Деятельность человека сильно повлияла на предложение и качество природных ресурсов.Автомобили и заводы ежедневно используют огромное количество нефтепродуктов. Около 40 процентов электроэнергии в мире вырабатывается на угольных электростанциях. Такое широкое использование ископаемого топлива истощает запасы этих ограниченных ресурсов. Сжигание ископаемого топлива также влияет на другие природные ресурсы, выбрасывая токсичные вещества в воздух, воду и почву.

Даже возобновляемые ресурсы должны тщательно управляться, чтобы избежать неправильного использования. Вырубка лесов, добыча полезных ископаемых и освоение земель изменили природные территории, разрушая экосистемы и нанося ущерб почве и водоснабжению.Строительство плотин и дамб и перенаправление потока воды для орошения повлияли на качество воды и ее распределение во многих районах.

Сохранение природных ресурсов Земли является глобальной задачей. К началу 21 века примерно 18 процентов мировой электроэнергии поставлялось за счет возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, солнца, геотермальной энергии и воды. Кроме того, ученые и инженеры разрабатывали методы производства товаров с меньшим уровнем загрязнения и отходов.

Глава 13 ~ Невозобновляемые ресурсы – наука об окружающей среде

Ключевые понятия

После завершения этой главы вы сможете:

1. Опишите глобальное и канадское производство и использование металлов, ископаемого топлива и других невозобновляемых ресурсов.
2. Объясните сильную зависимость промышленно развитых стран от невозобновляемых ресурсов и предскажите, будут ли эти основные источники материалов и энергии легкодоступными в обозримом будущем.
3. Назовите пять основных источников энергии, доступных для использования в промышленно развитых странах, и опишите их потенциальную роль в устойчивой экономике.

Как мы отмечали в главе 12, запасы невозобновляемых ресурсов неумолимо сокращаются по мере их извлечения из окружающей среды и использования в человеческом хозяйстве. Это связано с тем, что количество невозобновляемых ресурсов ограничено, и их запасы не восстанавливаются после добычи. Обратите внимание, что слово «запас» здесь имеет особое значение — оно используется для обозначения известного количества материала, которое может быть извлечено из окружающей среды экономически (то есть с получением прибыли).

Конечно, продолжение разведки может обнаружить ранее неизвестные залежи невозобновляемых ресурсов. Если это произойдет, то произойдет увеличение известных запасов ресурса. Например, известные в мире запасы никеля и меди увеличились за последние два десятилетия благодаря открытию богатых месторождений этих металлов в северном Квебеке и Лабрадоре. Однако существуют ограничения на количество «новых» открытий невозобновляемых ресурсов, которые можно сделать на планете Земля.

Изменения стоимости невозобновляемых сырьевых товаров также влияют на размеры их экономически извлекаемых запасов. Например, если ценность золота на его рынке возрастает, тогда может стать выгодным искать новые запасы в отдаленных местах, добывать руды с более низким содержанием и перерабатывать «отходы» материалов, содержащих небольшие количества этого ценного металла. Усовершенствование технологии может иметь тот же эффект, например, делая прибыльной переработку руды, добыча которой ранее была нерентабельной.

Кроме того, жизненный цикл в экономике некоторых невозобновляемых ресурсов, в частности металлов, можно продлить за счет вторичной переработки. Этот процесс включает в себя сбор и переработку бывших в употреблении промышленных и бытовых изделий для повторного использования материалов, таких как металлы и пластмассы. Однако существуют термодинамические и экономические ограничения на переработку, что означает, что процесс не может быть эффективным на 100%. Кроме того, спрос на невозобновляемые ресурсы быстро растет из-за роста населения, распространения индустриализации и повышения уровня жизни наряду с сопутствующим потреблением на душу населения. Это привело к ускорению спроса на невозобновляемые ресурсы, который необходимо удовлетворять за счет добычи дополнительных количеств из окружающей среды.

Наиболее важными классами невозобновляемых ресурсов являются металлы, ископаемое топливо и некоторые другие полезные ископаемые, такие как гипс и калий. Производство и использование этих важных природных ресурсов рассматриваются в следующих разделах.

Металлы обладают широким спектром полезных физических и химических свойств. Их можно использовать как чистые элементарные вещества, как сплавы (смеси) различных металлов, а также как соединения, в состав которых входят и неметаллы.Металлы идут на изготовление инструментов, машин, электропроводов; строить здания и другие сооружения; и для многих других целей. Наиболее известными металлами, используемыми в промышленности, являются алюминий (Al), хром (Cr), кобальт (Co), медь (Cu), железо (Fe), свинец (Pb), марганец (Mn), ртуть (Hg), никель ( Ni), олово (Sn), уран (U) и цинк (Zn). Драгоценные металлы золото (Au), платина (Pt) и серебро (Ag) имеют некоторые промышленные применения (например, проводники в электронике), но ценятся в основном по эстетическим причинам, особенно для производства ювелирных изделий.Некоторыми из наиболее распространенных металлических сплавов являются латунь (содержащая не менее 50% Cu плюс Zn), бронза (в основном Cu, плюс Sn и иногда Zn и Pb) и сталь (в основном Fe, но также содержащая углерод, Cr, Mn, и/или Ni). Металлы добываются из окружающей среды, обычно в виде минералов, которые также содержат серу или кислород. Экономически извлекаемые месторождения металлоносных полезных ископаемых вносят свой вклад в известные запасы металлов. Руда — это набор полезных ископаемых, которые добываются и перерабатываются для производства чистых металлов.Этапы добычи, обработки, производства и вторичной переработки металлов показаны на рис. 13.1.

Рисунок 13.1. Добыча и использование металлов. На этой диаграмме показаны основные этапы добычи, производства, использования и повторного использования металлов, а также связанные с этим выбросы отработанных газов и твердых частиц в окружающую среду. В целом диаграмма представляет собой проточную систему с некоторой рециркуляцией для продления срока службы металлов в экономике. Источник: Изменено из Freedman (1995).

Добыча руды горнодобывающей промышленностью является начальным шагом в процессе внедрения металлов в материальную экономику. Это может быть проведено в открытых карьерах или карьерах, или в подземных шахтах, которые могут проникать под землю на многие километры. На промышленном объекте, называемом мельницей, руда измельчается в мелкий порошок тяжелыми стальными шарами или стержнями внутри огромных вращающихся барабанов. Измельченная руда затем разделяется на фракцию, богатую металлами, и отходы, известные как хвосты. В зависимости от местного географического положения хвосты отходов могут сбрасываться на изолированную территорию на суше, в близлежащее озеро или в океан (см. главу 18).

Если обогащенная металлами фракция содержит сульфидные минералы, ее затем концентрируют в плавильной печи путем обжига при высокой температуре в присутствии кислорода. При этом выделяется газообразный диоксид серы (SO ₂ ), а металлы остаются. Концентрат плавильного завода позже перерабатывается в чистый металл на предприятии, называемом нефтеперерабатывающим заводом. Затем чистый металл используется для производства промышленных и потребительских товаров. SO ₂  может быть переработан в серу или серную кислоту, которые можно использовать в различных других промышленных процессах, или он может быть выброшен в окружающую среду в качестве загрязнителя.

По истечении срока полезного использования произведенных продуктов они могут быть повторно использованы в процессах переработки и производства или выброшены на свалку.

Высококачественные руды геологически необычны. Месторождения, наиболее рентабельные для добычи, обычно расположены довольно близко к поверхности, а руды имеют относительно высокую концентрацию металлов. Однако пороговые значения варьируются в зависимости от стоимости обрабатываемого металла. Руды с очень небольшим содержанием золота и платины можно добывать экономически выгодно, поскольку эти металлы чрезвычайно ценны (на единицу веса). Напротив, менее ценные алюминий и железо должны добываться как более богатые руды, в которых металлы присутствуют в высоких концентрациях.

Данные о мировом производстве промышленно важных металлов приведены в таблице 13.1. Обратите внимание, что для большинства металлов потребляемые количества несколько превышают годовое производство; это указывает на то, что часть потребления связана с переработанным материалом, который был утилизирован после предыдущего использования. Также обратите внимание на значительный рост производства большинства металлов с 1977 года.Железо и алюминий – это металлы, которые производятся и используются в самых больших количествах. Показатель жизни (или срок эксплуатации, рассчитанный как отношение разведанных запасов к годовому темпу добычи) алюминия составляет около 592 лет, а железной руды — 58 лет (табл. 13.1). Показатели ресурса других металлов, перечисленных в таблице, меньше, что говорит о быстром истощении их известных запасов. Однако важно помнить, что эти известные запасы увеличиваются за счет новых открытий, изменений в технологии и более благоприятной экономики ресурса.

Таблица 13.1. Мировое производство, потребление и запасы отдельных металлов. Данные из Горного бюро США (1977 г.) и Геологической службы США (2014 г.).

Канада является одним из ведущих мировых производителей металлов, на долю которого в 2006 г. приходилось 15% мирового производства никеля, 9% алюминия и 6% цинка (таблицы 13.1 и 13.2). Большая часть металлопродукции предназначена для экспорта. Внутреннее потребление составляет около 39% стоимости производства всех металлов (таблица 13.2). Добыча металлической руды принесла 17 миллиардов долларов США в ВВП Канады в 2011 году, а вспомогательная деятельность (например, геологоразведка) – еще 4 миллиарда долларов, что в сумме составляет 1,3% ВВП (Statistics Canada, 2014a).

Срок службы (индекс жизни) канадских запасов металлов аналогичен или меньше их общемировых значений (табл. 13.2). Канадские запасы составляют 15% мировых запасов урана и 5-10% кадмия, никеля, серебра и цинка.

Таблица 13. 2. Запасы, производство и потребление отдельных металлов в Канаде, 2012 г.Обратите внимание, что бокситы (алюминиевая руда) в Канаде не добываются, но в больших количествах ввозятся для переработки. Данные: Министерство природных ресурсов Канады (2014a) и Геологическая служба США (2014).

Таблица 13.3. Провинциальное производство отдельных металлов в Канаде, 2013 г. Данные из: Natural Resources Canada (2014a).

Ископаемые виды топлива включают уголь, нефть, природный газ, битуминозный песок и горючий сланец. Эти материалы получены из частично разложившейся биомассы мертвых растений и других организмов, живших сотни миллионов лет назад.Древняя биомасса была погребена в морских отложениях, которые гораздо позже оказались глубоко погребены и в конечном итоге превратились в осадочные породы, такие как сланцы и песчаники. В глубине этих геологических образований в условиях высокого давления, высокой температуры и низкого содержания кислорода органическое вещество чрезвычайно медленно трансформировалось в углеводороды (молекулы, состоящие только из углерода и водорода) и другие органические соединения. В некотором отношении ископаемое топливо можно рассматривать как форму накопленной солнечной энергии — солнечного света, который растениями фиксировали в органическое вещество, а затем хранили геологически.

Изображение 13.1. Поскольку нефть и другие ископаемые виды топлива являются невозобновляемыми ресурсами, их будущие запасы уменьшаются, когда они извлекаются из окружающей среды. Это нефтяной насос на юго-востоке Саскачевана. Источник: Б. Фридман.

