ГЛЮКОНИКА – ЭНЕРГЕТИКА БУДУЩЕГО

 Преамбула: Это основополагающая статья, в которой предлагается изменить глобальное развитие энергетики на подобное происходящему сбалансировано и безотходно в живой природе, в основе которой лежит процесс фотосинтеза, на английском языке впервые в 2010 году была опубликована в журнале  Scientific Israel - Technological Advantages (SITA-Journal) Yu. Magarshak  Gluconics as the Universal Renewable Energetic the SITA Journal  Vol. 12 . 189-194    (2010).  В русском переводе статья была опубликована в журнале Знание-Сила, приложении Наука Независимой Газеты и перепечатана рядом других изданий. По предложенному ее автором направлению было проведено несколько конференций, в частности одноименный с названием данной статьи симпозиум в Москве, конференция НАТО в Петербурге Silicon Versus Carbon: Fundamental Nanobiotechnoloty and Risk assessment и другие.

 

Abstract. Переходу цивилизации на технологии и энергетику, подобные тем, которые осуществляются в живой природе, в долговременной перспективе нет разумной альтернативы. Либо техногенная цивилизация научится вписываться в природу, либо она попросту перестанет существовать.                                                                            

Универсальным биологическим топливом является гликоген и его производные. При этом все биологические реакции происходят без горения, при температуре равной или близкой к температуре организма. Переход энергетики на гликоген предполагает что и другие процессы будут состыкованы с происходящими in vivo. Например, движение в мышцах осуществляется при использовании продукта расщепления гликогена ATФ при их взаимодействии с актомиозиновыми нитями. Среди процессов, которые должны будут адаптироваться к энергетике, подобной происходящему в мире живого, будет и задача использования ядерной энергетики для биохимического синтеза. То что создание альтервитальной энергетики (то есть подобной той, которая имеет место в живой природе) в принципе возможно, не вызывает сомнений так как на этих принципах построена жизнь. Решение комплекса проблем воникающих при переходе к гликогену как универсальному топливу потребует значительных затрат и усилий. Однако после перехода на гликогенную энергетику и состыковку с ней фундаментальных технологий, используемых цивилизацией, человечество сможет развиваться в гармонии с природой очень долгое время.

***

 

КОНЦЕПЦИЯ. Энергетический кризис, в котором находится человечество, имеет два корня. Первый – ограниченность существующих ископаемых энергоносителей. Вторая – загрязнение окружающей среды. И если первая из этих причин в масштабах лет носит скорее геополитический характер чем реальная нехватка природных углеводородов (разведанных запасов нефти, даже с учетом бурного роста Азии хватит как минимум на 30-40 лет, природного газа на 80 лет, угля не менее чем на полтора века), вторая грозит возможными катаклизмами (ураганами, изменениями направления океанских течений, таянием льдов, изменением состава атмосферы, глобальным потеплением и изменении климата,) в самом ближайшем будущем. При этом возможность фазовых переходов (то есть таких, при которых малые изменения параметров влекут за собой глобальные последствия) отнюдь не исключена  - а каковы критические значения параметров и когда наступят скачкообразные изменения никто не знает.

 

Причина глобальных катаклизмов, как грядущих так и уже наступающих, лежит в самом характере человеческой цивилизации, которая не вписывается и не пытается вписываться в структуру живого и взаимодействия биоценоза с атмосферой, почвой, реками и мировым океаном на нашей планете. Вплоть до 19 века люди жили в несравненно большем балансе с природой, чем после промышленной революции. Сегодня множество производств и все возрастающее накопление самых разнообразных отходов делают глобальный дисбаланс цивилизации и природы неизбежным. Энергетика 21 века вносит в дестабилизирующие процессы громадный вклад. Так, в Калифорнии выброс парниковых газов в атмосферу автомобилей составляет приблизительно половину от  общего выброса.  Изобретение паровой машины, а затем двигателя внутреннего сгорания и возможностью превращения энергии пара в электрическую в тысячи раз увеличили количество сжигаемых углеводородов –и  одновременно выбрасывания в атмосферу продуктов сжигания. В этом смысле путь от пожара в лесу до локализации огня человеком (на котором можно было жарить еду, обжигать горшки, который отпугивал хищников обогревал помещения) длиннее чем от костра в пещере до двигателя автомобиля: идея то, в сущности та же.

