Топливно-энергетические ресурсы. Нефть.
Они ассоциируются в нашем сознании, прежде всего с угольными (их известно около 3,6 тыс.) и нефтегазоносными (их более 600) месторождениями, локализующихся в чехле древних осадочных пород. Основные нефтегазоносные ресурсы сосредоточены в Азии, Северной Америке и Африке.
На сегодняшний день к основному топливно-энергетическому ресурсу относится нефть. Она используется в громадных масштабах, около 3,5 млрд. т / год. Вообще нефть была известна еще в глубокой древности в Передней Азии и в античном мире. Ученые всегда спорили и спорят о ее происхождении. Сегодня большинство исследователей, в том числе и В. И. Вернадский находят много доказательств ее органического генезиса. Аналогичное мнение высказывали в свое время М. В. Ломоносов, а позднее и французский ученый Бюффон. Последний писал, что все битумы происходят от растительных и животных веществ, измененных действием минеральных кислот. Интерес к этой проблеме возрос после того как капитан Дрейк, пробуривший в Пенсильвании первую скважину глубиной 69 футов получил в 1859 году первый фонтан нефти. Чуть позднее этого события получили распространение гипотеза и неорганического происхождения нефти, одним из сторонников которой был и Д. И. Менделеев.
Нефть сегодня – это основной источник энергии для Человека или как еще говорят – важнейшее сырье для развития цивилизации. Более того, нефть и газ останутся доминирующими энергоносителями, примерно, до 2030 года. По прогнозам на их долю будет приходиться свыше 70% производимой энергии, хотя по естественным причинам из-за исчерпания нефти роль ее в энергетическом балансе снизится.
За последние два десятилетия из недр Земли вычерпано около 60 млрд. т, а за всю историю эксплуатации скважин, это немногим более 140 лет, около 120 млрд. т. Общепланетарные запасы нефти ученые оценивают в 400 млрд. т, а доказанные на сегодня - в 140 млрд. т. Многие ведущие экономисты утверждают, что нефти человечеству хватит только до 2020 года, а если и откроют еще богатые месторождения, то ее хватит не далее как до 2040года. Как и большинство других прогнозов, этот также не очень точен. В последнее время появилась информация о замедлении роста потребления нефти, но как бы там ни было порядок прогнозируемых величин всегда точен. То есть исчерпание нефти уже не за горами и это тем более верно, что общемировая добыча нефти неуклонно растет. До 1900 г. нефти было добыто 0,54 млрд. баррелей (86,5 млн. т), 1901 – 1920 гг. – 6,47, в 1921 - 1940 гг. – 37,24, в 1941 - 1960 гг. – 73,39, в 1961- 1980 гг. – 266,41, в 1981 – 2000 гг. –445,23, ожидается, что в 2001 – 2020 гг. будет добыто 1081,79, т. е. к 2020 году будет исчерпана вся нефть.
Природный газ.
Широкое использование природного газа в мире началось значительно позднее, чем нефти, что связано с большими трудностями его транспортировки и хранения. Мировая добыча природного газа возрастает год от года, чему способствуют попытки большинства стран заменить им нефть как топливо и как сырье для химической промышленности. На сегодня это очень актуально, но есть и трудности. На химическую переработку и на топливо в жидком виде идет всего 2,5 % от добываемого газа, остальное на выработку электроэнергии и на отопление. Сегодня только три завода в мире перерабатывают газ в жидкое топливо, это в Малайзии, Новой Зеландии, и Южной Африке. Природный газ можно использовать как топливо на транспорте непосредственно, но это требует громоздких баллонов и дополнительного оборудования, что очень неудобно и неэкономично. Разведанные запасы природного газа на конец 20-го столетия оценивались в 149 трлн. м3, причем 49 трлн.м3 из них российские. Общегеологические запасы как утверждают специалисты - 350 трлн. м3. География добычи газа существенно отличается от таковой нефти. В 1996 году около 600 млрд. м3 добывалось в России, около 510 млрд. м3 – в США, около 100 млрд. м3 – в Канаде, около 90 млрд. м3 – в Нидерландах.