В геологическом смысле ископаемое топливо все еще производится сегодня с помощью тех же процессов, в которых мертвая биомасса подвергается воздействию высокого давления и температуры. Поскольку естественное геологическое производство ископаемого топлива продолжается, можно утверждать, что эти материалы являются своего рода возобновляемым ресурсом.Однако скорость, с которой извлекаются и используются ископаемые виды топлива, намного выше, чем их чрезвычайно медленная регенерация. В этом случае ископаемое топливо можно рассматривать только как невозобновляемое.

Углеводороды являются наиболее распространенными химическими веществами в ископаемом топливе. Однако могут также присутствовать многие дополнительные виды органических соединений, которые включают в свою структуру серу, азот и другие элементы. В частности, уголь часто загрязнен многими неорганическими минералами, такими как сланцы и пирит.

Самое важное использование ископаемого топлива – это использование его в качестве источника энергии. Они сжигаются в двигателях автомобилей, электростанциях и других машинах для производства энергии, необходимой для выполнения работы в промышленности, на транспорте и в быту. Ископаемое топливо также используется для производства энергии для обогрева помещений, что особенно важно в странах с сезонно холодным климатом. Еще одно ключевое применение — производство синтетических материалов, включая почти все пластмассы. Кроме того, асфальтовые материалы используются для строительства дорог и изготовления кровельных материалов для зданий.

Уголь — это твердый материал, химические и физические свойства которого могут сильно различаться. Угли высшего качества — антрацит и битуминозные, которые представляют собой твердые, блестящие, черные минералы с высокой плотностью энергии (содержанием энергии на единицу веса). Бурый уголь — более бедный сорт угля, более мягкий, чешуйчатый материал с меньшей плотностью энергии. Уголь добывают различными способами. Если залежи залегают близко к поверхности, их обычно добывают открытым способом, при котором для вскрытия и сбора угленосных пластов используются огромные экскаваторы, которые затем транспортируются с помощью огромных грузовиков.Более глубокие залежи угля добываются из подземных стволов, которые могут уходить в землю на километры. Большая часть угля в Северной Америке добывается открытым способом.

После добычи уголь можно промыть, чтобы удалить некоторые примеси, а затем измельчить в порошок. Большая часть затем сжигается на крупном промышленном объекте, таком как угольная электростанция, на которую приходится около половины глобального использования угля и 88% в Канаде (Natural Resources Canada, 2014b). Кроме того, около 75% стали в мире производится с использованием угля в качестве источника энергии, часто в виде концентрированного материала, известного как кокс.Уголь также можно использовать для производства синтетической нефти.

Нефть (сырая нефть) представляет собой жидкую смесь углеводородов с некоторыми примесями, такими как органические соединения, содержащие серу, азот и ванадий. Нефть из разных мест сильно различается: от тяжелого смолистого материала, который необходимо нагреть, прежде чем он потечет, до чрезвычайно легкой жидкости, которая быстро улетучивается в атмосферу. Нефть добывается с помощью пробуренных скважин, из которых жидкий минерал вытесняется на поверхность под действием геологического давления.Часто естественный напор дополняется накачкой.

Тяжелая форма нефти, называемая битумом, также производится путем добычи и переработки нефтеносного песка, который добывается в северной Альберте. Залежи нефтеносного песка, расположенные близко к поверхности, добываются в огромных карьерах, а более глубокие материалы обрабатываются паром, чтобы они могли течь, а затем добываются в виде тяжелой жидкости с помощью буровых скважин.

После добычи нефть транспортируется по наземным трубопроводам, грузовиками, поездами и кораблями на промышленный объект, известный как нефтеперерабатывающий завод, где сырой материал разделяется на различные составляющие.Фракции можно использовать в качестве жидкого топлива или из них можно изготовить множество полезных материалов, таких как пластмассы и пигменты. Очищенные фракции включают следующее:

• смесь легких углеводородов, известная как бензин, которая используется в качестве топлива для автомобилей
• немного более тяжелые фракции, такие как дизельное топливо, используемое грузовиками и поездами, и топливо для отопления домов
• керосин, используемый для отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для самолетов
• густые остаточные нефти, которые используются в качестве топлива в мазутных электростанциях и на больших кораблях
• полутвердые битумы, используемые для мощения дорог и производства кровельных материалов

Природный газ также добывается с помощью бурения скважин. Преобладающим углеводородом в природном газе является метан, но также присутствуют этан, пропан и бутан, а также часто сероводород. Большая часть природного газа транспортируется по стальным трубопроводам от буровых площадок до отдаленных рынков. Иногда его сжижают под давлением для транспортировки, особенно на кораблях. Однако в Канаде он распространяется в основном через разветвленную сеть трубопроводов. Природный газ используется для выработки электроэнергии, обогрева зданий, приготовления пищи, питания легковых автомобилей и производства азотных удобрений.

Изображение 13.2. Продолжение разведки невозобновляемых ресурсов может открыть новые запасы. Однако, поскольку Земля конечна, у этих открытий есть пределы, к которым быстро приближаются. Эта огромная морская производственная платформа была построена для разработки нефтяного месторождения Хиберния на Гранд-Бэнкс у Ньюфаундленда. Источник: Dosya: платформа Hibernia, Wikipedia Commons; http://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Hibernia_platform. jpg

Производство, запасы и потребление

Мировое производство и запасы ископаемого топлива показаны в таблице 13.4. Производство нефти увеличилось на 29% в период с 1993 по 2013 год, природного газа на 64% и угля на 83%. Ведется активная разведка всех этих видов топлива, и в различных регионах мира обнаруживаются дополнительные запасы. Однако ископаемые виды топлива потребляются чрезвычайно быстро, особенно в развитых и быстро развивающихся странах. Следовательно, ожидаемый срок службы известных запасов тревожно короток и эквивалентен 113 годам для угля, 55 годам для природного газа и 58 годам для нефти.

Однако эти цифры не следует интерпретировать слишком буквально, потому что продолжающаяся разведка открывает дополнительные месторождения, которые увеличивают известные запасы. Об этом свидетельствуют изменения в расчетном сроке службы нефти, который в 1993 г. составлял 46 лет, а через двадцать лет фактически увеличился до 58 лет. Конечно, этот, казалось бы, неожиданный результат связан с тем, что в течение этого 20-летнего периода были обнаружены ранее неизвестные запасы нефти или растущие цены сделали нерентабельные ресурсы жизнеспособными (например, нефтеносные пески Альберты). Тем не менее открытия будут ограничены конечными количествами, присутствующими на Земле, поэтому факт остается фактом: запасы этих невозобновляемых ресурсов быстро истощаются.

Таблица 13.4. Глобальное производство и запасы ископаемого топлива, 2013 г. «Подтвержденные» запасы — это общее количество ресурсов, о существовании которых известно. Срок службы запасов – это запасы, деленные на годовой темп добычи. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).

(1) т.н.э. = тонны нефтяного эквивалента, что позволяет выразить все ископаемые виды топлива в сопоставимых единицах
(2) Запасы и добыча природного газа указаны в 1012 м3

В настоящее время нефть является наиболее важным ресурсом ископаемого топлива в мире, в основном потому, что ее можно легко перерабатывать в портативное жидкое топливо, которое легко использовать в качестве источника энергии для многих промышленных и бытовых целей.Кроме того, нефть является основным сырьем, используемым для производства пластмасс и других синтетических материалов.

Около 46% мировых доказанных извлекаемых запасов нефти находится на Ближнем Востоке (таблица 13.5). Этот факт подчеркивает стратегическое значение этого региона для мировой энергетической экономики и ее безопасности. Только Саудовская Аравия обладает 16% мировых запасов нефти, за ней следуют Ирак, Иран и Кувейт с 6-9%. Обратите внимание, что большие запасы, указанные для Венесуэлы и Канады, в основном связаны с «нетрадиционными» источниками нефти, такими как очень тяжелая нефть и битуминозный песок (соответственно), добыча и переработка которых относительно дороги.Самые развитые экономики мира находятся в Европе, Северной Америке и Восточной Азии. Те, кто в Европе и Азии, сильно зависят от импорта нефти с Ближнего Востока, России и Венесуэлы, чтобы поддерживать уровень своего потребления. Когда-то это также имело место в Северной Америке, но примерно с 2010 года это стало намного меньше из-за значительного увеличения внутреннего производства, связанного с нефтью в сланцевых пластах и ​​битуминозных песках в северной Альберте.

Наиболее обеспеченными странами мира по совокупным запасам ископаемого топлива являются Россия и США, обе из которых обладают огромными запасами природного газа, угля и нефти (таблица 13.5).

Таблица 13.5. Запасы ископаемого топлива в отдельных странах. Страны перечислены в порядке уменьшения запасов нефти в 2013 году. Данные приведены по доказанным запасам и взяты из British Petroleum (2008).

Срок службы доказанных извлекаемых запасов ископаемого топлива в Канаде показан в таблице 13.6. Помните, однако, что на количество запасов влияют новые открытия, появление технологий, которые делают ранее неизвлекаемые запасы экономически выгодными, а также рост цен на сырье, который делает выгодным использование когда-то маргинальных ресурсов.В Канаде это недавно произошло с ресурсом нефтеносного песка. Изучение истории нефтяных ресурсов в Канаде показывает значительный скачок в 1999 г., когда объем запасов резко увеличился с 8,0 млн т н. э. в 1998 г. до 29,3 млн т н.э. в следующем году (BP, 2014). Это огромное увеличение на 265% произошло потому, что аналитики ресурсов убедились, что быстро развивающиеся технологии добычи огромного запаса нефтеносного песка были экономически жизнеспособными в сочетании с растущей стоимостью нефти, что также подкрепляло аргументы в пользу разработки ресурса.

Большая часть запасов ископаемого топлива в Канаде находится в западных провинциях, как и большая часть производства (таблица 13.7). Помимо обычной нефти, Канада обладает огромными запасами нефтеносного песка, из которого извлекается тяжелый битум, перерабатываемый в синтетическую нефть (см. Canadian Focus 13.1). В северной Альберте имеется около 14 миллионов гектаров месторождений нефтеносных песков, а на разрабатываемых в настоящее время территориях потенциально может быть добыто около 3,2 миллиарда тонн синтетической нефти (BP, 2014).

Таблица 13.6. Производство, потребление и запасы ископаемого топлива в Канаде, 2013 г. Процентное потребление относится к доле канадского производства, которая используется в Канаде. Срок службы – это доказанные запасы, разделенные на годовую добычу. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).
(1) тнэ = тонны нефтяного эквивалента, что позволяет выразить все ископаемые виды топлива в сопоставимых единицах

Таблица 13.7. Провинциальное производство ископаемого топлива, 2012 г.Там, где данные отсутствуют, производство было нулевым или небольшим и не сообщалось. Источник: данные Статистического управления Канады (2014b).