 

Есть ли у цивилизации какой либо иной путь? В 2004 году была выдвинута концепция Альтервитальной Цивилизации (от латинского Altera Vitae, другая жизнь). Был поставлен общий вопрос: возможна ли цивилизация, которая не нарушала бы баланса биоценоза с неживой природой и была бы полностью, или почти полностью, безотходной? На этот важнейший стратегический вопрос в принципе был дан положительный ответ (O.Figovsky, Yu.B.Magarshak, "Altera Vitae Civilization: problems and perspectives" "Scientific Israel – Technological Advantages", vol. 6, No. 3, pp.1-9, 2004). 

 

1. II. ЧТО ТАКОЕ АЛЬТЕРВИТАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА? Современная техногенная цивилизация получает, хранит, распределяет и утилизирует энергию абсолютно не так, как эти процессы осуществляются в живой природе. Оценки показывают, что энергопотребление в биоценозе на порядки (как минимум в 10 раз) превышает энергию, утилизируемую человечеством при сжигании природных энергоносителей (нефти, газа и угля). При этом не только отдельные организмы, но и биоценоз в целом находятся в глобальном балансе с природой.

 

Можно ли построить энергосистемы человечества по аналогии с тем, как это осуществляется в мире живого? А если да, то каким образом это удасться сделать? Этой кардинальной проблеме и связанным с ней технологическим, экономическим и политическим вопрос и будет посвящен workshop – первый из серии планируемых по этой тематике.

 

ОБЩИЙ ОБЗОР ЭНЕРГОСИСТЕМЫ БИОЦЕНОЗА.

Получение первичной энергии из солнечной: фотосинтез. Универсальным первичным источником энергии в мире живого является солнце. Поглощение квантов света осуществляется в фотосинтезе, в результате которого синтезируется глюкоза, являющаяся универсальным биологическим топливом.

 

                                                     хлорофилл

6CO₂ + 6H₂O    ––––––––––––––>®  C₆H₁₂O₆ +6O₂

                        солнечный свет

 

Существует два вида молекулы хлорофилла А и B, отличающиеся лишь одной группой   атомов. Несмотря на то, что различие минимально, эти две молекулы совокупно перекрывают очень широкий спектр, в частности почти весь видимый глазом свет. Непоглощенной остается зона 500-600 рм, соттветствующая зеленому свету (именно поэтому листья растений и планктон как правило имеют зеленый свет).  Для длительного хранения энергии глюкоза энзиматически преобразуется в свои производные: в растениях в дендример альфа-глюкозы  крахмал, у животных в дендример альфа глюкозы - гликоген. Кроме того, стволы и ветки деревьев более чем наполовину по массе состоят из линейной формы бета-глюкозы – целлюлозы. В дендримерных формах глюкозы при утилизации энергии от молекулы по одной отщепляются замыкающие ветви звенья. Это позволяет делать процесс утилизации энергии in vivo универсальным и контролируемым на молекулярном уровне.

Универсальные формы хранение энергии in vivo: крахмал и гликоген. Молекулы полимера - крахмала накапливаются в клетках растений и образуют запас питательных веществ, в то время, как молекулы мономеров глюкозы не откладываются про запас а либо преобразуются в полимерные (линейную целлюлоза, или дендримерную – крахмал и гликоген) формы, либо быстро расходуются.

Крахмал содержится в больших количествах во всех зерновых злаках - пшенице, рисе, ячмене и т.д., а также в картофеле.  В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала. Общая масса крахмала, синтезируемого в течение года in vivo, оценивается в сотни миллиардов тон.

Гликоген - главная форма запасания углеводов у животных. Гликоген - полисахарид, откладывающийся в виде гранул в цитоплазме клеток и расщепляющийся до глюкозы при недостатке ее в организме. Гликоген запасается больше всего в печени (до 6% от массы печени) и в мышцах (порядка 1% массы мышц).

