Naudingųjų iškasenų panaudojimo problema
5 (100%) 1 vote

Naudingųjų iškasenų panaudojimo problema

Turinys

1. Įvadas 3

2. Žemės ištekliai ir jų naudojimas 4

2.1. Civilizacijos raida ir Žemės ištekliai

2.2. Išteklių pasiskirstymas

2.3. Išteklių naudojimo didėjimas

3. Energijos ištekliai ir jų naudojimas

3.1. Energijos vaidmuo žmonijos evoliucijoje

3.2. Organinis kuras ir jo ištekliai

3.3. Energijos naudojimas

3.4. Energijos ištekliai ir jos naudojimas Lietuvoje

3.5. Vandens ištekliai

4. Žmonijos pastangos išvengti krizės

4.1. Ar išseks ištekliai?

4.2. Energijos taupymas ir efektyvesnis jos naudojimas

4.3. Efektyvesnis medžiagų naudojimas

4.4. Ateities energetika

5. Išvados

6. Naudota literatūra

1. Įvadas

Visas materialines gėrybes, kuriomis naudojasi žmonija (taigi kiekvienas), vienaip ar kitaip paimtos iš gamtos, yra jos dalis. Visa tai, ką žmogus paima iš gamtos, vadinama gamtos ištekliais – tai oras ir vanduo, dirvožemis, miškai, žemės gelmių ištekliai ir t. t.

Žmonijos istorijos naujaisiais laikais neregėtai išaugo visų išeklių naudojimas. Per labai trumpą laiką civilizacija tapo veiksniu, turinčiu ne mažesnės įtakos visai planetai negu geologiniai ar klimato veiksniai. Kartu civilizacijos įtaka iš esmės skiriasi nuo gamos veiksnių įtakos, nes gamta, evoliucionavusi milijardus metų, yra subalansuota sistema, susidedanti iš daugybės kitų subalansuotų sistemų. Gamta evoliucionuodama sukūrė idealią globalinę technologiją, funkcionuojančią be atliekų, o žmogaus sukurtos sistemos funkcionuoja taip, kad nugraiboma tik grietinėlė, o dauguma ištekių nepanaudojama ir patenka į atliekas. Laikoma, kad net 95 proc. ir daugiau gamtinių medžiagų išmetama į atliekas, o žmogus pasiima tik 5 proc. ir mažiau.

Visai dar neseniai atrodė, kad gamtos ištekliai neišsemiami, kad žmogus yra vienvaldis gamtos valdovas, galintis ją keisti ir pervarkyti kaip tik užsimanęs. Per pastaruosius du dešimtmečius šis požiūris iš esmės pasikeitė, prasidėjo nuodugnaus, suinteresuoto gamtos dėsnių mokymosi ir suvokimo laikotarpis. Žmonija suprato, kad nieko šioje Žemeje nėra be galo daug, kad be saiko švaistant gamtos išteklius vieną dieną galima atsibusti prie tuščių aruodų. Prieš du dešimtmečius susikūręs naujas mokslas – globalinis modeliavimas – davė didžiulį impulsą žmonijos proto pastangoms nukreipti nauja linkme: kaip atitolinti ir visai išvengti globalinės krizės.

Per praėjusius du dešimtmečius įvyko tokių pasikeitimų, kad išteklių išsekimo krizė atitolo per daug dešimtmečių. Surasti naujų mineralinių išteklių telkiniai, pradedami naudoti jūros dugne slūgsantys naftos, gamtinių dujų ir kitų naudingų iškasenų telkiniai, daugiau perdirbama medžiagų kartotinai, metalai ir kitos retesnės medžiagos pakeičiamos plastmasėmis. Išsivysčiusiose šalyse įgyvendintos energijos ir medžiagų taupymo programos padėjo šioms šalims nelėtinti ekonomikos augimo ir nedidinti energijos bei mineralinių išteklių naudojimo.

