Exponentielles Wachstum für immer ... und darüber hinaus

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Laut einer 2020 in Nature veröffentlichten Studie hat das Gewicht aller von Menschenhand geschaffenen Dinge zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit das Gewicht aller auf diesem Planeten lebenden Dinge übertroffen. Wenn Sie gut gelesen sind, ist das wahrscheinlich keine Neuigkeit für Sie. Das Interessanteste hierbei ist jedoch, dass die Hälfte dieses Materials erst vor relativ kurzer Zeit abgebaut, transportiert und in die Zivilisation umgewandelt wurde: Vor zwei Jahrzehnten war es einfach noch nicht da. Schließen Sie nun Ihre Augen und stellen Sie sich vor, dass die Hälfte Ihres Hauses, die Hälfte der Straßen zwischen Gebäuden, die Hälfte Ihrer Waschmaschine, Ihres Autos und Ihres Computers verschwinden. Willkommen im Jahr 2000.

All dies war auf das exponentielle Wachstum zurückzuführen (das perfekt zum letzten Jahrhundert passt), als wir die Menge an von Menschenhand hergestellten Dingen alle 20 Jahre verdoppelten. Falls Sie sich fragen: Diese Wachstumsrate ist auf Jahresbasis tatsächlich eher bescheiden: Sie beträgt lediglich 3,5 % pro Jahr. Trotz dieser bescheidenen Fortschritte ist die Gesamtmasse der mit unseren Fingerabdrücken bedeckten Materialien innerhalb von nur 120 Jahren von 3 % der weltweiten Biomasse im Jahr 1900 auf über 100 % gestiegen. Das ist die Kraft des exponentiellen Wachstums. Dennoch bewohnen wir, zumindest scheinbar, immer noch dieselben Städte mit ungefähr derselben Infrastruktur. Wo ist das ganze Zeug dann geblieben?

Nun, das meiste davon (81 %) wurde zu Beton und Kies verarbeitet. Straßen. Brücken. Gebäude. Das meiste davon in China. Ja, in der Zwischenzeit wurde ein Teil der alten Sachen abgerissen, verschrottet und als Abfall unter der Erde vergraben, aber die Nettoanhäufung von von Menschenhand geschaffenem Material hörte keine Minute auf. Und das ist genau das, was wir tatsächlich nutzen: Die unzähligen Mengen an Bergbauabfällen und die für deren Transport erforderlichen fossilen Brennstoffe werden einfach nicht berücksichtigt. Wenn man das Gewicht der aus einem Bergbaustandort geförderten Gesteine ​​und die Masse der tatsächlich geförderten Erze berücksichtigt, ändert sich das Bild erheblich. Nehmen Sie zum Beispiel einen goldenen Ehering:

Da frei herumliegende oder leicht aus Gewässern ausgewaschene Goldnuggets längst vollständig eingesammelt sind, müssen heute 4–12 Tonnen (durchschnittlich ca. 12 Tonnen) Gestein abgebaut werden, um vier Gramm Gold, also die durchschnittliche Goldmenge, zu gewinnen in einem Ehering, aus dem 1–4 Tonnen (durchschnittlich ca. 2,5 Tonnen) goldhaltiges Erz ausgewählt werden können, das dann weiter zerkleinert und mit giftigen Chemikalien wie Zyaniden oder Quecksilber sowie großen Mengen davon vermischt werden kann Wasser, um die Gewinnung von insgesamt 4 Gramm Gold zu ermöglichen (Cooper et al. 2018)

Rechnet man nun 309 Gigatonnen (oder Milliarden Tonnen) der kumulierten Weltkohleproduktion (plus Abraum/Abfallgestein), das Ausbaggern von Flüssen und Kanälen, die Entfernung der Erde vom Fundament eines Hauses usw. hinzu, erhält man etwa 7.000 Gt bewegtes Material und vom Menschen transformiert, oder besser gesagt: fossile Brennstoffe. An dieser Stelle möchte ich, dass Sie einfach versuchen, sich die 2.500 Milliarden Tonnen Kohlendioxid vorzustellen, die während des Prozesses ausgestoßen werden und zu sauberen weißen Trockeneiswürfeln eingefroren sind. Wenn Sie nun einen Turm daraus gebaut hätten, ähnlich dem auf der Infografik oben, wäre dieser doppelt so hoch (und schwer) wie der, der aus von Menschenhand geschaffenen Materialien besteht. Vergleichen Sie das mit dem Gewicht der Biomasse der Erde (1120 Gt) und versuchen Sie, an der Ansicht festzuhalten, dass all dieser zusätzliche Kohlenstoff nichts damit zu tun hat, das Gleichgewicht des Planeten zu verändern … Leute, diese Menge an CO₂ ist kein kleiner Anstoß, sondern ein Jumping-Flip-Kick ins Gesicht.

