ספינת החלל כדור הארץ - מבט אנרגטי

זהו מאמר דעה מאת עידן ד. מאמר דעה אינו אובייקטיבי.

הקדמה

כדור הארץ הוא ספינת החלל הנושאת אותנו, חיינו תלויים בו. הביוספירה המקיפה אותנו מאפשר לנו את החיים. היא אשר מספקת את האויר שאנחנו נושמים, המים והמזון שלנו והחומרים עמם אנו בונים את ערינו, כל אלו ועוד הם ה'מוצרים' שלה. הביוספירה מספקת לנו גם שירותי טבע, היא מגינה עלינו מהקרינה הניתכת על כדור הארץ, מסלקת את הפסולת שלנו, שומרת על טמפרטורה המאפשרת לנו חיים, ועוד. אולם המצב בו אנו חיים כיום לא יאפשר לביוספירה התומכת בנו להאריך חיים, ולנו להאריך חיים יחד איתה.

חוקי התרמודינמיקה

ידיעותינו אודות הדרך שבה עולמו מתנהל, מדע הפיזיקה, מכתיבות לנו שני חוקים בסיסיים המכונים חוקי התרמודינמיקה. החוק הראשון מלמד אותנו כי אנרגיה איננה נוצרת יש מאין וכי כל פעולה בעולם דורשת אנרגיה. החוק השני מלמד אותנו כי ללא השקעת אנרגיה, רמת אי הסדר בעולם, המכונה אנטרופיה, עולה תמיד. כלומר כל סדר שישנו בעולם הולך ונהרס, כל מערכת הולכת ומתפרקת.

הדרך היחידה בה ניתן להגדיל סדר (להקטין אנטרופיה) באופן מקומי היא על ידי השקעה של אנרגיה. השקעת אנרגיה יכולה להקטין את האנטרופיה באופן מקומי אולם היא בהכרח תעלה את האנטרופיה במקום אחר. מסיבה זו עליית האנטרופיה מתוארת כ'חץ הזמן' של היקום.

ללא זרימה של אנרגיה מבחוץ, האנטרופיה תמיד עולה. לדוגמה: כדי להפוך עפרות מתכת המפוזרות בקרום כדור הארץ לאופניים שאפשר לנסוע בהן יש להקטין את רמת אי הסדר של העפרות. עלינו להביא את חמרי הגלם ממצב מפוזר ובלתי אחיד למצב נמוך אנטרופיה של מתכות, ולאחר מכן למצב הספציפי הרצוי לנו כאופניים, כדי לעשות זאת נידרש להשקיע אנרגיה.

כיום אנחנו מנצלים את האנרגיה הגלומה בנפט ובדלקים מחצביים אחרים למטרות כאלו, בשריפת הנפט אנו מפיקים את האנרגיה הדרושה לנו להקטנת האנטרופיה של חומרי הגלם של מכונית למצב המוגמר ובאותה העת אנחנו מעלים את האנטרופיה של הנפט ששרפנו, משרשראות כימיות ארוכות ומסודרות אנחנו הופכים אותו למולקולות זעירות המתרוצצות באטמוספירה. בסופו של התהליך האנטרופיה העולמית גדלה מכיוון שעליית האנטרופיה הנובעת משריפת הנפט גדולה מירידת האנטרופיה של 'סידור' העופרות לכדי מתכות ואופניים.

הביוספירה וחוקי התרמודינמיקה

לכאורה, קיום הביוספירה ואף קיומנו שלנו סותר את חוקי התרמודינמיקה. הביוספירה וכלל צורות החיים הינן מערכות מורכבות להפליא המקיימות את עצמם לאורך זמן. הן מערכות הדורשות רמת סדר גבוהה ותאימות בין החלקים השונים. החומרים המרכיבים אותנו, החלבונים, הינן מולקולות ענק בעלות רמת מורכבות עצומה וסדר קפדני המאפשר את חיינו. הבעייה היא שהחוק השני של התרמודינמיקה אומר לנו שמערכות נהרסות באופן טבעי ולפי המדידות שעשינו, החומרים שמרכיבים אותנו היו אמורים להתפזר לכל עבר עוד לפני שנולדנו. אם כך כיצד מתאפשר קיומנו וקיום הביוספירה שמסביבנו?

