Если бы человечество не научилось использовать полезные ископаемые, мир выглядел бы совсем иначе. Стоит только оглянуться вокруг, как мы немедленно обнаружим, что буквально всюду нас окружают предметы и материалы, существование которых было бы невозможно без тех богатств, которые люди извлекают из недр земли. С каждым днем технологический уклад жизни землян все стремительнее трансформируется, а значит, потребность в ресурсах неуклонно растет. Некоторые эксперты считают, что запасов критически важного сырья может не хватить даже на несколько ближайших десятилетий. Давайте попробуем разобраться, почему появляются такие пессимистические прогнозы и есть ли вероятность того, что они и в самом деле сбудутся.
Что такое запасы полезных ископаемых
Для начала разберемся, что понимают под запасами того или иного полезного ископаемого. В горнодобывающей промышленности под запасами понимают ту часть разведанных ископаемых, которую при текущем уровне развития технологий можно извлечь с выгодой. Именно поэтому прогнозы относительно сроков истощения ресурсов сильно разнятся и периодически меняются. Какие факторы на это влияют? В первую очередь, развитие технологий горнодобывающей промышленности. Новые методы извлечения и переработки ресурсов позволяют делать их добычу менее опасной, более дешевой, менее вредной для окружающей среды. Или, например, изменение экономической конъюнктуры, когда при резком росте цен на тот или иной ресурс становится рентабельной разработка даже бедных месторождений (прим. ред.: месторождение считается бедным, если доля содержания полезного компонента в руде находится на нижнем уровне, при котором добыча и переработка имеют экономическую целесообразность). Иногда развитие технологий позволяет с успехом заместить одно ископаемое другим, и тогда замещенный ресурс начинают добывать в меньших количествах. Так, в середине XIX века экономисты прогнозировали, что запасы угля вот-вот истощатся и наступит энергетический кризис, но повышение КПД машин и раскрытие потенциала нефти помогли нивелировать эту угрозу. Но в этой статье мы приводим, скорее, пессимистичные прогнозы по оставшимся в природе запасам 15 стратегически важных полезных ископаемых.
Металлы электроники и промышленности
- Литий. На протяжении последнего столетия литий стал промышленно значимым металлом, входящим в состав различных смазочных материалов и систем очистки воздуха на подводных лодках и космических кораблях. Однако настоящая популярность пришла к нему в 1990-х годах с разработкой первых литий-ионных аккумуляторов. В наши дни эта сфера промышленности забирает около 90% всего добываемого в мире лития. Главными ограничивающими факторами являются трудность добычи и переработки лития. Если к середине 2030-х годов крупные страны осуществят запланированный переход на электромобили, мир столкнется с ощутимым дефицитом лития. В текущей ситуации, с учетом роста спроса, разведанные запасы могут полностью иссякнуть к 2080 году.
- Медь. При своей доступной стоимости медь одновременно обладает высокой электро- и теплопроводностью, пластичностью, прочностью и устойчивостью к коррозии. Поэтому она является незаменимым металлом в электротехнике, а также широко используется в строительстве, теплотехнике и машиностроении. Люди добывают медь на протяжении тысячелетий, и все самые богатые руды уже извлечены из недр Земли. Разрабатывать месторождения становится все менее выгодно, и вполне вероятно, что к 2040 году эпоха дешевой меди окончательно завершится. При текущих объемах добычи разведанных запасов меди хватит до середины 2060-х годов.
- Никель. Исторически никель является одним из ключевых компонентов специальных нержавеющих сталей и суперсплавов, обладающих высокой прочностью и термостойкостью. В современности же он все чаще находит применение в производстве аккумуляторов и систем накопления энергии новых поколений. Важно отметить, что для создания батарей требуется металл высочайшего класса, чистотой не менее 99,8%. Такой металл добывают из сульфидных никелевых руд (прим. ред.: в основном никель добывают из силикатных руд, однако в этом случае в конечном продукте содержится больше примесей из-за сложностей переработки). При сохранении текущих темпов роста добычи и потребления сульфидные месторождения могут быть истощены к 2055 году. Впрочем, многие эксперты считают, что наступление дефицита удастся «отодвинуть» на столетия за счет разработки месторождения Кларион-Клиппертон, расположенного в нейтральных водах Тихого океана. Однако нейтральный статус территории, сложность проведения работ на глубине 4 – 6 км и наличие уникальных морских видов, существованию которых добыча может нанести невосполнимый ущерб, являются важными препятствиями к началу добычи.
