Природные ресурсы, их классификация и использование. Пути решения сырьевой проблемы

Природные (естественные) ресурсы - важнейшие компоненты окружающей среды, которые используют для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.

Природные ресурсы

↓ ↓

НеисчерпаемыеИсчерпаемые

↓ ↓ ↓

- солнечная энергия ВозобновляемыеНевозобновляемые

- ветер ↓ ↓

- морские приливы, отливы, - чистый воздух - ископаемое топливо

текущая вода - пресная вода (уголь, нефть, газ)

- атмосферный воздух - растительный - металлические руды

- энергия земных недр и животный мир - неметаллическое

↓ - плодородная почва минеральное сырье

Количество не изменяется (глины, песок и др.)

↓

Количество уменьшается

Невозобновляемые ресурсы считаются экономически истощенными, когда выработаны 80% их оцененных запасов, затем их разведка, добыча и переработка обходятся дороже розничной цены.

По критерию заменимости природные ресурсы делят на заменимые(сырье, топливо) и незаменимые( вода, воздух).

С развитием общества и производства увеличивается количество используемого сырья: каждые 10-12 лет приблизительно в 2 раза.

В настоящее время полезные ископаемые добывают с глубины около 1-2 км. Примерно 97 % массы земной коры составляют 8 химических элементов: кислород О, кремний Si, алюминий А1, железо Fe, кальций Са, натрий Na, калий К и магний Mg.

Из других элементов 1 км³ земной коры содержит:

Fe-130*10⁶ т Sn – 10⁵ т Аu - 13 т

АІ -230*10⁶ т U – 8*10 ³т Нg -180т

Си -260*10³ т Аg -250 т

Рациональное природопользование - система деятельности, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов, их воспроизводство и сохранение при этом здоровья людей.

Данные о мировых запасах нефти и ее добыче свидетельствуют о том, что к 2020г. разведанные запасы нефти на Земле будут исчерпаны; даже с открытием новых месторождений истощение запасов нефти отодвинется лишь на 10-20 лет. В основном нефть используется для получения бензина, дизельного и ракетного топлива (в США – около 50%).

В нашей стране в 1988г. добывалось 624 млн т нефти, сегодня примерно 300 млн т, т. е. добыча сократилась практически вдвое из-за низкого извлечения нефти, изношенного оборудования и истощения старых месторождений.

Но, несмотря на это, экспорт нефти из России постоянно растет. Всего за 100 лет человечество растратило бесценное сырье, которое природа создавала сотни миллионов лет.

Газа на Земле намного больше, чем нефти, но при современных темпах его потребления его разведанные запасы иссякнут почти одновременно с нефтью.

Россия богаче природным газом, чем все другие страны. Практически весь газ мы получаем с севера Тюменской области. Но эти запасы очень быстро расходуются.

Мы распродаем газ в большом количестве. Очень дорога транспортировка газа по трубопроводам

(в Западную Европу в 4 раза дороже, чем в Санкт-Петербург или в Москву).

По прогнозам, в России еще достаточно много запасов нефти, газа и других полезных ископаемых, но они находятся в таких местах, что их добыча современными способами становится экономически невыгодной.

Каменного угля на Земле больше, чем нефти и газа (его запасов хватит на сотни лет), но каменный уголь экологически грязное топливо, содержащее соединения серы, вредных металлов, а после сгорания остается много отходов (например, основной вид топлива в Китае каменный уголь. Из-за высокого содержания в нем серы в городах Северного Китая зимой трудно дышать.) Из каменного угля можно получать жидкое топливо для транспорта (его получали в Германии во время Второй мировой войны), но получать это топливо нерационально из-за его высокой себестоимости (около 450 долларов за 1т). Сейчас этот способ практически не используется.

Во многих странах, в т.ч. в России, угольные шахты закрываются, т.к. уголь в них трудно и дорого добывать.

Запасы минерального сырья на Земле также ограничены:

- железной, марганцевой, хромовой руд, фосфатов хватит на 100-300 лет

- других руд, которые содержат никель, кобальт, вольфрам, молибден, медь, свинец, цинк, олово, - на 30-60 и менее лет.

