RESURSE MATERIALE

Materialele necesare satisfacerii nevoilor fundamentale ale societatii - hrana, imbracaminte, locuinta, transporturi, informatie - parcurg un traseu caracteristic de la extragerea din natura, la transformarea in produse finite (lucrari, unelte, bunuri) si, in cele din urma, la deseuri, traseu intersectat de o serie de restrictii dintre care cele mai importante sunt: limitarea resurselor materiale neregenerabile, epuizarea previzibila a unor resurse energetice, poluarea mediului natural. Aceste restrictii, amplificate la nivelul unor serii de crize economice mondiale, au exprimat impasul creat de inadecvarea modelului societatii industriale la conditiile mediului natural si au condus la adoptarea principiilor Dezvoltarii Durabile. Este deja in curs transformarea in profunzime a societatii post-industriale, avand drept consecinte trecerea de la dezvoltarea de tip cantitativ la cea de tip calitativ in care rolul predominant il vor detine cercetarea stiintifica, tehnicile informationale, biotehnologiile si tehnologiile de recuperare.

Studiile de urbanism si amenajarea teritoriului isi intemeiaza in mare parte propunerile de dezvoltare a localitatilor pe cunoasterea resurselor naturale existente si pe aprecierea posibilitatilor de valorificare a acestora tinand seama de conditiile specifice locale si de tendintele manifestate pe plan mondial.

Resurse regenerabile

Resurse de apa

Din intreaga cantitate de apa a planetei noastre, numai 1% (38.000 km.³) este cuprinsa in circuitul hidrologic si deci disponibila pentru consumul omului si pentru utilizare in agricultura si industrie. Distributia inegala a resurselor, poluarea, cresterea costurilor de purificare a apei, nivelul ridicat al costurilor pentru desalinizarea apei marii ca si riscul utilizarii in viitorul apropiat a intregii cantitati de apa dulce disponibila, fac din aceasta resursa vitala un factor critic pentru majoritatea activitatilor umane.

Consumul de apa apreciat in medie de 800-1000 l/om/zi se repartizeaza intre industrie (cca.43%), agricultura (34%), consum public urban (14%) si consum casnic (9%). Dintre consumatori, industria moderna utilizeaza cca.100.000 litri de apa pentru a produce o tona de zahar, 150.000 - 300.000 l. pentru o tona otel sau 20.000.000 litri apa pentru prelucrarea unui gram de materie fisionabila ceea ce impune astazi pretutindeni, cu stringenta, recircularea apei industriale.

Romania se situeaza printre tarile cu resurse reduse de apa (2000 mc./an locuitor) sau, in cazul in care se iau in considerare si apele Dunarii, cu resurse medii de apa (intre 5000-10.000 mc./an locuitor).

Buna gospodarire a resurselor de apa este urmarita atat la nivelul utilizatorilor (economisire, recirculare), cat si la nivelul surselor prin lucrari de amenajari ale bazinelor hidrografice, regularizarea cursurilor de apa, eliminarea poluarii si protejarea surselor supra si subterane.

Resurse vegetale

a) Resurse vegetale industrializabile

Resursele vegetale depind de suprafata de teren disponibila, de ciclurile de crestere si recoltare a diferitelor culturi, precum si de rolul pe care il au in pastrarea echilibrului ecologic.

Principalele resurse vegetale industrializabile si anume produsele forestiere (lemnul, celuloza, cauciucul) si agricole (bumbacul, iuta, rapita sau cele ce servesc ca suport produselor de origine animala industrializabile ca lana, pielea, matasea) pun probleme dificile de echilibrare a productiei cu cererea, tinand cont ca ratele consumului nu pot depasi rata de intocmire biologica.

In plus, afectarea dincolo de o anumita limita a suprafetelor ocupate de paduri, rezervorul a peste 2/3 din oxigenul planetei, in conditiile in care in ultimul secol concentrarea de CO.2 in atmosfera a crescut de aproape 50%, pune sub semnul intrebarii echilibrul ecologic global. Totodata, defrisarile masive au determinat erodarea a cca. 25% din suprafata agricola a Terrei, reducand semnificativ resursele vegetale.

Importanta considerentelor de mai sus face ca exploatarea acestei resurse, cu ritmuri actuale de defrisare de 40.000 ha. pe zi sa fie atent supravegheata, sa serveasca unor produse cu inalt grad de industrializare (hartie, celuloza, panel, aglomerate, esente chimice).

