Александр Малыгин «России нужны холодовые технологии»

Заголовок статьи сразу вызывает два вопроса. Что такое холодовые технологии? И почему именно России нужны эти технологии?

Ответ на первый вопрос не сложен. Под холодовыми технологиями подразумеваются такие технологии, которые противостоят негативному воздействию холода на экономику или экономически эффективно его используют.

Ответ на второй вопрос, на первый вгляд, также представляется достаточно ясным. Однако, чтобы убедить читателя, утратившего доверие к радикальным экономическим идеям, утверждение о необходимости широкого использования в отечественной экономике холодовых технологий нуждается в подробном обоснованиии.

Чтобы дать такое обоснование, рассмотрим график финансового состояния среднестатистического предприятия за рубежом и в более жестких природно-климатических условиях России. По горизонтальной оси на этом графике отложена величина уровня загруженности предприятия в процентах от максимальной загруженности, определяемой предельным объемом продукции, которое в состоянии производить предприятие в единицу времени. По вертикальной оси отложен уровень затрат и доходов предприятия также в единицу времени.

Рассмотрим кривые, обозначенные на графике сплошными жирными линиями. Одна из них выражает затраты, которые необходимо сделать, чтобы осуществить производство. Другая — выражает доходы, получаемые в результате реализации продукции.

Нетрудно видеть, что кривая затрат начинается не в нулевой точке, а отсекает некоторый отрезок от вертикальной оси графика слева. Величина этого отрезка характеризует уровень затрат предприятия, не связанный с прозводством продукции. Это налоги на недвижимость, выплаты банкам ссудных процентов и погашение задолженностей по основному капиталу, выплаты за простои рабочим и т.д. Далее, по мере роста загруженности, предприятия затраты начинают увеличиваться в связи с ростом расходов на приобретение сырья, комплектующих, энегоресурсов и т.д., необходимых для данного уровня загруженности предприятия. Поскольку в рыночной экономике уровень загруженности предприятия зависит от достаточно случайного процесса заключения договоров, то он обычно колеблется в интервале от 30 до 70 процентов и лишь в исключительных случаях приближается к 100 процентам.

В отличие от кривой затрат, кривая доходов на графике начинается в нулевой точке потому, что уже первая партия готовой продукции отгружается заказчику и за нее перечисляется оплата.

Из графика нетрудно видеть, что прибыльность предприятия для данного уровня его загруженности будет определяться расстоянием по вертикали между кривыми доходов и затрат. При этом нулевая прибыль будет в точке пересечения этих кривых, левее этой точки предприятие будет убыточным, правее — прибыльным. То есть предприятие начинает приносить прибыль только после определенного минимального уровня загруженности. На графике эта точка соответствует 30% загруженности. Понятно также, что максимальная прибыль будет при 100 процентной загруженности предприятия.

Если сравнить кривую затрат западного предприятия и кривую затрат аналогичного предприятия, работающего в условиях российского климата (жирная пунктирная линия), то окажется, что последняя будет выше и круче первой. Это связано с большими налогами, необходимыми для восполнения возрастающих из-за неблагоприятного климата государственных расходов, большей стоимости строительства зданий и коммуникаций и соответственно увеличенных размеров выплат на погашение банковских задолженностей, больших расходов на отопление, больших затрат на оплату труда работников, размеры которой должны покрывать расходы на восстановление рабочей силы в более жестких климатических условиях, наконец, это большая стоимость сырья, комплектующих и энергоресурсов. Именно большими экономическими расходами на территориях с жестим климатом может быть объяснен тот факт, что в районах северных стран Европы, Канады и Аляски, сходных по климату с Московской областью, обрабатывающая промышленность в условиях рыночной экономики не развивается, а плотность населения составляет около 0.2 человека на квадратный километр. При этом анализ климатической карты мира показывает, что почти нигде западная рыночная цивилизация не пересекает границу образования устойчивого ледового покрова на естественых водоемах.

Нетрудно видеть, что сдвиг кривой затрат вверх сопровождается сдвигом точки ее пересечения с кривой доходов вправо и следовательно производство становится рентабельным при более высоком уровне загруженности предприятия. На графике это соответствует примерно 80% загруженности. Это значит, что для получения заметной прибыли загрузка предприятия должна приближаться к 100%. Ясно, что такая высокая степень загруженности предприятий может быть достигнута лишь при всеобщей увязке производства и потребления в рамках единого государственного плана.