Около 67% добываемого в Канаде природного газа потребляется внутри страны, а остальное экспортируется в США (таблица 13.6). Точно так же около 55% добычи угля и 54% нефти используется внутри страны. Однако эти национальные данные скрывают некоторые важные региональные различия. В частности, большая часть нефти, добываемой в Западной Канаде, экспортируется в США, но это компенсируется значительным импортом иностранной нефти в восточные провинции. В целом, хотя в 2013 году Канада произвела около 193 миллионов (106) тонн нефти, она потребляла 104 x 106 тонн, экспортировала 163 x 106 тонн и импортировала 153 x 106 тонн (BP, 2014). Стоимость добычи сырой нефти в 2013 году составила 45 миллиардов долларов, в то время как стоимость нефтеносного битума и его синтетической нефти составила 57 миллиардов долларов, а природного газа — 16 миллиардов долларов (CAPP, 2014). Стоимость угля составила 4,6 миллиарда долларов (NRC, 2014b). Канада производит около 5% мирового производства природного газа, 5% нефти и 1% угля (BP, 2014).Это намного больше, чем 0,5% населения мира, проживающего в Канаде.

Канадский Фокус 13.1. Нефтяные пески Альберты
Нефтяной песок представляет собой ископаемое топливо, состоящее из смеси песка и глины с межпоровым битумом в концентрации 10-12%. (Технически эти месторождения наиболее точно называются битумно-песочными, но иногда используется уничижительный термин битуминозный песок.) Саскачеван. Сопоставимые месторождения также встречаются в Венесуэле.

Запасы битуминозного песка в Альберте огромны. Суммарные запасы составляют около 27,3 млрд тонн нефтяного эквивалента (168 млрд баррелей), но ресурсы в стадии «активной разработки» в 2013 г. составляли 4,2 млрд т (British Petroleum, 2014). Для сравнения, крупнейшие в мире запасы традиционной нефти в Саудовской Аравии составляют около 36,5 млрд т.

В 2012 году производство сырого битума и синтетической нефти в Альберте составило 89.8 миллионов тонн, что эквивалентно 76% от общего объема добычи нефти в провинции и 58% от объема добычи в Канаде (Statistics Canada, 2014c). Около двух третей нефти обычно перерабатывается в бензин и другое жидкое топливо, а остальная часть используется в качестве асфальта для строительства дорог и производства кровельных материалов.

Разработка ресурсов нефтеносного песка продвигалась быстро с тех пор, как в конце 1960-х годов начались первые работы. В период с 1996 по 2013 год в новые и текущие проекты было инвестировано в общей сложности 376 миллиардов долларов США, из них 59 миллиардов долларов США только в 2013 году (CAPP, 2014). В 2013 году реализовано 13 проектов по добыче нефтеносных песков. Если предположить, что темпы разработки сохранятся высокими, сравнительно крупные инвестиции будут по-прежнему осуществляться в течение следующего десятилетия или около того, особенно если цены на сырую нефть останутся высокими (большинству операций по добыче нефтеносных песков требуется точка продажи около 80 долларов за баррель, чтобы быть экономически выгодным). жизнеспособный). Большая часть бурного развития происходит возле форта Мак-Мюррей, который быстро вырос из деревни в 1960-х годах до примерно 72 тысяч человек в 2014 году.

Залежи битуминозного песка, залегающие близко к поверхности (менее 75 м в глубину), добываются открытым способом (вскрышными работами) с использованием огромных экскаваторов, которые вместе с загружаемыми ими грузовиками являются самыми большими подобными машинами в мире.Сырой нефтеносный песок обрабатывается с использованием тепла и пара для получения вязкого битума (его консистенция при комнатной температуре похожа на патоку). Битум модифицируют легкими углеводородными жидкостями для снижения его вязкости, чтобы он мог течь и транспортироваться по трубопроводу. Типичный выход из добытого битуминозного песка составляет около 1 т синтетической нефти из 15 т сырья. Около 75-90% присутствующего битума извлекается в процессе экстракции. Остаток вместе с огромным количеством хвостов (обработанный песок и глина) засыпается в огромные карьеры.После того, как засыпанные участки будут заполнены, они будут очерчены, засыпаны ранее накопленными вскрышными породами (гравий, песок, глина и органическая навозная жижа из мускуса) и засажены растениями для восстановления использования земель в качестве пастбищ или лесов. От промышленности требуется реабилитация заминированных участков до уровня производительности, по крайней мере, до уровня ранее существовавшей экосистемы. В конечном счете, около 20% всех ресурсов нефтеносных песков находятся достаточно близко к поверхности, чтобы их можно было добывать открытым способом. Однако, поскольку этот метод был разработан первым, около двух третей недавнего производства нефтеносного битума приходится на открытые шахты.

Другая треть добычи нефтеносных битумов приходится на добычу на месте («на месте») месторождений глубиной более 75 м. Это делается различными способами, такими как закачка пара в месторождение и последующая закачка сжиженного битума на поверхность для дальнейшей обработки. Альтернативные методы экстракции включают использование закачиваемых растворителей, чтобы сделать битум текучим, чтобы его можно было перекачивать на поверхность. Около 80% запасов нефтеносных песков потенциально извлекаемо с помощью технологии in situ, что приводит к гораздо меньшему нарушению поверхностной среды по сравнению с добычей открытым способом.

Изображение 13.3. Вид на карьер по добыче битумно-песчаного карьера в северной Альберте. Источник: Б. Фридман.

Добыча и переработка нефтеносных песков — это энергоемкая деятельность, которая осуществляется на огромных промышленных объектах. Энергия для работы машин и перерабатывающих предприятий получается за счет сжигания ископаемого топлива, особенно природного газа, поэтому отрасль является основным источником выбросов парниковых газов. Промышленность по добыче нефтеносных песков добровольно взяла на себя обязательства по крупным инвестициям в усовершенствованные технологии, чтобы снизить интенсивность энергопотребления и выбросы CO2 (см. Canadian Focus 17.1.) Снижая энергоемкость своих операций, промышленность будет выбрасывать меньше парниковых газов на тонну битума и синтетических материалов, которые они производят. Тем не менее, из-за быстрого увеличения масштабов добычи нефтеносных песков в северной Альберте общий объем выбросов значительно возрастет. Фактически, рост нефтеносной промышленности является причиной большей части увеличения выбросов парниковых газов в Канаде за последнее десятилетие или около того.

Существуют дополнительные важные экологические последствия добычи и переработки нефтеносных песков.К ним относятся загрязнение атмосферы, подземных и поверхностных вод; обширное разрушение естественной среды обитания; и социально-экономические потрясения в сельских общинах и общинах коренных народов. Однако в более широком контексте этот ущерб следует рассматривать как неизбежный результат очевидного энтузиазма канадского общества, политиков и деловых кругов в отношении добычи, продажи и использования ресурсов ископаемого топлива быстрыми (и неустойчивыми) темпами. . Это происходит из-за предполагаемой важности этой деятельности для внутренней и экспортной экономики Канады.

Другие материалы, добываемые в больших количествах в Канаде, включают асбест, алмазы, гипс, известняк, калий, соль, серу, заполнители и торф. За исключением алмазов, эти материалы имеют меньшую товарную стоимость (стоимость за тонну), чем металлы и ископаемое топливо. Глобальная или канадская нехватка этих материалов не является неизбежной. Добыча этих видов полезных ископаемых принесла 11 миллиардов долларов США в ВВП Канады в 2011 году (Statistics Canada, 2014a).

Асбест  относится к группе прочных, волокнистых, негорючих силикатных минералов, которые используются для производства огнеупорной изоляции, добавок к цементу, тормозных накладок и многих других продуктов. Однако некоторые виды минералов асбеста связаны с проблемами со здоровьем человека, особенно с заболеваниями легких. Эти опасности значительно сократили рынок этого полезного минерала. Еще в 2010 году в Квебеке было добыто около 0,18 млн тонн асбеста, но последние два рудника закрылись в 2011 году (NRC, 2014a).

Алмазы  относительно недавно появились в добыче полезных ископаемых в Канаде, и первые крупные открытия были сделаны только в 1990-х годах. В 2013 году было добыто около 10,6 млн каратов алмазов стоимостью 2 доллара.0 миллиардов. Почти вся добыча ведется на Северо-Западных территориях, некоторые также в Онтарио, а разведка ведется в других местах Канадского щита.

Гипс , минерал, состоящий из сульфата кальция, используется для производства гипса и стеновых плит для строительной промышленности. В 2013 году было добыто около 2,7 млн ​​тонн гипса на сумму 38 млн долларов. Вся добыча гипса происходит в Новой Шотландии.

Известняк  – это горная порода, состоящая из карбоната кальция. Он используется для производства цемента, а также извести для изготовления гипса. Кроме того, некоторое количество известняка и связанной с ним метаморфической породы, известной как мрамор, добывается для использования в качестве строительного камня и облицовки. В 2013 году было добыто около 18 миллионов тонн известняка. Из него было произведено 11,8 миллиона тонн цемента на сумму 1,6 миллиарда долларов. Было произведено еще 1,8 миллиона тонн извести на сумму 306 миллионов долларов. Онтарио, Квебек и Британская Колумбия имеют крупнейшие цементные предприятия, а Онтарио — самые большие мощности по производству извести.

Поташ  – это горная порода, образованная из минерального калийного полевого шпата, которую добывают для производства калийсодержащих удобрений. В 2013 году было добыто около 10,1 миллиона тонн калия (K ₂ O) на сумму 6,1 миллиарда долларов. Калий добывают в Саскачеване и Нью-Брансуике.

Соль , или хлорид натрия, используется в химической промышленности, для борьбы с обледенением дорог, в качестве «поваренной соли», а также в качестве пищевой добавки и ароматизатора. В 2013 году было добыто около 12,4 млн тонн соли на сумму 645 млн долларов.Крупнейшие соляные шахты находятся в Онтарио, Альберте, Саскачеване и Новой Шотландии.

Сера  производится из сероводорода, полученного из скважин высокосернистого газа (газовые скважины, богатые H ₂ S), из скрубберов для борьбы с загрязнением (для SO ₂ ) на металлургических заводах и из месторождений самородных (или элементарная) сера. Сера используется в химической промышленности и для производства удобрений. В 2013 году было произведено около 6,4 млн тонн серы на сумму 517 млн ​​долларов.Около 90% производства серы добывается из скважин высокосернистого газа в Альберте и Саскачеване.

Заполнители  включают песок, гравий и другие материалы, добываемые для использования в дорожном строительстве и в качестве наполнителей для бетона в строительной отрасли. Заполнители представляют собой низкокачественный ресурс, имеющий относительно небольшую стоимость на тонну. Однако эти материалы могут быть доступны только в небольших количествах вблизи крупных городов, что приводит к их нехватке на местах. В 2013 году было добыто около 228 миллионов тонн на сумму 1 доллар США.75 миллиардов. Эти материалы добываются во всех провинциях и территориях по ставкам, более или менее связанным с местной строительной деятельностью.

Торф  – это субископаемый материал, образовавшийся из биомассы мертвых растений, возраст которой составляет от сотен до тысяч лет. Накапливается на заболоченных участках, где частично разлагается (гумифицируется). Торф иногда сушат и сжигают в качестве источника энергии, который широко используется в Ирландии, некоторых частях Северной Европы и России. Однако в Канаде торф добывают для использования в качестве садового материала и для производства впитывающих гигиенических изделий, таких как подгузники и гигиенические салфетки.В 2013 году было добыто около 1,3 млн тонн торфа на сумму 263 млн долларов. Большая часть добычи торфа происходит в Нью-Брансуике и Квебеке.

