Inżynieria historyczna: Co się stanie kiedy skończy się ropa?

Temat cen ropy zniknął jakiś czas temu z czołówek gazet, ponieważ surowiec mocno staniał. Chwilowo oddaliło to znany nam chociażby z serii Fallout katastroficzny obraz gigantycznego kryzysu energetycznego spowodowanego powolnym kończeniem się ropy naftowej. Wszak wojna atomowa w tejże serii była właśnie nim spowodowana. Przynajmniej prawdopodobnie.

Wydaje się, że nieuchronny kryzys związany z wyczerpywaniem się złóż ropy cofnie nasz rozwój cywlizacyjny. Jasne, powstają nowe metody wydobywania ropy naftowej, niedostępne wcześniej złoża stają się zdatne do użytku. Nie zmienia to jednak faktu, że ludzkość zużywa ropę dużo szybciej niż powstaje ona w naturalny sposób. Czy ludzkość poradzi sobie z takim kryzysem?

Wydaje się, że tak. Zwłaszcza, że już raz sobie z podobnym kryzysem poradziła. W XVII i XVIII wieku. Wtedy też następowało dużo szybsze zużywanie paliwa, którego brak mógłby cofnąć przemysł, uzbrojenie i narzędzia do poziomu sprzed dwóch tysięcy lat przed naszą erą, epoki brązu. Świat, a przynajmniej Anglia stanęła przed problemem wyczerpywania się węgla drzewnego. I chociaż znana była technologia, która mogła go zastąpić przy wytopie żelaza, to na jej upowszechnienie trzeba było ponad pół wieku.

Ale nie uprzedzajmy faktów  Potrzebne będzie jednak małe wprowadzenie, zanim przejdziemy do meritum.

Człowiek opanował technikę wytopu żelaza jakieś dwa tysiące lat przed naszą erą. Do XVII wieku do jego wytopu był używany był stosunkowo czysty pierwiastkowo węgiel drzewny. Do produkcji niecałej tony żelaza (a właściwie stali, będącej stopem żelaza i węgla), pierwszym hutnikom żelaza, korzystającym z prymitywnych dymarek (osiągających temperaturę 1200 stopni) potrzeba było 14 ton paliwa – węgla drzewnego. Znany węgiel kamienny i brunatny nie nadawały się do produkcji z uwagi na zbyt duże domieszki innych pierwiastków i związków – głównie siarczanów, co powodowało, że stal była zbyt krucha i nienadająca się do celów przemysłowych. Późniejsze wynalazki, w tym koło wodne (rozpowszechniło się w XII i XIII wieku) napędzające między innymi miechy hutnicze pozwoliły na podniesienie temperatury wytopu i zmniejszenie zużycia paliwa do 8 ton na tonę stali. Oznaczało to jednak, że na jeden piec potrzeba było wyrąbać 250 hektarów lasu.

Pod koniec średniowiecza udało się zwiększyć wydajność, tworząc kilkumetrowe piece do których można było załadować więcej rudy żelaza i paliwa. Niestety, taki piec nie dawał gotowej do dalszej produkcji stali (o niewielkiej zawartości węgla), a surówkę zawierającą 45% węgla, zbyt kruchą do obróbki. Z tego powodu trzeba było ją świeżyć, czyli ponownie przetopić w odpowiednim palenisku, gdzie powoli utleniał się nadmiar węgla. Skomplikowane, ale dużo wydajniejsze od tradycyjnych dymarek. Piec mógł wyprodukować 300 ton stali rocznie, zużywając odpowiednio więcej paliwa. A inne dziedziny gospodarki również musiały używać drewna.

Drewno dostarczało ciepła jako opał, służyło do budowy domów, statków. Węgiel drzewny wykorzystywali metalurdzy. Produkcja prochu strzelniczego wymagała węgla drzewnego. Z popiołu drzewnego uzyskiwano potas, niezbędny w produkcji mydła i szkła. Dodajmy do tego wycinające lasy rolnictwo.

