Kömür ve Sanayi Devrimi
Bütün insanlık tarihine baktığımızda insan toplumlarının temelde üç aşamadan geçtiğini görebiliriz. Bunlar avcı-toplayıcılık, tarım ve endüstriyalizmdir. Elbette, bir bütün olarak insanlık için eş zamanlı bir geçiş söz konusu değildir. Avcı-toplayıcılıktan tarıma geçiş genellikle neolitik devrim olarak adlandırılır. Tarım sisteminden endüstriyalizme geçiş ise sanayi devrimi olarak adlandırılır. Bu yazıda bu sistemlerle ilgili olarak iki problemi ele alacağız: 1-Neden tarım ekonomilerinde ekonomik büyüme görülmez? 2-Tarımdan endüstriyalizme geçişte fosil yakıtların, spesifik olarak kömürün, rolü nedir?
Bütün tarım ekonomileri nihai olarak güneşten gelen ve fotosentez tarafından yakalanan sabit bir enerji akışına dayanmaktadır. Bu açıdan, fosil yakıtlar biçimindeki güneş enerjisi stoğunun kullanımına dayalı olan endüstriyel ekonomilerinden ayrışırlar. Tarım ekonomileri, avcı-toplayıcılıktan farklı olarak kullanımlarına uygun biyokütleyi arttırmak için içinde bulundukları karasal ekosistemleri aktif olarak kontrol ederler. Bu nedenle, (Sieferle, 2001) geleneksel tarım ekonomilerini kontrollü güneş enerji sistemleri olarak adlandırmıştır.
Tarım ekonomileri fotosentezi (kimyasal enerji) en alt düzeyde üç farklı enerji formunda kullanırlar: metabolik enerji, mekanik enerji ve termal enerji. Bu üç farklı enerji formu arazinin üç farklı kullanım tipiyle ilişkilidir. Her bir enerji formunu kullanabilmek için tarım ekonomileri sahip oldukları arazinin belirli bir alanını karşılık gelen enerji taşıyıcısını (energy carrier) elde etmek için ayırmalıdır: Yiyeceklerin metabolik enerjisinin insanlar tarafından kullanımı arazinin uygun bir kısmının tarıma ayrılmasını gerektirir. Koşum hayvanlarının mekanik enerjisinin kullanımı arazinin bir kısmının otlak olarak ayrılmasını gerektirir. Odunun termal enerjisinin kullanımı arazinin bir kısmının ormanlara ayrılmasını gerektirir. Tarım ekonomileri bunlara ek olarak rüzgar ve su gücünün mekanik enerjisinden de faydalanırlar fakat bunlar toplam enerji arzının küçük bir yüzdesini oluşturur ve sadece yerel olarak önem arz ederler.
Tarımsal güneş enerji sisteminin yapısı (Sieferle, 2001)
Güneşten gelen enerji düşük bir enerji yoğunluğuna sahip olduğu için tarım ekonomilerinin dayandığı enerji taşıyıcıları doğada geniş bir alana dağılmış şekilde bulunur. Bitki biyokütlesinin düşük enerji yoğunluğu (birim kütle başına enerji içeriği ya da birim başına araziden üretilen enerji açısından) enerji taşıyıcılarının (yiyecek, yakıt, yem) nakliyesinin enerji maliyetlerinin yüksek olması anlamına gelir. Yüksek taşıma maliyetleri şehirleşmeyi ve büyük ticaret merkezlerinin ortaya çıkışını engeller. Dolayısıyla tarım ekonomilerinin nüfus ve ticari faaliyetler açısından her zaman ademi merkeziyetçiliğe doğru bir eğilimi söz konusudur.
Tarım ekonomilerinin en önemli karakteristiği, teknolojik gelişmişliğin düşük düzeyde olmasının bir sonucu olarak, bir enerji formunun diğerine teknik olarak dönüşümü oldukça sınırlıdır. Örneğin, odunun termal enerjisi hareketin mekanik enerjisine çevrilemez. Bu 18. yüzyılda buhar makinesinin icat edilmesi ile mümkün olmuştur. Tarım ekonomilerinde enerji dönüşümü sadece biyodönüşümle ya da arazinin kullanımını değiştirmekle mümkün olur. Örneğin, bitki biyokütlesi, koşum hayvanları tarafından mekanik enerjiye çevrilebilir. İkinci yol şu şekilde çalışır: Eğer yeterince termal enerji bulunmuyorsa arazinin otlak olarak kullanılan bir kısmının ormanlık alana dönüştürülmesi yoluyla bu açık kapatılabilir.
