Леса, накопление воды, энергия и судоходство. (Тейлор.) Труды Американского гидрохимического общества.
Наши внутренние водные пути. (Макги.)
Основы гидрологии. (Макги.)
Естественное движение воды в полузасушливых регионах. (Макги.)
Ирригация в Соединенных Штатах. Бюро переписи населения Министерства торговли и труда.
Ирригационные проекты Службы мелиорации США.
Отчеты об ирригации в различных штатах. Обращаться к губернатору.
ГЛАВА V
УГОЛЬ
Когда мы начинаем изучать минеральные ресурсы страны, мы переходим к условиям, совершенно отличным от тех, которые мы рассматривали ранее. До сих пор мы имели дело с ресурсами, которые можно возобновить: почву — путем правильного управления, леса — путем пересадки, воды — с помощью природных процессов; но топливо, железо и многие другие минеральные ресурсы, однажды использованные, исчезают навсегда.
Что касается их важности, Эндрю Карнеги говорит: «Из всех металлов мира железо в наши дни является самым полезным. Начало железного века ознаменовало начало реального промышленного развития. Сегодня положение наций можно почти измерить его производством и использованием. Железо и уголь составляют основу нашего процветания. Ценность каждого из них зависит от количества и близости другого. В наше время промышленность и транспорт опираются на них, и при наличии достаточного количества земли и плодородной почвы они определяют прогресс любого народа».
Нам иногда говорят, что нам не нужно беспокоиться о будущем, что новые открытия и изобретения заменят нынешнее топливо, и даже заменители минералов будут разработаны задолго до того, как запасы будут исчерпаны. Это может быть правдой, и в некотором смысле будущее должно позаботиться о себе само, но пока новые изобретения не были фактически сделаны, преступно тратить нынешние ресурсы и слепо верить, что время сделает нашу глупость здравым суждением и дальновидностью.
У нас есть огромные неиспользованные минеральные ресурсы; нынешнему поколению, даже его детям и детям его детей, не нужно бояться нехватки. Но при использовании тех ресурсов, которые неуклонно и навсегда уменьшаются, мы должны смотреть далеко в будущее. Мы обязаны взять только свою часть запасов, а остальное оставить нетронутым и неиспорченным для тех, кто придет после нас. Когда мы рассматриваем, что эти минеральные ресурсы сделали для нашей страны за последние пятьдесят лет, когда мы понимаем, что только благодаря наличию дешевого и обильного угля, железа и меди были развиты наши железные дороги, наши различные электрические системы и наши великие мануфактуры, мы можем осознать наш долг дать грядущим поколениям равную возможность развивать свои идеи.
Ежегодная продукция шахт Соединенных Штатов в настоящее время оценивается более чем в 2 000 000 000 долларов. Шестьдесят пять вагонов груза из каждых ста, перевозимых нашими железными дорогами, состоят из минеральных продуктов. Более миллиона человек занято на шахтах, и более чем в два раза больше — в обработке и транспортировке продукции шахт.
Из каждых ста тонн угля, добываемого во всем мире, Соединенные Штаты производят сорок три тонны. Мы поставляем сорок пять тонн из каждых ста железной руды, двадцать две тонны золота, тридцать тонн серебра, тридцать три тонны свинца, почти двадцать восемь тонн цинка, около пятидесяти пяти тонн меди и шестьдесят три тонны нефти, потребляемой всеми цивилизованными странами.
Это было бы поводом для великой национальной гордости, если бы нам не нужно было также учитывать постыдный факт, что наши потери при добыче, обработке и использовании наших минеральных продуктов оцениваются более чем в 1 500 000 долларов в день, или за год — в гигантскую сумму 547 500 000 долларов. То есть более одной четверти всей продукции тратится впустую!
Из всех наших минералов топливо, которое обеспечивает тепло, свет и энергию для бытовых и производственных целей, является самым необходимым и важным. Другие материалы не могут быть произведены без их помощи. Почти каждая деталь современной жизни изменилась бы, если бы у нас больше не было много топлива. Его использование означает его немедленное и полное уничтожение, что неверно ни для одного другого ресурса, и использование топлива увеличивается и будет увеличиваться так быстро, что его сохранение становится серьезной проблемой.
