Запасы и потребление сырья
Преобладающая доля сырья для промышленности добывается из недр земной коры. Толщина верхнего слоя земной коры, которая доступна современным средствам добычи, составляет 1-2 километра. В этом достаточно тонком слое содержится огромное количество железа, цинка, свинца и т.д.
Около 98% доступного для добычи слоя земли составляет вещество, которое состоит из 8 химических элементов: кислород, алюминий, кремний, железо, кальций, натрий, калий, магний. Несмотря на большое среднее содержание химических элементов в земной коре, ввиду их рассеянности для повсеместной добычи оно не рентабельно. Рентабельными являются лишь те месторождения, в которых сосредоточены большие запасы каких-либо полезных ископаемых. Такие месторождения распределены по земному шару неравномерно, и встречаются достаточно редко.
Многие страны, в которых хорошо развита промышленность, вынуждены импортировать сырье.
Запасы сырья, добываемых во всем мире, исчерпываются быстро. Несмотря на то, что ресурсы Земли достаточно велики, они являются ограниченными. Развитие общества на основе традиционных видов сырья продолжаться долго не сможет. Поэтому огромная роль в сбережении природных ресурсов отводится не только новым способам добычи, но и новейшим химическим технологиям, которые дадут возможность использовать более доступное сырье с необычным составом элементов.
Химические технологии не раз приходили на выручку промышленного производства, когда оно испытывало кризис. Возрастающую потребность в сырье можно удовлетворить при помощи следующих способов:
- утилизация отходов
- замена дефицитного сырья
- освоение бедных месторождений
- разработка новых месторождений в морских шельфах.
Запасы металлов
Большое количество металлов содержится в недрах Земли. Но доля металлов в соединениях, из которых их можно извлечь в промышленных целях, ограничена. Масштабы современной добычи приведут к тому, что основные запасы меди, золота, цинка, олова, свинца, урана будут в скором времени исчерпаны. Запасов хрома, молибдена, железа, алюминия, никеля, кобальта по подсчетам должно хватить до середины 21 века.
Общие запасы железа, самого широко потребляемого металла, составляют примерно 12 блн т.
Вторым по значимости металлом является медь, потребность которой составляет 50 млн тонн в год. Запасы меди составляют примерно 250 млн. тонн, значит, в скором времени они будут исчерпаны.
Медь можно заменить алюминием, который составляет около 9% массы земной коры. В настоящее время ведется разработка методов по извлечению алюминия из неисчерпаемых пород – глины, алюмосиликатов вулканических пород. Доля алюминия в них составляет около 10%.
Запасов магния, который составляет примерно 2% массы земной коры, достаточно много и хватит на долгое время.
Встречающиеся редко в повседневной жизни металлы титан, рубидий, неодим, тантал, литий и т.д. в природе не так редки. Запасы рубидия в 45 раз превосходят запасы свинца. Эти металлы являются перспективными для новой техники.
Ожидается, что в ближайшем будущем возрастет объем добычи сырья на морском шельфе. Там находятся обогащенные морские отложения, в которых содержатся благородные и тяжелые металлы, общие запасы которых составляют примерно 1500 млрд. т.
В морских водах содержится примерно 4,5 млрд. т. урана, по 3 млрд. т ванадия, марганца, никеля, 6 млрд. т золота. Поэтому возможно, что в будущем отходы солей станут сырьем для извлечения содержащихся в нем металлов.
Неметаллическое сырье
Неметаллические элементы, такие как кислород, хлор, сера, фосфор, азот и т.д. представляют ценность в образуемых ими соединениях. Запасов неметаллического сырья достаточно на длительный период времени, даже несмотря на возрастающий спрос.
Многие минералы, содержащие серу, встречаются в достаточно больших количествах, за исключением элементной серы и пирита. Сохранение баланса серы будет достигнуто путем переработки отходящих газов сернистых производств.
Фосфорные месторождения содержат около 60 млрд. т сырья.
Доля азота в земной коре составляет всего 0,003%, однако несмотря на это и большие расходы недостатка в азоте не ожидается, так как в атмосфере содержится 78% азота.
Кислород является важным химическим сырьем. Доля кислорода в земной коре – 47%. Запасы кислорода возобновляются в процессе жизнедеятельности растений.
Увеличение объема производства соляной кислоты и винилхлорида вызывает рост потребности в хлоре. Запасы хлора достаточно большие, огромное количество хлора содержится в морской воде и соляных залежах.
Для создания искусственных строительных материалов, таких как цемент, бетон, гипс, требуется сырье – щебень, гравий, песок и т.д., запасов которых достаточно много. Проблема состоит не в количестве, в территориальном расположении сырья.
Водные ресурсы, необходимые для производства, распределены неравномерно. К тому же, часть водных ресурсов непригодна ля потребления из-за большого содержания солей и высокой степени загрязненности. Отсюда возникает проблема водоснабжения, связанная с транспортировкой, очисткой и сохранением чистоты природных вод.
Углерод занимает тринадцатое место по распространенности. Для рационального использования углерода необходимо выполнение таких условий:
- применение карбонатов в химической промышленности
- не расходовать связанный в органически ископаемые соединения углерод для нужд энергетики
- обеспечение синтеза соединений из имеющегося углеродного сырья.
Потребление природного газа растет быстрыми темпами. Он используется для производства электроэнергии, для бытовых нужд и в качестве сырья для производства метанола, ацетилена, водорода и т.д. Запасов природного газа хватит лишь на 80 лет, по подсчетам ученых.
Уголь придет на смену природному газу и нефти. Запасы угля огромны. А в последнее время разрабатываются новые методы добычи угля. Ожидается, что химия угля займет лидирующее место.