Najszybciej rosła produkcja w metalurgii, co było spowodowane nowymi rodzajami broni, upowszechnionymi w XVI i XVII wieku – bronią palną i armatami. Wiek XVII nazywano żelaznym z uwagi na liczne wojny w tym okresie. Najlepsze armaty były brązowe, ale już wtedy znano maksymę Engelsa, że ilość przechodzi w jakość i szybko przestawiono się na czterokrotnie tańsze armaty żelazne.

Szybki wzrost potrzeb hutniczych spowodował gwałtowny wyrąb lasów. W Hiszpanii, która w tych wiekach niemal nieprzerwanie prowadziła wojnę wyrąbano niemal wszystkie drzewa w okolicach centrów hutniczych. Narzekano wtedy, że w tamtych regionach cena opału przekraczała wartość gotowanego jedzenia.

Nie tylko hutnictwo wycinało drzewa. Surowiec potrzebny był do budowy flot, tak wojennych, jak i handlowych. W Anglii w latach 1650-1688 zbudowano 209 okrętów wojennych. Wycięto wtedy najcenniejsze drzewa w lasach królewskich. Pod koniec XVII wieku drewno stanowiło 53% towarów przywożonych do Anglii!

Od 1625 do 1685 roku cena węgla drzewnego w Anglii wzrosła o ponad 200%, podczas gdy ceny innych produktów niemal się nie zmieniły. Wysoka cena paliwa przy utrzymującej się cenie żelaza zahamowała rozwój krajowego hutnictwa. Produkcja jego za granicą była tańsza – było tam więcej lasów, zwłaszcza w Szwecji. Popyt na żelazo stale się zwiększał, a co za tym idzie import. Od 1625 do 1685 import żelaza ze Szwecji zwiększył się o około 900%.

Wzrost cen opału spowodował, że zaczęto używać węgla kamiennego (wydobywanego już od średniowiecza!) tam, gdzie mógł zastąpić węgiel drzewny i drewno. Na początku XVII wieku stał się on pomimo swoich minusów (duża ilość sadzy i dymu, smród podczas palenia), podstawowym paliwem do ogrzewania domostw. Pierwotnie używano go tylko w kuchni, ale później zadomowił się także w kominkach w sypialniach i salonach. W 1550 roku do Londynu trafiało 25 tys. ton węgla, w 1650 – 409 tys. ton.

Za mieszczanami ogrzewającymi domy poszli rzemieślnicy, którzy uciekali przed wzrostem cen węgla drzewnego. Mogli to zrobić mydlarze, wytwórcy ałunu, wapna, hutnicy metali nieżelaznych. Nie wymagało to zmiany technologii, a jedynie przyzwyczajeń. W efekcie, o ile w połowie XVI wieku wydobywano 210 tys. ton tego surowca, to pod koniec XVII było to już 3 miliony ton. Na ten węgiel nie mogli przestawić się jedynie hutnicy żelaza.

Od połowy XVII wieku zaczęło być głośno o konieczności oszczędzania drewna. Nie brzmi to znajomo? Nawoływano ziemian do zwiększenia wydajności ziemi, aby nie karczować lasów pod pola. Postulowano zalesianie, które pod ósmej dekadzie zostało nakazane ustawą parlamentu. Hutnicy zakładali plantacje drzew, które po 10-20 latach przerabiano na węgiel drzewny. Problem ten nie dotyczył tylko Anglii, ale i innych krajów europejskich. Na początku XVII wieku pierwszy minister Henryka IV książę Maksymilian Sully przepowiadał, że wszystko co niezbędne do życia będzie drożeć z powodu braku paliwa (drewna opałowego) Skąd my to znamy?

Oczywiście ówczesny przemysł nie mógł wytrzebić wszystkich lasów, jednak prymitywny i drogi transport powodował, że wycięcie lasów w pobliżu siedzib ludzkich powodował gwałtowny skok cen drewna.

Napisałem, że metalurdzy w pierwszych dekadach XVII wieku musieli używać węgla drzewnego. Nie jest to jednak do końca prawdą. Wynalazek który umożliwiał produkcję stali z koksu (wyprażonego węgla kamiennym zmniejszającym do minimum domieszki innych pierwiastków), a nie węgla drzewnego powstał już w 1709 (lub parę lat później). Dokonał go skromny angielski kwakr Abraham Darby I w Coalbrookdale w angielskim hrabstwie Shropshire. Darby wcześniej produkował mosiężne odlewane naczynia. Chciał jednak stworzyć produkt tańszy, a więc mogący trafić do większej ilości konsumentów. W tym celu chciał stworzyć naczynia z żeliwa. Zaczął eksperymenty. Ze względu na wysoką cenę węgla drzewnego (produkt miał być tani!), zastąpił go w eksperymentach koksem.