הדרך היחידה להקטין אנטרופיה במערכת סגורה היא על ידי השקעת אנרגיה מבחוץ. הביוספירה שלנו קולטת אנרגיה המגיעה אליה בשטף בלתי פוסק מחוץ לכדור הארץ, אנרגיית השמש. זהו ה"מנוע" שמאפשר 99.99999% מהחיים על פני כדור הארץ.

היצרנים הראשוניים, הצמחים הירוקים והאצות הירוקות, מטמיעים את אנרגיית השמש בתהליך הפוטוסינתזה. תהליך זה מאפשר לחבר את האטומים החופשיים של היסודות האורגנים למולקולות מורכבות. הפוטוסינתזה מאפשרת גם לבנות באמצעות מולקולות אלו תנאים לקיום מערכות ביולוגיות מורכבות. האנרגיה שהצמחים קולטים מהשמש זורמת דרך כל המערכת הביוספרית ומאפשר לה לתחזק את עצמה. האוכל שאנחנו אוכלים מקורו בצמחים והוא מספק לגופנו את האנרגיה הדרושה כדי למנוע ממנו להתפרק. רוב האנרגיה שאנחנו קולטים מהמזון מיועדת רק למטרת שימור המבנה הכימי שלנו, כך גם רוב האנרגיה שקולטת הביוספירה מהשמש משמשת לשימור הסדר בביוספירה ולמניעת הכחדתה.

אם נחזור לדוגמה של ייצור האופניים, נראה שאפשר להשתמש בזרימת אנרגיה מבחוץ כדי להוריד אנטרופיה. ניתן לגדל צמחים המקבלים אנרגיה מהשמש לשם הפקה של ביו דיזל כמקור אנרגיה. עם מקור אנרגיה זה, ניתן להוריד את האנטרופיה של חומרי הגלם, ועם זאת לא להעלות את האנטרופיה הכלל עולמית.

התערבות האדם באיזון האנרגיה של הביוספירה

מזה כמה אלפי שנים בני האדם מסדרים מחדש חלקים מהביוספירה לשימושם. אנחנו משקיעים אנרגיה שמקורה בביוספירה (מזון, עצים לבעירה, נפט) כדי לסדר מחדש חלקים ממנה, חומרי גלם, בצורה שתקל על חיינו. אולם לאחר שסיימנו את השימוש בהם אנחנו משליכים אותם חזרה לתוך הביוספירה. המוצרים המסודרים שלנו זרים למצבה הנוכחי של הביוספירה ומערערים את היציבות שלה. פחמן דו חמצני מקטין את שחרור החום לחלל, מתכות כבדות מרעילות את כל צורות החיים, האוזון מתפרק ומעלה את רמות הקרינה בביוספירה. עקב פעילותינו על הביוספירה להשקיע יותר אנרגיה בתחזוק העצמי שלה, להשקיע אנרגיה נוספת כדי להביא את הפסולת שלנו למצב שבו איננה פוגעת בביוספירה, למצב בו הייתה מצויה בביוספירה מלכתחילה.

אך כמויות האנרגיה העומדות לרשות הביוספירה מוגבלות על ידי כושרה להטמיע את אנרגיית השמש על ידי היצרנים הראשוניים, בנוסף על כך השימוש שלנו במאגרי הצמחים של הביוספירה לצרכינו אף מקטין עוד יותר את יכולתה של הביוספירה להטמיע אנרגיה.

הבעייה העיקרית בתהליך התיקון של הביוספירה היא בעיית הקצב. הקצב בו הביוספירה מבצעת את הסידור מחדש שלה איטי בהרבה מהקצב בו אנו מייצרים את הפסולת. כל החומרים בקרום כדור הארץ נמצאים במצבם הנוכחי לאחר שבמשך מיליארדי שנות אבולוציה זרם אנרגיה איטי אך קבוע איפשר לביוספרה להעלות את הסדר הגלום בה, לכן גירעון האנרגיה של הביוספירה איננו רק במונחים כמותיים אלא במונחי זמן, במונחים של זרמי אנרגיה.

