37. Запасы и потребление сырья. Металлы. Неметаллическое сырье. Природный газ. Углерод. Вторичное сырье. Нефть. Уголь. Биомасса. Древесина.

Основная масса сырья для химической промышленности добывалась и добывается из недр земной коры. Доступная современным средствам массовой добычи толщина верхнего слоя земной коры составляет от 1 до 2 км. И в таком сравнительно тонком слое содержится не менее 20 000 блн т железа, 40 блн т меди, 48 блн т цинка, 7,2 блн т свинца и т. п. Почти 98,6 % поверхностного, физически доступного слоя земной коры составляет вещество, состоящее из всего лишь восьми химических элементов: кислород (47,0%), кремний (27,5%), алюминий (8,8%), железо (4,6%), кальций (3,6%), натрий (2,6%), калий (2,5%) и магний (2,1%).

Многие промышленно развитые страны вынуждены ввозить сырье. Запасы сырья, добываемых с помощью современных технических средств во всем мире, быстро исчерпываются. Решающую роль в сбережении природных ресурсов должны сыграть не только новые способы добычи, но и новейшие химические технологии, которые позволят применять более доступное и дешевое сырье с необычным элементным составом. Возрастающую потребность могут удовлетворить: разработка новых месторождений, в том числе и морских шельфов, и добыча сырья, содержащегося в морской воде; освоение бедных месторождений; утилизация отходов; замена дефицитного сырья.

Металлы: в недрах Земли содержится достаточно большое количество металлов, но их доля в тех соединениях, из которых они могут быть извлечены для промышленных целей, весьма ограничена. Самое необходимое, важное и широко потребляемое из всего металлического сырья – железо – четвертый по распространенности в земной коре элемент. Медь – второй по практической значимости металл. Запасы другого важнейшего легкого металла – магния – достаточно велики – около 2,1% массы земной коры. В обыденной жизни относительно редко встречаются такие металлы, как титан, неодим, литий, рубидий, европий, тантал и другие, но в природе они не так уж редки. Предполагается, что для добычи сырья некоторых металлов уже в ближайшем будущем существенно возрастет объем работ под водой – на морском шельфе.

Неметаллическое сырье: неметаллы – сера, фосфор, азот, кислород, хлор и др. – ценны в образуемых ими соединениях. Один из важнейших видов неметаллического сырья – азот (он входит в состав белков, широко применяется для производства удобрений и других промышленных продуктов). Не менее важным химическим сырьем является кислород (многие химические реакции – процессы окисления – протекают при прямом или косвенном участии этого элемента). С увеличением объема производства соляной кислоты и винилхлорида потребность в следующем неметаллическом сырье – хлоре – постоянно возрастает. Все большее практическое значение для развития общества приобретают искусственные строительные материалы: гипс, цемент, бетон и др. Для производства большинства химических продуктов требуется вода. Она служит растворителем, теплоносителем и исходным сырьем для получения кислорода и водорода.

Углерод: углерод по распространенности в природе занимает тринадцатое место. Быстрыми темпами растет потребление природного газа. На смену нефти и природному газу придет уголь, и лидирующее место займет химия угля. Вторичное сырье: Среди многообразия вторичного сырья металлы занимают первое место по потреблению. Весомый сырьевой потенциал представляют зола и шлаки, остающиеся после сжигания угля. В настоящее время выпускаются большие объемы пластмассовой продукции. Сбор и переработка вторичного сырья, конечно, требуют вполне определенных капиталовложений, но следует помнить, что применение некоторых видов вторичного сырья обходится все же дешевле, чем переработка первичного сырья. Нефть: потребность увеличивается => увеличивается и потребление. В результате переработке нефти (крекинг) получается более двух десятков основных соединений. Наиболее важные из них – олефины, диолефины (этилен, пропилен, бутадиен, изопрен), ароматические соединения (бензол, толуол, ксилол) и газовая смесь оксида углерода с водородом. Уголь: Мировые запасы доступного для разработки угля в 20–40 раз превосходят нефтяные ресурсы. Уголь – наиболее распространенное в природе минеральное топливо, роль которого в ближайшие десятилетия будет расти по мере истощения нефтяных и газовых месторождений. Природный газ: Один из важнейших источников энергоресурсов – природный газ – представляет собой смесь углеводородов с относительно небольшой молекулярной массой. Состав природного газа весьма разнообразен. Обычно он содержит 60–80% метана, остальное приходится на этан, пропан и бутан, соотношение которых может быть различным. Источники природного газа и нефти ограничены и быстро истощаются. Биомасса: Биомасса – один из потенциальных источников энергоресурсов. Из нее в результате жизнедеятельности анаэробных бактерий, называемой анаэробным дыханием, ежегодно в атмосферу выделяется 500–800 млн. т метана. Возможно, в скором будущем в результате специальных операций генной инженерии удастся выращивать растения, пополняющие продовольственные ресурсы и биомассу. Древесина: Лесные массивы – не только источник громадных природных энергоресурсов, но и один из основных поставщиков кислорода, необходимого для обеспечения жизнедеятельности чрезвычайно большого множества живых организмов. Использование: производство бумаги, дрова и тд.