Если провести линию, параллельную кривой доходов, из точки 100% загруженности отечественного предприятия на кривой затрат, то проекция точки пересечения этой линии с кривой затрат зарубежного предприятия на горизонтальную ось укажет на уровень загруженности последнего, при котором его прибыль будет равна прибыли отечественного предприятия. Нетрудно видеть, что на графике этот уровень соответствует примерно 50% загруженности. Из сказанного следует вывод, что конкурентноспособность нашей экономики по отношению к капиталистической — рыночной раньше обеспечивала технология централизованного государственного планирования, которая гарантировала загруженность предприятий, близкую к 100%. Иначе говоря, отказ от государственного планирования в условиях нашей природно-климатической зоны был равносилен действиям, направленным на физическое уничтожение отечественной экономики. Именно этот процесс был инициирован и привел к тем страшным последствиям, которые мы наблюдаем в настоящее время.

Но, возникает вопрос: почему же плановая отечественная экономика еще в советские времена начала уступать по конкурентноспособности капиталистической рыночной? Причину этого можно искать в несовершенстве планирования. Это действительно имело место, но не это главное. Дело в том, что, пока наша страна строила плановую экономику, остальной мир также не стоял на месте. Северные страны Европы, Канада, Япония и Южная Корея начали широко осуществлять государственное планирование экономики, этому примеру также последовали страны Западной Европы и США. Для индустриальной экономики возникновение централизованного планирования это результат естественного процесса, который, с одной стороны, вызван потребностью внутрипроизводственного планирования в устойчивых экономических связях, а с другой — стремлением государства предотвратить экономические кризисы, угрожающие социальными потрясениями.

В результате расширения государственного регулирования экономики в этих странах было ослаблено действие экономических кризисов, что способствовало повышению уровня загруженности их производственных мощностей и значительному росту эффективности экономики. Если интерпретировать события при помощи графика, то это значит, что загруженность их предприятий перешла 50% рубеж, и уровень получаемых прибылей превысил уровень прибылей на предприятиях, работающих в условиях СССР при 100% загруженности.

Могут возразить, что для устойчивости работы экономики как сложной системы нужны избыточные мощности, дублирующие основной производственный процесс. Действительно, чтобы избежать непропорционально больших потерь, связанных со стихийными явлениями или с неожиданным отказом каких-то узлов оборудования, которые могут привести к разрушению производственных систем, необходимы дополнительные затраты для повышения их надежности, в том числе и дублирование. Однако в этом случае речь идет о технической устойчивости систем. Меры, направленные на повышение этой устойчивости, страхуют от производственных потерь, вызванных плохой предсказуемостью некоторых естественных процессов, и никак не связаны с экономической расточительностью, обусловленной образованием избыточных мощностей в результате несовершенства экономической системы.

Из того, что мировая экономика в настоящее время широко использует технологию государственного планирования, следует, что для восстановления конкурентноспособности отечественной экономики уже не достаточно вернуться к этой технологии. Чтобы восстановить конкурентноспособность, необходимо наряду с возвратом к государственному планированию во что бы то ни стало понизить уровень производственных затрат, т.е. жирную пунктирную кривую на графике необходимо опустить вниз. Как это сделать? Общий ответ достаточно прост. Очевидно этого можно достичь посредством внедрения в экономику таких технологий, которые обеспечили бы в наших климатических условиях более высокую производительность труда.

Понятно, что преимуществ в производительности труда невозможно достичь путем простого переноса высокопроизводительных западных технологий на российскую почву. Для этого необходимо разработать уникальные отечественные технологии, которые позволиили бы недостатки нашей природно-климатической зоны обратить в преимущества. И первое, что приходит в голову, это необходимость разработки технологий, которые базировались бы на использовании бесплатного холода и фазового перехода вода-лед.