 

Целлюлоза – это клетчатка, главный строительный материал растительного мира, образующий клеточные стенки деревьев и других высших растений. Самая чистая природная форма целлюлозы – волоски семян хлопчатника. В древесине содержится от 40 до 60% целлюлозы. Различие между молекулами целлюлозы и крахмала состоит также и в том, что число n у целлюлозы больше. В состав одной макромолекулы крахмала входит от нескольких сотен до нескольких тысяч звеньев, а в состав молекулы целлюлозы - свыше 10 000 звеньев. Целлюлоза образует волокна, которые придают растению жесткость и прочность. Так, волокно целлюлозы прочнее, чем стальная проволока такого же диаметра. Из целлюлозы в значительной мере состоят стволы и ветви деревьев.

Целлюлоза, крахмал и гликоген имеют одинаковую химическую формулу (C₆H₁₀O₅)_n.  Однако физические и биологические свойства их существенно отличаются. В организмах они утилизируются разными ферментами. Человек не может есть стволы деревьев потому что в человеческом организме нет ферментов, расщепляющих целлюлозу. Слоны же едят и листья и ветви потому, что в их организме ферменты, расщепляющие целлюлозу, есть.

 

Утилизация энергии in vivo: гликолиз, цикл Кребса и Хемиосмосис.

Согласно современным воззрениям, утилизация энергии, запасенной в углевородах,  осуществляется в три этапа, каждый последующий из которых осуществляется только как результат предыдущего.

1. гликолиз: анаэробное превращение глюкозы в пируват, в результате которого производится ATP.
2. Аэробный процесс окислительного фофорилирования (также называемый циклом Кребса), сопряженный с конечным продуктом гликолиза пируватом путем его описления в Acetyl CoA. На этом этапе производятся дополнительные молекулы ATP и кроме того NADH, являющийся универсальным переносчиком электронов в клетке (а также FADH₂)

3)  хемиосмосис (chemiosmosis) происходящий в мембранах митохондрий,

контролируется несколькими ферментами при участии NADH и FADH₂, приводящий к образованию дополнительных молекул ATP.

 

В результате этих трех процессов из одной молекулы глюкозы проивзодится до 38 молекул ATP.

            Пара аденозинтрифосфат-аденозиндифосфан является “молекулярным шатлом. ATP богата энергие потому, что содержит две фосфоводородные связи. Когда эти связи рвутся, освобождается свободная энергия, которая может использоваться в метаболизме. Энергия гидролиза одного фосфата освобождает 30 KJ/mole, разрыв второго фосфата освобождает еще 30 KJ/mole. Следует иметь в виду, что преобразования ATP в ADP и ADP в ATP именно цикл а не обратимая реакция: стадии в направлении ATP ->ADP  и в направлении ATP  ->ADP синтезируются разными ферментами.

            ATP постоянно потребляется организмом. За сутки в организме человека потребляется примерно 40 кг ATP, в то время как общая масса ATP в организме человека порядка 50 грамм. ATP никогда не хранится долго: за сутки она может совершить сотни и даже тысячи циклов. При усиленной работе расход ATP составляет до пятисот грамм в минуту. Суммарная масса произведенного в огранизме ATP за сутки может в несколько раз превысить массу животного, хотя в каждый момент времени в организме этого универсального энергетического вещества имеется в сотни или даже тысячи раз меньше этой величины.

Основная функция цикла NAD⁺ • NADH (сокращение от Nicotinamide Adenine Dinucleotide) – перенос электрона. При прохождении реакции вправо катализируется окисление (потеря электрона), при прохождении реакции справа – налево, так и восстановление (приобретение электрона) – при прохождении реакции слева направо.  При этом, однако, NAD⁺ и NADH вступают в реакцию с разными молекулами, то есть это не обратимая реакция, которая может прийти к равновесию, а именно цикл, катализируемый и контролируемый энзиматически вдали от состояния равновесия.