Čia pateikiama medžiaga susideda iš trijų skyrių. Pirmajame skyriuje aptariamas pagrindinių materialinių išteklių naudojimas, taip pat jų pasiskirstymas Žemėje. Atskirai supažindinama su energijos ištekliais, jų pasiskirstymu ir naudojimu. Atsinaujinantys ištekliai sudaro svarbią gamtos išteklių dalį – čia aptariami vandens ištekliai, jų naudojimo problemos.

Antrajame skyriuje supažindinama su energijos ištekliais.

Trečiajame skyriuje kalbama apie žmonijos pastangas atitolinti ir visai išvengti globalinės išteklių krizės: medžiagų ir energijos taupymą, deficitinių medžiagų pakeitimą kitomis, antrinių žaliavų perdirbimą, beatliekes technologijas ir t.t. Kalbant apie ateities energetiką, akcentuojami atsinaujinantys energijos šaltiniai.

2. Žemės ištekliai ir jų naudojimas

2.1. Civilizacijos raida ir Žemės ištekliai

Paprasčiausia, seniausiai žmogaus iš žemės išgaunama žaliava buvo kietoji uoliena arba akmuo. Gal todėl ankstyvieji žmonijos civilizacijos laikotarpiai vadinami akmens vardu: paleolito (senojo akmens), mezolito (viduriniojo akmens), neolito (naujojo akmens). Po akmens amžių sekė žmogaus gamybinę veiklą sąlygojusių metalų (žalvario, geležies) laikotarpiai. Taip pat labai seniai pradėtas vartoti žemės turtas buvo valgomoji druska.

Akmenį žmonės pradėjo naudoti labai seniai, tačiau didesniais kiekiais – tik neolite, maždaug prieš 6 000 metų. Metalus nedideliais kiekiais pradėta išgauti žalvario amžiuje (maždaug prieš 3 700 metų) ir geležies amžiaus pradžioje (prieš 2 700 metų). Žmogus ilgą laiką tenkinosi tik 19 cheminių elementų, XVIII amžiuje naudojo jau 28, XX amžiaus pradžioje – 59, o pabaigoje – 88 cheminius elementus.

Mineralinių išteklių ir energijos naudojimas nulemdavo ne tik technologinį ir ekonominį žmonijos vystymosi lygį, bet darydavo didelę įtaką ir socialinei struktūrai. Kai kurie ekspertai nustatė tiesioginius ryšius tarp žaliavų naudojimo ir visuomeninės struktūros. Jie susiejo akmens amžių su gentine sistema, bronzos amžių – su monarchijomis, „metalų amžių“ – su kolonijinėmis imperijomis ir mūsų moderntųjį radioaktyvių medžiagų amžių – su tarpkontinentiniais kariniais blokais.

Ypač svarbus etapas buvo perėjimas prie geležies naudojimo, po to daugelyje ūkio šakų buvo sparčiai pradėti naudoti
mineralai. Tai sąlygojo ir prekybos poreikį, nes reikėjo vis daugiau ir vis naujų mineralinių medžiagų.

Tarptautinė prekyba koncentravosi rytinėje Viduržemio jūros dalyje, ji apėmė vis daugiau naujų gamtos išteklių rūšių. Finikiečiai buvo labai aktyvūs naudingųjų iškasenų žvalgai. Pirmame tūkstantmetyje prieš mūsų erą jie surado sidabrą Juodosios jūros pakrantėje, Sardinijos saloje, Ispanijoje ir kitose vietovėse, alavą – Asturijoje ir Britanijoje, šviną – Kryme ir Ispanijoje, auksą – Balkanuose, Možojoje Azijoje ir kitose vietovėse.

Sidabro ir švino kasyklos Atikoje (Senovės Graikijoje) tui metu buvo gerai žinomos. Istorikai mano, tad šie ištekliai buvo pagrindinis Atenų karo pajėgų finansavimo šaltinis ir viena iš priežasčių tapti Atėnams tokiu prekybos ir amatų centru, kokiu jie tapo pirmojo tūkstantmečio prieš mūsų erą viduryje.