תוצאת הדברים היא שהביוספירה נמצאת במחסור אנרגטי, אין לה עוד את האנרגיה הדרושה לקיים את עצמה. מצב זה מוביל את הביוספירה בהכרח, לפי החוק השני של התרמודינמיקה, להתפרקות. ההתפרקות של הביוספירה היא איטית כיום אולם מורגשת, מהירות תלויה ב'גירעון' האנרגטי שבו תימצא הביוספירה בעתיד. ניתן להציג זאת בשרטוט הבא:

לב השרטוט הוא התהליך בו ממוצים חומרי הגלם מקרום כדור הארץ עבור האנושות ומושבים אל כדור הארץ בתום השימוש. החץ מאחור מייצג את עליית האנטרופיה הכוללת, חץ הזמן. מסיבה זו המוצרים לא מתפרקים חזרה לנקודת המוצא שלהם אלא למקום אחר בביוספירה. המצב המתואר בשרטוט הוא המצב הנוכחי. האנרגיה המשמשת לייצור מקורה באנושות ובאופן עקיף בביוספירה והאנרגיה המשמשת לפירוק מקורה באופן ישיר בביוספירה. זהו המצב של גירעון אנרגטי של הביוספירה המוביל להרס שלה.

כיסוי הגירעון האנרגטי

מצב זה של גירעון אנרגטי של הביוספירה משמעותו סכנה לקיומנו ולקיום כל צורות החיים על ספינת החלל שלנו, כדור הארץ. הרס הביוספירה משמעותו הרס התנאים המאפשרים את חיינו: האויר הנקי לנשימה, המים לשתיה, קרקע טובה לגידול מזון, הגנה מפני קרינה, ויסות הטמפרטורה והלחות, קיום שרשרת המזון וכל שאר השירותים שהביוספירה מספקת לנו. מכל אלו משתמע כי שינוי המצב הנוכחי הינו הכרח ולא בחירה עבורנו.

כיסוי הגירעון האנרגטי של הביוספירה שלנו יכול לעשות בשתי דרכים: האחת היא הקטנת כמות האנרגיה המשמשת לתהליכים הנעשים על ידינו (מרכז השרטוט) והשניה היא ניצול אנרגיה ממקורות חוץ-ביוספריים.

הקטנת זרם האנרגיה הנצרך על ידי האנושות

כדי להקטין את ההשפעה האנושית על המאזן האנרגטי של הביוספירה יש להקטין שלושה זרמי אנרגיה:

• האנרגיה המשמשת לקיום בסיסי של האנושות (מזון),
• האנרגיה המשמשת ליצירת מוצרים עבור האנושות,
• והאנרגיה המשמשת לפירוק המוצרים.

שני הזרמים האחרונים שווים זה לזה מעצם ההגדרה מכיוון שהאנרגיה לסדר את החומרים עבורנו שווה לאנרגיה הדרושה לביוספירה לסדר את החומרים עבורה, באופן שלא יפגע בה. מהשיוויון הזה נובע כי דרך הפעולה היעילה ביותר היא לצמצם את ניצול האנרגיה לייצור, כל יחידת אנרגיה שלא תשמש לייצור 'תחסיר' יחידת אנרגיה אחת הדרושה לפירוק.

אנרגיה לקיום

נדון תחילה באנרגיה הדרושה לקיום האנושות. אנרגיה זו נצרכת ישירות מהביוספירה בצורת המזון שאנו אוכלים. כמות האנרגיה הדרושה לקיומו של אדם היא קבועה, אולם האדם אינו יכול לנצלה ישירות ללא תיווך הביוספירה. תיווך זה נעשה על ידי הטמעת אנרגיית השמש בצמחים. למרות שכמות האנרגיה נטו הדרושה לקיומנו היא קבועה, כמות האנרגיה ברוטו איננה קבועה. הרכב התזונה שלנו יכול להעמיס עלויות אנרגיה נוספות על הביוספירה.