По типу функционирования пара (NAD⁺  – NADH), так же как и пара (ATP – ADP), является двухтактным молекулярным двигателем, который после каждого цикла возвращается в исходное состояние. Фундаментальное отличие двигателей in vivo от двигателей внутреннего сгорания или турбин состоит в том, что а) они работают при температуре среды б) с контролем за функционированием каждой молекулы, в) безотходно, и г) намного более эффективно и экономно.

 

Превращение энергии запасенной в химических связях, в механическую in vivo. В процессе жизнедеятельности всех без исключения организмов, утилизация запасенной в химических связях энергии происходит с контролем за метаболизмом КАЖДОЙ МОЛЕКУЛЫ. И процессы эти происходят при температуре, близкой к температуре окружающей среды. Высокотемпературная утилизация (горение) in vivo, в отличие от человеческой цивилизации не используется никогда. Кроме высокой температуры, горение характеризуется бесконтрольным превращением триллионов молекул в другие – главной утилизируемой в технологиях функциях при этом является суммарное выделяемое тепло. В противоположность этому, в живой природе контроль при утилизацией энергии осуществляется за метаболизмом КАЖДОЙ МОЛЕКУЛЫ.

 

ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МЫШЦЫ. Мышцы являются универсальным механизм, используемом многоклеточными организмами в живой природе для получения механической энергии. Мышцы состоят из актиновых (тонких) и миозиновых (толстых) нитей, состоящих из мономеров, сгруппированных в кластеры. Цикл функционирования мышцы в общих чертах выглядит так:

• головка миозинового мономера присоединена к мономеру актиновой нити прочной связью. При этом мономер актина, соседний с тем, к которому прикреплена головка мономера миозина, свободен.
• Молекула ATP происсоединятеся к образовавшемуся комплексу мономеров актина и миозина и индуцирует конфармационный передход к головке миозина, после чего эта головка отсоединяется от нити актина. При этом ATP превращается в ADP и фосфатную группу Pi.
• В головке миозина происходит конформационный переход, в результате которого фосфатная группа Pi отделяется от головки, а сама головка – от мономера актина.
• Головка миозина (вместе с присоединенной к ней ADP) поворачивается и присоединяется к следующему мономеру актина. При этом процессе атиновые и миозиновые нити перемещаются друг относительно друга на один шаг, а аденозинтирфосфат освоблождается.

            После чего цикл повторяется. В результате множественных повторений цикла в каждом из кластеров, в которые сгруппированы мономеры актина и миозина, происходит сокращение мышцы.

 

СРАВНЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ УТИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ IN VIVO И В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОГЕННОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ.

1. В то время, как поколения технологий в ключевых областях промышленности в начале 21 века сменяются каждые несколько лет, живая природа исключительно консервативна. Одни и те же биологические механизмы, раз созданные, функционируют практически без изменений во всех организмах (количество видов которых на земле исчисляется миллионами) в течение миллиардов лет. Фотосинтез, гликолиз, цикл Кребса, хемиосмосиз и работа мышцы являются неизменными универсальными механизмами.

 

2. В технологенной цивилизации современности утилизация первичных

источников энергии (нефти, газа, угля) происходит

А) с выбросом вредных газов в атмосферу

Б) при высоких температурах и

В) с контролем только глобальных параметров (таких как давление в камере, температура горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания, масса смеси и им подобные.

     Напротив: в живой природе утилизация энергии происходит

А) экологически чисто

Б) при нормальной температуре и

В) с контролем за утилизации каждой молекулы.

 

3. Технологии утилизации угля, нефти, газа отличаются друг от друга, а также зависят от применений. Например, технологии работы теплоэлектростанций и газовых кательных разительно отличается. Напротив: основные этапы утилизации энергии in vivo (превращение мономеров глюкозы в дендримеры крахмала (растения) и гликогена (животные), гликолиз, цикл кребса и хемиосмозис являются универсальными механизмами.

 

4. В то время, как в цивилизации используются различные виды топлива (в частности органиского происхождения, такие как дрова, нефть, торф), так и неорганические (природный газ), в живой природе имеется одно универсальное топливо: глюкоза.