Labai greitai kalnakasyba plėtojosi Romos imperijos klestėjimo pabaigoje. Romėnai importuodavo auksą ir sidabrą iš Graikijos ir Ispanijos, varį, alavą ir gyvsidabrį – iš Ispanijos, o šviną – iš Anglijos. Geležis daugiausia buvo importuojama iš Galijos ir nuo Elbės krantų.

Žlugus Romos imperijai, sustojo daugelis mineralinių žaliavų gavybos, perdirbimo ir prekybos procesų. Beveik visos kasyklos buvo uždarytos, o žmonės, kurie ten diroo, grįžo prie žemės ūkio darbų.

Kalnakasyba Europoje suklestėjo tik Renesanso laikais, pradedant XIV ir XV šimtmečiais. Tuo pačiu metu prasidėjo Afrikos, Azijos ir Amerikos kolonizacija, atsivėrė galimybės pasinaudoti tų šalių išteklių šaltiniais. Labai greitai augo kai kurių mineralinių žaliavų naudojimas, ypač švino, alavo, vario, geležies ir akmens anglių. Iš trijų didžiausių Europos valstybių (Anglijos, Vokietijos ir Prancūzijos) Prancūzija turėjo mažiausiai mineralinių išteklių, ir tai ne kartą sukėlė karus tarp šių šalių.

Kolonijiniai karai ir karai tarp didžiųjų valstybių dažnai būdavo kariaujami siekiant kontroliuoti mineralinių išteklių telkinius. Tokios šalys kaip Vokietija ir Japonija praėjusiame ir šiame amžiuje ne kartą kariavo siekdamos gauti strateginių medžiagų išteklių, kurių joms labai trūko. Viena pagrindinių Pirmojo pasaulinio karo priežasčių buvo ta, kad Vokietija buvo nepatenkinta, jog kitos didžiosios pasaulio valstybės turėjo daug daugiau žaliavų nei ji, ir bandė jėga pakeisti esamą padėtį.

Pagaliau XX a. mineralinių išteklių gavyba ir naudojimas augo anksčiau nematytais tempais. Jei tik palygintume vieną XX amžiaus ketvirtį (nuo 1951 iki 1975 m.) su visu šimtmečiu (nuo 1876 iki 1975 m.), tai vien per šį kelvirtį pasaulis sunaudojo 81 proc. naftos ir 85 proc. gamtinių dujų, sunaudotų per visą šimtmetį.

Nors įvairios žaliavos imamos iš žemės jau seniai, šie laiko nuotoliai tiek maži, jog neįmanoma jų net palyginti su geologiniais laikotarpiais. Žmonija per tą laiką jau išeikvojo gana daug mineralinių išteklių, kuriems susidaryti reikėjo milijonų, o kartais net milijardq metų.

Tiesa, kai kurios žaliavos kaupiasi greičiau: pajurio paplūdimių smėlis, ežerų kreida, druskos ir lagūnų gipsas. Iš organinių medžiagų greičiausiai susidaro durpės, metano dujos. Durpių susidarymo tempai nevienodi: aukštapelkėse per metus vidutiniškai susidaro 1 mm durpių, o žemapelkėse, ypač kai į jas su vandeniu patenka iš dirvos daug mineralinių trąšų, durpės susidaro daug greičiau.

Gamtos ištekliai skirstomi į dvi skirtingas kategorijas: atsinaujinančius ir neatsinaujinančius išteklius. Tie ištekliai, kurie atsiranda dėl Saulės šilumos ir šviesos, vadinami atsinaujinančiais. Tokie ištekliai yra lietaus vanduo, vėjo energija, maisto produktai, vilna ir medvilnė, mediena. Visos šios išteklių rūšys yra atsinaujinančios, nes Saulės energijos dėka nuolatos pasipildo. Ir nors kiekvienais metais nuimame javų derlių, kitais metas užauga naujas. Toks nenutrukstantis procesas tęsis tol, kol Saulės spinduliai šildys Žemę.