במידה ואנו אוכלים צמחים אנו מעמיסים על הביוספירה רק את האנרגיה הדרושה לקיומם של אותם צמחים. אנו ניזונים מהאנרגיה שהם הטמיעו פחות האנרגיה הדרושה להם לקיים את עצמם. במידה ואנו אוכלים חיות צמחוניות או מזון מהחי אנו מעמיסים עוד עלויות אנרגיה על המערכת. אנו ניזונים מהאנרגיה שהוטמעה על ידי הצמחים שנאכלו על ידי בעלי החיים פחות האנרגיה הדרושה לבעלי החיים לקיים את עצמם פחות האנרגיה שנדרשה לצמחים לקיים את עצמם. במידה ומזננו הוא חיות טורפות אנו מוסיפים עוד 'שלב' לסולם. בשרטוט ניתן להציג זאת כך:

כלומר, למרות שהאנרגיה המגיעה אל בני האדם לצורך קיומם נשאר קבועה, עלויות האנרגיה המוטלות על הביוספירה עולות ככל שעולים בסולם. עקב סיבות ביולוגיות העלייה בסולם היא מעריכית: צמחים אינם זזים ובעלי חיים כן, טורפים צריכים להוציא הרבה אנרגיה כדי להשיג את טרפם. מהסיבה הזו המעבר לתזונה המבוססת פחות על השלבים הגבוהים בסולם, בשר, ויותר על השלבים הנמוכים, צמחונות, תסייע להקטנת האנרגיה הדרושה לאנושות לקיים את עצמה ונגרעת מהביוספירה.

אנרגיה לייצור מוצרים

כעת נדון באנרגיה המשמשת במערכת הכלכלית שלנו. כל יחידת אנרגיה המשמשת אותנו לסדר חלקים מהביוספירה בהתאם לצרכינו נובעת באופן עקיף מהביוספירה (ישנם מספר חריגים אותם נציין בהמשך). את האנרגיה המשמשת להנעת הכלכלה שלנו אנחנו מפיקים בעיקר מדלקים מחצביים (נפט, פחם גז). דלקים אלה מקורם הוא באנרגיה שהוטמעה לפני אלפי שנים על ידי היצרנים הראשוניים ונקברה באדמה. לאורך השנים תהליכים גאולוגים הביאו אותה לצורה הנוחה לנו לשימוש, שרשראות ארוכות של אטומי פחמן ומימן.

כאשר אנו שורפים נפט אנו מנצלים את האנרגיה הזו שנוצרה לפני מיליוני שנים אך לא הגיעה לידי שימוש. יצירת הנפט לוקחת אלפי שנים ויתכן כי היא חד פעמי באופיה, הנפט שנשרף לא יחזור. בתהליך שריפת הנפט אנו מעלים את האנטרופיה שלו, משרשראות ארוכות ומסודרות למולקולות קטנות חופשיות באטמוספירה. אנו משתמשים באנרגיה הנוצרת בשריפה כדי להקטין את האנטרופיה במקום הרצוי לנו, חומרי הגלם המשמשים אותנו, אך בסופו של דבר אנו מגדילים את סך האנטרופיה בביוספירה, זאת לפי הוראת החוק השני.

העלאת רמת האנטרופיה בביוספירה מחייבת אותה להשקיע עוד אנרגיה בתחזוקה העצמית שלה ולכן לגידול הגירעון האנרגטי של הביוספירה. למעשה השימוש בכל דלק מחצבי מגדיל את גירעון האנרגטי של הביוספירה.

במקרה של המערכת הכלכלית שלנו, עלות האנרגיה לביוספירה כפולה מהאנרגיה שאנו משקיעים בייצור. לאחר שאנו משליכים את הפסולת שלנו חזרה לביוספירה דרושה לה אותה כמות אנרגיה בדיוק כדי לסדר מחדש את הפסולת בהתאם לצרכיה. אולם הקצב בו הביוספירה מבצעת את הסידור מחדש שלה איטי בהרבה מהקצב בו אנו מייצרים את הפסולת. כל החומרים בקרום כדור הארץ נמצאים במצבם הנוכחי לאחר כמה מיליארדים של שנים בהם זרם אנרגיה איטי אך קבוע סידר אותם באמצעות כלל תהליכי הביוספירה, לכן, כפי שציינו קודם לכן, גירעון האנרגיה של הביוספירה איננו רק במונחים כמותיים אלא במונחי זמן, במונחים של זרמי אנרגיה. עקב כך העלות של האנרגיה תהיה בעיקר על חשבון הדורות הבאים. תיקון ההפרעה בקצבי הזרימה של האנרגיה בביוספירה תארך אלפי שנים.