 

5. Хранение энергоносителей в современной цивилизации (нефте- и газохранилища) подвержены опасности воспламенения. Напротив: формы длительного хранения энергии– гликоген и крахмал – in vivo не являются не только самовоспламеняющимися, но и трудно поджигаемыми, будучи смешанными с другими химическими органеллами и веществами. Соответственно этому горят только мертвые растения (вызженная солнцем трава, погибшее дерево). Но, например, луг от костра загореться не может. Требуется значительная энергия, чтобы вызвать лестой пожар, в то время как для того, чтобы поджечь нефтехранилище или бензобак достаточно одной спички.

 

6. КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ АЛЬТЕРВИТАЛЬНОЙ

ЭНЕРГЕТИКИ. Общая идея – создать систему получения, хранения и утилизации энергии аналогичную той, которая существует в живой природе, с использованием уже существующих и эффективно работающих in vivo механизмов.

• получение глюкозы с помощью фотосинтеза не представляет проблем, так как на земном шаре в растениях и в фотопланктоне производятся десятки тысяч тонн глюкозы в секунду.
• перевод глюкозы в формы, способные сохраняться длительное время и удобные к перевозке или перемещению по глюкопроводам. Такими формами могут быть гликоген, крахмал и другие производные глюкозы. При этом целесообразно использовать ферментативные процессы, существующие в природе.
• утилизация глюкозы, ее разложение до ATP и NADH. Эти процессы, происходящие в митохондриях, а также в цикле Кребса и хемиосмосисе необходимо выделить в отдельный процесс.
• стыковка полученной в результате разложения глюкозы энергии (прежде всего в форме ATP и NADH, а также в виде других производных глюкозы, с технологиями. Прежде всего такими технологиями должны быть превращение химической энергии глюкозы и продуктов ее разложения в механическую и электрическую энергии. В природе такие процессы известны. Мышца преобразует энергию, запасенную в гликогене, в механическую энергию. Электрический скат преобразует энергию глюкозы – универсального топлива in vivo – в электроэнергию. Возможны и другие формы стыковки, аналогичные тем, которые использются в живой природе. Например, превращение энергии глюкозы в цветовые картины и гаммы осуществляется в организме хамелеона. Восприятие зрительных сигналов происходит в глазу. И так далее.

 

Особый интерес представляет стыковка гликолитической энергетики с нанотехнологиями. В случае, если такая стыковка будет осуществлена, и снабжение энергией, и механизмы ее утилизации будут иметь одинаковые масштабы – нанометры, и сходные принципы функционирования. Что само по себе имеет колоссальные перспективы.

 

Каковы перспективы указанной программы? Прежде всего заметим, что стадии 1 и 2 не являются проблематичными. Массовое производство гликогена и крахмала, а также их транспортировка в жидком виде и твердом виде (порошок, спрессованные параллелепипеды) может быть при наличии спроса и финансирования налажена за несколько лет. Стадии 3 и 4 несравненно более трудные в воплощении – не в живой природе (где они замечательно функционируют) а в технике. Проблема поэтому стоит следующим образом: может ли человечество решить проблему превращения энергии глюкозы в механическую энергию (без горения, при температуре, близкой к температуре среды) в течение несколько десятков лет? Может ли оно сделать это при наличии финансирования, соизмеримого с затратами на создания атомного оружия или термояда? Ведь в отличие от термоядерных установок, мышца работает. «Установки», превращающие энергию химических связей, запасенную в гликогене, в механическую энергию при комнатной температуре, также известны: это, например, лошадь (которая в день съедает несколько килограммов глюкозы или ее производных), а также человеческая рука. Трудности при реализации программы Альтервитальной Энергетики, в основе которой, как и в биоценозе, находится преобразования гликогена, очевидны. Но непреодолимы ли они? В настоящее время выращиваются отдельные человеческие органы и генетически модифицированные растения. Насколько сложнее технология, связанная с альтеритальной  механикой, чем выращивание в пробирке эмбриона? Оценки давать трудно но ясно одно: эта проблема в принципе решаема. Зато после того, как она будет решена, проблема энергоносителей, а также зависимость от нефтедобывающих стран исчезнет. Проблема глобального потепления также будет во многом снята или резко уменьшится, так как гликолитический цикл полностью вписывается в существующий баланс живой и неживой природы. Никаких выбросов вредных неутилизируемых газов при этом в атмосферу при этом не будет – как нет их в результате жизнедеятельности лошади, человека или червя.