Для любой экономики крайне важно иметь свободный доступ к относительно недорогим и доступным источникам энергии для коммерческих, промышленных и бытовых целей. Использование больших объемов энергии особенно характерно для развитых стран, таких как Канада. Как было рассмотрено ранее, относительно богатые развитые страны потребляют гораздо больше энергии (в расчете на душу населения), чем более бедные и менее развитые страны.

С тех пор, как люди научились владеть огнем, они использовали топливо для жизненных целей, то есть для приготовления пищи и согревания. Первоначально в качестве топлива для этих целей использовалась собранная на месте древесина и другая растительная биомасса. Возможно, только один миллион человек был жив, когда огонь был впервые приручен, и их потребление энергии на душу населения было небольшим. Следовательно, топливо из биомассы было возобновляемым источником энергии, потому что скорость, с которой она собиралась, была намного меньше, чем скорость, с которой растительность производила новую биомассу.

Однако в наше время человеческое население неизмеримо больше, чем было, когда огонь впервые пустили в ход. Более того, многие страны в настоящее время имеют интенсивно промышленно развитую экономику, в которой потребление энергии на душу населения чрезвычайно велико. Сочетание роста населения и увеличения потребления энергии на душу населения означает, что в развитых странах потребляется огромное количество энергии. Энергия необходима для подпитки промышленных процессов, для производства и эксплуатации машин, для обогрева зимой и для охлаждения летом, а также для приготовления пищи.

Большинство промышленных источников энергии основаны на использовании невозобновляемых ресурсов, хотя некоторые возобновляемые источники также могут иметь важное значение. Для полноты в этом разделе как невозобновляемые, так и возобновляемые источники энергии обсуждаются вместе.

Источники энергии

Основными мировыми источниками промышленной энергии являются ископаемое топливо и ядерное топливо, оба из которых невозобновляемы. Гидроэлектроэнергия, вырабатываемая с использованием возобновляемой энергии проточной воды, также важна в некоторых регионах, включая большую часть Канады.Относительно второстепенные источники энергии, часто называемые «альтернативными источниками», включают топливо из биомассы, геотермальное тепло, солнечную энергию, энергию ветра и волн, причем все они потенциально возобновляемы.

Любой из вышеперечисленных источников можно использовать для привода турбины, которая вращает электрический генератор, преобразующий кинетическую энергию движения в электрическую энергию. Солнечная энергия также может генерировать электричество более прямым путем с помощью фотоэлектрической технологии (см. Ниже). Электричество является одним из наиболее важных видов энергии, используемых в индустриальных обществах, и широко распределяется по промышленным предприятиям и домам через сеть линий электропередач.В следующих разделах кратко описывается, как используются эти различные источники энергии.

Изображение 13. 4. Электроэнергия, вырабатываемая с помощью ядерного топлива или сжигания угля, нефти или природного газа, использует невозобновляемые источники энергии. Это аэрофотоснимок атомной электростанции Брюса в Онтарио на фоне озера Гурон. Источник: Чак Шмурло, Wikimedia Commons, http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bruce-Nuclear-Szmurlo.jpg

.

Ископаемое топливо

Уголь, природный газ, нефть и продукты их переработки могут сжигаться на электростанциях, где потенциальная энергия топлива используется для выработки электроэнергии.Ископаемые виды топлива также могут напрямую приводить в действие машины, особенно в транспорте, где бензин, дизельное топливо, сжиженный природный газ и другие «портативные» виды топлива используются в автомобилях, грузовиках, самолетах, поездах и кораблях. Ископаемое топливо также сжигается в печах многих домов и больших зданий, чтобы обеспечить тепло в холодное время года. Сжигание ископаемого топлива имеет много экологических недостатков, включая выбросы парниковых газов, диоксида серы и других загрязняющих веществ в атмосферу.

Ядерное топливо

Ядерное топливо содержит нестабильные изотопы тяжелых элементов урана и плутония ( ²³⁵ U и ²³⁹ Pu соответственно). Они могут распадаться в процессе, известном как деление, при котором образуются более легкие элементы, высвобождая 2-3 нейтрона на ядро ​​и огромное количество энергии. Испускаемые нейтроны могут поглощаться другими атомами ²³⁵ U или ²³⁹ Pu, в результате чего они также становятся нестабильными и подвергаются делению в процессе, известном как цепная реакция.Неконтролируемая цепная реакция может привести к разрушительному ядерному взрыву. Однако в ядерном реакторе поток нейтронов тщательно регулируется, что позволяет безопасно и непрерывно производить электричество.

Ядерные реакции принципиально отличаются от химических реакций, в которых атомы рекомбинируют в различные соединения без изменения их внутренней структуры. При делении ядер структура атома коренным образом изменяется, и небольшие количества вещества превращаются в огромные количества энергии.

Большая часть энергии, высвобождаемой при делении ядер, выделяется в виде тепла. На атомной электростанции часть тепла используется для кипячения воды. Полученный пар приводит в действие турбину, которая вырабатывает электричество. Большинство атомных электростанций представляют собой огромные коммерческие реакторы, производящие электроэнергию для промышленных и жилых нужд в крупных городских районах (рис. 13.4). Реакторы меньшего размера иногда используются для питания военных кораблей и подводных лодок или для исследований. 235U — это топливо, которое используется в обычных ядерных реакторах, таких как система CANDU, разработанная и используемая в Канаде. ²³⁵ U получают из урановой руды, которую добывают в разных местах мира. (Канада является крупным игроком в добыче урана, большая часть которого экспортируется; см. Таблицу 13.2.) Уран, полученный путем переработки руды, обычно состоит примерно на 99,3% из неделящегося ²³⁸ U и только на 0,7% из 235U. Большинству коммерческих реакторов требуется топливо, которое было дополнительно очищено для обогащения концентрации ²³⁵ U примерно до 3%. Однако реакторы CANDU канадской разработки могут использовать в качестве топлива необогащенный уран.

В ходе реакций деления образуются различные элементы, большинство из которых также радиоактивны (например, газ радон). Один из них, ²³⁹ Pu, также может использоваться в качестве компонента ядерного топлива на электростанциях. Чтобы получить ²³⁹ Pu для этой цели (или для использования в производстве ядерного оружия), отработанное топливо атомных электростанций перерабатывается. Другие трансурановые элементы и любой оставшийся ²³⁵ U (а также неделящийся ²³⁸ U) также могут быть восстановлены и использованы для производства нового топлива для реакторов.

Так называемые реакторы на быстрых нейтронах предназначены для оптимизации производства ²³⁹ Pu (что происходит, когда атом ²³⁸ U поглощает нейтрон с образованием ²³⁹ U, который затем образует ²³⁹ Pu путем испускания двух бета-электронов). Хотя реакторы на быстрых нейтронах были продемонстрированы, они не получили коммерческого развития. Реакторы-размножители производят «новое» ядерное топливо (производя плутоний) и тем самым помогают оптимизировать использование ресурсов урана.Однако у процесса есть ограничения, поскольку исходное количество ²³⁸ U в конечном итоге истощается. Следовательно, и ²³⁵ U, и ²³⁹ Pu следует рассматривать как невозобновляемые ресурсы.

Ряд важных экологических проблем связан с атомной энергетикой. К ним относится небольшая, но реальная возможность катастрофической аварии, такой как расплавление активной зоны реактора, что может привести к выбросу большого количества радиоактивного материала в окружающую среду (как это произошло на Чернобыльском реакторе в Украине в 1986 году).Ядерные реакции также производят чрезвычайно токсичные, долгоживущие радиоактивные побочные продукты (например, плутоний), с которыми необходимо безопасно обращаться в течение очень длительных периодов времени (до десятков тысяч лет). Огромные количества этих «высокоактивных» отходов складируются в Канаде и других странах, использующих ядерную энергию, но до сих пор не существует постоянных решений проблемы их долгосрочного обращения. Другой проблемой является выброс токсичного газа радона и радиоактивности из «низкоактивных» отходов, связанных с урановыми рудниками, конструкционными элементами атомных электростанций и другими источниками.

Fusion — это еще один вид ядерной реакции, производящей энергию. Этот процесс происходит, когда легкие ядра вынуждены соединяться в условиях чрезвычайно высокой температуры (миллионы градусов) и давления, что приводит к огромному выделению энергии. Синтез обычно включает объединение изотопов водорода. В одной обычной реакции синтеза два протона (два ядра водорода, ¹ H) сливаются с образованием ядра дейтерия (состоящего из одного протона и одного нейтрона, ² H), а также испускают бета-электрон и чрезвычайно большое количество энергия.

Реакции синтеза происходят естественным образом внутри Солнца и других звезд, и их также можно инициировать, подвергая водород воздействию огромного тепла и давления, образующихся при ядерном взрыве деления, как это происходит в так называемой водородной бомбе. Однако технологи-ядерщики еще не разработали систему, которая могла бы контролировать реакции синтеза до такой степени, которая необходима для производства электроэнергии в экономической системе. Если эта технология когда-либо будет разработана, это принесет огромную пользу индустриальному обществу.Это означало бы, что из океанов можно было бы извлекать практически неограниченные запасы водородного топлива для термоядерных реакторов, что по существу сняло бы ограничения на поставку энергии. Однако до сих пор управляемые термоядерные реакции остаются предметом научной фантастики.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика включает в себя использование кинетической энергии текущей воды для привода турбины, вырабатывающей электричество. Поскольку энергия проточной воды естественным образом развивается в гидрологическом цикле, гидроэлектроэнергия является возобновляемым источником энергии.Существует два класса технологий для производства гидроэлектроэнергии.

• Русловая гидроэнергетика предполагает использование естественного стока водотока без строительства большого водохранилища вверх по течению. Следовательно, это производство электроэнергии зависит от естественных моделей речного стока и носит ярко выраженный сезонный характер.
• Гидроэнергетика, генерируемая водохранилищем, включает строительство плотины на реке для хранения огромного количества воды в водоеме, похожем на озеро.Водохранилище аккумулирует часть сезонного паводка, так что выработка электроэнергии может происходить относительно стабильно в течение всего года. Некоторые огромные водохранилища были созданы путем затопления обширных участков земли, которые ранее были покрыты лесом и водно-болотными угодьями в различных местах Канады, например, в Британской Колумбии, Лабрадоре, Манитобе и Квебеке.

Крупнейшие гидроэлектростанции Канады расположены: водопады Черчилль в Лабрадоре мощностью 5 429 мегаватт (МВт), Ла Гранд-2 в северном Квебеке мощностью 5 328 МВт, Г.M. Shrum в Британской Колумбии мощностью 2730 МВт и La Grande 4 и 3 в Квебеке мощностью 2651 и 2304 МВт соответственно. Все эти объекты имеют большие резервуары для хранения воды. Хотя гидроэлектроэнергия является возобновляемой, использование этой технологии связано с серьезным воздействием на окружающую среду. Изменения в количестве и времени стока воды в реках наносят серьезный экологический ущерб, как и обширные наводнения, возникающие при строительстве водохранилища (см. главу 20).