Se cerceteaza intens posibilitatea fortarii ritmului de crestere al esentelor productive si posibilitatea valorificarii unei parti a vegetatiei neincluse anterior in randul resurselor.

Romania, cu 27% din suprafata teritoriului ocupata de paduri, de mare productivitate (dublul productivitatii mondiale si de 3-4 ori mai mare ca media europeana) se considera ca a exploatat exagerat aceasta resursa, fiind prevazuta cresterea suprafetelor impadurite la 35% in urmatorul deceniu.

Diminuarea suprafetei de paduri intre anii 1936 si 1976

b) Resurse de hrana

Din suprafata totala a uscatului planetei, o parte de numai cca.11% este cultivabila, existand rezerve de extindere a acestei suprafete pana la maxim 18%. Desi teoretic aceasta suprafata ar putea asigura necesarul de hrana, omenirea este confruntata cu existenta unui numar estimat intre 500 de milioane si 1,5 miliarde de indivizi, in majoritate copii, care sufera de subnutritie si, deci, nu vor putea atinge niciodata nivelul firesc de dezvoltare al potentialului lor fizic si mental.

Asigurarea hranei depinde de un complex de factori naturali, agrotehnici si socio-economici ca: nivelul de dezvoltare, producerea si distribuirea hranei, sanatatea si igiena, marketingul si comportamentul consumatorului, structurile sociale si normele culturale.

Afectand astazi marea majoritate a tarilor in curs de dezvoltare, insuficienta alimentelor va atinge, conform previziunilor actuale, spre sfarsitul secolului si tarile dezvoltate, azi mari exportatoare de alimente dar ale caror productii sunt bazate pe influxuri de energie si materiale provenind din resurse ce se pot epuiza in doua, trei decenii.

Printre masurile considerate ca fiind de prima insemnatate in asigurarea resurselor de hrana se inscriu:

- trecerea la o agricultura organic regenerativa

- protejarea terenurilor agricole si recuperarea terenurilor degradate

- imbunatatirea masurilor agrotehnice

- dezvoltarea acvaculturii

- aplicarea programelor forurilor internationale (ONU, FAO) care vizeaza

stimularea productiei de alimente pe plan local si echilibrarea repartitiei

alimentelor la nivel global

Resurse neregenerabile

Din aceasta categorie fac parte minereurile si materialele nemetalice din litosfera, aer, apa, din care o anumita parte, denumita "rezerva", este exploatata sau poate fi exploatabila in conditiile tehnice si economice actuale. Dincolo de aceste rezerve, accesul la restul resurselor implica eforturi de cercetare, prospectare si dezvoltare tehnologica care impun costuri suplimentare, deseori foarte ridicate.

Ritmurile accelerate de exploatare, repartizarea foarte inegala a rezervelor si epuizarea previzibila a unor rezerve ca tungsten, cositor, mercur, platina, argint, heliu, plumb, cupru, zinc, petrol, gaze naturale, se reflecta in succesiunea unor "crize" de materii prime cu substrat tehnic si conjunctural.

Estimari moderate arata ca, in majoritatea cazurilor rezervele nu vor satisface cererile preliminate decat numai timp de cateva decenii, in rare cazuri mai mult de un secol. Ritmul actual de crestere exponentiala a cererii de materii prime poate fi inteles prin urmatorul calcul: daca la cererea anuala actuala, pastrata constanta, o anumita rezerva ar ajunge un milion de ani, o crestere anuala de numai 3% a cererii ar epuiza resursa in numai 584 de ani.

Directiile in care se orienteaza cercetarile privind resursele neregenerabile au in vedere:

economisirea materialelor rare si epuizabile si recurgerea la inlocuitori

extragerea complexului de substante utile din orice minereu

recuperarea materialelor, posibila intre 50% si 100%

dezvoltarea economic rentabila a unor tehnologii si biotehnologii de extragere a materialelor din zacaminte sarace sau din apa oceanelor

exploatarea nodulilor polimetalici de pe fundul oceanelor ce contin, de exemplu (nodulii de mangan) - 25% mangan, 1% cupru, 1% nichel si 0,25% cobalt in cantitate de peste 10.000 tone/kmp.

exploatarea subsolului marin

anticiparea si evitarea consecintelor haotice ale penuriei de materiale si ale impactului nedorit asupra mediului natural prin studii de evaluare a resurselor si rezervelor, de protectie a mediului, de dezvoltare echilibrata si durabila a localitatilor in raport cu resursele

RESURSE ENERGETICE

Energia, element indispensabil pentru marea majoritate a activitatilor umane, considerata pana acum patru decenii ca o baza ieftina si nelimitata a tuturor bunurilor si serviciilor, se afla in fata unor intrebari critice privind     limitele resurselor, limitele de utilizare a energiei si limitele ambientale finale create de poluarea termica a aerului si apei.