O mineraliniai ištekliai – anglys, nafta, varis, geležis ir kiti formuojasi taip ilgai ir lėtai (per milijonus metų), kad jie laikomi neatsinaujinančiais. Energijai gauti, be mineralinių išteklių (anglių, naftos, gamtinių dujų, urano), naudojami ir kiti atsinaujinantys ir neatsinaujinantys ištekliai. Pavyzdžiui, vandens ir vėjo energija yra atsinaujinantys ištekliai, o geoterminė energija – ne. Visų šių išteklių klasifikacija pateikta 2.1.1. pav.

Metalų mineraliniai ištekliai Energijos ištekliai Nemetalų mineraliniai ištekliai

Paplitę metalai Organinis kuras Degios naudingos iškasenos

Geležis, aliuminis, manganas, titanas, magnis Anglys, nafta, gantinės dujos, skalūnai Žaliava plastmasių gamybai Reti metalai Branduolinis kuras Naudingosios iškasenos chemijos, statybos pramonei

Varis, švinas, cinkas, alavas, auksas, sidabras ir kiti Uranas, toris, litis, deuteris Natrio chloridas, fosfatai, nitratai, siera ir kiti Žemės gelmių šiluma Statybinės medžiagos

Geoterminė energija Cementas, smėlis, žvyras, gipsas ir kt. Saulės energija Vanduo

Vandens, vėjo, bangų energija ir kt. Upės, ežerai, gruntinis vanduo Potvyniai ir atoslūgiai

Potvynių energija

2.1.1. pav. Naudingųjų iškasenų ir energijos

klasifikacija

2.2. Išteklių pasiskirstymas

Naudingieji Žemės turtai skirstomi į 4 technines-ekonomines grupes:

1) kuro (eneregijos) grupė (anglys, nafta, dujos, skalūnai, durpės, uranas ir kt.),

2) chemijos grupė (druskos, siera, vanduo ir kt.),

3) metalurgijos grupė (geležies ir kitos rūdos, spalvotųjų metalų rūdos),

4) statybinių žaliavų groupė (kietos ir birios uolienos).

Šis skirstymas sąlyginis, nes tos pačios žaliavos gali priklausyti gretimoms grupėms, pavyzdžiui, kuro gropės žaliavos – chemijos grupei (gamtinės dujos yra ir kuras, ir mineralinių trąšų gamybos žaliava). Be to, ne vien Žemės gelmių ištekliai sudaro šias grupes, į jas įeina ir paviršiuje esančios kai kurios statybinės žaliavos, o chemijos pramonės žaliava yra ir oras, iš kurio išgaunamas azotas.

Ypatingą mineralinių druskų išteklių šaltinį sudaro vandenynai ir jūros. Daugelis pasaulio šalių šiuos išteklius sėkmingai naudoja: tam pajūriuose statomi vandens garintuvai.

Dauguma mineralinių išteklių išgaunama iš Žemės plutos. Pluta iš esmės skiriasi nuo hidrosferos ir atmosferos, nes ji sudaryta praktiškai iš mineralų – specifinės sudėties kristališkų kietų darinių. Iš mineralų susidaro uolienos. Kai kurias uolienas sudaro tik vienas mineralas (monomineralinės uolienos), kitas – daug mineralų (polimineralinės uolienos). Didelės naudingųjų mineralų sankaupos, tinkamos pramoninei gamybai, pasitaiko retai.

Kontinentinės Žemės plutos masė sudaro truputį daugiau regu pusę visas Žemės plutos masės, arba apie 0,3 proc. visas Žemės masės. Joje yra mažiau geležies, kalcio ir magnio negu vandenynų plutoje, bet kur kas daugiau silicio, aliuminio, natrio. Tik 9 elementai sudaro 99 proc. visos kontinentinės Žemės plutos masės (2.2.1. pav.). Likusieji 79 įeina mažomis ar labai mažomis dalimis.

