Минералдық ресурстар және оларды пайдалану
Отын-энергетикалық ресурстар сияқты пайдалы қазбалар немесе минералдық шикізат деп аталатын минералдық ресурстар немесе жер қойнауы ресурстары қазіргі заманғы индустрия мен ғылыми-техникалық прогресті дамытудың негізі болып табылады. Өнеркәсіптің көптеген салалары толық немесе ішінара минералдық шикізатқа негізделеді: қара және түсті металлургия, химия өнеркәсібі, минералдық отынмен жұмыс істейтін электр станциялары, құрылыс индустриясы және т. б. ауыр индустрияның негізгі саласы-машина жасау оның көптеген бағыттарымен минералдық шикізатпен және минералдық отынмен жұмыс істейді. Әлемдік шаруашылықты одан әрі дамыту отын-энергетикалық және минералдық-шикізат ресурстарын кеңінен пайдаланбай мүмкін емес.
Қазіргі уақытта барлық қазбалы заттар (қатты, сұйық және газ тәрізді) және геотермалдық энергия жер қыртысының жоғарғы бөліктерінде шоғырланған. Жер қабатындағы химиялық элементтің орташа құрамы осы заттың кларгі деп аталады. Жер қабатының 99% – дан астамын сегіз элементтің кларкалары құрайды: оттегі – 47%; кремний – 29,6; алюминий – 8,1; темір – 4,7; кальций – 3; натрий – 2,5; калий-2,5; магний-1,9%;
Соңғы онжылдықтар ішінде өндіріс ауқымының кеңеюіне байланысты әлемнің көптеген елдерінде минералдық ресурстарды жиынтық тұтынудың және оларды халықтың жан басына тұтынудың өсуі орын алып отыр, өндіру мен пайдаланудың өсу қарқыны ұлғаюда.
Пайдалы қазбаларды шикізат пен энергия көздері ретінде ұтымды пайдаланудың негізгі жолы кен орындарын игеру кезінде оларды жер қойнауынан шығару коэффициентін арттыру, өндіру кезінде қалдықтарды азайту, байыту және қайта өңдеу процесінде өндіру тәсілдерін жетілдіруден, барлық пайдалы компоненттерді толық кәдеге жаратудан тұрады.
Өндіріс технологиясын – ресурстарды қажетті өнімге айналдыру әдістері мен тәсілдерін, табиғи материалдарды синтетикалық етіп ауыстыру қажет. Минералдық шикізаттың әлеуетті қорларын құру мақсатында геологиялық барлау жөніндегі жұмыстарды кеңейтудің маңызы зор. Минералдық ресурстарды әзірлеу кезінде тау-кен өндіру кәсіпорындарына іргелес жатқан топырақ, өсімдік, жер бедері, атмосфералық жастың құрамы сияқты табиғи ортаның компоненттерін қорғауға бағытталған іс-шаралар кешенін сақтау қажет. Қоршаған ортаны қорғау және өндірісті экологияландыру талаптарын неғұрлым толық қанағаттандыру бағытында пайдалы қазбаларды өндіру мен пайдалану процестерін жетілдіру.
Энергия бір түрден екінші түрге айналуы мүмкін екені белгілі. Энергияның түрленуі газ алмасу процесі және өсімдіктердің өсуі, өнеркәсіптік өндіріс немесе жұлдыздардың жарылысы болсын, әлемде болып жатқан әртүрлі процестерде бар. Энергия бірнеше нысандарда болуы мүмкін. Мысалы, қозғалатын объектілер, мысалы, автомобиль, кинетикалық энергияға ие, оның шамасы объектінің жылдамдығы мен салмағына байланысты. Энергия сондай-ақ жылу немесе жылу болуы мүмкін; энергияның осы түрінің шамасын анықтау үшін негіз жылу көтергіш дененің температурасы болып табылады. Энергия шексіз ұзақ уақыт бойы сақталуы мүмкін, яғни ол «қорлануы»мүмкін. Тамақ, ағаш және мұнай-бұл энергияны ұзақ уақыт бойы сақтауға қабілетті материяның үлгісі, мысалы, жылуға айналады. Энергия қорының тағы бір мысалы-су электр станциялары жанындағы су қоймаларындағы су. Энергия қорының осындай нысандарының кейбірі энергия көздері деп аталады.