- Свинец. Несмотря на репутацию токсичного, угрожающего окружающей среде металла, свинец остается незаменимым материалом сразу в нескольких отраслях промышленности. Даже самые экологичные электромобили оснащаются стартерными свинцово-кислотными аккумуляторами. Свинец защищает кабели и трубы от агрессивной кислотной среды, а людей — от радиационного излучения. Рост автопарка в развивающихся странах, отсутствие новых перспективных месторождений и введение экологических ограничений называют среди главных факторов того, что добывать свинец на рудниках с выгодой станет невозможно уже к 2045 году. Тем не менее, это не станет серьезной проблемой, так как уже сейчас налажена эффективная система вторичной переработки свинца. В частности, почти 100% металла из отработанных автомобильных аккумуляторов возвращается в оборот.
- Олово. Сплавы на основе олова, которые называют припоями, соединяют друг с другом компоненты практически всех микросхем мира. Также этот металл играет важную роль в пищевой промышленности и производстве механизмов. Из-за истощения месторождений в Юго-Восточной Азии и Южной Америке дефицит олова отмечается уже в наши дни, а к началу 2030-х годов разрыв между спросом и предложением может преодолеть критическую отметку. При самых плохих раскладах крупные месторождения, которые в наши дни считаются экономически выгодными, могут быть полностью выработаны к 2040 году.
- Кобальт. В XX веке сплавы с добавлением кобальта использовались для производства лопаток турбин газовых и реактивных двигателей, медицинских инструментов и зубных протезов. В современную эпоху возрастает важность кобальта в качестве компонента аккумуляторов портативных устройств, легкового и грузового электротранспорта. Порядка 70% всего кобальта в мире добывается в Демократической республике Конго. И политическая нестабильность в этой стране серьезно угрожает стабильности цепочек поставок: любое крупное потрясение может превратить доступные запасы в отсутствующие. «Математически» кобальта должно хватить еще как минимум на 50 лет, однако из-за растущего спроса и политических факторов критические перебои могут начаться уже в 2035 году.
Благородные и рассеянные металлы
- Серебро. В современном мире серебро — это уже не просто драгоценный металл, востребованный в качестве материала для создания украшений или инвестиционно привлекательного актива. Обладая самой высокой электропроводностью среди металлов, серебро все более активно применяется для изготовления средств возобновляемой энергетики и электронных устройств, в которых важны даже самые минимальные доли энергоэффективности. Несмотря на свой «благородный» статус, серебро является побочным продуктом, который извлекают при переработке свинцовых, медных и полиметаллических руд. Согласно пессимистичным моделям, добыча серебра из месторождений станет невозможной или катастрофически дорогой примерно в 2045 году.
- Золото. На протяжении тысячелетий золото остается универсальным символом роскоши и благосостояния, а также финансовым инструментом, сохраняющим ценность даже при крахе империй. При этом уже сегодня 10% спроса на этот драгоценный металл приходится на разные промышленные отрасли: микроэлектронику, авиацию и космонавтику, химические технологии и производство медицинского оборудования. Многие эксперты считают, что пик объемов золотодобычи уже пройден, и объемы извлекаемого металла будут неуклонно снижаться. Если их прогнозы верны, разработка месторождений прекратится уже в начале 2040-х годов. Однако золото можно повторно перерабатывать практически без потерь, и именно этот фактор должен спасти человечество от его глобального дефицита.
- Индий. Практически наверняка вы читаете этот текст благодаря индию, так как он используется в производстве прозрачных токопроводящих покрытий абсолютного большинства компьютерных мониторов и сенсорных экранов мобильных устройств. Также он входит в состав множества транзисторов, фотодиодов и оптоволоконных кабелей. Однако индий — это рассеянный металл, то есть он практически не имеет собственных руд. Минералы индия, такие как индит или рокезит, настолько редко встречаются в земной коре, что организовать их промышленную добычу попросту невозможно. В основном металл получают как побочный продукт переработки цинковых, медных и оловянных руд. Из-за истощения их богатых месторождений индий может оказаться недоступен для массового использования уже к 2035 году.
Стратегические неметаллические ресурсы
- Фосфор. Одной из фундаментальных составляющих жизни на Земле является фосфор, который входит в структуру энергетических молекул и цепочек ДНК, а также отвечает за прочность скелета. Из фосфатных руд делают удобрения, без которых современное сельское хозяйство попросту не могло бы существовать. А кроме того, вещества на основе фосфора применяют в пищевой промышленности, автопроме и металлургии. Проблема заключается в том, что уже в наши дни легкодоступные фосфатные руды практически исчерпаны. В текущих реалиях к 2040-м годам объемы добычи будут сокращаться, а в 2080 году разрабатывать месторождения станет неоправданно дорого. Вероятно, что предотвратить глобальную катастрофу удастся благодаря предварительно разведанному очень богатому норвежскому месторождению и созданию систем переработки сточных вод.
