Масштабы влияния хозяйственной деятельности человека на природу

Прямое сжигание

Биомасса, главным образом  в форме древесного топлива, является основным источником энергии приблизительно для 2 млрд. человек. Для большинства  жителей сельских районов "третьего мира" она представляет собой  единственно доступный источник энергии. Биомасса, как источник энергии, играет важнейшую роль и в развитых странах. В целом биомасса дает седьмую  часть мирового объема топлива, а  по количеству полученной энергии занимает наряду с природным газом третье место. Из биомассы получают в 4 раза больше энергии, чем дает ядерная энергетика. В странах Европейского Союза  доля энергии биомассы в 1992 году составила  около 55% от общего производства энергии  возобновляемых источников. Наиболее эффективно энергия биомассы используется в Португалии, Франции, Германии, Дании, Италии и Испании.

По данным статистики ежегодно в странах ЕЭС производится бытовых  и сельскохозяйственных отходов  в объеме 100-120 млн. тонн нефтяного  эквивалента (н.э.). Из них 50-60 млн. т н.э. могут быть утилизированы в отдаленной перспективе, а 15-20 млн.т н.э. в 2000 году. Аналогичные показатели для альтернативных источников энергии составляют (млн.т н.э.): геотермальная энергия - 3-7,5, солнечная энергия - 10-20, ветровая - 6-10. Общие ресурсы биомассы в Европе (в млн.т сухой массы/год) составляют:

• древесного топлива - 75,
• древесных отходов - 70,
• сельскохозяйственных отходов - 250,
• городского мусора - 75.

Кроме того, биомасса, выращиваемая на энергетических плантациях, дает 250 млн.т/год.

 
 Биогаз

В нетрадиционной энергетике особое место занимает переработка  биомассы (органических сельскохозяйственных и бытовых отходов) метановым  брожением с получением биогаза, содержащего около 70% метана, и обеззараженных органических удобрений. Чрезвычайно  важна утилизация биомассы в сельском хозяйстве, где на различные технологические  нужды расходуется большое количество топлива и непрерывно растет потребность  в высококачественных удобрениях. Всего  в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60-ти разновидностей биогазовых технологий.

Биогаз - это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания специальных реакторах - метантэнках, устроенных и управляемых таким образом, чтобы обеспечить максимальное выделение метана. Энергия, получаемая при сжигании биогаза, может достигать от 60 до 90% той, которой обладает исходный материал. Другое, - и очень важное, - достоинство процесса переработки биомассы состоит в том, что в его отходах содержится значительно меньше болезнетворных микроорганизмов, чем в исходном материале.

Получение биогаза экономически оправдано и является предпочтительным при переработке постоянного  потока отходов (стоки животноводческих ферм, скотобоен, растительных отходов  и т.д.). Экономичность заключается  в том, что нет нужды в предварительном  сборе отходов, в организации  и управлении их подачей; при этом известно, сколько и когда будет  получено отходов.

Получение биогаза, возможное  в установках самых разных масштабов, особенно эффективно на агропромышленных комплексах, где существует возможность  полного экологического цикла. Биогаз используют для освещения, отопления, приготовления пищи, для приведения в действие механизмов, транспорта, электрогенераторов. Подсчитано, что  годовая потребность в биогазе  для обогрева жилого дома составляет около 45 м³ на 1 м² жилой площади, суточное потребление при подогреве воды для 100 голов крупного рогатого скота - 5-6 м³. Потребление биогаза при сушке сена (1 т) влажностью 40% равно 100 м³, 1 т зерна - 15 м³, для получения 1 кВт.ч электроэнергии - 0,70,8 м³.

В Украине только на крупных  свиноводческих и птицеводческих предприятиях ежегодно образуется более 3 млн.т органических отходов по сухому веществу, переработка которых позволит получить около 1 млн. т у.т. в виде биогаза, что эквивалентно 8 млрд.кВт.ч. электроэнергии. Кроме того, в Украине имеется около 2 млн. негазифицированных семейных подворий. Опыт стран, не обеспеченных природным газом (например, КНР), показывает, что отдаленные сельские местности целесообразно газифицировать с помощью малых биоустановок, работающих на органических отходах семейных подворий. Так, внедрение 2 млн. установок в Украине позволило бы получить около 2 млрд. м³ биогаза в год, что эквивалентно 13 млрд.кВт.ч энергии, и обеспечило бы семейные усадьбы органическим топливом в количестве 10 млн.тонн в год.

Для развития биоэнергетики  в Украине с целью получения  биогаза и высококачественных удобрений  необходимо создание экономического механизма, стимулирующего научно-технические работы в данной области, производство и внедрение соответствующего оборудования.

