Минеральные ресурсы планеты Земля: проблемы и решения

Однако и сегодня нет никаких гарантий, что США смогут избавиться от нефтяной зависимости, делая ставку на водородное топливо. На сегодняшний день, в значительно более выигрышном положении находятся «гибридные» автомобили - сочетающие в себе традиционные бензиновые и электрические двигатели. По некоторым оценкам автомобили, работающие на водороде, достигнут показателей (стоимость машины, стоимость одной заправки, уровень безопасности, количество вредных выбросов и т.д.), которые ныне демонстрируют гибридные автомобили (например, Toyota Prius) не ранее 2030 года.

Современный уровень развития технологий не позволяет использовать водород эффективно. Изготовление водородного топлива для автомобилей ныне в четыре раза дороже, чем производство автомобильного бензина в количестве, достаточном для производства аналогичного количества энергии. Кроме того, остается проблемой создание «водородной инфраструктуры» - сети заправочных станций и сервисных центров необходимых для обслуживания автомобилей работающих на водородном топливе. По оценкам Аргоннской национальной лаборатории, в масштабах США для этого требуется затратить более 600 млрд долл.

Кроме того, водород требует особо внимательного обращения. В 2001 году Массачусетский технологический институт опубликовал результаты исследования, согласно которым хранение и транспортировка водородных автомобильных двигателей в сто раз дороже, чем их бензиновых аналогов.

Исследование Калифорнийского технологического института показало, если водород станет популярным автомобильным топливом, то его количество в атмосфере значительно увеличится. Это может привести к уничтожению озонового слоя, защищающегося Землю от ультрафиолетового излучения, глобальному изменению климата и активному размножению опасных микробов. Кроме того, водородные двигатели в процессе работы выделяют намного больше газов, разрушающих озоновый слой Земли (в частности, оксидов азота), чем современные модели традиционных бензиновых автомобилей. К этому выводу в 2003 году пришли исследователи Массачусетского технологического института.

Добывать водород из воды очень дорого, поэтому в США 95% водорода производятся из природного газа (метана). Это, в свою очередь, делает водородное топливо дороже, чем наиболее дешевый сегодня энергоноситель - природный газ.

Впрочем, технологические и экологические препятствия использования водорода в качестве топлива не являются чем-то уникальным. Некогда похожие проблемы были у природного газа, бензина и солнечной энергии. К примеру, прошло более двух десятилетий с момента начала производства солнечных батарей до вывода их на уровень коммерческой окупаемости.

Физический вакуум

В настоящее время в физике формируется принципиально новое направление научных исследований, связанное с изучением свойств и возможностей физического вакуума. Это научное направление становится доминирующим, и в прикладных аспектах способно привести к прорывным технологиям в области энергетики, электроники, экологии.

По расчетам Нобелевского лауреата Р. Фейнмана и Дж. Уилера, энергетический потенциал вакуума настолько огромен, что «в вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, энергии такое большое количество, что ее хватило бы, чтобы вскипятить все океаны на Земле». Однако, до сих пор традиционная схема получения энергии из вещества остается не только доминирующей, но даже считается единственно возможной. Под окружающей средой по-прежнему упорно продолжают понимать вещество, которого так мало, забывая о вакууме, которого так много. Именно такой старый «вещественный» подход и привел к тому, что человечество буквально купаясь в энергии, испытывает энергетический голод. В новом - «вакуумном» подходе исходят из того, что окружающее пространство - физический вакуум, является неотъемлемой частью системы энергопреобразования. При этом возможность получения вакуумной энергии находит естественное объяснение без отступления от физических законов. Открывается путь создания энергетических установок, имеющих избыточный энергобаланс, в которых полученная энергия превышает энергию, затраченную первичным источником питания. Энергетические установки с избыточным энергобалансом смогут открыть доступ к огромной энергии вакуума, запасенной самой Природой.

Совершенно реальным является создание принципиально новых генераторов, которые смогут использовать энергию окружающей среды и превратить ее в удобную форму энергии. И тому есть серьезные экспериментальные подтверждения.