Изображение 13.5. Гидроэнергетика является возобновляемым источником энергии. Этот объект использует часть потока реки Ниагара для выработки электроэнергии. Источник: Б. Фридман.

Солнечная энергия

Солнечная энергия постоянно доступна в течение дня, и ее можно использовать различными способами в качестве возобновляемого источника энергии. Например, он накапливается растениями по мере их роста, так что их биомасса может быть собрана и сожжена для высвобождения ее потенциальной энергии (см. «Энергия биомассы» ниже).

Солнечная энергия также может быть заключена в закрытое стеклом пространство.Это происходит потому, что стекло прозрачно для видимых длин волн солнечного света, но не для большей части инфракрасного. Это позволяет использовать пассивные солнечные или «тепличные» конструкции для обогрева зданий. Солнечную энергию также можно улавливать с помощью черных поверхностей с высокой поглощающей способностью для нагрева замкнутой воды или другой жидкости, которую затем можно распределять по трубопроводу для обогрева внутренних помещений здания.

Солнечная энергия также может быть использована для выработки электроэнергии с использованием фотогальванической технологии (солнечных элементов), которая преобразует электромагнитную энергию непосредственно в электричество.В другой технологии большие, чрезвычайно отражающие параболические зеркала используются для фокусировки солнечного света на замкнутом объеме, содержащем воду или другую жидкость, которая нагревается и вырабатывает пар, который используется для привода турбины для выработки электроэнергии.

Геотермальная энергия

Геотермальная энергия может использоваться в очень немногих местах, где магма залегает относительно близко к поверхности и нагревает грунтовые воды. Горячую кипящую воду можно подавать на поверхность, где ее теплота используется для обогрева зданий или для выработки электроэнергии.Кроме того, меньшая энергоемкость слегка подогретой геотермальной воды, которая присутствует почти повсеместно, может быть получена с помощью технологии теплового насоса и использована для обогрева помещений или для обеспечения теплой водой производственного процесса. Геотермальная энергия является возобновляемым источником до тех пор, пока запас подземных вод, доступных для нагревания в земле, не истощается из-за чрезмерной откачки.

Энергия ветра

Кинетическая энергия движущихся воздушных масс, или энергия ветра, может использоваться по-разному.Парусник использует энергию ветра для движения по воде, ветряная мельница может использоваться для подъема грунтовых вод для использования на поверхности, а ветряные турбины предназначены для выработки электроэнергии. Обширные ветряные электростанции, состоящие из множества высокоэффективных ветряных турбин, были построены для выработки электроэнергии в постоянно ветреных местах во многих частях мира. В 2014 году установленная мощность ветряных электростанций Канады составляла 8 517 МВт, из которых 24 имели мощность более 100 МВт (Canadian Wind Energy Association, 2014).Крупнейшие ветряные электростанции: Seigneurie de Beaupré (QC, 272 МВт), Gros-Morne (QC, 212 МВт), Amaranth (ON, 200 МВт) и Wolfe Island (197 МВт).

Изображение 13.6. Ветер все чаще используется в качестве источника коммерческой энергии в Канаде. Эти ветряные турбины работают недалеко от Тилбери на юго-западе Онтарио. Источник: Б. Фридман.

Приливная энергия

Приливные циклы развиваются из-за гравитационного притяжения между Землей и Луной. В некоторых прибрежных районах приливная энергия, кинетическая энергия приливных течений, может быть использована для привода турбин и выработки электроэнергии.Залив Фанди на востоке Канады имеет огромные приливы, которые могут превышать 16 м в начале залива. Среднемасштабная (20 МВт) приливная энергетическая установка была разработана в Аннаполис-Ройял в Новой Шотландии. В заливе Фанди есть потенциал для гораздо большего развития приливной энергетики, и в настоящее время проводятся технологические исследования по установке дополнительных объектов в различных местах. В новых установках будут использоваться приливные турбины, которые укладываются на дно или подвешиваются в толще воды, что позволяет избежать ущерба окружающей среде, связанного с плотиной.

Волновая энергия

Волны на поверхности океана — еще одно проявление кинетической энергии. Энергию волн можно использовать с помощью специально сконструированных буев, которые вырабатывают электричество, когда они качаются вверх и вниз, хотя эта технология еще не разработана в промышленных масштабах.

Энергия биомассы

Биомасса деревьев и других растений содержит химическую потенциальную энергию. Эта энергия биомассы на самом деле представляет собой солнечную энергию, которая фиксируется посредством фотосинтеза.Торф, добываемый на болотах, является разновидностью субископаемой биомассы.

Как и углеводородное топливо, биомассу можно сжигать для получения тепловой энергии в промышленных целях, а также для обогрева домов и больших зданий. Биомасса также может сжигаться на электростанциях промышленного масштаба, обычно для производства пара, который может использоваться для привода турбины, вырабатывающей электроэнергию. Биомасса также может быть использована для производства метанола, который можно использовать в качестве жидкого топлива в транспортных средствах и для других целей.

Если управление экосистемами, из которых производится сбор биомассы, обеспечивает послеуборочное восстановление растительности, этот источник энергии можно считать возобновляемым ресурсом.Однако торф всегда добывается быстрее, чем он медленно накапливается в болотах и ​​других водно-болотных угодьях, поэтому он не является возобновляемым источником энергии биомассы.

Энергопотребление

Потребление энергии сильно различается между странами, в значительной степени в зависимости от различий в их населении и степени развития и индустриализации (таблица 13. 8). В целом потребление первичной энергии на душу населения (имеется в виду топливо, которое продается на коммерческой основе, включая возобновляемые источники энергии, используемые для выработки электроэнергии) в менее развитых странах составляет менее примерно 1 тнэ на человека в год.Однако в менее развитых странах относительно шире используются некоммерческие или «традиционные» виды топлива для жизнеобеспечения и местной торговли, такие как древесина, древесный уголь, высушенный навоз животных и отходы пищевой промышленности, такие как скорлупа кокосовых орехов. и багасса (остатки прессования сахарного тростника). Использование традиционных видов топлива не отражено в данных таблицы 13.8.

Страны, которые быстро развиваются, занимают промежуточное положение по потреблению энергии на душу населения, но их темпы использования энергии быстро растут благодаря их индустриализации.Например, в Малайзии национальное потребление первичной энергии увеличилось на 167 % в период с 1993 по 2013 г. , тогда как в Южной Корее оно увеличилось на 118 %, в Китае на 270 %, в Индии на 189 %, а в Бразилии на 103 %. для сравнения, рост составил 17% в Канаде и 11% в США; WRI, 2014). В то время как потребление энергии в этих и других быстро развивающихся странах выросло, их зависимость от традиционных видов топлива снизилась. Это происходит потому, что традиционные виды топлива относительно громоздки, дымны и менее удобны в использовании, чем электричество или ископаемое топливо, особенно в городских условиях, где люди проживают во все большем количестве.Кроме того, запасы древесины, древесного угля и других традиционных видов топлива сильно истощились в наиболее быстро развивающихся странах, особенно вблизи городских районов.

Относительно развитые страны имеют высокое потребление энергии на душу населения (таблица 13.8). Их энергопотребление обычно превышает 3 тнэ на человека и почти полностью связано с электричеством и ископаемым топливом. Самыми энергоемкими экономиками в мире в расчете на душу населения являются Канада и США (9. 38 и 7,13 тнэ/чел соответственно), которые более чем в 40-50 раз превышают использование на душу населения людей, живущих в наименее развитых странах мира.

Таблица 13.8. Потребление первичной энергии в отдельных странах в 2013 г. Первичная энергия относится к коммерчески реализуемым видам топлива, включая возобновляемые источники энергии, используемые для производства электроэнергии. Национальное потребление энергии в основном отражает размер экономики страны и ее населения, а использование на душу населения позволяет сравнивать интенсивность образа жизни среднего человека.Источник: данные BP (2014 г.).

По общему количеству потребляемой энергии крупнейшими потребителями являются Китай (2 852 тнэ в 2013 г.), США (2266 тнэ) и Россия (699 тнэ). Канада является высокоразвитой страной, но из-за среднего размера населения и экономики она потребляет в целом значительно меньше энергии, около 333 тнэ.

Коммерческое использование энергии в Канаде увеличилось на 116% в период с 1965 по 1990 год и на 33% в период с 1990 по 2013 год, в то время как потребление на душу населения увеличилось на 54% и 4% за те же периоды, соответственно (Рисунок 13. 2). Тот факт, что потребление энергии на душу населения росло гораздо медленнее, чем национальное потребление, говорит о том, что канадцы стали более эффективно использовать энергию, особенно в более поздний период. Меньшие автомобили, улучшенная экономия газа транспортных средств, лучшая изоляция жилых и коммерческих зданий, а также использование более эффективных промышленных процессов — все это способствовало повышению эффективности. Тем не менее, хотя эти достижения в области энергоэффективности были значительными, они были более чем компенсированы ростом доли владения автомобилями, бытовой электроникой и другими энергоемкими продуктами и технологиями на душу населения.Также важным было значительное увеличение промышленного энергопотребления, связанное с разработкой месторождений нефтеносных песков в Альберте за последние несколько десятилетий. Эти последние изменения привели к существенному увеличению общего потребления энергии в Канаде.

Рисунок 13.2. Тенденции потребления первичной энергии в Канаде. Обратите внимание на разные масштабы национального потребления энергии (1018 Дж) и потребления на душу населения (1012 Дж/чел.). Источники: данные British Petroleum (2013 г.).

Интенсивное потребление энергии канадцами отражает высокую степень индустриализации нашей национальной экономики.Также значительным является относительный достаток средних канадцев (по сравнению со средним мировым показателем). Богатство позволяет людям вести относительно роскошный образ жизни, имея свободный доступ к потребляющим энергию удобствам, таким как автомобили, бытовая техника, отопление и кондиционирование воздуха. Канада тоже большая страна, поэтому затраты энергии на путешествия довольно большие. Кроме того, холодный зимний климат означает, что люди тратят много энергии, чтобы согреться.

Как было рассмотрено в главе 12, устойчивое предприятие не может поддерживаться в первую очередь за счет добычи невозобновляемых источников энергии или других ресурсов.Поэтому устойчивая экономика должна быть основана на использовании возобновляемых источников энергии.

Однако большая часть производства энергии в промышленно развитых странах основана на невозобновляемых источниках. В среднем по относительно развитым странам, показанным в таблице 13.9, невозобновляемые ископаемые виды топлива и ядерная энергия составляют 91% от общего потребления энергии. Возобновляемые источники, такие как гидроэлектроэнергия, геотермальная энергия, солнечная энергия, ветер и топливо из биомассы, составляют лишь около 9%. При такой малой зависимости от невозобновляемых источников ясно, что крупные экономики мира далеки от создания устойчивых энергетических систем.Учитывая скорость, с которой истощаются запасы невозобновляемых энергетических ресурсов, возникает вопрос, как долго можно поддерживать энергоемкую экономику развитых стран.