Табиғи энергия көздері екі топқа бөлінеді: салыстырмалы түрде сарқылмайтын және сарқылатын. Біріншіден: ядролық реакция, күн энергиясы, жел және өзен энергиясы,теңіз құймалары. Олардың қорлары таусылмайды. Екінші топты: минералдық отын ресурстары (көмір, мұнай, газ, сланцы, шымтезек, уран) құрайды. Әлемдік энергетикалық теңгерім негізінен екінші топтың энергия көздерінен құралады. Минералдық (жанғыш) энергия көздерінің жалпы қорлары пайдалану шамасына қарай азаяды, ал жер қойнауында оларды құру өте баяу, өндіру қарқынымен және адам өмірінің ұзақтығымен салыстырылмайды.
Қазіргі заманғы энергия жүйелері қоғам инфрақұрылымының ажырамас құрамдас бөлігі болып табылады, әсіресе өнеркәсіптік дамыған елдерде. Тұтынушылардың энергияны пайдалануын жіктеу жалпы сипатқа ие. Дәстүрлі түрде қоғамның жекелеген экономикалық секторларында энергияны пайдалану қарастырылады: өнеркәсіпте, көлікте, ауыл шаруашылығында, жеке, коммерциялық және басқа секторларда (банктерде, кеңселерде, ауруханаларда, оқу және мәдени мекемелерде). Дамыған елдерде әртүрлі энергия тұтынушылар арасындағы арақатынас: көлік пен өнеркәсіпте шамамен 32% құрайды. Басқа энергия тұтынушылардың үлесі 35% — ға тең. Дамушы елдерде арақатынас басқа түрге ие. Он жыл бойы электр энергиясын тұтынудың өсуі байқалады. Мұның себептері әртүрлі: өнеркәсіптің, ауыл шаруашылығы өндірісінің өсуіне, көліктің дамуына байланысты. Кейбір басқа себептер академик П. Л. Капицаның 1976 жылы Стокгольм университетінде оқыған «Глобальные проблемы и энергия» дәрісінде жазылған. Ол энергияны тұтынудың өсуі дамыған елдердегі адамдардың материалдық өмір сүру деңгейінің өсуіне, сондай-ақ дамушы елдердегі өмір сүру деңгейін көтеру қажеттілігінің арқасында байланысты екенін атап өтті. Өнеркәсіпке қажетті минералдық шикізат қорларының, негізінен күміс, қалайы, мыс сияқты металдардың сарқылуы оларды құрамында кедей кендерден алу қажеттігіне әкеледі. Қазірдің өзінде теңіз суында ерітілген кейбір металдарды (мысалы, магний) өндіру қажет. Бұл салмақ бірлігіне үлкен энергия шығынын талап етеді. Энергияны тұтыну қоршаған ортаның ластануына қарсы күрес кезінде өседі, ол жаһандық ауқымда болады және қауіп төндіретін өлшемдерді қабылдайды. Зиянды шығарындылар жоқ технологиялық процестер (мысалы, қағаз сияқты өндірістік процестерде) энергияны тұтынудың ұлғаюына алып келеді. Ауыл шаруашылығының тиімділігін одан әрі арттыру минералдық тыңайтқыштар өндіруді талап етеді, бұл сондай-ақ энергетикалық шығындардың өсуіне әкеледі. Жалпы алғанда, энергетиканың адамзаттың материалдық мәдениетін дамытудағы рөлі зор және энергияны әлемдік тұтыну неге өсіп келе жатқанын түсіндіреді.
Энергияны тұтынудың өсуі туындайтын бірқатар жаһандық проблемаларды шешу қажеттілігімен байланысты. Қоғамда орын алған энергияның өзгеру процестері пайдалануға жарамсыз энергия түріндегі шығындармен ғана емес, сонымен қатар қоршаған ортаға зиянды заттардың эмиссиясымен де байланысты. Энергетиканың көмегімен жүзеге асырылатын операциялардың көпшілігі үшін қалпына келтірілмейтін көздердің энергиясын қазба отын ретінде пайдаланады. Энергияның негізгі көзі негізінен мұнай мен көмір болғандықтан, бүгінде ортаның ластануы өзекті болып қала береді. Отын жанған кезде атмосфераға азот оксиді, күкірт, кен өндіруші және қатты бөлшектер (күйе) сияқты зиянды заттар шығарылады. Бұл заттар топырақ пен судың қышқылдануы, евтрофирлеу сияқты процестердің себебі болып табылады. Атмосферадағы жекелеген заттар құрамының артуы, мысалы, көміртегі диоксидінің көбеюі парникті әсердің пайда болу себептерінің бірі – жаһандық сипаттағы экологиялық проблема болып табылады. Оның үстіне, энергия көздері ретінде ең алдымен қайта жаңғырту қарқыны оларды өндіру қарқынынан бірнеше есе төмен жаңартылмайтын көздерді пайдалану қазіргі заманғы энергетикалық жүйелердің теңгерімсіздігін көрсетеді. Энергожүйелерді түбегейлі түрлендіру қажет.