Consumul de energie

In decursul istoriei sale omul a trecut de la utilizarea propriei sale energii rezultate din conversia biologica interna a unui potential chimic asimilat, la stapanirea unei energii de peste 120-140 ori mai mare decat propria sa energie. Aceasta crestere ascunde in spatele valorilor medii, pe de o parte, ritmuri extrem de ridicate de crestere a consumului in a doua jumatate a secolului nostru (in anul 2000 consumului de energie a crescut de 10 ori fata de 1950) iar, pe de alta parte, mari discrepante care fac ca peste 2/3 din omenire sa consume 16% din energie in timp ce o singura tara dezvoltata cu 5% din populatia mondiala sa consume 50% din intreaga energie produsa (S.U.A.).

Structura consumului de energie se compune din consumul pentru: a) convertirea energiei in centralele electrice, b) asigurarea materiilor prime pentru industrie, c) industrie, d) transporturi si telecomunicatii, e) consum public, casnic si alte folosinte. Tendinta de evolutie a acestor consumuri o data cu dezvoltarea economica fiind exprimata prin scaderea ponderii consumului industrial catre o pondere echivalenta cu cea a consumului in transporturi si public-casnic. Dintre consumatorii industriali consumurile cele mai mici revin industriei alimentare si usoare; la aceeasi valoare a productiei se consuma de 2,5 ori mai multa energie in industria constructiilor de masini, de 3 - 4 ori mai multa energie in industria celulozei si hartiei, de 5-6 ori in industria chimica, a materialelor de constructie si a sticlei si de 12-15 ori in industria metalurgica.

Din consumul de energie pentru populatie, in zonele cu clima temperata in care se inscrie tara noastra, 87-92% se consuma ca energie termica si 8-13% ca energie electrica. Randamentul de folosire a caldurii aferente volumului unei cladiri este relativ redus (30-45%), pierderile fiind datorate neetanseitatii si infiltratiilor (75 - 78%), cosurilor de ventilatie (15 -17%), pierderilor prin evacuarea apei si reziduurilor solide (5 - 6%). Din acest motiv, in ultimul deceniu, tarile UE au stabilit indici obligatorii de protectie termica a locuintelor, preluati si in tara noastra.

Productia de energie

A doua jumatate a secolului XX, marcata de criza petrolului, a cunoscut o importanta modificare a ponderii surselor de energie dupa cum urmeaza:

In valoare absoluta, cresterile marcate ale productiei de energie au condus, de fapt, in anul 2000 la dublarea consumului de carbune si la triplarea celui de petrol si gaze in raport cu 1974.

Aceasta crestere a productiei este confruntata cu limitarea rezervelor si resurselor de energie conventionala care, in ipoteza unor ritmuri anuale de crestere a consumului din 1980 de 3% si 5%, pot satisface un timp relativ redus necesarul de consum, astfel:

totalitatea zacamintelor cunoscute sau presupuse

totalitatea zacamintelor exploatate sau exploatabile in conditiile tehnice si economice actuale

Aceasta situatie a impus dupa anul 1974 intrarea in cercetare, experimentare si exploatare a surselor neconventionale de energie si extinderea surselor de energie nucleara care, ambele vor deveni din ce in ce mai competitive pe masura scumpirii surselor conventionale.

Sursele de energie

Energia electrica si/sau energia termica se pot produce prin conversia directa a energiei unei surse, prin acumularea energiei sursei si utilizarea acestei acumulari sau prin prelucrarea energiei continuta in diferite surse biologice, chimice, nucleare.