Таблица 13.9. Энергопотребление в отдельных странах в 2013 г. Данные представлены в единицах измерения 106 тонн нефтяного эквивалента. Источник: данные British Petroleum (2014 г.).

Из общего потребления первичной энергии в Канаде в 2013 году 31 % приходилось на нефть, 28 % — на природный газ, 6 % — на уголь и 7 % — на ядерную энергию (рис. 13.3). Эти невозобновляемые источники энергии составляют 72% от общего использования первичной энергии в Канаде. Большая часть оставшейся продукции приходится на гидроэлектроэнергию (27%), которая является возобновляемой (хотя она может нанести значительный ущерб окружающей среде в результате затопления для создания водохранилищ и может потребовать больших объемов невозобновляемых ресурсов для строительства плотин, линий электропередач и соответствующую инфраструктуру, см. главу 20). Еще 1,3% связаны с использованием других возобновляемых источников энергии, таких как ветер и биомасса.Разумеется, заготовка деревьев и других видов биомассы для использования в качестве топлива также оказывает воздействие на окружающую среду (см. главу 23).

Рисунок 13.3. Источники первичной энергии в Канаде. В целом около 86% коммерческого потребления энергии приходится на невозобновляемые источники. Данные приведены за 2006 год и выражены в единицах 106 тонн нефтяного эквивалента. Биомасса включает как твердые, так и жидкие формы, а «другие возобновляемые источники энергии» включают геотермальную, солнечную и ветровую энергию. Источник: Данные British Petroleum (2008 г.)

.

Электроэнергия, производимая государственными или частными коммунальными предприятиями, составляет большую часть энергии, используемой промышленностью, учреждениями и жилыми домами в Канаде.Около 61 % из 615 миллионов МВт-часов электроэнергии, произведенной в 2012 году, было произведено гидроэлектростанциями, 22 % — источниками, работающими на ископаемом топливе, и 15 % — ядерными технологиями (Statistics Canada, 2013). В секторе возобновляемых источников энергии на гидроэнергетику приходится 96% производства электроэнергии, на ветер — 3%, а на другие — 1%.

Невозобновляемые ресурсы всегда уменьшаются по мере их использования. Хотя невозобновляемые источники энергии можно с большим энтузиазмом использовать для достижения экономического роста, они не могут быть основой устойчивой экономики. Только возобновляемые ресурсы могут играть эту фундаментальную роль. В этой главе мы узнали, что невозобновляемые ресурсы, жизненно важные для функционирования современных «развитых» экономик, таких как экономика Канады, быстро истощаются. Например, индекс жизни мировых запасов меди составляет всего около 39 лет, никеля — 30 лет, а цинка — 19 лет. Среди ископаемых видов топлива индекс жизни мировых запасов нефти составляет около 58 лет, природного газа — 55 лет, угля — 113 лет.Хотя верно то, что продолжение разведки позволит обнаружить дополнительные запасы этих и других невозобновляемых ресурсов, этим дальнейшим открытиям есть пределы. Кроме того, около 72% потребления первичной энергии в Канаде основано на невозобновляемых источниках, как и 39% производства электроэнергии. Поскольку запасы всех невозобновляемых ресурсов быстро истощаются, как в Канаде, так и во всем мире, долгосрочная устойчивость энергоемкой экономики развитых стран и образа жизни их граждан вызывает большие сомнения.

1. Используя информацию из этой главы, опишите производство и использование невозобновляемых ресурсов в Канаде и мире.
2. Покажите, как промышленно развитые страны в основном полагаются на невозобновляемые ресурсы для поддержания своей экономики. Сможет ли такое использование ресурсов продолжаться очень долго? Почему или почему нет?
3. Какие различные невозобновляемые и возобновляемые источники энергии доступны для использования в промышленно развитых странах? Каковы будущие перспективы увеличения использования возобновляемых источников?
4. Каковы ключевые источники энергии и материалов, которые в конечном итоге основаны на солнечном свете? Какие из этих ресурсов вы считаете возобновляемыми, а какие нет?

1. Опишите способы прямого и косвенного использования энергии.Для каждого из ваших основных видов использования, как вы могли бы снизить потребление энергии? Как снижение потребления энергии повлияет на ваш образ жизни?
2. Каковы очевидные препятствия для широкого внедрения возобновляемых источников материалов и энергии в странах с развитой экономикой (например, в Канаде)?
3. Какова роль невозобновляемых и возобновляемых ресурсов в устойчивой экономике?
4. Биомасса, ветер и гидроэлектроэнергия — все это примеры возобновляемых источников энергии. Изучите распределение источников энергии для нескольких стран в Таблице 13.9 и обсудите, почему они больше не полагаются на возобновляемые источники энергии.
5. Составьте список очевидных преимуществ и рисков, связанных с ядерной энергетикой. Сосредоточьтесь на проблемах ресурсов и окружающей среды, таких как истощение запасов ископаемого топлива, выбросы парниковых газов и долгосрочная утилизация токсичных и опасных отходов.

1. Комитет Палаты общин изучает устойчивость канадской экономики. Вы ученый-эколог, и комитет попросил вас дать им совет по повышению устойчивости использования материалов и энергии.Что бы вы сказали им об устойчивости нынешнего использования? Какие улучшения вы бы порекомендовали?

Альберта Энерджи. 2008. Нефтяные пески Альберты. https://web.archive.org/web/20160505003335/http://oilsands.alberta.ca/

Бритиш Петролеум (ВР). 2014 г. Статистический обзор мировой энергетики, 2014 г. обзор-of-world-energy.html

Канадская ядерная ассоциация. 2005. Ядерная энергия. https://cna.ca/

Канадская ассоциация производителей нефти (CAPP). 2014. Справочник по статистике. http://www.capp.ca/library/statistics/handbook/Pages/default.aspx По состоянию на ноябрь 2014 г.

Канадская ассоциация ветроэнергетики. 2014. Установленная мощность. http://canwea.ca/wind-energy/installed-capacity/ По состоянию на ноябрь 2014 г.

Чирас, Д. Д. и Дж. П. Реганолд. 2009. Сохранение природных ресурсов: управление для устойчивого будущего. 10-е изд. Прентис-холл, река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси.

Крейг, младший, Д.Дж. Воан, Б. Дж. Скиннер и Д. Воан. 2001. Ресурсы Земли: происхождение, использование и воздействие на окружающую среду. 3-е изд. Прентис-холл, река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси.

Фридман, Б. 1995. Экология окружающей среды, 2-е изд. Academic Press, Сан-Диего, Калифорния.

Фридман Б., Дж. Хатчингс, Д. Гвинн, Дж. Смол, Р. Саффлинг, Р. Теркингтон, Р. Уокер и Д. Базели. 2014. Экология: канадский контекст. 2-е изд. Нельсон Канада, Торонто, Онтарио.

Харрис, Дж. М. и Б.Плотва. 2014. Экономика окружающей среды и природных ресурсов: современный подход. 3-е изд. Рутледж, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

Холечек, Дж.Л., Р.А. Коул, Дж.Т. Фишер и Р. Вальдес. 2002. Природные ресурсы: экология, экономика и политика. 2-е изд. Прентис Холл, Ист-Резерфорд, Нью-Джерси.

Министерство природных ресурсов Канады (NRC). 2014а. Добыча полезных ископаемых в Канаде по провинциям и территориям. NRC, Оттава, ON. http://sead.nrcan.gc.ca/prod-prod/ann-ann-eng.aspx

Министерство природных ресурсов Канады (NRC).2014б. Об угле. NRC, Оттава, ON. http://www.nrcan.gc.ca/energy/coal/4277

Рипли, Э.А., Р.Э. Редманн и А.А. Краудер. 1996. Воздействие добычи полезных ископаемых на окружающую среду. Сент-Люси Пресс, Делрей-Бич, Флорида.

Статистическое управление Канады. 2013. Таблица 127-0007. Производство электроэнергии по классам производителей электроэнергии. Таблица 127-0007, Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=1270007&&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=-1&tabMode=dataTable&csid=

Статистическое управление Канады.2014а. Валовой внутренний продукт (ВВП) в базовых ценах по Североамериканской системе отраслевой классификации (NAICS), в годовом исчислении (доллары). Таблица 379-0029, база данных CANSIM. Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=37

Статистическое управление Канады. 2014б. Отчет о спросе и предложении энергии в Канаде, 2012 г. Предварительный. 57-003-X, Статистическое управление Канады, Оттава, Онтарио.http://www.statcan.gc.ca/pub/57-003-x/57-003-x2014002-eng.pdf

Статистическое управление Канады. 2014с. Поставка и реализация сырой нефти и эквивалента, ежемесячно (куб. м). Таблица 126-0001, база данных CANSIM. http://www5.statcan.gc.ca/cansim/a26?lang=eng&retrLang=eng&id=1260001&paSer=&pattern=&stByVal=1&p1=1&p2=-1&tabMode=dataTable&csid= По состоянию на ноябрь 2014 г.

Титенберг, Т. и Л. Льюис. 2011. Экономика окружающей среды и природных ресурсов. 9-е изд.. Эддисон Уэсли, Бостон, Массачусетс.

Геологическая служба США. 2014 г. Сводные данные о минеральном сырье за ​​2014 г. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/

Отличия возобновляемых и невозобновляемых ресурсов [Видео]

Привет! Добро пожаловать в это видео о ресурсах! В этом обзоре мы собираемся обсудить все виды ресурсов, которые доступны нам на Земле; к ним относятся природные, возобновляемые и невозобновляемые ресурсы. У каждого есть свои плюсы и минусы, которые мы обсудим вместе с некоторыми этическими проблемами, связанными с добычей этих ресурсов.Давайте начнем!

Давайте сначала начнем с определения каждого типа ресурсов, а затем мы углубимся в каждый из них более подробно. Во-первых, у нас есть природные ресурсы. Природный ресурс — это ресурс или товар, который существует в своей естественной форме без какого-либо антропогенного воздействия. Антропогенный по существу просто означает человеческую деятельность.

Итак, природные ресурсы можно разделить на две категории: биотические и абиотические. Биотические природные ресурсы включают живые существа, такие как леса и животные.Ископаемые виды топлива — уголь, нефть и природный газ — также являются биотическими ресурсами, поскольку они образуются в результате разложения живых организмов.

Абиотические природные ресурсы – это ресурсы, состоящие из неживого или неорганического материала. Это такие простые вещи, как солнечный свет, пресная вода, земля и полезные ископаемые.

Я хочу быстро пройтись по тому, что именно эти ресурсы предоставляют нам. Во-первых, ресурсы животного происхождения, которые, если вы помните, являются биотическими.

Животные обеспечивают людей пищей и другими ресурсами: молоком, сыром, яйцами, мясом, кожей, мехом, транспортом и так далее.Например, устрицы производят жемчуг, который используется в ювелирных изделиях и ценится многими людьми.

Лесные ресурсы — это еще один биотический ресурс, который также дает нам, людям, широкий спектр вещей. Мы получаем пиломатериалы из леса, что позволяет нам строить дома, бумагу, краски, полотенца и так далее. В лесах тоже есть много съедобных вещей, таких как ягоды, грибы и травы.

