Геоэкология природных невозобновляемых ресурсов

Переход общества на более высокий уровень развития связан с постоянным увеличением массы вещества, вовлекаемого в хозяйственный оборот. При этом все потребляемые продукты создаются в результате использования возобновляемых и невозобновляемых природных ресурсов нашей планеты, доступных для системы «общество — природа» (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Природные ресурсы, необходимые человеку.

Примечание: В скобках названы ресурсы, не являющиеся полезными ископаемыми.

В целом, природные ресурсы — это разнообразные средства, необходимые для развития общества, которые не созданы трудом человека, а существуют преимущественно в ограниченных объемах на Земле и в ее недрах независимо от нас, как бы в другой подсистеме. За один год из недр планеты извлекается около 10 млрд т рудных, горючих полезных ископаемых и строительных материалов. Одновременно с увеличением объемов сырья в производство вовлекатся все новые виды полезных ископаемых.

В XIII в. в производстве использовалось лишь 18 химических элементов и их соединений, в XVIII в. — уже 29, в 1869 г. стало известно 62 химических элемента, а в производстве использовалось всего 35.

В 1906 г. из 84 установленных было освоено 52 химических элемента, в 1917 г. — из 85 задействовано было 64 элемента, в 1937 г. из 89 — 73, а в 1975 г. из 104 — 87 химических элементов. Наконец, в 1990;е гг. производственное применение нашли все 104 элемента.

Весьма отрицательно влияет на экономику и экологию недопустимо низкий при нынешнем технологическом уровне коэффициент использования добываемой горной массы. До сих пор в разных отраслях он составляет от 2 до 7%. Почти 95% горной массы, добываемой и перерабатываемой предприятиями, доныне называются отходами. Именно эти, в разной степени диспергированные, преимущественно силикатные массы являются одной из главных причин критического загрязнения биосферы. В целом примерно на одной пятой суши природная среда изменена в невероятно высокой степени. Количество лесов сокращено вдвое. До 1990 г. на планете исчезло не менее тысячи видов животных и растений, а около 20 тыс. видов находится под угрозой исчезновения.

Нерациональное использование минеральных и энергетических ресурсов, а также возобновляемого природного сырья (лесов, растений) обусловило имеющееся на сегодня загрязнение всех компонентов жизненной среды. Усиление процессов ветровой эрозии из-за сокращения лесов приводит к нарушению динамического равновесия в природе, расширению зон пустынь, засолению почв и другим масштабным экологическим последствиям. Например, границы пустыни Сахара смещаются на юг на несколько десятков километров, заметно расширяется пустыня Тор в Индии, опустынивают целинные земли Казахстана.

Весьма интенсивно растет потребление энергетических ресурсов. С начала своего существования человечество использовало 90 млрд т условного топлива. При этом вторая половина этого количества энергии выработана лишь за 25—30 последних лет. В настоящее время общество потребляет более 7 млрд т условного топлива за один год. На рис. 4.1 показана зависимость между потреблением электроэнергии и доходами на душу населения различных стран по данным компании «Бритиш петролиум».

Основные (традиционные) источники энергии — нефть, каменный уголь, природный газ, гидроэнергетика и атомная энергетика. При этом в самом энергетическом балансе снижается доля каменных углей (в 1966 г. — 40% всех источников энергии, а в 2013 г. —29%), но колеблется доля нефти и растет доля газа.

Для того чтобы обеспечить будущее человечества, необходимо подготовить реалистические прогнозы его потребностей и провести надлежащий учет имеющихся природных ресурсов. Осуществить то и другое нелегко.

Прогнозирование спроса включает в себя предположительную оценку многих факторов в их историческом аспекте: изменение численности населения, скорость экономического развития, динамика цен и т. п. Эти прогнозы зачастую сводятся на нет непредсказуемыми событиями либо техническим прогрессом, изменяющими установившиеся нормы потребления (рис. 4.2).

Рис. 4.1. Годовое потребление энергии (т, в пересчете на нефть) и доход на душу населения (долл. США).

Рис. 4.2. Энергетическая эффективность. Соотношение между потреблением энергии и энергетическими затратами в США (уровень.

1970 г. принят за 100%).

Почти столь же трудной проблемой является оценка запасов полезных ископаемых. Это ничуть не легче прогнозирования спроса. Добыча невосполнимых природных ресурсов, таких как нефть, уголь или рудные полезные ископаемые, является ограниченной. Динамика освоения каждого месторождения или групп имеет характерный жизненный цикл развития: открытие, разведка, рост добычи и, наконец, спад добычи (рис. 4.3). Необходимые поставки сырьевых ресурсов промышленности поддерживаются в основном (пока еще) благодаря открытию новых месторождений.