В настоящее время накоплено большое количество экспериментальных фактов, подтверждающих реальность получения уровней энергии, которые превышают энергию, затраченную первичным источником. Как правило подобные явления проявляются в исследованиях, связанных с физическим вакуумом. Такие работы интенсивно проводятся в США, России, Германии, Японии, Швейцарии. Появление избыточной энергии на выходе генератора, превышающей потребление энергии от источника питания, или как это иногда называют - появление энергии из «ничего», зафиксировано во многих экспериментах. Речь совершенно не идет о вечном двигателе, поскольку учет всех факторов, в том числе энергии вакуума, и корректные расчеты не выявляют нарушений законов термодинамики. В величину получаемой энергии вносит свой вклад вакуум, приводя к избыточному энергобалансу.

В работах Ю.А. Багрова (Россия) сообщается о созданных движителях-генераторах, использующих энергию физического вакуума. Экспериментально исследуется новый вид теоретически предсказанного взаимодействия и новой силы, соответствующей ему. По утверждению автора «за счет сфазированности движения материальных тел с процессом образования физического пространства» удается значительно усилить новое взаимодействие. В демонстрационных моделях уверенно контролируется выходная мощность около 50 Вт, возникающая за счет энергии физического вакуума.

В работе Р.Ф. Авраменко и В.И. Николаевой приведены результаты исследований электрической цепи из последовательно соединенных элементов R, L, C, содержащей плазменный промежуток, в котором выявлено появление избыточной энергии. Появление избыточной энергии исследователи связывают с существованием у электрона энергетического уровня 3,73 кэВ и его вкладом в баланс энергии.

Исследования Н.Е. Заева (Россия) выявили способность некоторых диэлектриков и нелинейных ферромагнетиков в циклах «заряд-разряд» и «намагничивание-размагничивание» генерировать электрическую энергию за счет своей тепловой энергии. При этом, отдаваемая при разрядке (размагничивании) энергия, превосходит вводимую энергию при зарядке (намагничивании).

В устройстве, запатентованном С. Мейером (США) используется разложение воды с целью получения водорода и кислорода, которые затем сжигаются в особом реакторе, где на горючий газ производится воздействие электромагнитным полем. Благодаря использованию электронного воздействия, энергия сгорания кислорода и водорода значительно превосходит энергию, затраченную на их разложение. В генераторе выявлена избыточная энергия. Ведутся испытания такого конвертера на автомобиле. Проведенные испытания демонстрируют реальность практического использования такого способа получения избыточной энергии. Расход воды на 100 км пробега автомобиля составляет около 3-х литров.

Попытки найти убедительные теоретические объяснения перечисленным энергетическим феноменам, с позиций существующих научных воззрений, не увенчались успехом. Сейчас ведутся активные работы по раскрытию механизмов, ответственных за появление избыточной энергии с привлечением теории физического вакуума. Налицо ситуация, когда экспериментальные результаты опережают теорию.

Экспериментальные достижения показывают, что мир подступается к практической реализации новейших способов получения энергии, не мыслимых даже несколько лет назад. Монополией на новые способы получения избыточной энергии стремятся завладеть исследователи США, Германии, России, Франции, Швейцарии и других стран, проводя активное патентование всех разрабатываемых технических решений. Факт появления избыточной энергии, исследователи преподносят как важнейшее достоинство своих изобретений.

Биотопливо

Перспективные источники минерального сырья и новые материалы

природный ресурс полезный ископаемый

Более сотни негорючих минералов добываются из земной коры в настоящее время.

Использование минерального ресурса включает в себя несколько этапов. Первый - обнаружение достаточно богатого месторождения, второй - извлечение минерала путем организации некоторой формы его добычи, третий - обработка руды, удаление примесей и превращение ее в нужную химическую форму, и последний - использование минерала для производства различных изделий.

