statku do przewożenia ludzi i towarów. Nie mogą powstać samoloty na gaz ziemny, gdyż gęstość energii metanu jest o trzy rzędy wielkości mniejsza od gęstości energii paliwa lotniczego. Nie może być też samolotów na węgiel – co prawda różnica gęstości energii nie jest tak wielka, ale węgiel nie będzie sam płynął ze zbiorników na skrzydłach do silników.

Zalety paliw płynnych daleko wykraczają poza gęstość energii. W odróżnieniu od węgla ropa naftowa jest dużo łatwiejsza do pozyskiwania (nie ma potrzeby wysłać górników pod ziemię czy zrywać jej wierzchniej warstwy w odkrywkach), magazynowania (w cysternach lub pod ziemią – z powodu znacznie wyższej gęstości energii każda zamknięta przestrzeń może zwykle pomieścić o 75 procent więcej energii w postaci paliw płynnych niż węgla) i dystrybucji (międzykontynentalnie dzięki tankowcom i rurociągom, które są najbezpieczniejszym sposobem masowego przesyłu na długie dystanse), a w rezultacie jest szybko dostępna na żądanie[37]. Ropa naftowa wymaga destylacji w celu wyodrębnienia poszczególnych paliw z tej mieszanki węglowodorów (najlżejszym jest benzyna, najcięższym mazut), lecz w owym procesie uzyskuje się cenne paliwa dla konkretnych celów, a także niezbędne produkty niepaliwowe, takie jak smary.

Smary są potrzebne do minimalizowania tarcia w najróżniejszych urządzeniach – od olbrzymich silników turbowentylatorowych w szerokokadłubowych odrzutowcach po miniaturowe łożyska[38]. W skali globalnej największym odbiorcą smarów jest sektor samochodowy (obecnie jeździ po drogach ponad 1,4 miliarda pojazdów), dalej mamy wykorzystanie w przemyśle (zasadniczymi rynkami są branże: tekstylna, energetyczna i chemiczna oraz przetwórstwo żywności), a także transport morski. Roczne zużycie tych materiałów przekracza dziś 120 megaton (dla porównania globalna produkcja wszystkich olejów spożywczych – od oliwy po olej sojowy – wynosi około 200 megaton rocznie), skoro zaś dostępne opcje alternatywne (syntetyczne smary produkowane z prostszych związków, też często oparte na ropie, lecz niepozyskiwane bezpośrednio z niej) są droższe, popyt ten będzie wzrastał w miarę rozwoju wspomnianych branż na świecie.

Innym ropopochodnym produktem jest asfalt. Globalna podaż tego czarnego, lepkiego materiału jest obecnie rzędu 100 megaton, z czego 85 procent służy utwardzaniu dróg (mieszanki mineralno-asfaltowe układane na ciepło i na zimno), a reszta uszczelnianiu dachów[39]. Ponadto węglowodory są niezastąpione w jeszcze jednym niepaliwowym zastosowaniu: jako składniki wyjściowe wielu syntez chemicznych (przede wszystkim etan, propan i butan z kondensatu gazu ziemnego NGL), dzięki którym powstają rozmaite syntetyczne włókna, żywice, spoiwa, barwniki, farby, powłoki ochronne, detergenty oraz pestycydy – niezbędne nam pod tysiącami względów we współczesnym świecie[40]. W świetle tych faktów wzrost zależności od ropy naftowej – gdy tylko produkt ten stał się bardziej opłacalny kosztowo i regularnie dostępny na skalę globalną – był w pełni przewidywalny, a wręcz nieunikniony.

Przestawianie się z węgla kamiennego na ropę naftową trwało całe pokolenia. Przemysłowe wydobycie ropy zapoczątkowano w połowie XIX wieku w Rosji, Kanadzie i Stanach Zjednoczonych. Wyrobiska tworzone dawną metodą udarową, która polegała na unoszeniu ciężkiego elementu tnącego, a następnie puszczaniu go, były płytkie i miały niską wydajność dzienną. Głównym produktem destylacji ropy była nafta do lamp (która zastąpiła tłuszcz rybi oraz wosk świec)[41]. Nowy rynek dla produktów destylacji ropy powstał dopiero po upowszechnieniu się silników spalinowych: najpierw benzynowych (wykorzystujących cykl Otta) w samochodach, autobusach i ciężarówkach, potem wydajniejszych Rudolfa Diesla, zasilanych cięższą i tańszą frakcją ropy (olejem napędowym, czyli „dieslem”), stosowanych przede wszystkim w statkach, wielkotonażowych samochodach ciężarowych i ciężkich maszynach (więcej piszę na ten temat w rozdziale 4 o globalizacji). Te nowe silniki przyjmowały się powoli; przed drugą wojną światową jedynie w USA i Kanadzie notowano wysoki odsetek posiadaczy samochodów.