Основными видами топлива являются уголь, газ, нефть, торф, спирт и дерево, и из них уголь в настоящее время является, безусловно, самым важным. Первая запись об угле, добытом в этой стране, относится к 1814 году, когда в Пенсильвании было добыто двадцать две тонны антрацита, или твердого угля. С каждым годом добывалось все большее количество, но до 1821 года добыча составляла менее пятисот тонн в год. В 1822 году добыча выросла почти до 60 000 тонн и с тех пор увеличивалась семимильными шагами.
За семьдесят пять лет с 1820 по 1895 год было добыто почти 4 000 000 000 тонн методами, настолько расточительными, что 6 000 000 000 тонн были уничтожены или оставлены в земле так, что их невозможно было восстановить. В течение следующих десяти лет было произведено столько же, сколько за все семьдесят пять предыдущих лет, и за этот период 3 000 000 000 тонн были уничтожены или оставлены в земле вне досягаемости для будущего использования. К настоящему времени фактическое количество использованного угля составило более 7 500 000 000 тонн; потери — 9 000 000 000 тонн.
Эксперты подсчитали, что вначале было около 2 000 000 000 000 тонн доступного угля, так что мы сейчас, при всей нашей расточительности, использовали менее двух процентов нашего первоначального наследия. Но мы должны помнить, что за десять лет, закончившихся в 1905 году, мы использовали столько же, сколько за всю историю нашей страны до того времени, и темпы потребления все еще растут. В 1907 году объем добычи составил около 450 000 000 тонн. Рассчитывая на продолжение тех же темпов роста, в 1917 году это будет 900 000 000 тонн в год, и если те же условия сохранятся в течение двадцати лет, мы будем использовать и тратить впустую за один год столько, сколько использовали за всю нашу историю до настоящего времени. К тому времени более одной восьмой наших первоначальных запасов исчезнет, и менее чем через двести лет почти все они исчезнут навсегда.
Это долгое время, если смотреть вперед, но короткое, если оглядываться назад. Оно возвращает нас только к детству Бенджамина Франклина и других выдающихся деятелей нашей ранней истории; и если бы эта нация могла рассчитывать только на равный период процветающего развития в будущем, время показалось бы действительно коротким.
Но опасность исчерпания наших запасов угля заключается не столько в его нынешнем использовании, сколько в быстром росте его потребления. Пятьдесят лет назад (примерно во время Гражданской войны) мы использовали количество, равное чуть более четверти тонны на каждого мужчину, женщину и ребенка, живших тогда в стране. Сейчас эта норма составляет пять тонн, или в двадцать раз больше, на каждого человека из всего нашего значительно увеличившегося населения.
Компания Pittsburg Coal Company владеет примерно одной седьмой частью великих антрацитовых месторождений Пенсильвании. Исходя из того количества, которое она сейчас добывает каждый год, и судя по количеству угля, которое она способна при нынешних методах извлечь с одного акра угольной земли, делается оценка, что это Питтсбургское месторождение будет исчерпано через девяносто три года. Аналогичное сравнение всех восточных месторождений указывает на то, что к началу следующего века в Аппалачском бассейне практически не останется дешевого топлива.
Геологическая служба сообщает, что, принимая во внимание доступный уголь, который можно достичь и добыть нынешними методами, и предполагая, что нынешние условия использования, потерь и роста сохранятся, запасы угля будут исчерпаны к 2015 году н. э., но принимая во внимание вероятные улучшения в его использовании, 2027 год н. э. оценивается как время, когда нынешние угольные месторождения будут исчерпаны, а середина того века — как время, когда все угольные месторождения в Соединенных Штатах исчезнут.
Эта правдивая история хорошо иллюстрирует необходимость сохранения и глупость беспечного расточительства. Высоко в холмах Питтсбургского региона ранние поселенцы нашли толстый пласт отличного угля. Им было невозможно построить дороги вверх по крутым скалам, поэтому нужно было придумать какой-то способ спуска угля в долины. Бизоны бродили по западным равнинам бесчисленными миллионами и были настолько многочисленны вокруг Питтсбурга, что запасы казались неисчерпаемыми. Поэтому пионеры убивали бизонов, наполняли каждую шкуру несколькими бушелями угля, зашивали ее и сбрасывали вниз по склону горы.
Это был способ, которым они продавали свой уголь — уничтожая своих бизонов. В течение многих лет никто не мечтал, что запасы бизонов когда-нибудь закончатся. И так, как на востоке, так и на западе, их убивали ради шкур, которые продавались за несколько центов, ради рогов, ради запаса стейков или просто ради спорта; а потом однажды люди проснулись и обнаружили, что бизоны исчезли, не в одном поселении, как они предполагали, а повсюду. Осталось несколько штук, о которых тщательно заботится правительство. Они являются одними из наших самых ценных владений, и все же всего несколько лет назад они уничтожались, тратились впустую миллионами.