Angesichts dieser enormen Menge an Material und der unzähligen Mengen an Kraftstoff, die dabei verbrannt werden, stellt sich die Frage: Kann das noch eine Runde weitergehen? Da es sich um einen sich beschleunigenden Trend handelt, sind wir (zumindest theoretisch) tatsächlich auf dem Weg zu einer VerdreifachungBis zum Jahr 2040 werden wir alle von Menschen geschaffenen Materialien auf den Kopf stellen. Um dies in einen Zusammenhang zu bringen: Das würde bedeuten, dass wir mehr Mineralien abbauen und transportieren müssten, als wir es im Laufe der gesamten Menschheitsgeschichte getan haben.Von dieser Wachstumsrate sprechen wir.

Es ist also nicht schwer zu erkennen, dass selbst eine kleine Änderung des Energiebedarfs (aufgrund der immer geringeren Ressourcenqualität) hier einen gewaltigen Unterschied machen würde. Wenn Sie immer mehr, immer minderwertigere Erze (die immer weniger nützliche Materialien enthalten) bewegen und sie zu immer feinerem Staub zermahlen müssen, um immer kleinere Metallkörner herauszulösen, beginnen Sie, die „Herausforderung“ zu schätzen. ” voran (in dreifachen Angst-Anführungszeichen). Wenn man all dies mit einem rapide abnehmenden Energieüberschuss aus Öl kombiniert, beginnt man zu erkennen, dass dieses Wachstum „eher unwahrscheinlich“ ist.

Das Problem ist, dass wir es brauchen dieses exponentielle Wachstum, um einen raschen Zusammenbruch der Infrastruktur zu verhindern. Mit zunehmender Länge von Straßen und Brücken werden auch die kontinuierlichen Investitionen in deren Instandhaltung immer größer. Das meiste von dem, was wir heute haben, wurde in den letzten Jahrzehnten, seit den 1960er Jahren, gebaut. Mittlerweile ist dies das Ende seiner Lebensdauer und muss ersetzt werden. Was vor sechs Jahrzehnten ein zusätzlicher Bonus für die Wirtschaft war, ist zu einer großen Belastung geworden. Das meiste davon ist irreparabel. Die einzige Möglichkeit, dieses System zu stützen, besteht darin, ihm jedes Jahr immer neue Straßen hinzuzufügen. Ein Stopp des materiellen Wachstums würde einem sicheren Verfall und Zusammenbruch gleichkommen. Buchstäblich.

Berücksichtigt man nun, dass all dieses Material durch Öl bewegt wurde (und immer noch wird), dessen Öl nicht nur seinen Höhepunkt erreicht, sondern auch gemessen an der Nettoenergie sinkt, stehen Ihnen die „interessantesten“ Jahrzehnte der Menschheitsgeschichte bevor.

Diese Verdoppelung des Materialbedarfs und des Abfallstroms mit den damit verbundenen Transport- und Verarbeitungsanforderungen würde den damit verbundenen Energiebedarf schnell verdoppeln und dann verdreifachen. Während der Bergbau für 3,5 % unseres weltweiten Energieverbrauchs verantwortlich ist, verbraucht der Transport dieser riesigen Menge an Dingen rund um den Globus bereits satte 30 % des weltweiten Energiebedarfs (der größte Teil davon in Form von Benzin und Diesel). Denken Sie daran: Alles muss im Laufe seines Lebens mindestens einmal transportiert werden. Die Steine ​​müssen abgebaut und dann mit einem LKW transportiert werden. Konzentrierte Erze müssen zu einer Schmelze gebracht werden. Fertige Metallprodukte müssen zu einer Produktionsstätte transportiert werden. Fertigwaren müssen zu einem Geschäft oder Lager geschleppt werden. Rohstoffe müssen in einen Zementofen gelangen, dann muss Mischbeton zusammen mit Schotter, Ziegeln, Metallträgern und vielem mehr auf die Baustelle geliefert werden. Nach dem eventuellen Abriss des Gebäudes müssen die Trümmer abtransportiert und „irgendwo“ vergraben werden.

Stellen Sie sich nun vor, was passieren würde, wenn wir die Menge des abgebauten und um den Planeten transportierten Materials verdoppeln und dann verdreifachen müssten, dieses Mal jedoch mit immer minderwertigeren Mineralien (d. h. durch die Bewegung von noch mehr unfruchtbarem Gestein) und unter Verwendung von immer minderwertigerer Energie ( fossile Brennstoffe erfordern jedes Jahr immer mehr Energie) ... Wenn ich hier eine Vermutung wagen darf: Die weltweite Energieversorgung wird dieser zusätzlichen Nachfrage nicht gewachsen sein (verdammt, wir wären froh, wenn sie nicht so schnell schrumpfen würde). produzieren Ölfelder erschöpfen). Könnten wir dann einen immer größeren Teil unserer Energieversorgung opfern, um die Stoffströme zu erhöhen? Wird dann irgendjemand noch die Energie haben, diese Mineralien in Produkte umzuwandeln und schließlich ihre Verwendung voranzutreiben? Kaum.