Ropa stała się paliwem globalnym, a w końcu najważniejszym dla świata źródłem energii pierwotnej dzięki odkryciu ogromnych pól naftowych na Bliskim Wschodzie i w Związku Radzieckim – a także oczywiście dzięki wprowadzeniu do eksploatacji pojemnych tankowców. Pierwsze odwierty na niektórych bliskowschodnich gigantach robiono już w latach dwudziestych i trzydziestych XX wieku (irański Gachsaran i iracki Kirkuk w 1927 roku, kuwejcki Burgan w 1937 roku), jednak większość pól odkryto po drugiej wojnie światowej, między innymi Ghawar (największe znane złoże na świecie) w 1948 roku, Safaniya w 1951 i Manifa w 1957 – wszystkie w Arabii Saudyjskiej. Największe radzieckie odkrycia przypadają na lata 1948 (Romaszkino w Zagłębiu Wołżańsko-Uralskim) i 1965 (Samotlor w zachodniej Syberii)[42].

Wzlot i relatywny upadek ropy naftowej

Masowe korzystanie z samochodów w Europie i Japonii oraz powiązane z tym przestawienie gospodarek z węgla kamiennego na ropę naftową, a później na gaz ziemny, nastąpiło dopiero w połowie XX wieku, podobnie jak ożywienie w handlu międzynarodowym i podróżach (w tym pojawienie się pierwszych odrzutowców) oraz użycie surowców petrochemicznych do syntezy amoniaku i tworzyw sztucznych. Globalne wydobycie ropy naftowej podwoiło się w latach pięćdziesiątych i w 1964 roku wyprzedziła ona węgiel jako najważniejsze paliwo kopalne. Pomimo rosnącego zapotrzebowania na ropę jej ceny spadały z powodu ogromnej podaży. W wartościach stałych (uwzględniających inflację) światowe ceny ropy były w 1950 roku niższe niż w 1940, w 1960 niższe niż w 1950, a w 1970 niższe niż w 1960[43].

Jak łatwo się domyślić, zapotrzebowanie pochodziło ze wszystkich sektorów. W praktyce ropa była tak tania, że brakowało motywacji do wydajnego jej użytkowania: domy w chłodnych regionach USA, coraz częściej ogrzewane piecami olejowymi, miały pojedyncze szyby w oknach i były pozbawione ocieplenia; średnia wydajność amerykańskich samochodów w rzeczywistości zmniejszyła się między rokiem 1933 a 1973[44]; energochłonne gałęzie przemysłu nadal działały z użyciem niewydajnych procesów. Co bodaj najbardziej znamienne, tempo zastępowania starych pieców martenowskich do wytapiania stali nowszymi konwertorami tlenowymi było w Stanach Zjednoczonych znacznie niższe niż w Japonii i Europie Zachodniej.

W latach sześćdziesiątych wysokie już zapotrzebowanie USA na ropę wzrosło o dalsze 25 procent, a popyt światowy o blisko 50 procent. Popyt w Europie niemal podwoił się między 1965 i 1973 rokiem, a import japoński wzrósł mniej więcej 2,3 razy[45]. Jak pisałem, odkrycia nowych złóż pokrywały ten wzrost zapotrzebowania i handlowano ropą w zasadzie po takich samych cenach jak w 1950 roku. Było to jednak zbyt piękne, by mogło trwać w nieskończoność. W 1950 roku Stany Zjednoczone produkowały około 53 procent światowej ropy. W 1973 roku nadal pozostawały największym producentem, ale ich udział spadł do niecałych 23 procent i było jasne, że kraj będzie musiał zwiększyć import – podczas gdy kraje OPEC (Organizacji Eksporterów Ropy Naftowej) wytwarzały 48 procent.