Это исчезновение бизонов, шкуры которых, такие же обычные тогда, как сейчас мешковина, использовались для продажи нашего первого угля, несет в себе глубокий урок о том, что произойдет с самим углем, даже в течение нынешнего века, если наши люди не осознают последствия того, что они делают, и не предпримут решительных усилий, чтобы остановить все ненужные потери.
Давайте посмотрим, где и как происходят эти потери. Первая серьезная потеря нашего угля происходит на шахтах. Существует три великих потери при добыче.
(1) Угольный пласт не состоит целиком из чистого угля, особенно если он очень толстый. Иногда встречаются слои сланца или глины, что дает большое количество золы. Это никогда не может быть продано как обычный товарный уголь; но он богат углеродом, и многое из этого можно было бы использовать, если бы его можно было продавать рядом с шахтами как низкосортный уголь. В прошлом для него почти не было рынка, и если он находился в кровле или почве угольного пласта, его оставляли невыработанным. Если он смешивался с чистым углем, низкосортный уголь выбрасывался в огромные кучи у входа в шахту. Этот отработанный уголь называется штыбом. Количество варьируется от одной десятой до половины угля почти в каждом угольном пласте и, вероятно, в среднем составило бы одну четверть во всех шахтах страны.
Этот материал богат углеродом, и при использовании в газовых двигателях он обеспечит больше энергии, чем лучший уголь Покахонтас при использовании в паровых двигателях. Таким образом, четверть всего нашего угля растрачивается на шахтах просто потому, что вместо газогенераторных двигателей применяются паровые. Если в будущем при установке энергетического оборудования этот факт будет принят во внимание, это снизит затраты для потребителя и в то же время позволит использовать значительную часть нашего нечистого угля, сохранив более качественные сорта для других целей.
(2) При добыче угля раньше было неизменным правилом оставлять опорные угольные целики, на которые опирались вышележащие породы, чтобы создавать удобные рабочие камеры и т. д. Эти целики размером от двенадцати до восемнадцати дюймов в квадрате и выше человеческого роста разбросаны по всем шахтам и обычно состоят из угля самого высокого качества. Кроме того, во многих шахтах приходится оставлять угольную кровлю толщиной в фут или более, поскольку материал над углем недостаточно прочен, чтобы предотвратить обвалы. Когда шахта забрасывается и закрывается, эти целики и кровля остаются нетронутыми, поскольку их извлечение представляет собой одну из величайших опасностей для жизни и является одной из частых причин несчастных случаев в шахтах. Маловероятно, что уголь, оставленный таким образом в заброшенных шахтах, когда-либо будет добыт, поскольку его остается недостаточно, чтобы при нынешних ценах было выгодно вновь открывать шахты; к тому же часто породы обрушиваются вокруг этих целиков, делая эту задачу почти невыполнимой.
(3) Из-за небрежного взрывания неоправданно большое количество угля превращается в пыль — штыб, который до последних нескольких лет вообще не находил сбыта. Большая часть этого штыба, представляющего собой уголь лучшего сорта в измельченном виде, остается внутри шахт. Эти потери в виде брошенной кровли, целиков и мелкого угля в совокупности составляют величину, которая для всех шахт страны в среднем достигает полной четверти того угля, что находится в земле.
Следует отметить, однако, что условия меняются к лучшему. В самых современных шахтах используется меньше опорных угольных целиков, и они имеют больший размер, поэтому опасность несчастных случаев меньше. Там, где это возможно, вместо этих небольших угольных целиков используют деревянные стойки. Они также ведут добычу как можно ближе к кровле угольного пласта, насколько это безопасно, и регулируют взрывные работы так, чтобы образовывалось гораздо меньше штыба, чем при мощных взрывах. Эти изменения в методах добычи позволяют сохранить гораздо большую долю угля, а также предотвратить многие несчастные случаи, которые являются наиболее прискорбной чертой угледобычи и требуют самого тщательного рассмотрения. (См. главу о здоровье.)