Das Einzige, was dieses sinkende Nettoenergieangebot in Verbindung mit einer stark steigenden Nachfrage zur Folge haben könnte, ist: Engpässe. Preisspitzen, dann Insolvenzen. Welle um Welle. Ohne neue Energiequelle, völlig unabhängig von Öl Was uns bevorsteht, ist nicht eine weitere Runde der Verdoppelung des Materialverbrauchs, sondern ein langsam und dann schnell zusammenbrechender Bergbau- und Transportsektor und ein starker Rückgang der Produktionsleistung aufgrund von Engpässen aller Art. Und nicht nur das. In unserer unendlichen Weisheit haben wir unser gesamtes Finanzsystem auf ununterbrochenes Wachstum gegründet. Die Rückzahlung der Zinsen (jetzt in immer steigender Höhe) hängt vollständig von einer stetigen Wirtschaftsexpansion ab – ohne die der Schuldendienst unmöglich wird, es sei denn, man nimmt einen weiteren Kredit auf, um den vorherigen zu begleichen. Ohne Rohstoffe und Energie, die das reale Wachstum stützen, werden all diese finanziellen Verbindlichkeiten jedoch zunächst zu notleidenden Vermögenswerten und bald darauf zu einer Pleite …

Wie wäre es dann mit Recycling? Nun, praktisch bedeutet das, Metalle wiederzuverwenden, 3 % des Gesamtgewichts der Materie, die wir im letzten Jahrhundert angesammelt haben. Der Rest lässt sich praktisch nicht in großem Maßstab recyceln. Altbeton, Ziegel und Asphalt können nur in sehr begrenztem Umfang mit Neumaterial vermischt werden. Bestenfalls können diese Stoffe als Straßenschotter weiterverwendet und mit neuem überbaut werden Material für eine glatte Abdeckung, aber meistens landet es auf Mülldeponien. Auch Kunststoffe weisen eine schlechte Recyclingquote auf, da sie häufig mit anderen Materialien (und untereinander) vermischt werden. Selbst bei richtiger Auswahl nimmt ihre Qualität mit jedem Recyclingdurchgang ab, da lange Polymere in immer kleinere Fragmente zerfallen. Gäbe es keine neuen Quellen für Kunststoffe, Beton, Asphalt und Ziegel, würden uns diese Stoffe sehr, sehr schnell ausgehen. Können Sie sich eine Zivilisation ohne diese vorstellen? Nun, das kann ich, aber es würde dem antiken Griechenland sehr ähneln.

Nun zurück zu den Metallen. Wie ich in diesem Blog immer wieder erzähle, sind die meisten Produkte, die wir verwenden, nicht für das Recycling konzipiert. Überhaupt. Metallkomponenten werden häufig mit anderen Komponenten verschweißt, beschichtet und mit anderen Metallen kombiniert oder liegen tief im Inneren eines spritzgegossenen Kunststoffteils verborgen. Mit Ausnahme von großen Rahmen, Maschinenteilen, Wellen, Rädern, Gehäusen usw., die aus einer bestimmten Legierung bestehen, wird ein großer Teil des derzeit verwendeten Metalls niemals recycelt. Es ist zu kompliziert, Komponenten zu trennen und ihre genaue Materialzusammensetzung zu ermitteln. Es sollte daher nicht überraschen, dass sich Recyclingunternehmen auf die oben aufgeführten sehr wertvollen Metalle (wie Platin, Silber, Gold) und die großen Komponenten konzentrieren, während sie den Rest als gemischten Abfall entsorgen. Ganz zu schweigen davon, dass neben den Transportkosten auch die Sammlung und Trennung eine große Herausforderung darstellt. Laut einem UN-Bericht zu diesem Thema:

Die Recyclingquoten von Metallen liegen weit unter dem Potenzial für eine Wiederverwendung. Weniger als ein Drittel der 60 untersuchten haben eine Recyclingquote von über 50 Prozent, obwohl viele für saubere Technologien wie Batterien für Hybridautos oder Magnete in Windkraftanlagen von entscheidender Bedeutung sind.