Добыча обработка и использование любого минерала вызывает нарушение почвенного покрова и эрозию, загрязняет воздух и воду. Подземная добыча более опасный процесс, но он в гораздо меньшей степени нарушает почвенный покров. В большинстве случаев территории, на которых производится добыча, удаётся восстановить, но это очень дорогостоящий процесс.

Минеральные ресурсы не возобновляются, поэтому необходимо постоянно вести поиски новых месторождений. Все более увеличивается значение морей и океанов как источников получения нефти, серы, поваренной соли и магния; их добыча обычно ведется в шельфовой зоне. В перспективе стоит вопрос об освоении глубоководной зоны. Разработана технология добычи рудных железо-марганцевых конкреций со дна океана. В их состав входят также кобальт, никель, медь и ряд других металлов.

Крупномасштабная разработка глубоководных полезных ископаемых пока не начата ввиду экономического риска и нерешенности вопроса о правовом статусе таких месторождений. Соглашение по морскому праву, регламентирующее разработку минеральных ресурсов морского дна, не было подписано США и еще несколькими государствами.

Каменные топоры и костяные иглы быстро перестали удовлетворять потребностям первобытных людей. Затем пришла бронза, а после нее - железо. Затем наступила эпоха стали, и наконец пришла современность с алюминием и пластиком. Человечество постоянно стремиться найти новые материалы. Более легкие. Более прочные. Более упругие. Более... Не вызывает сомнений, что синтез новых материалов будет продолжаться, и, вполне возможно, войдет в новую стадию.

Одно из важнейших направлений, определяющих развитие всех отраслей промышленности, строительства, медицины и сферы услуг - это новые материалы. Изменения укладов жизни человечества связаны с открытием и освоением производства новых материалов. Материалы - это ступени нашей цивилизации, а новые материалы - это трамплин для прыжка в будущее, меняющий облик нашего бытия.

Когда мы говорим о критериях, определяющих приоритетные, критические технологии (качество жизни, безопасность, конкурентоспособность и т.д.), одним из важнейших критериев является такая характеристика технологии - как способность коренным образом изменить, “перевернуть” всю структуру производства, а возможно, и социальных условий жизни человечества. К таким технологиям, вероятно, относятся информационные технологии, биотехнологии, генная инженерия. К этим же технологиям относятся и технологии получения новых материалов. По экспертным оценкам в ближайшие 20 лет 90% материалов будут заменены принципиально новыми, что приведет к революции в различных областях техники. О перспективности работ по новым материалам свидетельствует и тот факт, что почти 22% мировых патентов выдаются на изобретения в этой области. Об этом же говорит и динамика роста мировых рынков основных видов новых материалов до 2000 года. Особенно заметен прогресс в разработке производстве неорганических материалов - это керамика, материалы для микроэлектроники и пр.

К перспективным, заменяющим природное минеральное сырье, относятся керамические и полупроводниковые материалы. Металлы, керамические и полимерные материалы используются в качестве матрицы и армирующих компонентов для упрочения различных композиционных материалов. Пластические массы, или полимеры - самый широко используемый в США материал (больше, чем сталь, медь и алюминий вместе взятые). Исходным сырьем для получения пластмасс служат продукты нефтехимического синтеза. Однако в качестве сырья вместо нефти может использоваться и уголь.

Керамика - это неорганические неметаллические материалы, уплотненные путем термообработки и спекания. Обычные составляющие керамических материалов - кремний и оксид алюминия (глинозем), но они могут состоять также из карбидов бора и кремния, нитрида кремния, оксидов бериллия, магния, некоторых тяжелых металлов (например, циркония, меди). Керамические материалы ценят за их термо-, износо- и коррозионную стойкость, электрические, магнитные и оптические свойства (оптическое стекловолокно - тоже керамический материал).

Продолжаются исследования по поиску перспективных материалов, пригодных для использования в электронных, оптических и магнитных устройствах. Так, например, полупроводниками являются арсенид галлия, кремний, германий и некоторые полимеры. Перспективно использование галлия, индия, иттрия, селена, теллура, таллия и циркония.

Заключение