Могут сказать, что не имеет значения на чем будут базироваться новые технологии. Главное, чтобы они обеспечивали более высокую производительность труда. На первый взгляд это правильно. Но лишь на первый. Дело в том, что технологические секреты не просто удержать в месте их разработки. Они легко пересекают государственные границы. При этом лучшие отечественные технологии, могут оказаться на чужой почве еще более эффективными, и следовательно применившие их предприятия составят конкуренцию отечественным. То есть, опустить кривую затрат отечественного предприятия на уровень кривой затрат аналогичного предприятия в странах с более мягким климатом невозможно ни на путях копирования совершенных западных технологий, ни посредством разработки каких попало высокопроизводительных отечественных технологий. Это можно сделать только путем разработки и внедрения технологий, специфически использующих особенности нашей природно-климатической зоны.

Однако возникает вопрос: а как же быть с теми отраслями, которые не могут быть переведены на технологии, более эффективные в нашей природно-климатической зоне? Неужели от этих отраслей придется отказаться? Ни в коем случае. Если их ликвидировать, страна окажется зависимой от ценового произвола транснациональных монополий, а это обойдется дороже, чем любое неконкурентноспособное отечественное производство. Поэтому все неконкурентные на мировом рынке, но выпускающие необходимую продукцию предприятия, необходимо дотировать за счет отраслей, основанных на конкурентных национальных технологиях, либо защищать таможенными тарифами.

Очевидно, что на разработке конкурентных национальных технологий должна сосредоточиться отечественная наука. В настоящее время трудно предугадать все направления исследований, которые могут привести к разработке высокоэффективных холодовых технологий. Но некоторые из них можно наметить уже сейчас.

Одно из направлений, которое просматривается с достаточной очевидностью, — это энергетика. Диапазон возможных реализаций этого направления велик: от разработки тепловых машин, использующих тепло фазового перехода вода-лед [1 с.228], до проектов смягчения климата за счет полного промораживания и оттаивания естественных водоемов.

Учитывая, что при замораживании одного кубаметра воды выделяется столько тепла, сколько при сжигании десяти литров жидкого топлива, и необъятные масштабы естественного образования льда в условиях России, от энергогенераторов, работающих на фазовом переходе вода-лед, следует ожидать существенно большей эффективности, чем от традиционных установок, использующих низкопотенциальные источники энергии, таких как широко разрекламированные ветрогенераторы, генераторы, работающие на биогазе, на рапсовом масле и т.д.

На предприятиях всего мира от летучих продуктов сгорания избавляются путем их рассеивания в атмосфере при помощи дымовых труб. Ввиду того, что наряду с основными компонентами углекислым газом и водой из труб вылетают многочисленные небезразличные для окружающей среды и здоровья человека соединения, это очень расточительная и экологически грязная технология. Россия единственная индустриальная страна, где многие летучие продукты сгорания можно было бы эффективно собирать путем конденсации их при помощи естественного охлаждения.

Из приведенного выше данных о том, что теплота сгорания объема жидкого топлива примерно в сто раз больше теплоты, выделяющейся при замораживании того же объема воды, нетрудно сделать вывод, что для охлаждения продуктов сгорания, образуемых на предприятии, сжигающем 1000 кубометров жидкого топлива в год, необходимы запасы льда, которые получаются при промораживании бассейна с линейными размерами всего 100х100х10 метров. Предприятие, сжигающее 100 000 кубометров жидкого топлива в год требуют промораживания бассейна размерами 500х500х40 метров и т. д. Наличие таких мощных резервуаров холода позволит собирать не только вещественные продукты сгорания, но и эффективно утилизировать выделяющееся низкокалорийное тепло, превращая его в электрическую энергию при помощи тепловых машин замкнутого цикла. При этом источником энергии может быть не только процесс таяния льда в водоемах, но и обратный процесс — их промораживание.

Технологии физико-химического направления могут использовать эффект концентрации водных растворов посредством вымораживания воды. Раньше этот эффект широко применялся для концентрации водных растворов спирта, вин и органических кислот, получения глауберовой соли из морской воды и т.д. [1 с.179]. Понятно, что эффект вымораживания может быть использован в очень больших масштабах для извлечения любых ценных веществ из их разбавленных водных растворов. Этот способ более предпочтителен, чем выпаривание, уже потому, что для своего осуществления требует в несколько раз меньших затрат тепловой энергии.