Одна из важных вещей, которую наши леса делают для нас, — это обеспечение нас чистым кислородом. Все деревья, травы, цветы и мох, которые вы найдете в лесу, поглощают углекислый газ из нашего воздуха, смешивают его с солнечным светом и выделяют свежий кислород.Деревья и другие растения производят около половины кислорода в мире, а фитопланктон производит другую половину.

Теперь перейдем к абиотическим ресурсам: драгоценным металлам, минералам и камням.

Слишком много полезных ископаемых и драгоценных металлов, чтобы их перечислять, поэтому я выделю лишь некоторые из них. Железная руда используется во всех видах строительства зданий и автомобилей; серебро — драгоценный металл, используемый в качестве валюты, а также для изготовления ювелирных изделий; медь — мягкий металл, часто используемый в электропроводке и электронике; галит, или соль, используется в кулинарии и для смягчения воды. Это ни в коем случае не исчерпывающий список; многие, многие другие полезные ископаемые и металлы используются для многих других целей.

Другим абиотическим ресурсом является вода .

97 % воды на Земле — это соленая вода, преимущественно в наших океанах, и только 3 % — пресная вода. Более двух третей пресной воды удерживается в замерзших ледниках и полярных ледяных шапках, и нам остается только 1% воды, которая легкодоступна и пригодна для использования. Все живые существа нуждаются в воде для роста и размножения, но люди также используют воду для уборки, отдыха и приготовления пищи.

Другим основным компонентом, составляющим нашу Землю, конечно же, является земля.

Земельный ресурс обычно относится к абиотической сельскохозяйственной недвижимости, которая содержит натуральные удобрения, подземные воды и минералы, позволяющие выращивать сельскохозяйственные культуры. Мы, люди, используем сельское хозяйство как источник пищи, а также животных ресурсов. Надеюсь, вы начинаете видеть, как многие из этих ресурсов переплетаются.

Двумя другими абиотическими ресурсами являются энергия ветра и солнечная энергия.

Эти технологии представляют собой формы альтернативной энергии, которые люди изучают, поскольку они представляют собой возобновляемые ресурсы, хотя большая часть оборудования, используемого для сбора и хранения энергии ветра и солнца, изготовлена ​​из невозобновляемых ресурсов.Мы вернемся к ним позже.

Сырая нефть , также называемая нефтью, представляет собой биотический природный ресурс, который можно перерабатывать в полезные продукты, такие как бензин, дизельное топливо, пластмассы и многое другое. Возможно, сегодня это самый важный невозобновляемый ресурс в нашем мире.

И последнее, но не менее важное: у нас есть природный газ , еще один биотический ресурс.

Помните, это ископаемое топливо, созданное в результате разложения органического вещества. Природный газ используется для отопления, приготовления пищи и производства электроэнергии.

Давайте поговорим об этих энергоресурсах.

Сначала несколько определений! Невозобновляемый ресурс — это ресурс, который используется или потребляется быстрее, чем он может быть заменен естественным образом. Из-за этого эти ресурсы имеют ограниченный запас. Примеры невозобновляемых ресурсов включают полезные ископаемые, металлы и ископаемое топливо: нефть, уголь и природный газ.

И наоборот, возобновляемый ресурс — это ресурс, который будет восполняться естественным или антропогенным путем при его использовании или потреблении.Например, нам не нужно беспокоиться о нехватке солнечного света, хотя эффективно улавливать солнечную энергию сложно. Другие примеры возобновляемых ресурсов включают ветер, воду, почву и древесину.

Давайте сначала углубимся в возобновляемые ресурсы. Хотя они восполняемы, важно следить за тем, чтобы об этих ресурсах заботились, чтобы они продолжали наилучшим образом обеспечивать нашу планету.

Загрязнение воды является большой проблемой, когда речь идет о природных водных ресурсах.

То, что вы видите здесь, — это лишь некоторые из существующих источников загрязнения воды. Вы увидите неточечные источники загрязнения и точечные источники загрязнения. Загрязнение точечного источника легко увидеть; обратите внимание на эти две трубы, сбрасывающие загрязняющие вещества прямо в реку. Это называется стоком. Это один источник, и его легко обнаружить. Неточечные источники определить труднее, так как они приходят сразу из нескольких мест. Обратите внимание на стрелки, идущие от пахотных земель, откормочных площадок и жилых районов к реке.Все избыточные удобрения, гербициды, инсектициды, сельскохозяйственные и городские стоки, попадающие в воду, представляют собой неточечные источники загрязнения. Даже с учетом всех этих источников это не исчерпывающий обзор загрязнения воды.

Загрязнение морской среды также является проблемой. По оценкам, в настоящее время в наших океанах находится около 5,25 трлн кусочков (в основном крошечных) пластика, включая 620 000 квадратных миль свободного участка мусора, известного как Большое тихоокеанское мусорное пятно, которое простирается от Японии до западного побережья Северной Америки. Рыболовные сети и другие рыболовные снасти составляют большую часть мусора. Этот участок покрывает примерно 0,44% мирового океана.

По словам океанографа Лорана Лебретона, руководителя организации The Ocean Cleanup: «Все говорят о спасении океанов путем прекращения использования пластиковых пакетов, соломинок и одноразовой упаковки. Это важно, но когда мы отправляемся в океан, это не обязательно то, что мы находим». Скорее, они обнаружили, что большая часть отходов поступает с торговых судов, в основном с судов под азиатским флагом.Только на Китай приходится 30% пластикового загрязнения океана.

Еще одна проблема, связанная с управлением нашими возобновляемыми ресурсами, связана с их эксплуатацией. Что касается животных ресурсов, это включает в себя чрезмерную охоту и чрезмерный вылов рыбы.

По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, по состоянию на 2020 год 34% мировых рыбных запасов подвергались чрезмерному вылову, а 60% вылавливались на максимальном устойчивом пределе, а остальные находились в состоянии недостаточного вылова.

Прежде чем мы перейдем к невозобновляемым ресурсам, я расскажу еще об одной проблеме, связанной с управлением нашими возобновляемыми ресурсами, и это устойчивое сельское хозяйство .Наши земельные ресурсы могут обеспечить недвижимость для сельского хозяйства в течение длительного времени, но только в том случае, если мы будем заботиться о земле и использовать ее устойчиво. Некоторые методы ведения сельского хозяйства, которые могут помочь сделать сельское хозяйство более устойчивым, включают севооборот, неактивные поля, покровные культуры, террасирование почвы и использование ветрозащитных деревьев.

Вы, наверное, хорошо знаете, что эти три ресурса, которые мы только что рассмотрели, работают рука об руку в большой экосистеме Земли.

Нам необходимо обеспечить достаточное количество чистой воды, которая позволяет расти нашим растениям, позволяет кормить скот и людей.Это довольно упрощенная версия экосистемы, но идея состоит в том, чтобы показать, что все должно работать вместе наилучшим образом, а это означает, что все наши природные возобновляемые ресурсы должны быть в идеальном состоянии.

А теперь давайте переключимся и поговорим еще о невозобновляемых ресурсах.

Как я упоминал ранее, ископаемое топливо производится в результате разложения органических веществ, таких как растения и животные. Они полны углерода и обеспечивают энергию в виде угля, нефти и природного газа.Мы используем это топливо для автомобилей и самолетов, а также для обогрева наших домов и приготовления пищи.

Эти два графика показывают потребление нефти и природного газа в мире за последние 40 лет, а также количество резервов нефти и газа. Как видите, потребление и резервы увеличились.

Другим невозобновляемым ресурсом, находящимся под угрозой, являются запасы земли полезных ископаемых . По мере истощения месторождений полезных ископаемых и добычи их руд цены на драгоценные металлы и полезные ископаемые растут.Горнодобывающее оборудование может загрязнять воду и воздух, нанося ущерб нашей экосистеме. Аккумуляторы электромобилей расходуют эти минералы, такие как кобальт и литий, что делает электромобили менее экологически чистыми, чем некоторые думают.

Поскольку добыча ископаемого топлива в конечном итоге станет слишком дорогой для добычи и, следовательно, слишком дорогой для продажи по цене, которую люди готовы платить, ученые годами работали над развитием солнечной и ветровой энергии в качестве альтернативных источников энергии. В дополнение к этому ученые также работают над биотопливом — возобновляемой энергией, которая создается из органических веществ и отходов; например, водорослей или животных отходов! К сожалению, эти источники энергии ненадежны и дороги, хотя правительство США активно субсидирует солнечную и ветровую энергию.Это частично объясняет, почему солнечная энергия и ветер не являются источником значительного объема потребления энергии в США.

Хорошо, теперь, когда мы все рассмотрели, давайте рассмотрим несколько вопросов для повторения.

1. Что из перечисленного является абиотическим природным ресурсом?

1. A. Животноводческие ресурсы
2. B. Лесные ресурсы
3. C. Ископаемое топливо
4. D. Драгоценные металлы и горные породы

Правильный ответ D! Животноводческие ресурсы, лесные ресурсы и ископаемое топливо — все они живы или когда-то были живыми.Помните, ископаемое топливо создается из разложившихся остатков органического вещества.

2. Что является примером точечного загрязнения?

1. Сточные воды очистных сооружений
2. Избыточные стоки удобрений
3. Сточные воды из жилых домов
4. Сточные воды с сельскохозяйственных угодий

Правильный ответ: A. Сточные воды — это причудливый термин для обозначения жидких отходов или сточных вод, сбрасываемых в водоем. Избыточный сток удобрений, а также стоки жилых и сельскохозяйственных угодий — все это примеры неточечных источников загрязнения, которые труднее идентифицировать, поскольку они поступают из нескольких источников одновременно.

Хорошо, это все для этого обзора! Спасибо за просмотр и удачной учебы!

Различные примеры невозобновляемых ресурсов | Главная Путеводители

Линн Хейли Роуз Обновлено 14 декабря 2018 г.