Одна крупная горнодобывающая компания в Кентукки выращивает собственные стойки, высаживая деревья прямыми, плотными рядами на своих угольных землях, тем самым заставляя землю производить собственные шахтные крепи для сохранения угля, залегающего ниже. Эта компания утверждает, что за десять лет потеряла лишь одну жизнь и сохраняет семьдесят пять процентов своего угля. Это яркий пример того, что лучшие методы добычи могут сделать как для шахтера, так и для владельца шахты, и того, как лесное хозяйство может стать подспорьем в деле охраны природных ресурсов угля, а также человеческих жизней в шахтах.
Мы уже показали, как растрачивается половина угля, но на шахтах остается еще один источник потерь. Это большое, но неизвестное количество. Уголь обычно залегает пластами или слоями с прослойками сланца или породы между ними, подобно тому как делается «слоеный пирог», где слои пирога представлены углем, а глазурь между ними — этими «породными прослойками», как их называют. На богатых месторождениях насчитывается от трех до десяти таких богатых слоев или пластов угля, расположенных один над другим. Часто случается, что самый толстый и лучший слой является нижним, и в этом случае его обычно добывают первым, невзирая на тот факт, что некоторые, а возможно, и все вышележащие пласты при этом смещаются, ломаются или заполняются смертельно опасными газами. Почти всех этих потерь можно было бы избежать, просто добывая верхний пласт первым.
На этом о потерях на шахтах всё. Это было бы достаточно серьезно, если бы это было всё, но это не всё, это только начало. Давайте теперь посмотрим, что происходит с углем, который поступает в продажу. Железные дороги являются крупнейшим единичным потребителем угля, и здесь мы сталкиваемся с удивительным утверждением, что наши локомотивы потребляют три тонны угля при выполнении той же работы, которую английские локомотивы выполняют с одной тонной. Говорят, что эта разница обусловлена различной конструкцией самих двигателей, а также более тщательной топкой или подачей топлива. Наши локомотивы используют 100 000 000 тонн в год, и даже при использовании лучших известных методов значительная часть тепловых единиц растрачивается впустую. Следует приложить огромные усилия для улучшения локомотивов, чтобы они потребляли меньше угля; но до тех пор, пока железнодорожные компании владеют угольными шахтами, как это происходит во многих случаях, они могут получать уголь настолько дешево, что стоимость усовершенствованного двигателя превышает сумму экономии.
Еще одна важная область применения — производство кокса, который используется при выплавке стали, и здесь мы также видим, где существовали огромные потери. Старая форма коксовой печи называлась «улей» из-за своей формы. Эти печи старого образца потребляют весь уголь, за исключением связанного углерода, который остается в виде кокса. По ценам, преобладавшим в 1907 году, стоимость побочных продуктов, растраченных в коксовых печах ульевого типа, составила чуть более 55 000 000 долларов — безусловно, потеря, заслуживающая внимания. Другая форма коксовых печей широко используется за рубежом и начинает применяться в нашей стране. Это ретортная печь или печь с улавливанием побочных продуктов, иногда называемая печью рекуперации.
Печи ульевого типа обычно располагаются рядом с шахтами, где стоимость угля низка, а расходы на его транспортировку невелики. С другой стороны, печи с улавливанием побочных продуктов устанавливаются вблизи крупных городов, чтобы сбывать свой газ и другие побочные продукты. Здесь к стоимости угля необходимо добавить стоимость транспортировки, но продукты реализуются поблизости, а не на расстоянии, как в случае с печами ульевого типа. Самые совершенные печи с улавливанием побочных продуктов производят не только кокс и газ, но и каменноугольную смолу, пек, аммиак и креозотовые масла, которые чрезвычайно ценны и значительно увеличивают стоимость продукции печей.
Электричество — это еще один вид света и энергии, который предполагает большие потери энергии угля; только одна пятая одного процента, то есть одна пятисотая часть ценности угля используется в электричестве, и в настоящее время не существует известного средства от этого.
Существуют, однако, методы уменьшения даже этих потерь, и им постоянно уделяется все больше внимания. Один из них заключается в том, чтобы электростанции, расположенные в городах, продавали свой отработанный пар или воду, нагретую углем в процессе его преобразования в электрическую энергию, в качестве побочного продукта. Таким образом, электростанция становится центральной отопительной установкой для снабжения магазинов, офисов и жилых домов. Другая система, испытываемая за рубежом, хотя в нашей стране она едва вышла из стадии эксперимента, предполагает создание крупных электростанций на угольных шахтах для использования штыба, низкосортной мелочи и лигнитов, то есть самого низкосортного угля, короче говоря, всех отходов шахт. Еще один план — производство электричества с помощью гидроэнергии, как мы видели в предыдущей главе.