С другой стороны, вымораживание в зимних условиях может быть использовано для получения пресной воды и экологической очистки сточных вод или водоемов от загрязняющих их растворенных соединений. Эту же технологию можно использовать для очистки воды, образующейся при сжигании углеводородных топлив, и извлечения из нее ценных остаточных продуктов. В природе эффективная очистка воды путем вымораживания по-видимому осуществляется в таких замерзающих проточных водоемах, как озеро Байкал, из которых в течение зимы выносится вода, обогащенная растворимыми микропримесями, которые вытесняются в нее при образовани ледяного покрова.

Методом зонной плавки замороженных водных растворов можно было бы разделять и обогащать содержащиеся в них смеси химических соединений. В нефтянной и газовой промышленности холод используется для выделения из смесей различныех компонентов соответственно путем их вымораживания из жидкостей или конденсации из газов [1 с.211].

Большие перспективы могут иметь технологии, основанные на сорбционных свойствах снега. С проявлением последних мы обычно сталкиваемся весной, когда водопроводная вода в результате таяния снега начинает приобретать специфические вкус или запах. Сорбционные свойства снега по-видимому можно с успехом использовать для очистки от водяных паров и других гидрофильных примесей гидрофобных жидкостей и газов.

Известно, что многократное замерзание и оттаивание воды в микротрещинах бетонных или кирпичных построек, а также в полотне шоссейных дорог приводит к их быстрому разрушению. Напрашивается естественная мысль о разработке и широком использовании технологий по измельчению горных пород и других твердых материалов, основанных на эффекте расширения замороженной воды в микротрещинах. Очевидно, что в условиях нашего климата такие технологии с экономической точки зрения были бы весьма перспективны.

Замедление нежелательных реакций путем охлаждения реакционной массы является одним из многообещающих направлений при разработке новых химических технологий. В органической химии многие высокотемпературные экзотермические процессы сопровождаются цепными реакциями, приводящими к осмолению участвующих в них соединений. Образование нежелательных продуктов осмоления можно исключить, если принудительно охлаждать зону протекания реакции ниже температуры инициации образования цепей [2].

Замечательной областью применения бесплатного холода могут быть фотохимические процессы, поскольку для избирательного протекания многие из них требуют эффективного охлаждения.

В химии описана интересная реакция диспропорционирования окиси железа на магнетит и металлическое железо в результате длительного воздействия низких температур [5 с.291]. Выявление условий быстрого протекания этой реакции могло бы привести к технологическому перевороту в черной металлургии.

К холодовым технологиям можно также отнести производство и применение сжиженных газов. Ведь абсолютно ясно, что сжижение газа с уровня отрицательных температур экономически гораздо выгоднее, чем с уровня двадцати и более градусов по Цельсию.

Весьма перспективным является биологическое направление. Оно прежде всего включает широкое использование традиционной технологии сохранения пищевых продуктов или других биологических материалов в условиях естественного холода. В прошлые века, когда почти вся экономика основывалась на сельскохозяйственном производстве, эта технология вместе с технологией санного пути давала России большие экономические преимущества перед ее западными и южными соседями. Эти две технологии обеспечивали сохранение и перемещение на большие расстояние как пищевой, так и технической продукции сельскохозяйственного производства, формируя тем самым единый рынок на всей необъятной территории России. Чтобы зримо представить экономическое значение этих двух технологий, достаточно вспомнить исторический факт перехода молодого Ломоносова их Холмогор (Белое море) в Москву санным путем с обозом мороженной рыбы. Для Западной Европы, где среднеянварская температура обычно не пересекает нулевой отметки, дальнее перемещение скоропортящегося товара было невозможным. Рыба протухала, а деревянные колеса и оси телег подобных расстояний не выдерживали.

Внутренняя торговли стран Западной Европы в то время вынуждена была ограничиваться в основном речным и прибрежным морским сообщением. Из-за отсутствия хороших дорог и необходимости часто преодолевать водные преграды колесный транспорт не был развит. Поэтому внутренний рынок, а следовательно и границы западно-европейских государств зачастую определялись бассейнами соответствующих рек. А о благотворном воздействии льда на сохранность пищевых продуктов, как это видно по сочиненям Френсиса Бэкона, большинство европейцев могли узнавать лишь из отчетов ученых.