Czas grał na korzyść OPEC, organizacji założonej w 1960 roku w Bagdadzie przez zaledwie pięć krajów w celu zapobiegania dalszym spadkom cen. Nie była ona dostatecznie duża, by dyktować warunki w latach sześćdziesiątych, ale od roku 1970 jej udział w produkcji, w połączeniu ze stagnacją wydobycia w USA (jego szczyt przypada na rok 1970), sprawiał, że nie można było dłużej ignorować jej żądań[46]. W kwietniu 1972 roku Teksańska Komisja Transportu Kolejowego zniosła stanowe ograniczenie produkcji, a tym samym pozbawiła się kontroli nad cenami, którą sprawowała od lat trzydziestych. W 1971 roku rozpoczęła się nacjonalizacja produkcji ropy naftowej w Algierii i Libii, a w następnym roku w Iraku. W tym samym roku stopniowe przejmowanie przez państwo pól naftowych, będących do tej pory w rękach zagranicznych korporacji, zaczęło obejmować Kuwejt, Katar i Arabię Saudyjską. W kwietniu 1973 roku Stany Zjednoczone zniosły limit importu ropy naftowej na wschód od Gór Skalistych. Nagle powstał rynek sprzedawców i w październiku tegoż roku OPEC podniósł swoją cenę zalecaną o 16 procent, do 3,01 dolara za baryłkę. Dalej nastąpiła 17-procentowa podwyżka zarządzona przez sześć krajów Zatoki Perskiej, a po zwycięstwie Izraela nad Egiptem na Synaju w październiku 1973 roku nałożono embargo na wszelki eksport ropy do Stanów Zjednoczonych.

W styczniu 1974 roku kraje Zatoki podniosły zalecaną cenę do 11,65 dolara za baryłkę, przypieczętowując czteroipółkrotny wzrost ceny tego niezbędnego źródła energii w ciągu jednego roku. Położyło to kres erze gwałtownego rozwoju gospodarczego napędzanego przez tanią ropę. W latach 1950–1973 produkt brutto Europy Zachodniej niemalże potroił się, a PKB Stanów Zjednoczonych wzrósł za życia tego jednego pokolenia ponaddwukrotnie. Między rokiem 1973 i 1975 tempo światowego wzrostu gospodarczego zmniejszyło się o prawie 90 procent, a gdy tylko gospodarki, rozchwiane wyższymi cenami ropy, zaczęły odnajdywać się w nowych realiach (przede wszystkim dzięki imponującej poprawie wydajności energetycznej przemysłu), upadek monarchii irańskiej i przejęcie władzy w tym kraju przez fundamentalistyczną teokrację doprowadziły do drugiej fali wzrostów cen ropy, z 13 dolarów za baryłkę w 1978 roku do 34 dolarów w 1981, oraz do następnego 90-procentowanego spadku tempa światowego wzrostu gospodarczego w latach 1979–1982[47].

Cena ponad 30 dolarów za baryłkę wpływała niszcząco na popyt i w 1986 roku sprzedawano już ropę po 13 dolarów, co utorowało drogę do kolejnej rundy globalizacji – tym razem skoncentrowanej wokół Chin, których szybkie unowocześnienie opierało się na gospodarczych reformach Deng Xiaopinga oraz olbrzymich inwestycjach zagranicznych. Dwa pokolenia później tylko ci, którzy osobiście doświadczyli owych zawirowań z cenami i dostawami (oraz ci, coraz mniej liczni, którzy analizowali ich oddziaływanie), rozumieją, jak katastrofalne były te dwie fale podwyżek. Po upływie czterdziestu lat efekty tamtej recesji wciąż są widoczne, gdyż kiedy popyt na ropę zaczął rosnąć, wiele metod jej oszczędnego zużycia mimo wszystko pozostało w mocy, a niektóre działania (zwłaszcza przestawianie się na wydajniejsze procesy przemysłowe) dalej intensyfikowano[48].

W 1995 roku wydobycie ropy naftowej wreszcie pobiło rekord z 1979 roku, po czym wzrastało dalej, zaspokajając potrzeby rozwijających się gospodarczo Chin, a także rosnący popyt w pozostałych krajach azjatyckich. Jednak ropa nie odzyskała już tak dominującej pozycji, jaką cieszyła się przed 1975 rokiem[49]. Jej udział w globalnej podaży komercyjnej energii pierwotnej spadł z 45 procent w 1970 roku do 38 procent w 2000 roku i 33 procent w 2019 roku, obecnie jest zaś pewne, że będzie następował dalszy spadek jej udziału, w miarę jak wzrasta konsumpcja gazu ziemnego oraz wytwarzanie energii elektrycznej metodami wiatrowymi i solarnymi.

Generowanie