Selbst wenn wir eine Recyclingquote von 90 % erreichen könnten (was im Grunde die praktische Grenze für industrielle Anwendungen darstellt), würden wir in jeder Runde immer noch 10 % unserer wertvollen Metalle verlieren. Der Einfachheit halber gehen wir von einer großzügigen Lebensdauer von 10 Jahren für ein durchschnittliches Produkt aus. Wenn wir den Bergbau einstellen würden, würden wir in einem Jahrhundert den Verlust von 65 % unserer wertvollen Materialien erleiden und unseren riesigen Schatz von 39 Gt Metallen auf weniger als eine Tonne reduzieren unter zweihundert Jahren. Die Potenz der Exponentialfunktion wirkt in beide Richtungen.

Die schlechte Nachricht ist: So reibungslos können wir sicher nicht dorthin gelangen. All dies würde voraussetzen, dass uns in der Zwischenzeit nicht der Treibstoff für Lastkraftwagen, Recyclinganlagen, Schmelzhütten usw. ausgeht oder dass eine Elektrifizierung des Ferntransports, industrielle Hochwärmeanwendungen oder eine Kreislaufwirtschaft im Allgemeinen möglich ist. Ich habe meine Zweifel (siehe den Fall mit Kupfer als Referenz). Wenn wir uns ausschließlich auf Recycling verlassen würden, würde das nur für kurze Zeit funktionieren. Sobald wir einen bestimmten Schwellenwert unterschreiten, würde unser komplexes Technologienetzwerk einfach zusammenbrechen, weil eines oder mehrere unserer kritischen Metalle „aussterben“. Ohne viele dieser speziellen Metalle gibt es beispielsweise keine Computer, keine KI oder etwas namens Internet … Und wie sollen wir ohne diese unsere superkomplexen Gesellschaften bewältigen?

Nachdem wir das alles verstanden haben, ist es nicht schwer zu erkennen, wohin die Reise geht. (Bestimmt nicht für die Sterne.) Die Nachfrage nach umweltschädlichen Transportkraftstoffen wird immer weiter wachsen, bis dies nicht mehr möglich ist, da für die Herstellung dieser Kraftstoffe immer mehr Energie benötigt wird (was bereits jetzt höher ist als das, was). die sie bereitstellen können). An diesem Punkt wird das Wachstum des Materialverbrauchs stoppen und sich umkehren, lange bevor Elektrofahrzeuge den Ölverbrauch senken können. Bedenken Sie, dass diese vielgepriesenen Fahrzeuge den Kraftstoffverbrauch nur noch später senken konnten eine enorme Vorabinvestition in Bergbau und Transport (angetrieben durch fossile Brennstoffe) und trägt somit erheblich zu einer erhöhten Nachfrage nach Diesel und Kohle bei. Das Gleiche gilt für „erneuerbare Energien“ (nicht nur für die Produktion dieser Technologien, sondern auch für den dringend benötigten Ausgleich für ihre Unterbrechung). Ist es also verwunderlich, dass fossile Brennstoffe immer noch 82 % unseres weltweiten Primärenergieverbrauchs ausmachen, genau wie vor einem halben Jahrhundert? Oder dass die CO2-Emissionen immer weiter steigen und letztes Jahr einen Rekordwert von 34,4 Milliarden Tonnen erreichten – „trotz“ eines beispiellosen Anstiegs der Wind- und Solarenergieproduktion …?

So unbequem es auch klingen mag, es gibt keine „erneuerbaren“ oder nuklearen Energieträger ohne fossile Brennstoffe: Eine Erhöhung der „erneuerbaren“ Kapazität bedeutet einen Anstieg der CO2-Emissionen. Folglich werden mit dem Rückgang fossiler Brennstoffe auch die Produktion, der Ersatz und die Wartung aller alternativen Energiequellen abnehmen. Und das alles zum denkbar ungünstigsten Zeitpunkt. Während die „Energiewende“ in einem verzweifelten Versuch voranschreitet, den Verlust überschüssiger Energie aus fossilen Brennstoffen auszugleichen, und während alte Infrastrukturen und Gebäude zu verfallen beginnen (ganz zu schweigen von den vorgeschlagenen Technologien zur CO2-Abscheidung und -Speicherung oder einer erhöhten Nachfrage). der Bedarf an Süßwasser und die Notwendigkeit, die schrecklichen Auswirkungen eines Klimazusammenbruchs abzumildern, der durch unseren brennenden Wunsch, Reichtum anzuhäufen, verursacht wird), werden uns die „Probleme“, deren „Lösung“ mehr Energie – und nicht weniger – erfordert, einfach überwältigen. Es sieht so aus, als hätten wir die Mutter aller Ponzi-Systeme aufgebaut, die jetzt mehr wiegen als die gesamte lebende Biosphäre des Planeten, und die Idioten wollen auf einmal Geld verdienen.

Bis zum nächsten Mal,

B