Tarım ekonomilerinin bir durağan duruma doğru gitme eğilimlerinin temel sebeplerinden biri de budur: Sınırlı ve sabit bir miktarda bulunan araziye olan bağlılığın bir sonucu olarak arazinin farklı kullanımları arasında ortaya çıkan rekabet. Burada bir tür sıfır toplamlı oyun söz konusudur. Bir enerji formunun üretimindeki artış her zaman başka bir enerji formunun üretimindeki düşüşe karşılık gelmektedir. Örneğin, tekstil endüstrisindeki üretimin arttırılması daha fazla yün üretimini gerektirir, dolayısıyla arazinin daha büyük bir kısmı otlak olarak ayrılmalıdır, fakat bu, demir endüstrisinin ihtiyaç duyduğu odun için daha küçük bir arazinin ormanlara ayrılmasına yol açar. Dolayısıyla bir tarım ekonomisinin demiryolları gibi devasa miktarlarda demire ihtiyaç duyan girişimlerin altından kalkabilmesi mümkün değildir. Bunu denemeye kalktığında diğer endüstriyel sektörler daralacaktır ya da nüfus için yeterli gıda üretilemeyecektir.
Sınırlı ve sabit bir araziye olan bağlılıktan ortaya çıkan ekonomik büyümeyi sınırlayıcı diğer önemli bir mekanizma azalan marjinal getiriler yasasıdır (Wrigley, 1988). Bu mekanizma ilk olarak klasik iktisatçılar tarafından fark edilmiştir ve klasik iktisatçıların ekonominin uzun vadede bir durağan duruma (stationary state) doğru gideceği fikrinin altında da bu yatmaktadır. Klasik iktisatçılar üç üretim faktörü tanımladılar: arazi, emek ve sermaye. Arazinin arzı sabittir, fakat emek ve sermaye artabilir. Araziden, gıda, yakıt ya da endüstriyel amaçlarla kullanılacak biyokütle üretimi daha büyük miktarlarda emek ve sermaye girdisi ile arttırılabilir. Fakat arazi sabit olduğu için biyokütle üretimi, azalan marjinal getiriler yasası gereği, emek ve sermaye girdisine kıyasla giderek daha yavaş oranlarda artar; örneğin emek ya da sermayeyi iki katına çıkarmak üretilen miktarı iki katına çıkarmaz. Bu süreç nihayetinde ekonomik büyümeyi bir noktada durdurur.
Özetle, düşük enerji yoğunluğu, enerji çevriminin teknik imkansızlığı, sınırlı ve sabit bir araziye olan bağımlılık ve yüksek taşıma maliyetleri tarım ekonomilerinin bir durağan duruma doğru gitme eğilimlerinin altında yatan faktörlerdir. Aşağıdaki figürde bu faktörler ve tarım ekonomilerinin genel dinamiklari görülebilir (Krausmann ve ark., 2016):
Fosil yakıtların kullanımı insan toplumlarını tarım ekonomilerinin bu kısıtlayıcı yönlerinden kurtararak sanayi devrimini ve modern ekonomik büyümeyi mümkün kılmıştır. Yazının geri kalan bölümünde bu iddiayı daha detaylı olarak inceleyeceğiz. Burada vurgulamamız gereken önemli bir nokta sanayi devrimini sadece fosil yakıt kullanımı ile açıklamaya çalışmadığımızdır. Sanayi devrimini doğuran politik, ekonomik ve kültürel birden fazla faktör sayılabilir fakat Sieferle’in iddiası fosil yakıtların kullanımının sanayi devriminin gerçekleşmesinde bir sınırlayıcı faktör olduğudur. Diğer taraftan fosil yakıtların kullanımı da tek başına sanayi devrimine yol açmak zorunda değildir. Benzer şekilde Wrigley de fosil yakıtları modern ekonomik büyüme ve sanayi devrimi için yeterli olmasa da zorunlu bir koşul olarak değerlendirir.
İngiltere’de kömür kullanımının sanayi devrimini öncelediği iyi bilinmektedir. Buna ek olarak, Çin gibi başka ülkelerde de azımsanmayacak bir kömür kullanımı söz konusuydu. Bununla birlikte, Sieferle İngiltere’yi diğer ülkelerden ayıran iki önemli farklılık olduğunu iddia eder: Kolay erişilebilir ve çıkarılabilir kömür rezervlerinin varlığı ve oduna kıyasla kömürün taşınmasını kolaylaştıran coğrafi şartlar. Bunlar kömür kullanımının diğer ülkelere kıyasla İngiltere’de çok daha fazla yaygınlaşmasına sebep olmuştur. Kenneth Pomeranz da sanayi devriminin neden Çin yerine Avrupa’da başladığını açıklarken kömür kullanımı açısından Avrupa’nın sahip olduğu coğrafi avantajlara vurgu yapar. Çin’in aksine Avrupa’nın en büyük kömür rezervleri o dönemde en dinamik ekonomilerden birinde (Britanya) konumlanmıştı. (Fernihough ve O'Rourke, 2014) kömür rezervlerinin lokasyonlarının Avrupa şehirlerinin büyüklüğü üzerindeki etkisini inceler ve sonuçların empirik olarak coğrafi avantaj hipotezini desteklediğini bulur.