На значение технологии применения льда для сохранения продуктов в наше время указывают следующие статистические данные. В СССР производилось в год 20 млн. т естественного льда и только 1 млн. т искусственного льда. В США — 30 млн. т льда, большая часть которого имела искусственное происхождение [3]. Поскольку при производстве 10 кг льда необходимо затратить около 1 л жидкого топлива, то несложно сделать вывод, что экономический эффект от замены искусственного льда естественным в масштабах страны был весьма высоким.

Среди известных холодовых технологий биологического направления можно также назвать весенний высев семян озимых культур, предварительно прошедших дозированную обработку холодом (яровизация), с целью предохранения посевов от зимнего вымерзания и повышения урожайности [6].

Еще одним примером эффективной холодовой технологии в сельском хозяйстве может служить специальная обработка всходов теплолюбивых растений с целью повышения их морозостойкости и т.д. [4].

В США зеленый корм для скота сохраняют в виде силосных масс. Тот, кому приходилось наблюдать процесс брожения силоса и его использование для корма скота, знает насколько это ⌠ароматная■ и грязная технология. В нашей стране есть уникальная возможность сохранять зеленую массу в холоде. Для этого нужно всего лишь приблизить зиму к лету, то есть заготовить снег или лед зимой в больших компактных объемах и сохранять до осени. Необходимая техника и всякого рода эффективные теплоизоляционные материалы — опилки, солома, пенопласт — не являются дефицитом. Требуется только инженерная и конструкторская мысль, чтобы оформить это в эффективную технологию.

Нет сомнений, что широкий научный поиск позволит обнаружить множество неизвестных современной науке эффектов, связанных с воздействием холода и особенно с фазовым переходом вода-лед, которые инженеры смогут использовать для разработки уникальных холодовых технологий. Для этого необходимо лишь проводить государственную политику поощрения научных исследований сответствующего направления. Как это лучше осуществить? Бюджетные средства на науку ограничены и можно сделать вывод, что для развития холодовых исследований необходимо отказаться от традиционных направлений. Это было бы в корне неверно. Холодовые направления возможно развивать только на базе традиционных. Если бы оригинальные холодовые эффекты можно было бы открывать на пустом месте, они были бы уже давно обнаружены и соответствующие технологии — давно разработаны. Только высочайший уровень овладения всеми достижениями мировой науки и расширение исследований обнаруживаемых явлений в область околонулевых температур позволит открыть новые холодовые эффекты и новые сферы практического приложнения этих эффектов в условиях нашей природно-климатической зоны.

Инженеры и изобретатели, вооруженные благородной идеей спасения отечества, уже сейчас, не дожидаясь новых открытий в науке, могли бы предложить промышленности множество оригинальных решений, которые позволят недостатки нашего климата превратить в технологические преимущества, обеспечивающие нашей экономике конкурентноспособность перед западной. Чтобы осуществить это, нужно не так уж много. Государство должно осознать важность вопроса и оказать энтузиастам необходимую моральную и материальную поддержку.

1. Бродянский В.М. От твердой воды до жидкого гелия. История холода. М.: Энергоатом издат, 1995, 334 с.

2. Воейков В.Л., Налетов В.Н. Кинетический анализ хемолюменисцентной стадии реакций Мэйяра свидетельствует о ее вырожденно-разветвленном цепном механизме. Второй съезд биохимического общества Российской академии наук, 19-23 мая 1997 г. Москва. Тезисы стендовых сообщений ч.II. с.412, Изд. Пущино 1997.

3. Льдопроизводство. Большая советская энциклопедия. (теретье издание) т.15, с.92, М.: Советская энциклопедия. 1974.

4. Новиков В.А. Направленное повышение холодостойкости огурцов. В сб. Физиология устойчивости растений. Тр.конференции, 3-7 марта 1959 г. сс.164-167, Изд. ИФР АН СССР 1960.

5. Рэми Г. Курс неорганической химии. т.II М.: Мир, 1966, 836 с.

6. Сабинин Д.А. Физиология развития растений. М.: Издательство АН СССР, 1963, 195 с.

Статья опубликована в журнале ╚Диалог╩ ╧ 9 ,1997, стр.45-47 и в журнале ╚Континент — Россия, вестник конгресса русских общин╩ ╧ 8, 1997, стр.38-42.

д.б.н. Малыгин Александр Георгиевич