ZDROJE All we use had either been mined, or grown (Vše čeho člověk užívá, bylo vytěženo nebo vypěstováno)
Rozumně využívat přírodní služby, zdroje a odkladiště Země jako soustava energetických a materiálových toků a systémů živé přírody poskytuje základní podmínky pro biologický život (= služby přírody). Přírodní prostředí podmínka ekonomické aktivity. Ekonomika je závislá na přírodních zdrojích: energetických a nerostných surovinách, ale také prostoru, vodě a vzduchu, bez kterých by nemohly probíhat výrobní procesy. Prostředí plní funkci odkladiště (odpadiště, propad, sink) pro emise či jiné formy odpadu vyprodukované ekonomikou. To znamená, že nepotřebné výstupy ekonomiky a spotřebované produkty se v určité fázi svého životního cyklu v prostředí někde ukládají nebo přeměňují na jiné formy hmoty a energie.
Odpovědnost k budoucím generacím Pro nakládání se zdroji je podmínkou efektivita užití zdrojů, specifikovaná konkrétní hospodářskou a surovinovou politikou státu a zajišťovaná jeho ekonomickým prostředím. Pro všechny typy odpadů (včetně emisí atd.) je podmínkou takové omezení zátěže prostředí, aby nebyla překročena kapacita přírodních odkladišť (propadů), to jest, aby prostředí stačilo odpadní produkty absorbovat a asimilovat. Podmínkou pro služby je minimalizovat aktivity, které nepříznivě ovlivňují jejich funkci.
Koncept ekologické šlépěje (Ecological footprints) Potravní plocha (orná půda, pastviny) Lesní plocha Degradovaná země (nezemědělská)
Ekologická šlépěj = Suma ploch, které pro naplnění svých potřeb potřebuje jeden člověk Na 1 občana USA je potřeba: Potravní plocha 1,03 ha Lesní plocha 0,64 ha Degradovaná země 0,16 ha Celkem 1,83 ha Energetická plocha 0,67 ha Potravní zdroje: Kdyby všichni obyvatelé země měli stejné potravní nároky, bylo by do roku 2050 potřeba zvětšit plochu polí a pastvin o 250%!!
Problém lesní produkce Celková plocha lesů na Zemi = 4.05 miliardy hektarů Při odhadovaném počtu 9 miliard obyvatel Země v r. 2050 by bylo potřeba aby lesy pokrývaly 5,75 miliard hektarů (+ 10% na rezervace) Problém degradované země Veškerá nezemědělská půda byla ukradena ze zemědělské + lesní půdy
Problém energie CO2 produkovaný spalováním fosilních paliv potřebuje svůj propad (odkladiště) Současné lesy jsou plně zaměstnávány zpracováním CO2 z dýchání živočichů, tlení nepohřbené organické hmoty a vulkanismu Při optimálním lesním hospodaření jsou lesy schopné pojmout jen 15% CO2 ze spalování paliv (Brown et al. 1996) Cca 35% může být pohlceno oceány (Supplee 1998). Ke zpracování zbývajících 50% by bylo třeba zvětšit plochu lesů nebo jiné ekvivalentní biomasy (oceány nelze zvětšit)
Možná umělá odkladiště CO 2
Vyčerpatelné a nevyčerpatelné zdroje Nevyčerpatelné zdroje mají povahu přírodních sil, jako je sluneční záření nebo vítr. Vyčerpatelné zdroje se buď mohou obnovovat, reprodukovat pak mluvíme o obnovitelných zdrojích, nebo se nemohou obnovovat pak mluvíme o neobnovitelných zdrojích. Neobnovitelné zdroje mají většinou povahu zásob, jejichž spotřebou dochází nenávratně k jejich úbytku. Hlavními neobnovitelnými zdroji jsou nerostné suroviny, tedy zejména palivoenergetické suroviny, rudy a stavební suroviny. Obnovitelnými zdroji jsou především voda, ovzduší, půda a organická hmota (biomasa, např. dřevo nebo hospodářská zvířata), ale také prostor na zemském povrchu, nad ním nebo pod ním.
Využití a stav přírodních zdrojů Vstupem průmyslově orientované české ekonomiky jsou neobnovitelné zdroje nebo produkty z nich vyrobené (81 % v roce 1999), obnovitelné zdroje (19 % celkových vstupů) V České republice se v roce 1998 vytěžilo 136 mil. tun nerostných surovin, což představuje téměř 1 % z dnes vymezených průmyslových zásob nerostů a 0,3 % z evidovaných geologických zásob České republiky (údaj 136 mil. tun odpovídá těžbě z tzv. vyhrazených ložisek, skutečná těžba -147 mil. tun - je však vyšší o těžbu z tzv. nevyhrazených ložisek). Z tohoto množství bylo vyvezeno do jiných zemí 18 mil. tun, dovezeno bylo navíc 28 mil. tun. 17 % plochy zemědělské půdy je silně ohroženo vodní erozí, 33 % vodních toků je silně znečištěno a 58 % lesních porostů je středně až silně
Cíle strategie v oblasti zdrojů stabilizace a postupné snížení spotřeby všech zdrojů v České republice relativní snížení spotřeby neobnovitelných zdrojů v české ekonomice, čili změna struktury využití zdrojů K dosažení obou cílů vede: zvyšování materiálové efektivity, zvyšování energetické efektivity, náhrady nerostných zdrojů obnovitelnými zdroji změna vzorců spotřeby.