Sanayileşme, fosil yakıtların teknolojik inovasyonlar yoluyla insanların eskide el emeği ile yürüttüğü üretim süreçlerine uygulanmasıdır. Dolayısıyla sanayileşmenin iki büyük bileşeni bulunmaktadır: fosil yakıtlar ve teknolojik inovasyonlar. Büyük Britanya’daki erken sanayi devrimi kömürün kullanımındaki birkaç teknolojik atılım ile ilişkilidir. Bunlar kömürle demir izabesi ve buhar makinesi ile kömürün ısı enerjisini mekanik enerjiye çevrimi. Bunlara ek olarak sanayi devriminden bahsedildiğinde genellikle tekstil endüstrisindeki teknolojik gelişmelere de vurgu yapılır. Fakat Sieferle göre mekanize tekstil materyal temelleri açısından endüstriyel sistemin öncüsü olmaktan ziyade tarım sisteminin gelişiminin bir sonucudur. Bununla birlikte kömür kullanımının tekstil endüstrisinin erken dönemlerdeki gelişimine dolaylı bir katkısı olmuştur. Kömür odunun yerini aldığı için normalde yakıt üretimine ayrılan arazinin bir kısmı otlağa çevrilebilir ve burada üretilen ham madde sayesinde tekstil endüstrisinin gelişimi teşvik edilir. Bununla birlikte tekstil endüstrisindeki daha ileri gelişmeler demirden yapılmış makineleri gerektirdiği için eğer demir üretiminde kömürün kullanımını mümkün kılan teknolojik atılımlar gerçekleşmeseydi tekstil endüstrisinin de bir noktada yavaşlayacağı ve nihayetinde duracağı iddia edilebilir.
Sieferle kömür kullanımı sayesinde ne kadar büyük bir arazinin kazanıldığını hesaplar. Burada yapılan hesap basitçe şudur: Bir ton kömürün yanma enerjisinin 2.5 ton oduna eşittir ve bu miktarda odunun hacmi 5 m3’tür. Bu hacimdeki odunu üretmek için 1 hektar arazi gereklidir. Dolayısıyla 1 ton kömür 1 hektar araziyi serbest bırakır. Şimdi kömür kullanımının önemini kavramak için tek yapmamız gereken tarihsel kömür tüketim oranlarına bakmaktır. Buna göre 1820’lerde Britanya’nın kömür üretimi Britanya’nın toplam yüz ölçümüne eşit miktarda bir araziyi serbest bırakmıştır.
Diğer sektörlerden farklı olarak aşılması zor bazı teknik problemler nedeniyle demir üretiminde kömürün kullanımı oldukça geç bir tarihe kalmıştır. 16. yüzyıldan itibaren bu problemlerin çözümü için çok sayıda deneme yapılmasına rağmen endüstriyel olarak ilk başarılı yöntem Abraham Darby tarafından 1710’da geliştirilmiştir. Fakat tekniğin yaygınlaşması için 50 yıl geçmesi gerekmiştir. Britanya’nın demir üretimi de ancak bu tarihten sonra yükselmeye başlamıştır. Bu gecikmenin sebebi kok kömürü ile üretilen pik demirin dar bir uygulama alanı hariç diğer alanlarda odun kömürü ile üretilen pik demire kıyasla daha düşük kalitede olmasıdır. Ayrıca üretim maliyeti de daha yüksekti ve bu yüzden dar bir pazarla sınırlı kaldı. Bu sorunların aşılması için birkaç seçenek vardır ve bunların hepsi 1750’den sonra gerçekleşmiştir; üretim maliyetlerini düşürecek teknolojik gelişmeler yaşandı ve odun kömürünün fiyatı artarken, kok kömürünün fiyatı düşmeye devam etti. Son olarak, 1760’lardan sonra yaşanan teknolojik gelişmelerin dövme demirin de kömürle üretimini mümkün kılmasıyla Britanya demir üretimi bütün eski bağlarından kurtulmuş ve demir üretimindeki muazzam yükseliş başlamıştır.
Sanayi devriminden önce demir üretimini kısıtlayan en önemli faktörlerin başında odun arzı geliyordu çünkü demir sadece odun kömürü ile üretilebiliyordu ve bu, aynı zamanda demir üretiminin lokasyonunu da kısıtlıyordu. Buna karşın kömür arzının belirli bir üst limiti yoktur. Buhar makinesinin gelişiminde yaşanan teknolojik atılımlar demir üretimini diğer bağlarından da kurtarmıştır. Demir üretiminde kullanılan körüklerin ve çekiçli değirmenlerin çalıştırılması su gücüne ihtiyaç duyuyordu ve ayrıca üretilen ürünlerin suyla taşınması gerekiyordu. Bunlar da benzer şekilde demirin nerede üretilmesi gerektiğini sınırlayan faktörlerdi. Buhar makinesi, su gücünün kapasitesinin aşılarak demir üretiminin artmasına da katkıda bulunmuştur ve demir üretiminin lokasyon sınırlamalarını ortadan kaldırmıştır. Son olarak, buhar gücü, su gücüne kıyasla mevsimlik aksamalara da maruz kalmaz.