כדי להקטין את זרם האנרגיה מהביוספירה למערכת הכלכלית שלנו יש להקטין את האנרגיה שאנו משקיעים בייצור דברים חדשים ובתחזוקתם של ישנים, את האנרגיה המשמשת אותנו להעברת דברים ממקום למקום. כלומר עלינו פשוט להקטין את צריכת האנרגיה שלנו.

חשוב להבין כי המטרה היא להקטין את כלל האנרגיה שאנו צורכים. בידוד של בית מגורים מקטין את האנרגיה הדרושה לחימום/קירור אך עצם הבידוד, סידור מחדש של חלק מהביוספירה, דורש אנרגיה. לכן בידוד הוא שינוי בקצב השימוש באנרגיה ושל תהליכי הביניים דרכה היא מתגלגלת אך לא הפחתה של כמות האנרגיה הכוללת הנצרכת. לכן הקטנת זרם האנרגיה המשמש לכלכלה שלנו דורש שינוי יסודי של המערכת הכלכלית.

כיום המערכת הכלכלית מתנהלת כביכול מעצמה, בחלל ריק ונטול קשר עם הביוספירה. המצב כיום, של כלכלה המתנהלת באופן 'חופשי' מעודד שימוש הולך וגובר באנרגיה, זאת מכיוון שהכלכלה שלנו מונעת על ידי השאיפה לרווח גדול כמה שיותר של כל אחד מהפרטים, כלומר גידול מהיר כמה שאפשר בכמות הכסף המצוי בידו של אדם בזמן נתון, גידול מהיר יותר מהגידול בכמות הכסף של פרטים אחרים. השאיפה הזו למהירות, לרווח גדול ויחסי, דוחפת את המערכת הכלכלית להאצה בלתי פוסקת, לניצול אנרגיה יותר ויותר מהיר ולכן לגידול מהיר יותר בגירעון האנרגטי של הביוספירה.

כדי להקטין את ההאצה הזו בצריכת האנרגיה האנושית דרוש שינוי יסודי של המערכת הכלכלית באמצעות החלטה חברתית המקיפה את כלל האנושות ואשר תביא בחשבון גם את הדורות הבאים. כיצד תתקבל ההחלטה הזו טרם ידוע, אך הנחיצות שבקבלתה ובייחוד של קבלתה בזמן ברורים. אם ההחלטה לא תתקבל בזמן נשמיד את הביוספירה שלנו במצבה הנוכחי, המצב המאפשר לנו לחיות.

מדוע הטכנולוגיה לא תוכל לפתור את הבעיה? ומדוע מחזור איננו הפתרון

המין האנושי ידע קפיצת דרך טכנולוגית עצומה במאות האחרונות. זהו המשכה של המגמה של הפריחה הטכנולוגית של המין האנושי המתרחשת בקצב מעריכי. המתבונן בכך יכול להסיק בקלות שכפי שהטכנולוגיה מצאה בעבר את פתרון הבעיות שאיימו על המין האנושי, החל בהתקדמות מדע הרפואה ועד טכנולוגיות המזון, כך תוכל הטכנולוגיה לפתור את בעיותנו בעתיד, צריך רק לתת את הזמן להתפתחות הטכנולוגיה המתאימה. אולם הבעיה הניצבת לפנינו איננה בעיה טכנולוגית אלא בעיית אנרגיה. עצם השימוש בטכנולוגיה דורש אנרגיה כדי לסדר מחדש את החלקים הקטנים של הביוספירה לצורה הרצויה לנו. כפי שהוסבר, החוק השני איננו מאפשר לנו 'להתחמק' מעליית האנטרופיה, הירידה באנטרופיה בחלק הביוספירה המושפע מהטכנולוגיה מחייב עליה באנטרופיה בחלק אחר של המערכת כך שסך העלייה והירידה הינו עלייה בכלל האנטרופיה במערכת.