Пути решения сырьевой проблемы:

1.Более полная переработка сырья, уменьшение количества отходов до минимума.

2.Извлечение нужных элементов из все более бедных источников сырья, в том числе из отходов.

3.Замена дефицитных видов сырья на менее дефицитные.

4.Поиск и освоение новых источников сырья.

5.Поиск менее энергоемких способов переработки сырья.

6.Утилизация отходов, решение проблем охраны окружающей среды.

Еще в XIX в. Д. И. Менделеев рассматривал отходы производства как несовершенство технологий – при иной технологии эти отходы могут быть ценным сырьем для другого производства.

Перспективный метод переработки сырья - геотехнология - осуществление первого звена переработки сырья в недрах: полезные ископаемые на месте их добычи переводят в состояние, удобное для их дальнейшего извлечения, извлекают полученную жидкость или газ и используют или пускают на переработку (таким образом, нет затрат на подъем пустой породы).

Сегодня решают задачу - извлекать небольшие количества элементов из таких видов сырья, как подземные воды, воды океана, а также из растворов (отходов промышленности).

Важнейший источник природных ресурсов в будущем - Мировой океан. Общее количество солей в нем – 5*10 ¹⁶ т. Основная масса растворенных солей содержит элементы, месторождения которых есть на суше.

Запасы некоторых элементов в Мировом океане (в тоннах):

Mg -2*10 ¹⁵ Sn, Си, U - 5 * 10 ⁹

Br - 10 ¹⁴ V, Mn - 3 * 10 ⁹

F -2*10 ¹² Ag -0,5* 10 ⁹

Y -9*10 ¹⁰ Pb, Hg -5* 10 ⁷

Zn -1,6*10 ¹⁰ Au -6* 10 ⁶

Концентрации наиболее ценных металлов в воде Мирового океана невысокие, методы их извлечения из воды только разрабатываются. Эти задачи решаются различными науками, в частности биотехнологией. Большое значение уделяется добыче металлов микробиологическимиметодами (медь, мышьяк, цинк и уран), на очереди - получение марганца, висмута, свинца, сурьмы, германия, золота. Метод микробиологической гидрометаллургии очень эффективен при очистке промышленных сточных вод.

Соединения некоторых металлов непрерывно осаждаются на дно океана в виде минеральных образований округлой формы диаметром в несколько см.

Приблизительно 1/4 их массы составляют Fe и Мn, около 1-3% каждого из металлов - Ni, Со, Сu, Ті . Общая масса таких образований составляет около 10 ¹² т. Подсчитано, что некоторых металлов (Ni, Мn, Со) здесь содержится больше, чем на суше.

Каждый год образуется до 10 млн т новых отложений. Поэтому такие минеральные образования – возобновляемый источник сырья.

На 1-м этапе освоение ресурсов океана затронет прежде всего прилегающую к берегам суши подводную часть материков (континентальный шельф) на глубине 100-200 м. Сейчас здесь добывают нефть, газ, каменный уголь, олово. Запасы нефти и газа на шельфе не меньше, чем на суше. У берегов Великобритании и Норвегии шельф дает ¼ мировой добычи нефти.

Из морской воды получают 60% магния, 1/3 поваренной соли, 90% брома. Йод получают из золы морских водорослей, 20% нефти и газа дает Мировой океан.

Сейчас накопилось 1600 трлн м³ «пустых» горных пород и отходов переработанных руд. Встает проблема комплексного использования горных пород.

Более 60% отходов от обогащения руды используют для производства строительных материалов. «Пустая» порода пригодна для строительства дорог. Отходы одних предприятий являются сырьем для других. Например, при добыче угля остаются железные руды (используют в производстве стали), алюминиевые руды (в производстве алюминия), графит (в производстве сажи), сера (в производстве серной кислоты).

Безотходные технологии исключают загрязнение окружающей среды, улавливаемые вещества являются сырьем для различных производств.

Комплексное использование добываемого сырья и безотходные технологии его переработки – не только охрана окружающей среды, но и выгода самим производителям.