- Гелий. Хотя многим из нас гелий известен в первую очередь как газ, которым надувают праздничные воздушные шары, основная область его применения охватывает высокие технологии. При очень низких температурах, приближенных к абсолютному нулю, гелий переходит в состояние сверхтекучести и обретает аномально высокую теплопроводность. Благодаря этому качеству его используют для охлаждения сверхпроводящих магнитов в аппаратах МРТ и ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер. Гелий — это второй по распространенности во Вселенной элемент после водорода, однако на Земле его запасы крайне ограниченны. Он скапливается в недрах в результате длительного радиоактивного распада урана и тория, а, попадая в атмосферу, покидает нашу планету навсегда. Гелий может стать экономически недоступен уже к 2060 году, и тогда человечеству придется искать способы добывать его в космосе или синтезировать альтернативные вещества.
- Флюорит. Красивый разноцветный минерал, также известный как плавиковый шпат, является единственным оставшимся на Земле доступным природным источником фтора, без которого не обходится значительная часть химической промышленности. В металлургии флюорит используют как флюс — компонент, облегчающий выплавку чугуна и стали из железных руд. Бесцветные кристаллы чистого флюорита находят применение в оптике — из них изготавливают линзы для объективов. Крупнейшим поставщиком флюорита является Китай, и вводимые им экспортные ограничения уже сейчас способствуют созданию дефицита минерала на рынке. Пессимистичный сценарий указывает на истощение недр к 2050 году.
Ископаемое углеродное топливо
- Нефть. Как мы знаем, нефть — это фундаментальный ресурс для всей современной цивилизации. Без «черного золота» у человечества не было бы бензина, дизельного топлива и керосина, составляющих основу мировой транспортной системы. От нефти и ее производных напрямую зависят ЖКХ, сельское хозяйство, тяжелая промышленность, сферы производства синтетических материалов, бытовой химии и даже лекарств. Прогнозы о скором истощении запасов нефти делаются с начала XX века, однако развитие методов разведки месторождений и технологий бурения всякий раз позволяют продлить «нефтяную» эпоху». При текущей динамике роста потребления разведанных запасов должно хватить как минимум до 2070 года, но вполне вероятно, что технологический процесс в очередной раз предотвратит глобальный энергетический кризис.
- Природный газ. В абсолютном большинстве случаев под природным газом понимают метан, накапливающийся в породах в течение сотен миллионов лет. Для большинства людей газ является основой базового качества жизни — с его помощью отапливают дома, греют воду и готовят пищу. Кроме того, при сжигании он выбрасывает не так много веществ, загрязняющих окружающую среду, а потому считается более экологичным видом ископаемого топлива по сравнению с нефтью и углем. Многие старые месторождения природного газа в Европе, Средней Азии и США истощены, а разработка новых требует колоссальных инвестиций, которые могут и не окупиться в условиях перехода на возобновляемые источники энергии. Эксперты прогнозируют, что газ может закончиться одновременно с нефтью, около 2070 года. Однако разведка новых месторождений, в частности, в Арктической зоне России и Восточной Сибири, вполне может предотвратить дефицит.
- Антрацит. В начале статьи мы говорили о несбывшихся прогнозах касательно исчерпания запасов угля, однако антрацит — это особый случай. Он представляет собой самый древний энергоэффективный вид угля, содержащий до 97% углерода. Антрацит используют в качестве топлива в промышленных котельных, а также восстановителя при выплавке металлов, сырья для производства графитовых электродов и фильтрующих материалов. При этом относительно общих запасов угля в недрах Земли антрацита содержится всего 1%. Китай, лидирующий по объему добычи антрацита, начинает сталкиваться со значительным истощением легкодоступных пластов. Рентабельные запасы антрацита могут быть истощены к 2065 году.
***
Читая этот обзор о пустеющих недрах нашей планеты, невольно можно впасть в уныние. Но важно понимать, что обозначенные в статье прогнозы могут оказаться и гораздо мягче, если человечество сможет выйти за рамки линейной модели «добыча – переработка – использование – утилизация». При активном внедрении технологий вторичной переработки грядущая остановка добычи значительной части ресурсов будет уже не так страшна. В случае со свинцом подобную «экономику замкнутого цикла» уже удалось успешно реализовать. И многие другие металлы, например, золото, медь и литий, также могут перерабатываться с минимальными потерями. Разрабатывают ученые и технологии массового извлечения фосфора из канализационных стоков и сельскохозяйственных отходов. Конечно, с гелием, нефтью и газом ситуация выглядит сложнее, так как их нельзя просто вернуть в оборот. Однако в этом случае могут помочь эффективные технологии замещения ископаемых ресурсов. Разумеется, в будущем человечество все равно неизбежно столкнется с серьезными вызовами, ведь и технологии рециклинга также требуют затрат энергии. Однако методы возвращения использованных материалов обратно в производственный цикл могут надолго отодвинуть сроки катастрофы, а возможно, и уберечь от нее человечество.
Автор текста Иван Стефанов
Изображение на обложке: Abdul Basit / Unsplash