Fosil enerjinin önemini daha iyi kavramak için eğer demir üretimi odun kömürüne dayanmaya devam etseydi gerekli olacak bölgenin alanını hesaplayabiliriz. Sanayi devrimi öncesi 1 ton dövme demirin üretimi 50 m3 odun gerektiriyordu ve bu miktarda odun 10 hektar ormanlık alanın sürdürülebilir üretimine eş değerdir. Tarihsel demir üretimi rakamlarını bölgesel eşdeğerlerine çevirip bunu Britanya’nın toplam yüz ölçümü ile karşılaştırdığımızda Britanya’nın 1750’lere kadar arazinin %2’sini odunla demir üretimine ayırdığını, bunun 1800’lerin başında %10’a çıktığını, 1840’lara kadar %100’ü aştığını ve I. Dünya Savaşına kadar Britanya’nın toplam yüz ölçümünün 4 katı kadar bir alana ihtiyaç duyacağını görebiliriz. Bütün bunlar fosil yakıtların Britanya’yı, tarımsal güneş enerji sisteminin temeli olan sabit ve sınırlı bir araziye bağımlı olmanın yarattığı kısıtlamalardan kurtardığını ve dolayısıyla modern ekonomik büyümenin yolunu açtığını ortaya koymaktadır.
Artan demir üretiminin Britanya’nın tarım devrimine de bir katkısı olmuştur ve bu, fosil yakıt kullanımının arazinin farklı kullanımları arasındaki rekabeti nasıl ortadan kaldırarak ekonomik büyümenin yolunu açtığını görmek açısından güzel bir örnektir. Tarımda artan demir araçların kullanımı koşum hayvanlarının mekanik gücüne olan ihtiyacı azaltır. Tarımsal güneş enerji sistemi içerisinde bu, otlağın ormanlık alanlarla ikamesiyle mümkündür fakat demir, kömürle üretilirse net bir arazi kazanımı söz konusudur. Demir endüstrisinin modern ekonomik büyüme için önemi de bir açıdan burada yatmaktadır. Britanya’nın demir üretiminin artması diğer çok sayıda endüstriyel sektörde de üretim maliyetlerinin düşmesi anlamına gelir. Ve üretim sürecinde daha dayanıksız ürünlerin demirle değiştirilmesi verimliliğin artmasıyla sonuçlanır.
Sanayi devrimi dendiğinde demir dışında ilk akla gelen şeylerden biri de buhar makinesidir. İlk işe yarar buhar makinesi Thomas Newcomen tarafından 1712’de geliştirilmiştir ve kömür madenlerinde suyun boşaltılması için yaygın olarak kullanılmıştır. Buhar makineleri başlangıçta oldukça verimsizdi ve madenlerdeki bedava kömür olmasa gelişimine devam edip edemeyeceği belirsizdir. 18. yüzyılın sonlarına doğru James Watt ve diğerleri tarafından buhar makinesinde bir dizi iyileştirme yapılmıştır ve 19. yüzyılın başlarından itibaren başta demir endüstrisi olmak üzere taşımacılık ve tekstil gibi birçok sektörde kullanımı yaygınlaşmıştır. Buhar makinesi de büyük ölçüde demir endüstrisi gibi diğer üretim sektörlerinin gelişimine yaptığı katkı ve ayrıca farklı enerji formlarının teknik olarak birbirine dönüşümünü mümkün kıldığı için önemlidir.
Referanslar:
Fernihough, A. & O’Rourke, K. H. 2014. Coal and the European Industrial Revolution NBER Working Paper 19802.
Kenneth Pomeranz. 2000. The Great Divergence: China, Europe, and the Making of the Modern World Economy. Princeton University Press, Princeton, NJ.
Krausmann, F., Weisz, H., and Eisenmenger, N., 2016. Transitions in sociometabolic regimes throughout human history. In: H. Haberl, M. Fischer-Kowalski, F. Krausmann, and V. Winiwarter, eds. Social ecology. Society-nature relations across time and space. Cham: Springer, 63–92.
Sieferle, R. P. 2001. The subterranean forest: Energy systems and the Industrial Revolution. Nature in retrospective: A history of Man and his Environment. Cambridge, UK: White Horse Press.
Wrigley, E.A., 1988. Continuity, Chance and Change. The Character of the Industrial Revolution in England. Cambridge.