Po sześciu dniach i nocach, praktycznie nie śpiąc i nie odchodząc do pieca odniósł sukces. Dopiero wtedy zasnął tak, że robotnicy nie mogli go długo dobudzić. Otrzymał wreszcie odpowiednią surówkę, której technologia oczyszczania była już znana. Wprawdzie opowieść o stworzeniu wynalazku została spisana przez jego synową po sześćdziesięciu latach i dotyczyła bogobojnego kwakra – stąd być może symbolika biblijna – to jednak nie można zaprzeczyć, że to Darby stworzył nowy świat dla rozwoju metalurgii. Oraz podwaliny dla późniejszej rewolucji przemysłowej.

Wydawałoby się, że wynalazek, który zastąpi drogi węgiel drzewny błyskawicznie wyrobi sobie popularność wśród innych metalurgów. Zwłaszcza że kwark chciał sprzedawać licencję na produkcję surówki stalowej. Tak się jednak nie stało. Na drodze do sukcesu wynalazku i zmiany paliwa stanęły efekty polityki oszczędzania i zalesiania sprzed sześćdziesięciu lat. Węgiel drzewny przestał stale drożeć, a jego cena wręcz spadła o kilka procent. W efekcie tona surówki wykonana metodą Darby’ego kosztowała 7 funtów, a za pomocą starych metod – niecałe 6. Wynalazca zmarł w 1717 roku osiągając jednak pewien sukces – dzięki krzemowi w jego surówce naczynia produkowane niego mogły mieć cieńsze ścianki niż u konkurencji.

Jednak wzrost popytu na żelazo oraz budowa kolejnej floty spowodowały, że w połowie XVIII wieku cena węgla drzewnego znowu gwałtownie wzrastała. W dwudziestoleciu 1745-1765 wyczerpały się zapasy dokonane za pomocą zalesiania i węgiel drzewny zdrożał o 33%. Anglia znowu musiała importować stal – tym razem od Rosjan. Ci, korzystając z uprzywilejowanej pozycji głównego dostawcy zaczęli podnosić ceny, uważając, że Anglicy muszą za nie zapłacić. Ponownie nie sposób nie pomyśleć o odwołaniu do współczesności i polityce prowadzonej przez rosyjski Gazprom.

Kryzys energetyczny powrócił z większą siłą. Tym razem na jego drodze stanęła jednak technologia – popularność pieców wykorzystujących nowe paliwo – koks szybko wzrosła. Wzrost gospodarczy mierzony ilością wytopionej stali zmieniał się w rewolucję przemysłową.

Wnioski na dzisiaj:

1. Kryzysy energetyczne były, są i prawdopodobnie będą pojawiać się zawsze.
2. Oszczędność nie przynosi trwałych rezultatów – kryzys energetyczny powróci, jeszcze silniejszy.
3. Ropa się nie skończy – przy odpowiednio wysokich jej cenach, do produkcji energii wykorzystana zostanie jakiś wynalazek (być może już znany!), który po upowszechnieniu stanie się tańszy.
4. Ciesz się z wzrostu ceny ropy – przyspieszy to kolejną rewolucję przemysłową.
5. Nie wierzmy histerykom opowiadającym o nieuchronnej katastrofie. Nic złego się nie zdarzy, kiedy skończy się ropa. Technologia zawsze znajdzie rozwiązanie. Trust me, I’m a historian.

Zamiast bibliografii:
Artykuł powstał w oparciu o egzamin z historii nowożytnej zdawany u prof. Michała Kopczyńskiego oraz jego przypomnienie za pomocą: Brinley Thomas, The Industrial Revolution and the Atlantic Economy, Selected Essays, London 1993, Michał Kopczyński, Kryzys energetyczny XVII wieku, Rzeczpospolita, data publikacji 20.05.2008.

0

0