Транспорт

В связи с необходимостью резкого уменьшения вредного воздействия  автотранспорта на окружающую среду  было обращено внимание на использование  в этой сфере биомассы. Здесь наметился  ряд направлений по замене экологически опасного бензина на экологически чистое топливо. В Бразилии разработана  программа использования этанола  в качестве альтернативного топлива, заменяющего до 22% (по объему) бензина. Этанол получают в результате переработки  специально выращиваемого тростника. Больше 7% продаваемого бензина содержит 10% добавки этанола и 80% автопарков этой страны используют эту добавку. В США также реализуется большая  программа замены бензинового топлива  этанолом, который получают путем  переработки излишков кукурузы и  других зерновых культур. Использование  спирта в качестве топлива получило поддержку и в некоторых европейских странах, в частности, во Франции и Швеции. В Украине проблема замены бензина спиртом пока не рассматривалась. Изучается возможность выращивания рапса в районах, зараженных радиоактивными элементами с целью получения рапсового масла для использования его в качестве топлива в дизельных двигателей. Эта идея в данное время разрабатывалась специалистами Украины и Германии.

В развитии мирового хозяйства  важную роль играет комплекс проблем, связанных с использованием минеральных  ресурсов. Экономические потрясения середины 70-х годов убедительно  показали, что в определенных условиях эти проблемы могут серьезно воздействовать на весь ход экономического развития, отрицательно влиять на состояние производственной, валютно-финансовой, внешнеэкономической  и других сфер хозяйства целого ряда групп государств.

Производство и потребление  минеральных ресурсов стало глобальным, охватывающим через международное  разделение труда все страны. Минеральное  сырье представляет собой исходный материал любого производственного  процесса, его материальную основу. Удельный вес сырья широко колеблется в зависимости от продукции: в  стоимости машиностроения он составляет 10 — 12%, в продукции основного  химического синтеза — 80 — 90%.

Добывающие отрасли занимают значительное место в мировом  производстве — 4,7% ВМП. На их долю приходится 14,6% промышленной продукции (1993 г.). Минеральные  ресурсы играли значительную роль в  экономике многих стран, являясь  одним из источников богатства и  дохода. В длительной ретроспективе  открытие новых минералов, сплавов, новых методов извлечения и производства минералов оказывало важное влияние  на промышленное развитие и потребление. В последние десятилетия квалифицированная  рабочая сила и капитальные ресурсы  стали более значимыми составляющими  национального богатства, чем минеральные  ресурсы.

Динамика потребления  минерального сырья. Рост производства в мире сопровождается значительным увеличением потребления большинства  видов сырья. Для характеристики его масштабов следует отметить, что за 1945 — 975 гг. минерального сырья  в мире было использовано примерно столько же, сколько за всю предыдущую историю человечества. В промышленно  развитых странах в этот период при  общем увеличении промышленного  производства в 3,5 раза объем среднегодового потребления металлов возрос примерно втрое, горно-химического сырья —  в 3,5 раза, первичных источников энергии (нефти, газа, угля, урана) — в 2,6 раза.

Динамику потребления  сырья определяют главным образом  следующие факторы:

• уровень материального  производства, общий рост которого действует в сторону абсолютного  увеличения потребностей в сырье;

• научно-технический прогресс, воздействие которого проявляется  в относительном снижении уровня и изменении структуры затрат на единицу конечной продукции.

Взаимосвязь между движением  производства и потреблением сырья  представляется довольно очевидной. Рост материального производство ведет  к абсолютному повышению потребностей в большинстве видов минерального сырья. Сложнее влияние НТП. Его воздействие проявляется двояко: через изменение структуры конкретной продукции, с одной стороны, и путем совершенствования технологии производства — с другой, что неодинаково сказывается на динамике потребления отдельных видов минерального сырья.

Изменения структуры экономики  в ходе НТП в связи с опережающим развитием новейших отраслей промышленности (атомной, авиакосмической, электронной и др.), качественное совершенствование продукции и повышение эффективности традиционных отраслей сопровождаются резким спросом на легкие и редкие металлы. Их потребление опережает темпы экономического развития в целом. В древние времена человек довольствовался лишь 18 химическими элементами, в XVIII в. — 29, а в середине XX в. — 80 элементами. Развитие современных производств потребовало применения в технике почти всех элементов таблицы Менделеева. Редкие металлы и редкоземельные элементы стали одним из важнейших факторов научнотехнического прогресса, а уровень их потребления — одним из показателей промышленного развития, его соответствия современному уровню индустриального производства.