Materiálová a energetická efektivita Materiálová efektivita českého hospodářství se v letech 1990 2000 zvýšila téměř o polovinu Energetická náročnost tvorby HDP v České republice klesla v období 1990 1999 o 30 %. (podle jiných zdrojů byl pokles mezi 10 a 23%) Energetická náročnost českého hospodářství (vyjádřená jako tuzemská spotřeba primárních energetických zdrojů na jednotku domácí produkce - TSPEZ/HDP) je však stále vysoká: podle MŽP byla v roce 1999 o 23% vyšší než je průměr v zemích EU a o 4% nad průměrem zemí OECD.
Absolutní a relativní udržitelnost přírodních zdrojů Cílem je šetrné, přiměřené a substitučně zaměřené využívání obnovitelných přírodních zdrojů. Šetrností se rozumí, že exploatace obnovitelných zdrojů nepovede k narušování základních, život podporujících environmentálních funkcí. Přiměřeností se míní, že nebude překračována regenerační kapacita prostředí. Substitučním charakterem se myslí, že neobnovitelné zdroje budou nahrazovány obnovitelnými zdroji všude tam, kde je to možné.
Míra využívání zdrojů Z hlediska obnovitelných zdrojů udržitelnosti by jejich užití mělo být nanejvýš rovno míře jejich přirozené reprodukce (např. roční přírůst dřeva). Výnos z těžby neobnovitelných zdrojů by v ideálním případě měl poskytnout prostředky, jejichž investování by vedlo k trvalému toku obnovitelné náhrady za vyčerpané neobnovitelné zdroje (tj. na rozvoj substitučních technologií)
Nerostné suroviny
Trochu ekonomiky
Cena suroviny: zákon nabídky a poptávky
Zásoby cena efektivita těžby
Minerální (fosilní) paliva Hlavní kvality: výhřevnost, obsah uhlíku, obsah těkavých látek, obsah popelovin
Rudy Budoucnost je ve vyhledávání netradičních rudních surovin pro nové, sofistikované produkty a technologie (cermety, whiskery, supravodiče, tvrdokovy, solární články, katalyzátory aj.)
Příklad mědi a zlata Bilančnost rud Od r. 1880 do cca r. 1960 vykazovala hranice bilančnosti ložisek Cu rud stálý pokles z cca 3% na méně než 1%, zvláště díky rostoucí efektivitě těžby. Mezi léty 1960 a 1980 vzrostla hranice přes 1% v důsledku nárůstu cen energií a velké nabídce levné pracovní síly v rozvojových zemích. Ceny zlata kolísají na denní bázi. Když jsou ceny zlata vysoké, otvírají se opuštěné doly, když cena Au poklesne, zlaté doly se zavírají. Momentálně je cena pracovní síly např. v USA tak vysoká, že v USA může být ziskových pouze několik málo Au dolů, zatímco v zemích třetího světa doly s nižší kovnatostí rudy mohou dosahovat zisků.
Bilance, (kovnatost) a produkce
Koncentrační faktor Pro každou látku můžeme určit koncentraci potřebnou v ložisku, aby mohlo být ekonomicky těžitelné. Vydělením této ekonomické koncentrace (bilančního limitu) průměrnou koncentrací v kůře ( klarkem ) dostaneme koncentrační faktor (viz tabulka).např. hliník, který má průměrnou koncentraci v kůře 8%, má koncentrační faktor mezi 3 a 4. To znamená, že ložisko hliníku musí mít mezi 24 a 32% Al, aby bylo ekonomicky těžitelné.
Koncentrační faktor Prvek Průměrná koncentrace v kůře Koncentrační faktor Bilanční koncentrace Al 8.0% 3-4 28,0% Fe 5.8% 6-7 37,7% Ti 0.86% 25-100 43,0% Cr 0.0096% 4,000-5,000 38,4% Zn 0.0082% 300 2,5% Cu 0.0058% 100 to 200 0,9% Ag 0.000008% ~1000 0,0080% Pt 0.0000005% 600 0,0003% Au 0.0000002% 4,000-5,000 0,0009% U 0.00016% 500-1000 0,12%
Nerudy Obliba českých nerud v cizině pramení z nízké ceny práce a energie u nás. Drcené kamenivo stojí v Čechách mezi 50 a 230 Kč podle kvality horniny a zrnitostních frakcí, v průměru však kolem 150 Kč/t, v Drážďanech 26 DM a v Berlíně 35 DM. Export drceného kameniva stoupl z 34 tis. t v roce 1989 na 3 mil. t v roce 1992, do r. 1997 zase klesl na 805 tis. t.. Průměrná cena dovezeného kameniva byla v r. 1997 153 Kč/t, export se realizoval po ceně 425 Kč/t v průměru. Průměrné ceny cementu se pohybovaly mezi 1610 a 2130 Kč/t podle jeho kvality. V r. 1997 bylo vyvezeno 1318 tis. t. za průměrnou cenu 1426 Kč/t, dovezeno bylo 482 tis. t při průměrné ceně 1420 Kč/t.
Pokročilé materiály Odolnost (chemická, mechanická, tepelná, radiační) Redukce váhy Tvarová paměť Tvrdost, leštitelnost Vodivost (elektrická, tepelná) Odezva na specifické podněty (sensory)
Příklady současných využití REE La speciální skleněná optika Ce tepelně odolné slitiny, supravodiče Pr barvení skla a keramiky Nd - barvení skla a keramiky, filtrace infračerveného záření Sm použití v magnetech, ve slitinách s kobaltem, v jaderných reaktorech Eu barevné televize Gd magnety Tb - barevné televize Dy - v jaderných reaktorech Ho - v jaderných reaktorech Er keramika Tm zdroj pro přenosné rtg-diagnostické přístroje Yb metalurgické a chemické experimenty
Priority v materiálovém výzkumu a vývoji