           

Первая и вторая стадии не представляют принципиальных проблем.

 

ГЛОБАЛЬНАЯ НАНОЭНЕРГЕТИКА. Глобальная энергетика понимается на удивление узко. Между тем преобразования глюкозы в биоценозе оперируют с энергиями, превышающими суммарную мощность всех электростанций, существующих в настоящее время, во много раз. Однако глюконика имеет и иной аспект. По мере перехода технологий к наномасштабам (то есть таким, в которых функционируют биомолекулы) проблема, какие именно носители энергии позволят устройствам функционировать, выходит на первый план. Сегодня кажется очевидным, что таковой должна быть электрическая энергия, так как именно на электронике построены все логические схемы. Между тем в биологии (то есть в наномасштабах) принципы функционирования биосистем, осуществляющих те же функции, абсолютно другие: in vivo используются не плоские платы, а взаимодействия трехмерных молекул. И перенос электронов используется для решения локальных задач, но ни в коей мере не является главным в метаболизме и функционировании организмов. Переход на функционирование приборов на принципах, подобным тем, которые имеют место в живой природе, в нанотехнологиях в перспективе представляется неизбежным. Именно в направлении гармонии с миром живого должен быть направлен вектор внедрения человека в нано-масштабы, или как минимум одно из доминирующих направлений.

 

СРАВНЕНИЕ  ГЛЮКОНИКИ С ДРУГИМИ ВИДАМИ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГИИ. Альтервитальная Энергетика имеет решающие преимущества всеми развиваемыми в настоящее время альтернативными видами энергии.

• По сравнению с водородной энергетикой, для которой требуется первичное топливо (электроэнергия) которая превышает ту, которая затем может быть потреблена. Одного этого достаточно чтобы понять, что водородная энергетика решить проблему недостатка энергии в которой нуждается человечество не может даже теоретически. Кроме того, на пути водородной энергетики стоит ряд трудно преодолимых, или вообще непреодолимых, технологических проблем. Поэтому широко разрекламированная программа водородной энергетики, на которую к тому же потрачены очень большие средства, постепенно без излишнего шума свертывается. Водородную энергетику как универсальную энергетику будущего всерьез воспринимать, безусловно, нельзя.
• По сравнению с термоядерными установками:

1) на термоядерные установки затрачены колоссальные деньги и более сорока лет работы – и тем не менее они не только не построены (в отличие от атомных электростанций, которые были созданы за считанные годы после начала работ), но нет уверенности что они будут построены когда либо.

2) термоядерные установки не решают проблемы топлива, в частности, для автомобилей. Они не являются заменой нефти. Напротив: альтервитальное топливо полностью решает проблему не только снимая проблему нефти, но и снимая парниковый эффект и прочие загрязнения среды.

• По сравнению с сжиганием биотоплива: теплотворная способность приблизительно та же. Но сжигание любого топлива создает парниковый эффект, в то время как при альтервитальном процессе работы двигателя (аналогичного работе мышцы) горения вообще не происходит, а выделяется углекислый газ в количестве, не превышающем то, которое было поглощено в процессе биосинтеза. Кроме того представить себе, что в нано-устойствах используется горение можно только в юмористической фантастике.

 

С самого своего происхождения homo sapiens использовал в качестве источника энергии огонь. То же можно сказать о большинство современных источников энергии и устройств, преобразующих энергию из одних видов в другие (паровозы, тепловозы, двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели и другие). Напротив – в живой природе огонь в качестве источника энергии на протяжении более чем четырех миллиардов лет существования жизни на земле (насколько известно) не использовался никогда. Утилизация энергии химических связей в живой природе исключительно эффективно. Энергии, утилизируемые in vivo при потреблении 1 кг пищи, и энергия утилизируемая при сжигании 1 кг нефти одного порядка величины.