עם העליה במודעות לבעיות הסביבה עלה רעיון המחזור, לפיו אנו יכולים להקטין את הנזק הנגרם לסביבה על ידי שימוש חוזר בחומרי הגלם ועל ידי שחרורם לסביבה המצב בטוח, במצב הטבעי שלהם. עשייה כזו איננה משנה כלל את זרימת האנרגיה במערכת אלא רק את הקצב. במקום שהאנרגיה הדרושה לפירוק הפסולת האנושית תגיע ישירות מהביוספירה בקצב איטי ולאורך שנים היא תגיע מבני האדם. אולם האנרגיה של בני האדם מקורה בביוספירה. לכן מחזור והשקעה טכנולוגית בפירוק פסולת למעשה רק מגדילים את זרם האנרגיה הנצרך על ידי האנושות ומחמירים את הגירעון האנרגטי של הביוספירה. ניתן להדגים זאת בשרטוט הבא:

נוסף חץ אנרגיה מהאנושות לתהליך הפירוק אולם כדי לקיים את החץ הזה דרושה זרימה גדולה יותר של אנרגיה מהביוספירה לאנושות, כלומר הגדלה של הגירעון האנרגטי של הביוספירה.

מקורות אנרגיה חוץ ביוספריים ומקורות אנרגיה מתחדשים

פתרון נוסף לבעיית הגירעות האנרגטי של הביוספירה מצוי בניצול אנרגיה על ידי האנושות ממקורות שנמצאים מחוץ לביוספירה. מקורות האנרגיה האפשריים הם: אנרגיית שמש שלא מוטמעת בביוספירה, אנרגיית היתוך גרעיני וניצול ישיר של אנרגיית השמש. בנוסף קיימת האפשרות לנצל מקורות אנרגיה מתחדשים אשר מגדילים את היכולת של הביוספירה להטמיע אנרגיה.

לא כל אנרגיית השמש מוטמעת על ידי הצמחים, למעשה חלק גדול ממנה פשוט מחמם את כדור הארץ ולאחר מכן נפלט לחלל הקר בהקרנה. ניתן לרתום את האנרגיה הזו לשימוש האדם בשלוש דרכים עיקריות. הראשונה היא ניצל ישיר של אנרגיית השמש. זאת על ידי קולטי שמש מסוגים שונים, החל מהסוג הנמצא בבתים ומשמש לחימום מים ועד לתאים פוטו וולטאיים ('תאי שמש'). חשוב לזכור שעצם סידור ההתקנים הללו לקליטת אנרגיה דורש השקעה של אנרגיה, והמדענים עדיין מתווכחים כיום אם בטכנולוגיה הקיימת, בטווח הרחוק, אנו זוכים לעודף אנרגיה. כיום הטכנולוגיה המאפשר לנו לנצל את אנרגיית השמש סובלת מיעילות נמוכה מאוד. זאת מכיוון שהשקעה בה לאורך הדורות הייתה אפסית, היה פשוט משתלם יותר כלכלית לשרוף עוד נפט. הדרך השניה כרוכה בשימוש בחלק מהאנרגיה הזורם דרך החלקים הלא ביולוגים של כדור הארץ. זרמי הימים, תנועת הגלים והרוח כולם מחוללים על ידי שטף של אנרגיית שמש. גם כאן הטכנולוגיה המאפשרת לנו לנצל אנרגיה זו לטובתנו עדיין בחיתוליה. חשוב לשים לב להיבט נוסף של שימוש באנרגיה ממקורות לא ביולוגים: המערכות הלא-ביולוגיות והביולוגיות של כדור הארץ קשורות בדרכים שאינן ידועות לנו באופן מלא. לכן ייתכן כי ניצול אנרגיה ממקורות אלו יגרע אנרגיה מהביוספירה מכיוון שתהליכים מקיימים שלה אשר נעשים כיום על ידי הסביבה הלא ביולוגית של כדור הארץ ייחלשו. למשל ניצול זרמי הים עלול לפגוע באיזון של המערכות החיות באוקיינוסים וכך בכל הביוספירה. דרושה לנו הערכה של כמות האנרגיה אשר ניתן לנצל בדרך זו מבלי לפגוע בביוספירה.