До 30-50% мировой добычи газа приходится на попутный при нефтяной добыче. Большая часть попутного газа выбрасывается в атмосферу, выжигается в факелах, либо закачивается обратно в нефтеносные пласты для поддержания пластового давления. В настоящее время тенденции в развитии газовой и нефтяной промышленности смещаются к добыче ресурсов с шельфа, где уже и сейчас газа получают около 1/ 5 от общего мирового объема.
Газа на планете существенно больше, чем нефти. Но при таком темпе роста его добычи, ожидается, что в 2010 году его будет использоваться около 3,5 трлн. м3/год и его едва ли хватит до середины 21 столетия, т. е. он исчезнет почти одновременно с нефтью.
Россия природным газом намного богаче, других стран. Тем не менее, газ удивительно быстро истощается. Уже выкачаны «неисчерпаемые» запасы газа в Поволжье и в настоящее время почти весь газ получается с севера Тюменской области. Более 70% всего российского газа добывается в двух богатейших месторождениях: Уренгойском и Ямбургском.
Уголь.
Запасов угля на Земле гораздо больше, чем нефти и газа. Его запасов по данным геологов хватит для человечества на сотни лет. В то же время уголь самое грязное топливо из всех ископаемых видов. Он в большой степени загрязнен серой и другими опасными для биосферы веществами.
Описанные запасы углей оцениваются в 1520 млрд. т. Среди них каменных – 920 млрд. т., бурых – 600 млрд. т. Эффективность извлечения составляет около 2/3 от запасов. Наиболее экономичная разработка углей осуществляется открытым способом в карьерах. Так добывается уголь в Канаде, Мозамбике и Венесуэле. Этот же способ может быть успешно применен в Индии, Австралии, США, и Китае. Мировая добыча каменного угля оценивается в 3,5 млрд. т/год, бурого в 1 млрд. т/год. Подавляющая доля разведанных запасов бурого угля сосредоточена в США, Германии и Австралии. Обычно большая часть угля потребляется на ТЭС, чаще строящихся вблизи угольных разработок. Получаемая таким способом энергия наиболее дешевая. Из каменного угля можно получить и жидкое топливо как это делалось в Германии во время Второй мировой войны, но это горючее очень дорогое - около 450 долл. за тонну и сейчас его не производят. В России такие же заводы в Ангарске, Салават-Юлаеве и Новочеркасске закрыты из-за убыточности.
Уран.
В шестидесятые годы активно шло строительство атомных реакторов для получения сырья для атомного оружия. Тогда то и было осознано, что при его производстве, выделяющееся большое количество энергии можно использовать для получения электричества. В эти годы по всему миру были заложены 614 атомных реакторов. Многие считали в то время атомную энергетику самой безопасной, а атомную энергию самой дешевой. На 10 – ом всемирном Конгрессе по энергетике прогнозировалось резкое увеличение значимости атомной энергетики в суммарном объеме электроэнергии, получаемой Человеком. Считалось, что к 2000 – ому году ее доля составит 45%, а к 2020 – ому году – 60 – 65%. В действительности в 2000 – ом году эта доля была равна 16%. К концу второго тысячелетия на Земле работало всего 440 атомных реактора. Медленное развитие атомной энергетики одни связывают с очень серьезными авариями в атомной индустрии (Челябинск – 40, Три Мэйл Айленд в США и Чернобыль на Украине), другие с развитием энергосберегающих технологий и уменьшением потребления энергии в ведущих промышленных странах на единицу продукции. На сегодняшний день ситуация в мире с развитием атомной энергетики не совсем ясна. По-видимому, такое положение объясняется, назревшими в наши дни, серьезными проблемами в мировой энергетике. Возможно, что ситуация близка к ситуации энергетического кризиса 1973 года. Вновь высочайшие цены на нефть и война на Ближнем Востоке, т. е. там, где сконцентрированы основные запасы нефти на планете. Отдельные страны, такие как Франция, Бельгия, Испания, Швеция, Литва, Украина, Япония и некоторые другие производят на АЭС от 30 до 77% потребляемой электроэнергии. И это несмотря на общественное движение, препятствующее развитию этого вида энергетики. Более того, многие страны рассматривают планы строительства новых АЭС, в том числе Россия, Финляндия, Япония, Индия, Китай и другие. В тоже время атомная энергетика может только на время отодвинуть остроту энергетических проблем человечества, но не искоренить их. Поскольку запасы урана на планете не такие уж значительные. Общие запасы оцениваются в 6,5 млн. т. При этом ежегодно добывается около 66 тыс. т. Другими словами, этот ресурс всего лет на 40 – 50 и плюс к тому множество экологических проблем с утилизацией отходов.