Surse directe (neconventionale) de energie:

energie solara utilizata la temperaturi joase (sub 100) cu ajutorul captatorilor solari pentru prepararea apei calde, conditionarea aerului si incalzirea locuintelor (cu sau fara inmagazinare de caldura), sistem de larga utilizare in zonele in care stralucirea soarelui depaseste 2000 ore anual

energia solara utilizata la temperaturi ridicate C) prin focalizarea razelor solare cu ajutorul unor oglinzi heliostate catre un colector central situat la inaltime de 100-150 m. si prevazut cu un boiler de unde vaporii supraincalziti actioneaza asupra unei turbine cuplate cu un generator electric. Pentru o centrala de 100 MW sunt necesare cateva mii de heliostate insumand o suprafata reflectanta de 0,9 kmp., dispuse pe un teren de 3,8 kmp. Sistemul este aplicat in mai multe tari la capacitati sub 10 MW.

energia solara utilizata prin conversie directa cu ajutorul celulelor fotovoltaice care convertesc in electricitate energia solara directa si difuza; utilizata initial in zborurile spatiale si in cazul unor consumatori izolati din cauza costurilor si consumurilor energetice ridicate de fabricatie, in prezent este suficient de accesibila pentru a echipa, de exemplu, locuinte sociale (Germania)

energia eoliana, utilizata in trecut pentru producerea energiei mecanice, este folosita in prezent pentru producerea prin turbine si motoare eoliene a energiei electrice. Instalatiile actuale au capacitati de 3 MW-maxim 10 MW si geometrii impresionante avand inaltimi de 120-170 m. si diametre ale rotorului de 100-160 m. Conditia obligatorie pentru realizarea acestor instalatii este un regim constant al vanturilor cu viteza de peste 6 m/sec. de cel putin 1500 ore/an

energia valurilor este utilizabila in conditia unei puteri specifice de peste 12 KW pe ml. de front maritim (Marea Neagra are numai 6-7 KW/ml.), prin ridicarea unui flotor ce pune in miscare o turbina sau prin cadere libera intr-o insula artificiala de forma unei palnii prevazuta in centru cu o turbina

energia curentilor oceanici - poate actiona paletele unor turbine ce pun in miscare generatoare de curent alternativ plasate pe circumferintele elicei si a fost evaluata in cazul curentului Golfstream (viteza = 50-150 km/24 ore). O retea de 31 de grupuri de 14 turbine dispuse intr-un dreptunghi de 30 x 60 km. ar putea dezvolta o energie de 16.000 MW (echivalentul a 10 centrale nucleare)

energia mareotermica sau oceanotermica, bazata pe gradientul termic dintre straturile calde de apa de la suprafata din zona tropicala, avand temperaturi de 30 C si cele reci avand 6 C la 500 m. adancime. Aceasta diferenta permite cu ajutorul unui circuit inchis, submers, al amoniacului cu temperaturi joase de vaporizare, obtinerea unor puteri de 5 -1000 KW. Solutia este destul de raspandita in zonele turistice tropicale. O alta varianta consta in utilizarea agentului termic incalzit prin circuit submers in lacurile termale de mare salinitate, naturale sau create artificiale

energia geotermica poate fi folosita prin captarea aburului si apei geotermale, utilizare care are o indelungata traditie si o mare extindere in tarile cu astfel de resurse, inclusiv Romania (zona Oradea). Se intampina inca unele dificultati din cauza mineralizarii si radioactivitatii apei si a necesitatii reinjectarii apei in subteran. In afara zacamintelor hidrogeotermice, in prezent se iau in considerare intruziunile magmatice din scoarta (ca cele din Campia de Vest si din microplaca Moesica din tara noastra) care pot fi exploatate prin perechi de sonde prin care se injecteaza apa nemineralizata si se colecteaza vaporii de apa in/si din spatii de inmagazinare etanse create prin explozii dirijate in roca fierbinte din subteran.

Surse de acumulare

Numite astfel deoarece se bazeaza pe acumularea unor mari mase de apa care, in cadere gravitationala, pun in miscare turbinele unor hidrocentrale, sursele de acumulare sunt de doua tipuri:

surse de energie hidroelectrica, rezultate din acumularea apei in lacuri artificiale; in legatura cu aceste surse exista o limita economic amenajabila a cursurilor de apa, atinsa deja de unele tari ca Norvegia, Suedia, Canada. In tara noastra la sfarsitul sec XX potentialul hidrografic era utilizat in proportie de 45%.

energia mareelor, utilizata prin acumularea apei aduse de mareea inalta (maxim 21 m.) in golfuri si estuare cu ajutorul unor baraje ce se deschid partial si utilizarea energiei masei acumulate in mod similar centralelor hidroelectrice. in prezent functioneaza doua astfel de centrale in Franta la Rance si in Federatia Rusa in Golful Kola.