2.2.1. pav. Kontinentinės Žemės plutos sudėtis

Daugelis retųjų elementų (arba mineralų, į kuriuos įeina vienas ar keli retieji elementai) yra gyvybiškai svarbūs ištekliai šiuolaikinei pramanei. Laimei, šių elementų koncentracija tam tikrose vietose yra labai didelė. Mineralų santalkos, kuriose yra vario, alavo, švino ar kitų metalų pramoninė koncentracija, vadinamos rūdomis.

Milžiniški naudingųjų iškasenų ištekliai slypi vandenynuose. Jūrų vandenyje yra beveik visų cheminių elementų, tačiau daugelio jų būna tiek mažai, kad juos daug pigiau kasti sausumoje.

Vandenynai dengia 70,8 proc. Žemės paviršiaus, o vidutinis vandens gylis juose siekia beveik 4 km. Taigi susidaro milžiniška suūraus (apie 3,5 proc. sūrumo) vandens masė. Labiausiai paplitę vandenyje paprastą druską sudarantys natris ir chloras. Kartu su magniu, siera, kalciu ir kaliu jie sudaro 99,5 proc. visų vandenyje ištirpusių medžiagų (2.2.2. pav.).

2.2.2. pav. Jūrų vandenyje ištirpusių medžiagų sudėtis

Tik 4 elementų gavyba iš jūrų vandens yra ekonomiškai naudinga. Tai natris, chloras (išgaunamas valgomosios druskos pavidalu), magnis ir bromas. Druska iš jūros gaunama garinant vandenį. Šiuo metu apie 33 proc. pasaulio druskos gaunama iš jūros vandens. Magnis – nepamainoma sudedamoji dalis lengvųjų lydinių, vartojamų lėktuvų ir raketų pramonėje, tiksliųjų prietaisų gamyboje. Dabar iš jūros vandens išgaunamas magnis sudaro apie 70 proc. pasaulio metinės produkcijos.

Be išteklių esančių jūros vandenyje, daug mineralų gaunama iš vandenynų dugno. Dauguma šių mineralų gaunama netoli kranto arba sekliame šelfų ruože. Naftos gręžimo bokštai iškilo daugelyje pasaulio vietų: Juodojoje jūroje, Meksikos įlankoje, Šiaurės jūroje ir kitur. Šiandien apie 20 proc. pasaulinės naftos gaunama iš jūros. Senkant sausumos naftos telkiniams, ši dalis ateityje didės.

Mineraliniai ištekliai pasaulyje pasiskirstę labai nevienodai. Gausu išteklių Rusijoje, JAV, Pietų Afrikos Respublikoje, Australijoje, o Japonija dauguma istekliq turi importuoti. Didžiausi naftos ištekliai rasti Artimuosiuose Rytuose, o gamtinių dujų ir anglių – Rusijoje. Kartais mažos šalys turi didžiulių naudingųjų iškasenų telkinių: Naujoji Kaledonija išgauna daugiau nikelio negu bet kuri kita šalis, Marokas – fosfatų, o Karibų šalys – boksitų.

Tačiau tik 5 šalys – NVS (buvusi TSRS), JAV, Kanada, Australija ir Pietų Afrikos Respublika (PAR) turi apie 75 proc. visų pagrindinių pasaulio mineralų išteklių. Šios šalys taip pat išgauna per 50 proc. visų pasaulio svarbiausių žaliavų, o vien tik buvusi TSRS ir JAV kartu išgauna apie trečdalį visų mineralinių išteklių (neskaitant kuro).