 

ВЫВОДЫ. Переход цивилизации к способам генерации и преобразования энергии, подобных тем, которые осуществляются in vivo, является естественным. Более того – в стратегической перспективе неизбежным. Такому переходу просто нет разумной альтернативы. Само собой разумеется, создание глюконики потребует значительных финансовых средств и когерентных усилий всего интеллектуального человечества. Перевод энергетики на глюконику может занять 10-20 лет. Перевод технологий на принципы подобные тем, которые используются в живой природе, может потребовать и большее время, но тоже в масштабах десятилетий а не веков. Однако усилия окупятся сторицей. Потому что после этого техногенная цивилизация  сможет развиваться и существовать, находясь в гармонии с природой. Мир живого после глобального кризиса, имевшего место в первые четыреста миллионов лет своего существования (в результате которого биоценоз изменил состав атмосферы и вошел в равновесие с ней), существует без глобальных катаклизмов и ‘войн’ с ‘неживым миром’ четыре миллиарда лет. Почти все время, которое существует земля, между живой и неживой природой существует симбиоз  (хотя этот термин принято употреблять только в отношении взаимоотношений живого с живым – по сути это бесспорно так). Если альтервитальная энергетика (основанная на глюкозе и ее производных), а за ней и другие альтервитальные технологии (функционирующие подобно живой природе) будут доминировать в цивилизации, человечество (если не уничтожит себя иными способами) сможет процветать очень долго.

=====================================

 

КОММЕНТАРИЙ НЕЗАВИСИМОГО ЭКСПЕРТА:

 

Идея осуществления проекта Альтервитальнвых энергетики и технологий представляется правильной, своевременной и весьма перспективной.

Энергия, поступающая на Землю в виде солнечного излучения, находится в полном балансе с температурным режимом планеты, а потому является единственно приемлемой для использования для нужд человека. Если эта энергия, частично используемая фотосинтезирующими организмами, будет полностью направлена на нужды человека, то это будет сопровождаться лишь временным небольшим похолоданием, но общий баланс энергии на планете не измениться: преобразование солнечной энергии в полезную энергию уменьшит тепло от солнечного нагрева, но, в конечном счете, эта полезная энергия превратиться в тепло по законам термодинамике.

Полное сжигание нефти, газа, угля при участии кислорода атмосферы неминуемо приведет к исчезновению этого кислорода, который возник в результате фотосинтеза при отделении его от погребенных органических продуктов фотосинтеза растений и фотосинтезирующих организмов, которые мы пытаемся сжечь с помощью кислорода атмосферы. В результате потребление ископаемых энергоносителей не только приведет к перегреву планеты, но и к уменьшению концентрации кислорода в атмосфере, необходимой для жизни человека.

Создание на Земле дополнительных источников энергии, атомных станций, термоядерных установок и т.д., энергия которых неминуемо будет превращена в тепло по второму закону термодинамике, кроме временных полезных результатов приведет к постепенному потеплению планеты и ее гибели. Поэтому далекая перспектива использования этих источников энергии связана с размещением их на других планетах или спутниках без передачи энергии на Землю.

Перспективным остается использование солнечной энергетики на планете, в частности за счет фотосинтетических технологий, столь ювелирно разработанных природой 3,5 миллиарда лет назад в цианобактериях, а затем во всех фотосинтезирующих организмах, включая растения. 

Если мы хотим воплотить идею нанотехнологий, то надо учиться у живой природы, механизмы работы которой осуществляются на уровне наноразмеров. Конечно, техническое воплощение альтервитальных энергетики и технологий не является простой задачей, однако правильное направлении ресурсов для решения этой проблемы может дать результат в обозримом будущем.

 

В.А. Шувалов, директор института фундаментальных проблем биологии РАН, специалист в области фотосинтеза, Академик РАН