Запасы полезных ископаемых, подсчитанные для любого определенного отрезка времени, естественно, учитывают данные только по тем месторождениям, которые известны на это время. Последущие открытия новых месторождений отражаются на расчетах в более поздний период. Оказывается, что известные запасы многих видов природного сырья с течением времени возрастают, несмотря на их интенсивное потребление. Например, опубликованные в 1978 г. доказанные запасы нефти по меньшей мере в 8 раз выше подсчитанных в конце Второй мировой войны, что обусловлено открытием новых громадных месторождений (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Опубликованные доказанные запасы нефти (млн баррелей) (по статистическим данным компании «Бритиш петролеум»).

* По данным CIA World Factbook. 1 баррель равен 35 галлонам (Великобритания) или 42 галлонам (США). Один английский баррель равен 163,7 л, баррель США — 159 л; английский галлон составляет 4,54 л, галлон США — 3,78 л.

Рис. 4.3. Историческая динамика горнопромышленного региона.

Развитие, процветание и упадок на примере оловорудного региона в Юго-Западной Англии

Цифры, характеризующие известные запасы ископаемого сырья, могут измениться под воздействием событий, ничего общего не имеющих с геологическими процессами. Например, международные споры, касающиеся юридических прав на владение глубоководными минеральными ресурсами, существенно влияют на оценку будущих поставок никеля, марганца и других металлов. Благодаря новым методам добычи и технологической обработки руд месторождений, многие из последних (ранее считавшихся нерентабельными для разработки) переводятся в категорию с промышленными запасами. Примером может служить внедрение новой методики извлечения меди из руд с содержанием металла менее 1%, что обеспечило возможность эксплуатации огромных залежей тонковкрапленных медных руд, являвшихся слишком бедными для добычи по традиционной технологии. При дальнейшем усовершенствовании методики обогащения, очевидно, станет возможно извлекать медь из любых самых распространенных силикатных минералов. В настоящее время медь добывается, главным образом, из сульфидов. При современных методах эксплуатации залежей углеводородного сырья зачастую больше половины общего объема запасов остается в недрах. Совершенно очевидно, что известные запасы углеводородов при условии усовершенствования технологии добычи могут значительно возрасти.

Кажущееся увеличение известных запасов какого-либо сырья может явиться результатом роста цен на это сырье, поскольку месторождения, считавшиеся нерентабельными, в новых условиях переходят в категорию местрождений, которые могут выгодно эксплуатироваться. Подобная ситуация иллюстрируется в табл. 4.3, составленной в соответствии с данными Комиссии по атомной энергии США о запасах урана.

Таблица 4.3

Динамика цен на разрабатываемое урановое сырье.

Примечание: 1 ppm = 10^_6 (одна миллионная доля).

Традиционные ресурсы рентабельно разрабатывать при цене 8—10 долл, за 1 фунт (18—20 долл, за 1 кг) концентрата U₃0₈. В США наиболее распространенным источником урана являются вкрапленные руды в осадочных породах. Нетрадиционные ресурсы подлежат разработке при более высоких затратах, что осуществимо при росте рыночных цен.

Также произошло резкое увеличение запасов руд алюминия, когда подскочили цены на этот металл в период Второй мировой войны.

Доступность запасов полезных ископаемых — это фактор, обусловленный не только их наличием. На нем сказываются и такие особенности, как международное положение и социальные взаимоотношения. Распределение горючих и рудных полезных ископаемых по земному шару настолько неравномерное, что даже великие державы не могут сохранить полную автономию по основным природным ресурсам. Несоответствие между производством и потреблением нефтепродуктов является прекрасной иллюстрацией этой проблемы (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Спрос и предложение. Соотношение между добычей и потреблением углеводородов:

А — Канада, Б — США, В — Южная Америка, Г — Западная Европа, Д — Африка, Е — Ближний и Средний Восток, Ж — Япония, 3 — Австралия Такое несоответствие оказало воздействие на политические события в странах Ближнего и Среднего Востока в течение последних десятилетий.