מקורות אנרגיה מתחדשים הם למעשה הגדלת יכולת הביוספירה להטמיע את אנרגיית השמש במסלול מהיר, אשר מאפשר לנו לנצל אותה כיום. הדוגמה הבולטת לסוג זה של אנרגיה הוא השימוש בביו-דיזל וביו-אתנול. אלו הם חומרי דלק דומים לנפט המופקים מצמחים. כך אנו מקצרים את משך הזמן הדרוש לנו לניצול אנרגיה מהביוספירה. אולם גם פתרון זה הוא חלקי. אנו מגדילים את יכולת הביוספירה להטמיע אנרגיה על ידי הגדלת כמות הצמחים שבה ומשתמשים בהם מייד לטובתנו, אולם יכול להיות כי הגדלת כמות הצמחים השימושיים לנו תבוא על חשבון מרכיב אחר של הביוספירה ותפגע בתהליך מקיים שלה, כך תידרש לביוספירה אנרגיה נוספת לאזן את עצמה. בנוסף, עלינו לקיים מעגל אינסופי של הטמעה מחדש של תוצרי השריפה של אותם דלקים המופקים מצמחים שאנו שתלנו.

טכנולוגיות אנרגיה פנטסטיות

ישנה דרך נוספת באמצעותה ניתן להקטין את שאיבת האנרגיה של האנושות מהביוספירה והיא לעשות שימוש במקורות אנרגיה חיצוניים לחלוטין למערכת של כדור הארץ. דרך אחת היא באמצעות היתוך מימן. בתהליך זה שני אטומי מימן יוצרים אטום הליום ומשחררים אנרגיה עצומה, בדומה לתהליך המתרחש בליבת כוכבים. במשך שנים נעשים ניסויים במטרה להביא את הטכנולוגיה של היתוך לרמת ביצוע אך כיום ללא הועיל. אפשרות נוספת היא לאסוף את אנרגיית השמש ישירות מהחלל. ניתן לעשות זאת באמצעות מבנים אשר יקיפו את כדור הארץ ויאספו את אנרגיית השמש או באמצעות כדור שיכלא את השמש בתוכו וינצל את כל האנרגיה שלה, כדור תאורטי כזה מכונה כדור דייסון.

האסטרונום הרוסי קרדשב (Kardashev) פיתח שיטה תאורטית לסיווג סוגי תרבויות אפשריות בגלקסיה לפי כמות האנרגיה העומדת לרשותן. הסוג הראשון הוא תרבות אשר יכולה לנצל את האנרגיה הגלומה בפלנטה שלה, הסוג השני הוא תרבות אשר יכולה לרתום את כל האנרגיה של הכוכב הקרוב לשימושה. בתקופת המעבר בין שני הסוגים צפויה להתקיים תקופת לחץ אנרגטי עבור התרבות המתפתחת. גדול האוכלוסייה ורמת צריכת האנרגיה מתקרבים לגבול האנרגיה הזמינה בפלנטה ועקב כך מפעילים לחץ עצום על האקולוגיה של הפלנטה המאוכלסת על ידי התרבות המתפתחת. מצב זה מסתיים כאשר התרבות מצליחה לבצע את קפיצת הדרך הטכנולוגית לעבר השלב הבא. נראה שאנחנו מתקרבים למצב זה, בו המערכת האקולוגית המאכלסת אותנו הולכת ונלחצת על ידינו עוד ועוד. עד שלא נבצע את קפיצת הדרך הפנטסטית הזו אנו תלויים בביוספירה של הכוכב שלנו. חשוב שלא נהרוס אותה, ואותנו יחד איתה, לפני שנגיע לקפיצת הדרך האנרגטית. לשם כך אנו חייבים להתנהל באופן שיאפשר לנו קיום לאורך זמן, זאת על ידי הקטנה משמעותית של הגירעון האנרגטי אליו הכנסנו את הביוספירה. כדי לעשות זאת נראה שנידרש לשינוי יסודי באורח החיים שלנו ובדרך בה הכלכלה שלנו מתנהלת.