Особливості будови літосфери, природно-ресурсна, мінерально-сировинна та енергетична безпека

 

Масштаби геологічної  діяльності людини

При видобутку  корисних копалин і будівництві  людина щорічно вилучає з надр 100 мільярдів тонн гірських порід, що приблизно в чотири рази більше маси матеріалу, який зносится водами річок в океани в процесі денудації, розмиву суші.

Щорічний обсяг  наносів, що переміщаються всіма  текучими водами на земній поверхні, складає  не більш 13 км³, тобто в ЗО разів менше, ніж переміщається гірських порід при будівництві і видобутку корисних копалин.

При цьому треба  мати на увазі, що сумарна потужність виробництва у світі подвоюється  кожні 14-15 років.

Тобто антропогенна діяльність по своїх масштабах і  інтенсивності стала не тільки співрозмірна з природними геологічними процесами (на що вказував на початку XX століття В.І. Вернадський), але в нас час за своїми масштабом і впливом на довкілля істотно їх перевершила.

 

 

 

_{ТЕОРІЯ  РЕСУРСНОГО ГОЛОДУ}

Високі темпи  приросту споживання природних ресурсів за останні роки породили різні теорії щодо майбутнього забезпечення ними людей на Землі. Найбільш поширена теорія вичерпання природних ресурсів і  настання РЕСУРСНОГО ГОЛОДУ. Особливо це стосується невідновлюваних природних ресурсів — мінеральної сировини і паливно-енергетичних ресурсів. За даними Д.Медоуза, відомі нині запаси корисних копалин будуть вичерпані протягом найближчих

десятиріч.

За даними авторитетного  міжнародного аналітичного центру, так  званого «Римського клубу» (дослідження 2001 p.), поклади алюмінієвих руд будуть вичерпані за наступні 55 років, хрому — за 154, вугілля — за 150, міді — за 49, заліза — за 173, свинцю — за 64, нафти — за 50, природного газу — за 49 років. Причому термін вичерпання ресурсів був обчислений виходячи з припущення, що протягом наступних десятиліть розвідані ресурси зростуть в 5 разів у порівнянні з сучасними даними. Тобто будуть розвідані нові поклади, відкриті нові родовища, але, незважаючи, на

це, час, коли вичерпаються запаси руд металів і паливно-енергетичних ресурсів, дуже близький — він співвимірний зміні від 2-3 до 5-6 поколінь.

^{Шляхи вирішення проблеми}

Дефіцит мінерально-сировинних ресурсів змушує шукати нові ареали, об'єкти і способи видобутку й переробки  корисних копалин для отримання  життєво важливих для людства  сировинних ресурсів. З іншого боку — очікується відмова від соціальної філософії «суспільства споживання»  й значне скорочення необов'язкових  витрат, що дозволить продовжити термін споживання мінеральних ресурсів на декілька поколінь. Нові ареали — це, перш за все:

1. води Світового океану,
2. корисні копалини дна Світового океану
3. поховані води і розсоли земних надр
4. сучасні відходи переробки мінеральної сировини — терикони, хвостосховища, мулонакопичувачі, сміттєзвалища.

 

Літосфера та геологічне середовище

Літосфера - це тверда оболонка Землі, як знизу обмежена астеносферою, зверху - гідросферою та атмосферою, яка є матеріальною основою біосфери - сфери життя на нашій планеті.

_{Літосфера є базисом для  формування грунтів та ландшафтів, життя біоти.} Геологічне середовище - це частина літосфери, на яку прямо чи опосередковано впливає людина, досягаючи відповідних глибин бурінням свердловин, проходкою шахт, відробкою кар'єрів.

 

Шляхи вирішення проблеми: Охорона та раціональне використання ресурсів надр

• Забезпечення повного і комплексного геологічного вивчення надр
• Повне вилучення з надр і раціональне використання запасів основних і попутних компонентів
• Охорона родовищ від затоплення, обводнення, пожеж
• Запобігання забруднення надр при підземному зберіганні токсичних відходів

 

Шляхи вирішення проблеми:

Максимально повне використання мінерально-сировинних ресурсів, у  т.ч.вторинних, створення маловідходних технологій

• Повторне використання матеріалів вирішує цілий комплекс питань по захисту навколишнього середовища:
• Скорочується потреба в первинній сировині
• Зменшується забруднення вод і земель
• Скорочуються енергетичні витрати на переробку сировини

 

^{Енергетична безпека}

Під енергетичною безпекою розуміють такий стан техноекосистем та довкілля, при якому природні екосистеми в умовах техногенного впливу без шкоди для себе (а відповідно і для людей) здатні віддавати необхідну людині енергію або виробляти корисну для неї роботу при споживанні вичерпних та невичерпних, відновлюваних та невідновлюваних енергетичних ресурсів не призводить до порушення стійкості техноекосистем, деградації екосистем та зростання загроз винекнення дефіциту життєво-необхідних ресурсів, передбачає наявність ефективних альтернативних замінників виснаженого ресурсу, впровадення технологій здатних використовувати некондиційні ресурси та залучати відновлюванні джерела.

Благополуччя  людини в сучасному суспільстві  грунтується на споживанні значних кількостей відносно дешевої енергії. Передбачається, що споживання енергії ростиме швидше, ніж приріст населення Землі, і принаймні подвоїться до 2050 р. Більше 86% споживаної людством енергії, отримується при спалюванні органічних корисних копалин - вугілля, нафти, природного газу та ін., що приводить до щорічних викидів в атмосферу близько 5.5 Гт вуглецю у формі вуглекислого газу. У разі збереження нинішньої структури виробництва енергії викиди зростуть до 2050 р. до 11 Гт вуглецю в рік, що складе значну частку від повного круговороту вуглецю в довкіллі. За останні 200 років концентрація вуглекислого газу в атмосфері збільшилася на 30%. Прогнози передбачають, що до 2050 р. вміст С02 в атмосфері подвоїться в порівнянні з до індустріальним рівнем.