Surse de prelucrare

Sursele de energie bazate pe eliberarea energiei continute in plante, in hidrocarburi si in izotopii radioactivi sunt de o mare varietate de tipuri:

surse de prelucrare biologica, prin cultivarea si prelucrarea plantelor ce formeaza hidrocarburi (latex, transformabil in benzina), prin descompunerea anaeroba a deseurilor organice (biogaz), prin fermentarea celulozei si amidonului (etanol), prin captarea hidrogenului produs de unele microorganisme

surse de prelucrare nebiologica, prin piroliza si hidrogazeificarea plantelor (metanol si respectiv etan si metan), prin gazeificarea carbunilor, prin hidroliza apei (hidrogen)

surse clasice de energie, prin arderea combustibililor fosili (carbuni, petrol, gaz metan) in motoarele mijloacelor de transport rutiere, aeriene si navale sau in centralele termoelectrice, ceea ce creeaza o dependenta totala a civilizatiei actuale de o resursa neregenerabila. Prima criza a petrolului din anul 1972 a readus in prim plan, pentru o scurta perioada combustibilul solid in locul gazelor si a combustibililor lichizi cu toate inconvenientele majore existente. De exemplu o centrala termoelectrica de 2000 MW prevazuta cu sisteme de retinere a particulelor in suspensie emite in atmosfera 7 tone de cenusa/ora in afara oxizilor de sulf si azot si depoziteaza un volum enorm de reziduuri (circa 5 milioane tone/an) reprezentand circa 50% din combustibilul utilizat.

surse nuclearoelectrice (CNE) utilizand trei tipuri de reactori bazati pe fisiune: (a) uraniu imbogatit (U235) in care uraniul fisionabil ramas in combustibilul uzat poate fi reciclat sau nu, iar plutoniul produs poate fi reciclat sau stocat pentru alte reactii, (b) uraniul (U238) si apa grea in care plutoniul poate fi reciclat sau stocat pentru a fi folosit la initierea unui ciclu nuclear cu toriu sau ca o prima incarcatura in reactoarele cu neutroni rapizi si (c) reactoare cu neutroni rapizi regeneratoare (autoreproducatoare) din care unii neutroni mentin reactia in lant iar altii convertesc atomii fertili U239 si Th232 in atomi fisionabili Pu239 si U233. Atomii fertili convertiti inlocuiesc astfel atomii fisionabili reducandu-se pierderea de combustibili nucleari. Cele peste 300 de CNE de tip (a) si (b), impreuna cu reactoarele nucleare utilizate pe nave si submarine pun problema rezervelor de combustibil nuclear care, la ritmul actual de consum, ar putea fi epuizate in 3-4 decenii. Utilizarea reactorilor de tip (c) - cca. 9 reactoare in functiune, executie si proiectare - ar putea prelungi la secole si chiar milenii durata rezervelor actuale. Resursele de minereuri radioactive sunt mult mai mari dar dispersate in apa oceanelor si in rocile granitice dar exploatarea lor depaseste posibilitatile tehnice si economice actuale.

Energie bazata pe fuziunea nucleara (deuteriu + tritiu), aflata inca in faza de cercetare, prezinta avantajul manipularii unor cantitati mici de substanta radioactiva (1 Kg tritiu ar asigura producerea a 1000 MWE) dar producerea fuziunii se loveste inca de dificultatea controlarii si mentinerii plasmei la distanta de orice fel de material, avand in vedere energia creata prin "concentrarea unui milion de miliarde de neutroni pe un centimetru cub, timp de o zecime de secunda, la patruzeci de milioane de grade".

In momentul de fata cea mai rentabila cale de acces catre un spor de resurse materiale si energetice consta in recuperarea, reciclarea si economisirea celor disponibile, iar tendintele de orientare a proceselor productive ce isi asimileaza informatizarea, telecomunicatiile si microelectronica se indreapta spre integrarea interdisciplinara, asimilarea tehnologica a noilor procedee conservative si de recuperare, precum si spre integrarea in forme teritoriale complexe a fiecarui ansamblu industrial (cu principale reflectari in urbanism si amenajarea teritoriului si arhitectura).

1fl00 1900 I 2000 2100 2200