Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - Анья Рёйне

Единственное действительно долговременное решение проблем с энергией – воспользоваться той, что непрерывно идет к нам с Солнца, таким образом, чтобы не сократить наши возможности пользоваться ею в будущем. Земля получает от Солнца во много раз больше энергии, чем мы тратим на электричество, промышленность и транспорт. Нам нужно только заполучить методы для улавливания крошечной части этой энергии – и направить в нашу цивилизацию.

Солнечная батарея – это устройство, напрямую превращающее излучение солнца в электрическую энергию^[254]. Наиболее знакомые нам солнечные батареи – например, их мы часто видим на стенах дач, их все больше на крышах домов в Норвегии – сделаны из кристаллов кремния. Благодаря солнечному свету, попадающему на солнечную батарею, электроны отделяются от атомов кремния, и батарея устроена так, что электроны могут вернуться к своим атомам, только пройдя через электрический контур. Движущиеся электроны – электрический ток, с помощью которого заряжаются батареи и работает холодильник. За последние годы в производстве солнечных батарей произошел рывок, и, по мнению многих, на пути выхода из нефтяного века эта технология окажется важнейшей^[255]. Но хватит ли у нас материалов на производство необходимых нам солнечных батарей?

С кремнием проблем нет – на Земле он встречается во всех породах. Сегодня большинство солнечных батарей также содержат свинец, серебро и олово. Согласно подсчетам, горнодобывающая промышленность прекратит поставлять свинец до 2050 года, а следом, через пару десятилетий, закончатся олово и серебро^[256]. Современные и потенциально качественные виды солнечных батарей также содержат другие, более редкие элементы, такие как галлий, теллур, индий и селен^[257]. Эти химические элементы встречаются в земной коре вместе с крупными металлами – их и производят вместе с ними. Поэтому селен у нас появляется, только когда мы добываем медь, а цена на галлий тесно связана с производством алюминия^[258]. Как и в случае с использованием всех металлов, то, насколько нам их хватит, зависит от приоритетов.

Еще можно изготавливать солнечные батареи с красителями^[259] – они по своей природе созданы для того, чтобы улавливать определенные части солнечного света и использовать солнечную энергию для перемещения электронов: например, это происходит во время фотосинтеза с помощью зеленого хлорофилла. Преимущество этого решения в том, что красители можно производить из живых организмов, а они по большей части состоят из углерода, водорода и кислорода – этих химических элементов вокруг нас в избытке. Однако и их тоже нужно использовать вместе с другими веществами – например оксидом титана с горы Энгебёфьелле, – чтобы мы смогли воспользоваться электрической энергией, производимой красителями. Кроме того, красители может повредить идущее с Солнца ультрафиолетовое излучение – точно так же сгорает наша кожа. Молекулы живых организмов постоянно разрушаются от солнечной радиации и иного воздействия, и организмы тратят много энергии на строительство новых молекул и избавление от тех, что уже разрушены. В неживых солнечных батареях необходимо создавать механизмы с той же формой защиты, иначе они долго не протянут.

Солнечные батареи отлично работают, когда светит солнце, но Земля постоянно вращается, и часто мы оказываемся на теневой стороне. К счастью, воспользоваться солнечной энергией можно и по-другому.