Сейчас особое внимание уделяется вопросам развития альтернативных и возобновляемых источников энергии [33]. В разных странах и регионах они различны, но потребность в них везде высока. Эксперты полагают, что ежегодные темпы роста потребления энергии из возобновляемых источников могут достигать двузначной цифры, ее доля в общем объеме потребления к 2030 г. будет весьма значительной (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Состояние и прогноз мировой энергетической корзины (нефтяной эквивалент, млн т)*.

* Из материалов Petrotech—2009 [33].

По табл. 4.4 видно, что нефть, газ и уголь надолго останутся масштабным и определяющим первичным источником энергии в мире. Одновременно прогнозируется ускоренное развитие альтернативных и возобновляемых источников энергии.

Каждая страна решает энергетические проблемы в соответствии с природными возможностями, уровнем развития экономики, науки и новых технологий, а также национальными традициями. Весьма показательной является табл. 4.5.

Использование основных энергетических ресурсов в разных странах, %*.

Таблица 4.5

* По данным: Универсальный атлас мира. М., 2003.

Заметим, что за рамками табл. 4.5 остаются местные традиционные и возобновляемые источники топлива и энергии, как, например, в Индии. Есть страны, которые используют только ископаемое топливо (Саудовская Аравия, Дания), а в других странах преобладают гидроэнергетические ресурсы (Бразилия, Исландия). Франция и Бельгия в своем энергетическом балансе имеют преобладающее значение атомной энергии (соответственно 72,9 и 59,6%). Каждая страна сама выбирает свою энергетическую стратегию. Таким образом, энергетическая многополярность налицо.

Есть один вопрос, по которому разные эксперты, включая профессионалов-геологов, дают противоположный прогноз. Одни утверждают, что ресурсы нефти и газа скоро будут выработаны, определяются различные даты и рубежи. Другие утверждает, что углеводородные ресурсы на нашей планете неисчерпаемы исходя из следующего.

• 1. Разведанные запасы нефти и газа в мире все время увеличиваются. Сейчас они оцениваются в 177 млрд т нефти и 173 трлн м³ газа. В сумме это составляет 350 млрд т условного топлива.
• 2. Добыча нефти и газа неуклонно возрастает, если в начале XX в. добывалось всего 22 млн т нефти, то в 2016 г. нефти — 4,4 млрд т, а газа — более 3 трлн м³. Многие месторождения разрабатываются более 50 лет, и объем добычи из них превышает первоначально подсчитанные запасы. С учетом существующего коэффициента извлечения нефти в пластах еще остается более 60% запасов.
• 3. Открываются новые нефтегазоносные районы и крупные месторождения на суше и на море, причем в нетрадиционных условиях (Белый Тигр, Вьетнам).
• 4. Увеличивается глубинность поисков нефти и газа, их скопления обнаруживаются на глубинах 8—9 км.
• 5. Человек «шагнул» в море, в Арктику, где метаногидратного сырья хватит на многие сотни лет. На акваториях уже добывается более 40% всей нефти мира.

Газогидраты как углеводородные скопления превышают все запасы на суше.

В настоящее время осваивается 200 нефтегазоносных бассейнов, 200 ждут своей очереди, а еще остается более 150 неизученных бассейнов.

Особого внимания заслуживает деятельность нефтегазовых компаний Индии и Китая, которые планируют увеличить потребление энергии к 2030 г. в 3,6 и 3,2 раза соответственно. В Индии сейчас действует более 20 конкурирующих государственных и частных национальных нефтегазовых компаний. Индия активно осуществляет нефтегазовую «интервенцию в других странах». Самая мощная Государственная индийская компания «ONGC Videsh Company» имеет 38 проектов в 18 странах. В России эта компания участвует в одном проекте на Сахалине, а в 2008 г. она приобрела 15 месторождений в Томской области, фактически купила британскую компанию Imperial Energy, которая владела этими месторождениями. Сумма сделки составила 2,5 млрд долл. Таким образом, ONGC пришла в Западную Сибирь, чтобы добывать здесь нефть и газ. Раньше СССР помогал бедной Индии, теперь Индия помогает богатой России осваивать нефтяные богатства в непривычной для себя холодной Сибири.

У компании ONGC есть девиз: «Making tomorrow brighter».

Главное состоит в том, что генезис углеводородных соединений в земной коре нарастает в геологической шкале времени. Более того, в ближайшем будущем мы, вероятно, сможем управлять процессами образования углеводородных масс и формированием их скоплений. В этом смысле нефть и газ можно считать возобновляемым энергетическим ресурсом. Нефть по-прежнему остается стержнем экономики, политики и бескомпромиссных столкновений.