§ 14. Прогнозные запасы минеральных ресурсов

Темпы роста использования минеральных ресурсов, опережает темпы роста населения. Так, численность населения земного шара за 1950 -1974 гг. выросла в 1,56 раза (с 2,5 до 3,39 миллиарда человек), а потребление важнейших видов минерального сырья в мире (и соответственно их добыча) возросли в 3 - 5 раз.

Но только ли в истощении минерального сырья видится опасность для будущего человечества? По всей видимости, нет. Один из лидеров Римского клуба, немецкий ученный Э. Пестель считает, что из-за истощения запасов невозобновляемых ресурсов около 2100 г. наступит коллапс, механизм которого выглядит следующим образом. Современный объем промышленного капитала достигнет такого уровня, когда потребуется огромный приток ресурсов. Такой приток ресурсов быстро истощит запасы доступного сырья. С ростом цен на сырье и истощением месторождений, потребуется больших капиталовложений для их добычи, а следовательно, будет все меньше и меньше вкладываться в будущий рост. И когда капиталовложения перестанут компенсировать истощение ресурсов, произойдет разрушение индустрии, а вместе с ней всей сферы услуг, зависящей от промышленности /10/.

Такой же механизм увеличения трудозатрат на извлечение невозобновляемых ресурсов предсказывал и советский физик П.Л. Капица. Однако, в отличие от Э. Пестеля, он не придает этой проблеме кризисного характера. По его мнению, резкое возрастание цен на сырье, приведет к созданию новых технологий, основывающихся на так называемых цикличных процессах, которые не имеют отходов. Такие циклические процессы, подобно природным циклам, будут протекать без заметного истощения сырья /6/.

Необходимо также отметить, что, несмотря на ускоренные темпы добычи и потребления минеральных ресурсов их общие запасы не уменьшились, а наоборот увеличились. Так, общие запасы меди в США увеличились с 27 млн. т. на начало 1961 г. до 80 млн. т. на начло 1975 г. Такое увеличение запасов происходит благодаря снижению требований к содержанию меди в меднопорфированных рудах. При снижении содержания меди с 0,8 % до 0,5 %, достоверные и вероятные запасы увеличатся в 2 - 3 раза. Но и это не предел. Предполагается, что к 2000 г. окажется рентабельной добыча меднопорфированных руд содержащих 0, 25 % меди, что приведет к многократному увеличению их запасов.

Член Римского клуба, автор доклада “За пределами века расточительства” Умберто Колобо считает, что сегодня человек способен выдумывать и планировать получение нужных ему ресурсов. Например, еще в начале ХХ века уран даже не был сырьем для энергетических установок. А сегодня на смену урану уже пришел - кремний.

§ 15. Энергетические ресурсы и перспективы развития мировой энергетики

Существует ли проблема глобального энергетического кризиса или так называемого “энергетического голода”? Чем вызвана такая постановка вопроса?

Потребляемая людьми энергия на 90 % производится за счет тепла, получаемого от сгорания топлива - нефти, угля, газа. Это топливо накоплено на земле благодаря биологическим процессам, длившимся тысячи лет. Использование людьми различных энергетических ресурсов непрерывно увеличивается, причем происходит оно по экспоненциальному закону. За последние 100 лет потребление энергии в мире возросло более чем в 20 раз. Так, среднегодовые мировые темпы прироста потребления энергии выглядят следующим образом: в 1925 -1938 гг. - 1, 4 %; в 1939 - 1950 гг. - 3, 2 %; в 1950 - 1960 гг. - 4, 5 %; в 1961 - 1970 гг. - 4 %.

Душевое потребление энергетических ресурсов в США в настоящее время превысило 12 т.у.т. в год (т.у.т. - тонн условного топлива); в Великобритании - 5, 2; в Японии 5,8; во Франции - 4,6; в Индии - 0,5; в Нигерии - 45 кг. у.т. в год.

По мнению некоторых ученых нельзя беспредельно увеличивать суммарную мощность источников энергии на планете, поскольку это может привести к увеличению общей температуры на земле, что опасно для биосферы. По мнению академика И.К. Кикоина, верхним пределом следует считать 20 кВт энергии на душу населения (для сравнения в США в настоящее время эта мощность составляет 10 кВт) /8. С.7/.

Экспоненциальный рост потребления энергии, приведет в ближайшие одно - два столетия к кризису. Так Г. Люстинг утверждает, что природного газа хватит человечеству до 2015 г., нефти до 2100 г., угля до 2500 г.(там же).

Эти расчеты подводят нас к мысли, что единственный (но также временный) выход в создавшейся ситуации это использование ядерной энергии. Запасы урана превышает запасы всех ископаемых источников энергии в 200 раз.

Каковы же перспективы развития мировой энергетики?

Наиболее перспективными источниками энергии является атомная и солнечная; отдельно можно говорить об использовании энергии водорода.

До 1973 г. АЭС могли конкурировать с ТЭС при мощности АЭС не менее 600 мВт. Однако после нефтяного кризиса (1973) т.е. после более чем 10 - кратного повышения цен на нефть, АЭС стали конкурентными при 100 мВт.

Однако, после использования радиоактивных веществ, на АЭС образуются высокорадиоактивные шлаки, которые остаются на протяжении сотен лет источником опасного радиоактивного заражения. На сегодня нет общепризнанного способа безопасного захоронения этих шлаков. Это связано с тем, что под воздействием длительного радиоактивного излучения, контейнеры в которых находятся шлаки начинают терять герметичность.

Наибольший интерес с точки зрения безопасности вызывает так называемая реакция термоядерного синтеза. Эта реакция основана на том, что легкие атомы могут соединяться, т.е. происходит их синтез, при котором выделяется огромное количество энергии. Образующиеся при этом соединения не радиоактивны, как и изначальное сырье - изотоп водорода - дейтерий. Примером такой реакции является процесс происходящий на солнце. В условиях земли пока, что удалось осуществить только термоядерный взрыв. Осуществить управляемую реакцию, чтобы она стала полезным источником - дело будущего.

Солнечная энергия. Солнце ежедневно посылает на землю примерно 180 трлн. т у.т., хотя поверхности земли достигает в среднем только 47 % этой энергии. Ученые США подсчитали, что количество солнечной энергии только на территории США в 300 раз превысит потребности в ней в 1985 г. при средней эффективности использования ее около 50 %.

Водородная энергия. Применение водорода в качестве топлива имело бы больше преимущества, т.к. водород обладает высокой теплотворной способностью - 28806 ккал/кг (бензин - 10,022 ккал/кг).

Однако водород не является первичным источником энергии, и его получение связано с использованием одного из первичных источников. В настоящее время водород получают главным образом химическим путем из углеводородного топлива и лишь небольшое количество производится методом электролиза воды.