Источники энергии, которые люди используют во всем мире, делятся на две основные категории: возобновляемые и невозобновляемые. В то время как запасы возобновляемых ресурсов, таких как солнечный свет и ветер, практически безграничны, запасы невозобновляемых ресурсов конечны. Некоторые невозобновляемые ресурсы, в том числе нефть и уголь, являются продуктом миллионов лет преобразования окаменелостей, захороненных остатков древних растений и животных.Другие, такие как уран, не классифицируются как ископаемое топливо, но по-прежнему являются редкими и невозобновляемыми. (См. Ссылки 1)

Нефть

Жидкая нефть — сырая нефть — является единственным невозобновляемым ресурсом в жидкой форме. Ископаемое топливо, которое расходуется быстрее, чем обнаруживаются новые запасы, запасов нефти может хватить только до середины этого века. Промышленно развитые страны, во главе с США, являются крупнейшими потребителями сырой нефти. Бензин, печное топливо и дизельное топливо являются основными видами использования ресурса, хотя производители используют нефть в качестве основы для таких продуктов, как пластмассы и промышленные химикаты. (См. Ссылки 2)

Природный газ

Запасы природного газа часто делят пространство с подземными запасами нефти, поэтому два невозобновляемых ресурса часто добываются одновременно. Природный газ в основном состоит из метана, но также содержит этан, пропан и бутан. Как только бурильщики добывают природный газ, перерабатывающие заводы удаляют пропан и бутан для использования в качестве сжиженного нефтяного газа (СНГ), бытового и промышленного топлива. Потребители используют его в качестве топлива для приготовления пищи, для отопления, а иногда и в качестве автомобильного топлива.Согласно текущей статистике использования и объему мировых запасов, поставок природного газа должно хватить еще на столетие. (См. Ссылки 2)

Уголь

Запасы угля представляют собой крупнейший запас невозобновляемых ресурсов в мире. Уголь является продуктом миллионов лет давления на первоначальное органическое вещество из растений, погребенных под землей. Битуминозный уголь, который чаще всего встречается в запасах США, примерно на 85 процентов состоит из углерода и на 3 процента из воды.Более половины электроэнергии, используемой в США, вырабатывается на угольных электростанциях, в процессе которых в атмосферу выбрасывается диоксид серы, парниковый газ. Мировых запасов угля при нынешних темпах его использования должно хватить как минимум еще на два столетия. (См. Ссылки 2)

Битуминозный песок и горючий сланец

Битуминозный песок представляет собой смолистое масло, получаемое из осадочных пород. Запасы этого невозобновляемого ресурса достаточны только для производства энергии примерно на 15 лет.Добыча битуминозного песка — трудоемкий процесс, при котором на каждый баррель извлеченного битуминозного песка расходуется 1/2 барреля нефти. Добыча горючего сланца также сложна и энергоемка. Текущие запасы горючего сланца, более многочисленные, чем битуминозный песок, могут поддерживать международный спрос на срок до столетия. (См. Ссылки 2)

Уран

Уран является радиоактивным химическим элементом, естественным образом встречающимся в некоторых подземных водах, почве и горных породах. Уран отложился в земле в результате внеземных событий, вероятно, сверхновых, которые произошли миллиарды лет назад.Основное использование урана — производство ядерной энергии. Мировые запасы урана превышают запасы ртути, кадмия и серебра. Однако U-235, топливо, используемое на атомных станциях, встречается очень редко. (См. Ссылки 3) Хотя производство ядерной энергии не приводит к выбросам парниковых газов, радиоактивные побочные продукты создают опасность для окружающей среды (см. Ссылки 2).

6.27: Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы

Возобновляемые или невозобновляемые, какая разница?

Это все равно, что спрашивать о разнице между бесконечным запасом и ограниченным запасом.Иссякнет ли когда-нибудь на этой планете нефть? Наверное. Так что нефть — невозобновляемый ресурс.

Возобновляемые и невозобновляемые ресурсы

Природный ресурс — это то, что поставляется природой и помогает поддерживать жизнь. Когда вы думаете о природных ресурсах, вы можете думать о полезных ископаемых и ископаемом топливе. Однако экосистемы и предоставляемые ими услуги также являются природными ресурсами. Биоразнообразие также является природным ресурсом.

Возобновляемые ресурсы

Возобновляемые ресурсы могут пополняться естественными процессами так же быстро, как люди их используют.Примеры включают солнечный свет и ветер. Им не грозит израсходование (см. Рисунок ниже). Металлы и другие полезные ископаемые также являются возобновляемыми. Они не разрушаются при использовании и могут быть переработаны.

Ветер является возобновляемым ресурсом. Такие ветряные турбины используют лишь малую часть энергии ветра.

Живые существа считаются возобновляемыми. Это потому, что они могут размножаться, чтобы заменить себя. Однако ими можно злоупотреблять или злоупотреблять до полного исчезновения.Чтобы быть действительно возобновляемыми, они должны использоваться устойчиво. Устойчивое использование — это использование ресурсов таким образом, чтобы удовлетворить потребности настоящего, а также сохранить ресурсы для будущих поколений.

Невозобновляемые ресурсы

Невозобновляемые ресурсы – это природные ресурсы, которые существуют в фиксированных количествах и могут быть использованы. Примеры включают ископаемое топливо, такое как нефть, уголь и природный газ. Эти виды топлива образовались из остатков растений на протяжении сотен миллионов лет.Мы используем их гораздо быстрее, чем их когда-либо можно было бы заменить. При нынешних темпах использования нефть будет израсходована всего за несколько десятилетий, а уголь — менее чем за 300 лет. Ядерная энергетика также считается невозобновляемым ресурсом, потому что она использует уран, который рано или поздно закончится. Он также производит вредные отходы, которые трудно безопасно утилизировать.

Бензин производится из сырой нефти. Сырая нефть, выкачиваемая из-под земли, представляет собой черную жидкость, называемую нефтью, которая является невозобновляемым ресурсом.

Уголь — еще один невозобновляемый ресурс.

Превращение мусора в сокровище

Ученые Массачусетского технологического института превращают мусор в уголь, который можно легко использовать для обогрева домов и приготовления пищи в развивающихся странах. Этот уголь горит чище, чем уголь из ископаемого топлива. Это также экономит огромное количество энергии.

Резюме

• Возобновляемые ресурсы могут быть заменены естественными процессами так же быстро, как люди их используют. Примеры включают солнечный свет и ветер.
• Невозобновляемые ресурсы существуют в фиксированных количествах. Их можно использовать. Примеры включают ископаемое топливо, такое как уголь.

Обзор

1. Дайте определение природным ресурсам. Привести пример.
2. Различайте возобновляемые и невозобновляемые ресурсы и приведите примеры.
3. Вывод факторов, определяющих, является ли природный ресурс возобновляемым или невозобновляемым.

Какое утверждение верно? Неисчерпаемые ресурсы ограничены. Б ограничены только материальные блага. С исчерпаемые ресурсы доступны в изобилии.

Какое утверждение верно? Неисчерпаемые ресурсы ограничены. Б ограничены только материальные блага. С исчерпаемые ресурсы доступны в изобилии.

Ответ проверен экспертом «Исчерпаемых ресурсов мало» — это верное утверждение.

Что такое исчерпаемые ресурсы и чем они отличаются от неисчерпаемых ресурсов?

Неисчерпаемый ресурс — это тот, который можно заменить, а исчерпаемый ресурс — нет, поэтому ветер, солнечный свет и вода — неисчерпаемые ресурсы, а другие — исчерпаемые ресурсы.

Какие исчерпаемые используются в повседневной жизни?

Наиболее очевидным топливом, используемым в повседневной жизни, являются автомобили, школьные автобусы и грузовики. Бензин и дизельное топливо — это невозобновляемые виды топлива, получаемые из месторождений сырой нефти в земле или под океанами.Газонокосилки и другое оборудование для технического обслуживания также работают на бензине.

Какой из этих ресурсов является исчерпаемым?

Ответ: Исчерпаемыми природными ресурсами являются бензин, уголь, природный газ, лес и полезные ископаемые. Неисчерпаемые природные ресурсы – это ветер, солнечный свет и вода.

Какой ресурс не является исчерпаемым?

Ответ: Природные ресурсы, которые находятся в ограниченном количестве и могут быть исчерпаны в ближайшем будущем, называются исчерпаемыми ресурсами. Ископаемое топливо находится в ограниченном количестве.Почва встречается в изобилии в природе, поэтому она не является исчерпаемым природным ресурсом.

Что вы понимаете под исчерпаемыми и неисчерпаемыми природными ресурсами?

(b) Исчерпаемые источники – это те источники энергии, которые истощатся и истощатся через несколько сотен лет. Уголь, нефть и т. д. являются исчерпаемыми источниками энергии. Неисчерпаемыми источниками энергии являются те источники, которые не исчерпаются в будущем. Они не ограничены.

Что означает исчерпаемые ресурсы?

Краткий справочник.Любой невозобновляемый ресурс (например, полезные ископаемые, неминеральные ресурсы и ископаемое топливо), которые присутствуют в фиксированных количествах в окружающей среде. Из: исчерпаемый ресурс в Словаре по окружающей среде и сохранению »

Какие существуют два типа исчерпаемых ресурсов?

Типы невозобновляемых ресурсов Двумя широкими категориями невозобновляемых ресурсов являются ископаемое топливо и ядерная энергия (из урановой руды).

Каково значение исчерпаемых ресурсов?

Отличительной чертой исчерпаемого ресурса является то, что он расходуется, когда используется в качестве вклада в производство, и в то же время скорость его невозмущенного роста равна нулю. Короче говоря, межвременная сумма услуг, обеспечиваемых данным запасом исчерпаемого ресурса, конечна.

Что вы подразумеваете под исчерпаемым?

Определения исчерпаемых. имя прилагательное. возможность использования; способный к истощению. «наши неисчерпаемые запасы ископаемого топлива»

Что такое исчерпаемый и неисчерпаемый?

Исчерпаемые ресурсы – это те природные ресурсы, которые доступны в ограниченном количестве. Примеры включают уголь, природный газ, нефть.Неисчерпаемые ресурсы – это те природные ресурсы, которые доступны в изобилии. Возобновляемые ресурсы – это ресурсы, которые могут быть переработаны или восполнены.

Какой возобновляемый исчерпаемый?

Ресурсы встречаются естественным образом и называются природными ресурсами. Полный ответ: Возобновляемый исчерпаемый природный ресурс – это лес.

Что из перечисленного не является возобновляемым исчерпаемым природным ресурсом?

Ответ. Минерал не является возобновляемым природным ресурсом.

Что не является возобновляемым исчерпаемым природным ресурсом?

Уголь, нефть и полезные ископаемые являются невозобновляемыми исчерпаемыми природными ресурсами, которые не могут быть снова добыты или сгенерированы.

Природные ресурсы | WWF

Природные ресурсы обычно либо возобновляемые, либо невозобновляемые. Первые относятся к тем ресурсам, которые могут со временем обновляться. К ним относятся живые ресурсы, такие как леса, или неживые, такие как ветер, вода, солнечная энергия. В Википедии есть больше информации о возобновляемых источниках энергии.

Невозобновляемые ресурсы, как следует из названия, — это те ресурсы, которые больше нельзя использовать после исчерпания доступных запасов на объекте. Как только мы их используем, их больше нет. Минеральные ресурсы не возобновляемы.Ископаемое топливо, которое образуется из окаменелых останков доисторических организмов, также считается невозобновляемым, хотя оно может возобновиться через несколько миллионов лет. Чтобы узнать больше об ископаемых видах топлива и о том, почему они так называются, посетите этот сайт.

На ископаемые виды топлива в настоящее время приходится около 90 процентов мирового потребления энергии. Они обеспечивают около 66% мировой электроэнергии и 95% всего мирового спроса на энергию, например, для отопления, транспорта, производства электроэнергии и так далее.

Наше потребление ископаемого топлива почти удваивается примерно каждые 20 лет, что является весьма тревожной статистикой, учитывая, что их уровень находится на опасно низком уровне. Вот что Википедия говорит об ископаемом топливе. Также ознакомьтесь с разделом Encarta об ископаемом топливе.

Природные возобновляемые ресурсы, такие как ветер и вода, использовались на протяжении всей истории и до недавнего времени были преобладающим источником энергии.