Рациональное, использование  минерального сырья привело к  значительному снижению темпов роста  потребления и производства большинства  его традиционных видов. В 1970 — 1990 гг. при значительном росте промышленного  производства мировая добыча минерального сырья на душу населения сократилась  на 8%, производство стали — на 7%, хотя'абсолютные размеры производства стали возросли на 30%.

Определенное понижающее влияние на динамику потребления  минерального сырья оказывает конкуренция  заменителей — синтетических  видов сырья. Однако переоценивать  роль заменителей вряд ли правомерно. Их воздействие лишь ведет к снижению темпов прироста основных металлов, но не к вытеснению этих металлов из основных сфер применения. Увеличение емкости  рынка, как правило, создавало условия  для роста потребления всех металлов. Сталь и основные цветные металлы  продолжают играть ключевую роль в  удовлетворении потребностей современного хозяйства в металлах. На них приходится свыше 95% суммарного потребления всех металлов по стоимости, в том числе  на сталь — свыше 80%, медь — 6%, алюминий — 5%, цинк — 2%. Группа металлов в добывающей промышленности в 80 — 90-е годы росла  наиболее высокими темпами.

Потребление и запасы минерального сырья. Рост масштабов потребления  не может не усиливать давления на ресурсный потенциал планеты, что  обьекгивно действует в сторону обострения проблем ресурсопользования. В связи с этим одним из важных является вопрос о том, насколько велики ресурсы Земли. О том, что минеральные ресурсы Земли не безграничны, известно давно. Отличительная их черта заключается в том, что они конечны и их предельная величина определяется общим содержанием того или иного элемента в земной коре и мировом океане. Таким образом, теоретически существует возможность физического истощения минеральных ресурсов при их длительной и интенсивной разработке. Но если исходить из предельной величины, то содержание большинства элементов в земной коре в тысячи и миллионы раз превышает современный уровень их потребления.

С экономической точки  зрения важны, в первую очередь, промышленные запасы полезных ископаемых, т.е. наиболее качественные и хорошо разведанные  запасы, рентабельные для освоения при существующем уровне цен и  технических знаний. Обычно сюда относят  достоверные, вероятные и в ряде случаев возможные запасы. Ресурсы  этой категории относительно orраничены. Так, отношение общей величины промышленных запасов к среднегодовому уровню добычи соответствующего вида сырья в мире на середину 90-х годов составляло по железной руде примерно 190 лет, никелю — 76, алюминию — 280, меди — 60, углю, природному газу и нефти — соответственно 600, 54 и 45 лет. С учетом увеличивающегося роста добычи кратность запасов этой категории существенно меньше.

Отмеченное обстоятельство часто используется как свидетельство  предстоящего быстрого исчерпания наиболее качественных запасов полезных ископаемых, как аргумент в пользу неизбежного  удорожания сырья по мере перехода к эксплуатации все более бедных месторождений. Если показатель, характеризующий  отношение промышленных запасов  к уровню добычи, брать в статике, то действительно тезис об истощении  напрашивается сам собой. Однако положение совершенно меняется при  рассмотрении данного отношения  в динамике. Во второй половине текущего столетия величина минеральных ресурсов промышленной категории в мире увеличивалась  быстрыми темпами как в результате проведения геологоразведочных работ, так и за счет НТП в добывающей промышленности, позволяющего вовлекать в эксплуатацию более бедные руды.

Считается, что ресурсы  промышленной категории увеличиваются  в геометрической прогрессии при  снижении процентного содержания полезного  компонента в руде на единицу измерения. Переход к добыче руд с содержанием  меди 0,5% вместо 0,6%, который произошел  в 60 — 70-х годах, обеспечил значительно  больший прирост запасов промышленной категории, чем переход от 3 к 2%, отмечавшийся в начале века. В 1950— 1990 rr. в мире в целом промышленные запасы фосфатных руд возросли примерно в 112 раз, железной руды — в 2,2, хромовыхв 8, нефти — в 11, алюминия — в 37, меди — в 5,7 раза.

Анализ показывает, что  темпы прироста величины промышленных запасов практически всех видов  минеральных ресурсов, как правило, превосходили темпы прироста добычи со ответствующих видов сырья в мировом хозяйстве. Характерен пример с медью. В 1950 г. ее обеспеченность составляла 35 лет, а в 1985 г. — 60 лет. Цена меди за этот же период относительно общего индекса цен существенно не изменилась. Это верно даже для нефти, хотя именно в отношении ее многие специалисты сходятся на том, что ресурсы при сохранении современных тенденций потребления в предвидимой перспективе могут быть исчерпаны. В 1970 — 1990 годы произошло небольшое сокращение запасов никеля — на 10%.