 

^{Паливно-енергетичні  ресурси}

Під паливно-енергетичними  ресурсами розуміють запаси палива і енергії в природі, які при  сучасному рівні техніки можуть бути практично використані ідо яких належать:

1. Різні види палива: нафта, кам'яне і буре вугілля, природний газ, горючі сланці, торф, деревина
2. Енергія падаючої води, енергія приливів, енергія вітру
3. Атомна енергія
4. Сонячна енергія
5. Геотермальна енергія

Паливно-енергетичні  ресурси поділяють на невідновлювані та

відновлювані  До невідновлюваних належать:

• викопне паливо: нафта, природний газ, вугілля, горючі сланці
• ядерне паливо - матеріали, які можуть виділяти енергію в процесі розпаду і синтезу атомних ядер
• легкі елементи - водень, гелій, літій - потенційне паливо термоядерних реакторів

До відновлюваних  належать:

• Енергія біомаси (енергія що вивільняється при її спалюванні)
• Гідроенергія (енергія падаючої води)
• Енергія вітру
• Сонячна енергія
• Енергія приливів і відливів
• Енергія хвиль
• Геотермальна енергія

 

^{Основні види викопного органічного  палива та їх характеристика}

Під органічним паливом розуміють горючі речовини, основною складовою частиною яких є  вуглець, і які застосовуються з  метою отримання теплової енергії, що виділяється при їх спалюванні.

У доіндустріальний період основне джерело енергії – рослинна біомаса (деревина) С₆Н₁₂0₆ + 60₂ => 6С0₂ + 6Н₂0 + 134 кДж/моль

Індустріальний  період: основне джерело енергії - викопне паливо С + 0₂ => С0₂ + 394 кДж/моль Найважливіші види викопного палива.

Нафта

1. Найважливіший і економічно ефективний вид палива
2. При переробці одержують синтетичні палива і хімічну сировину. За

Д. І. Менделєєвим  спалювати нафту, це теж саме, що й грітися від спалюваних грошових купюр.

3. Головна складова - вуглеводні (парафінові, нафтенові,ароматичні)

Природний газ

1. Екологічно найчистіше енергоджерело
2. Основний компонент - метан СН₄

Кам'яне вугілля

1. Найкрупніше джерело вуглеводнів на Землі
2. Може бути використане для отримання синтетичного палива

 

Межі геологічного середовища.

Геологічне середовище — це частина літосфери, на яку прямо чи опосередковано впливає людина, досягаючи відповідних глибин бурінням свердловин (до 12 км), проходкою шахт (до 3,5 км), відробкою кар'єрів (до 1,5 км). Геологічне середовище сформувалось та динамічно змінюється внаслідок природних чинників - складної взаємодії верхньої частини літосфери з гідросферою, атмосферою, біосферою та техногенних впливів (процесів тектогенезу) - зумовлених гірничо-видобувною, інженерно-будівельною, гідротехнічною та інших видів діяльності людини.

Внаслідок природного та техногенного впливів на стан геологічного середовища створюються передумови підвищення рівня екологічного ризику та активізації ендогенних і екзогенних геологічних процесів, що суттєво  впливає на стан екологічної безпеки.

 

 

^{Теплотвірна здатність органічного палива,} _мДж/т

 

Нафта	42 000
Природний газ	39 000
Камяне вугілля	28 000
Буре  вугілля	14 000
Торф	14 000
Деревина	10 000
Горючі  сланці	8 500

 

^{Коефіцієнт  корисної дії сучасних електростанцій}

• Теплових електростанцій на викопному паливі - до 40%
• Атомних електростанцій - 30-32%
• Гідроелектростанцій - 60-70%
• Вітроустановок - 50%
• Сонячних електростанцій -13-30%
• Геотермальних електростанцій - 22%

Причини, що вимушують  людство шукати альтернативні (відновлювані) джерела енергії:

• Обмеженість запасів викопних палив
• Погіршення якості навколишнього середовища і стану здоров'я
• Підвищення концентрації С0₂ в атмосфері
• Екологізація економіки
• Зростання цін на викопні палива
• Ненадійність поставок палива
• Стійкий розвиток енергетики

_{Біоенергетичні  ресурси та «зелена  енергія»}

Біомаса - термін, об'єднуючий всі органічні речовини рослинного і тваринного походження

• Первинна біомаса - деревина
• Повторна біомаса - відходи (солома, бадилля, тирса, тріска, гній, пташиний послід і ін.)
• Біодизель
• Біоетанол
• Біогаз (звалищний газ)
• «Зелена енергія» - це енергія, проведена безпечним для навколишнього середовища способом з вітру, води, біомаси, а також сонячна енергія, геотермальна енергія
• Місія «зеленої енергії» - зберегти навколишнє природне середовище

 

Шляхи вирішення проблеми: енергозбереження та перехід на відновлювані джерела енергії

Можливості енергозбереження та економії енергії є:

• При її виробництві
• При розподілі
• При споживанні

 

Шляхи вирішення проблеми - це радикальна перебудова нинішньої енергетичної системи.

У людства є  приблизно 50 років для того, щоб  замінити теперішню енергетичну  систему, засновану на спалюванні викопних енергоресурсів, на систему, що використовує інші екологічно чисті і відновлювані джерела енергії. Найбільш ймовірно, що нова енергетична система використовуватиме  комбінацію різних джерел енергії: сонячну  енергію, виробництво біомаси, ядерні реактори синтезу і термоядерну  енергетику