В связи с этим человечество сегодня очень заинтересовано в развитии дешевой доступной и экологически более чистой энергетики. Поэтому многие государства пошли по пути ускоренного развития ветроэнергетики (Германия, Дания, Швеция), биоэнергетики (Финляндия, Швеция), гидроэнергетики (Норвегия) и гелиоэнергетики. Некоторые правительства оказывают существенную финансовую поддержку частным фирмам для развития этих (альтернативных) методов получения энергии.
Ресурсы металлов.
В настоящее время в сферу потребностей человечества вовлечены почти все известные науке металлы, причем объем их использования неизменно возрастает. Предприятия горно-металлургического комплекса перерабатывают обычно минеральное сырье – горные породы, с повышенным содержанием необходимых металлов, так называемые руды.
К черным металлам относят прежде всего железо и добавляемые к нему при плавлении для придания стали определенных качеств марганец, хром, титан и ванадий. К цветным отнесены те металлы, которые составляют основную продукцию цветной металлургии – магний, алюминий, кобальт, никель, медь, цинк, свинец, олово, вольфрам, молибден, сурьма, висмут и ртуть. К благородным - золото, серебро, платина, палладий, иридий, родий, осмий, и рутений. Они не подвергаются коррозии на воздухе, в воде и под воздействием большинства химически активных веществ. К редким – литий, рубидий и цезий. К легким - бериллий. К тугоплавким – тантал, ниобий, цирконий, гафний. К редкоземельным – лантаноиды, иттрий, скандий. К рассеянным – германий, рений, таллий, кадмий, индий, галлий, селен, теллур.
Уровень обеспеченности человечества различными видами металлов неодинаков. Если обеспеченность такими рудами как железные, марганцевые не вызывает пока озабоченности, то ограниченность запасов руд олова, вольфрама, ртути и некоторых других давно вызывает тревогу (рис. ?).
Химические ресурсы.
Сейчас в промышленности, сельском хозяйстве и медицине используются почти все химические элементы. Подсчитано, что на человека в мире добывается около 20 т. минерального сырья в сутки. С исчерпанием многих из них на суше все большее внимание приковывает к себе океан. В одном кубометре морской воды растворено около 19 млн. т хлора, 10,5 млн. т натрия, 400 тыс. т кальция, 60 т йода, 300 кг серебра, 4 кг золота и т. д. Запасы химического сырья в Мировом океане можно считать неисчерпаемыми, тем более, что они непрерывно восполняются в процессе планетарного круговорота минеральных продуктов. К стати следует отметить, что магний – один из ценных для Человека металлов на сегодня, на 60% получают из морской воды. Также в больших количествах из морской воды извлекают хлористый калий, бром, предпринимаются попытки извлекать из морской воды золото. На сегодняшний день перспективы развития морской химической промышленности исключительно велики. И ее удельный вес в мировой экономике несомненно будет расти.