Энергетикалық проблемаларды шешуде жаңартылатын энергия көздерін пайдалану маңызды мәнге ие. Олар: жел энергиясы, гидроэнергия, күн, жылу, фотоэлектрлік энергия (соңғысы электрондық аспаптарда, қол сағаттарында, калькуляторларда, маяктарда, таулы аймақтарда қолданылады). Энергияның дәстүрлі емес түрлерін пайдаланудың кейбір технологиялары қазірдің өзінде бәсекелестік қабілетті болып табылады. Осылайша, 1994-1995 жылдар аралығында жел қондырғыларының жалпы тұрақты қуаты екі есе артты (2000-нан 4000 МВТ-қа дейін). Әсіресе, олар Калифорнияда, Данияда, Нидерландыда, Үндістанда, Германияда кеңінен қолданылады. Қант қамысынан өндірілетін Этанол Бразилияда мотор отыны ретінде табысты пайдаланылады.
Болашақ технология күн энергиясын жылу немесе электр энергиясына тікелей түрлендіру болып табылады. Күн энергиясын пайдалану шығынының азаюы мен қайтарымы ұлғайған кезде айтарлықтай өсуде. Әр түрлі энергия көздерін пайдалану кезінде ескерілуі тиіс және ақырында энергетиканың болашақ дамуын айқындайтын негізгі факторлар мыналар болып табылады: бұл энергияның қандай да бір түріне (механикалық, электрлік, жылу, химиялық және т. б.) қажеттілік; энергетикалық ресурстар, олардың пайдалану үшін әмбебаптылық дәрежесі, қоршаған ортаға әсері; жылдық қуаты көздерін және ағынының тығыздығы, олар құрылатын; энергоотдача, т. е. қарым-қатынасы санын энергиясын, алынған түрлендіргіштің үшін қызмет мерзімі, саны энергия, затраченной құру осы түрлендіргіштің және оны пайдалануға. Бұл шама бірліктен артық болуы керек және ол маңызды экономикалық параметр болып табылады.
Энергетиканың дамуына әсер ететін жағдайлардың әртүрлілігі, олардың жер шарына біркелкі бөлінбеуі, энергетикалық ресурстарға қажеттіліктерді болжаудың Қиыр перспективада проблемасының күрделілігін көрсетеді. 70-жылдардың соңында жасалған болжамдардың негізіне алынған факторларды атап өтеміз. Олар геометриялық прогрессияда айқын баяндалған және соңғы он бес жылда өсім жылына 5% құрайды. Бұл әлемдік халық шаруашылығында өсудің ең жоғары көрсеткіші және барлық жерде энергетикаға капитал салу басым болып табылады. Алайда кейінгі жылдары бұл көзқарастың өзгеруіне алып келді. Алдыңғы онжылдықтарға тән үрдістерді талдаудан жасалуы мүмкін негізгі сабақ-адамзат өзінің энергетикалық шаруашылығын жүргізетін ысырапшылдық және ол табиғаттың «эволюциялық тәжірибесіне» үлкен құрметпен қарау керек.
Осылайша, энергия жүйелері ресурстар қорының азаюы, қоршаған ортаның ластануы сияқты бірқатар проблемалармен байланысты. Орнықты даму (XXI ғасырға арналған күн тәртібі) және қоршаған ортаны қорғау жөніндегі халықаралық келісімдерді орындау үшін энергетикалық проблемалар неғұрлым теңдестірілген болуы қажет. Мұның басты шарты қоғамның барлық секторларында энергияны пайдалану тиімділігін арттыру болып табылады. Бүгінгі таңда осы энергиямен салыстырғанда едәуір аз энергияны пайдалана отырып, негізгі және негізгі емес қажеттіліктерді қамтамасыз етуге болатын көптеген техникалық және ұйымдастырушылық мүмкіндіктер бар. Дәстүрлі емес энергия көздерін пайдалану қажет.