Ištekliai naudojami taip pat labai nevienodai. JAV gyvena tik 6 proc. pasaulio gyventojų, o sunaudojama apie 20 proc. visų pasaulio mineralinių išteklių. Tuo tarpu Lotynų Amerikoje, Afrikoje ir Azijoje kartu gyvena trys ketvirtadaliai pasaulio gyventojų, o sunaudojama tik 7 proc. pasaulyje naudojamo aliuminio, 9 proc. vario ir 12 proc. geležies.

Valstybės, pagrindinės mineralinių išteklių savininkės ir šių išteklių naudotojos, pateiktos 1 lentelėje (devintojo dešimtmečio duomenys).

1 lentelė. Pagrindinių mineralinių išteklių rezervų pasiskirstymas, jų išgavimas ir naudojimas

Daugiausia išteklių turinčios šalys Daugiausia išteklių išgaunančios šalys Daugiausia išteklių naudojančios
pasaulio Šalis Procentais pasaulio Šalis Proncentais pasaulio

Aliuminis Australija, Gvinėja 33

20 Jamaika 19 JAV 42

Varis JAV,

Čilė 28

19 JAV,

Rusija 20

15 JAV 33

Auksas PAR 40 PAR 77 JAV 26

Geležis Rusija,

PAR 33

18 Rusija 25 JAV 28

Švinas JAV 39 Australija 13 JAV 25

Nafta Saudo Arabija 17 JAV 23 JAV 33

Alavas Tailandas 33 Malaizija 41 JAV 24

Volformas Kinija 73 Kinija 25 JAV 22

Cinkas JAV 27 Kanada 23 JAV 26

Manganas PAR 38 PAR,

Brazilija 13

13 JAV 14

Gyvsidabris Ispanija 30 Ispanija 22 JAV 24

Kaip matome, pagrindinis naudotojas buvo JAV. Kaip jau minėjome, ši šalis sunaudoja net penktadalį visų pasaulio mineralinių išteklių.

2.3. Išteklių naudojimo didėjimas

1650 metais pasaulyje gyveno apie 500 mln žmonių. Jų skaičius nuolatos didėjo, tačiau didėjimo tempas buvo apie 0,3 proc. per metus. Todėl daugiau nei 1 milijardas žmonių Žemėje gyveno tik XIX a. pabaigoje. Gyventojų skaičiaus augimo tempai dešimtajame XX amžiaus dešimtmetyje padidėjo iki 1,7 proc. per metus. Dabar pasaulyje gyvena daugiau kaip 6 mlrd. žmonių

XX amžiuje ne tik labai padidėjo gyventojų skaičius, bet ir nepaprastai išaugo jų poreikiai. Labai greitai išaugo ir mineralinių medžiagų naudojimas (2.3.1. pav.).

2.3.1. pav. Kai kurių mineralų gavybos didėjimas XX amžiuje

Taigi galime daryti išvadą, kad mineralinių išteklių naudojimas auga dėl to, kad daugėja žmonių – jų vartotojų, o kartu auga vartotojų apetitai, t.y. didėja kiekvieno žmogaus poreikiai. Padaliję sunaudotų mineralinių išteklių kiekį (pavyzdžiui, per metus) iš jų vartotojų skaičiaus, gauname sunaudojimą vienam gyventojui. Šis rodiklis daugeliui mineralinių išteklių auga eksponentiškai.

Eksponentinis augimas – tai kokio nors dydžio nuolatinis didėjimas tam tikru procentu. Pavyzdžiui, kasmet pasaulyje gyventojų padidėja 1,7 proc. Kadangi skaičiuojami naujo, padidėjusio skaičiaus procentai, tai tas prieaugis absoliutiniu dydžiu darosi vis didesnis.

3. Energijos ištekliai ir jų naudojimas

3.1. Energijos vaidmuo žmonijos evoliucijoje

Jei ugnies naudojimą ir gyvulių prisijaukinimą laikome energijos rūšimis, tai galime teigti, kad žmonijos evoliucija nuo pat jos seniausios pradžios labai priklausė nuo energijos rūšių, kurias pavyko įvaldyti.

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 2678 žodžiai iš 8905 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.