Ressourcen der Geosphäre: Vorkommen, Nutzung und nachhaltiges Management

Ressourcen der Geosphäre und ihre Gliederung

Die Ressourcen der Geosphäre gliedern sich in mineralische und energetische Ressourcen. Letztere umfassen fossile Energieträger, Kernenergie und Geothermie.

Bodenschätze und ihre Bedeutung

Bodenschätze stellen eine wichtige Ressource dar, um industrielle Aktivitäten aufrechtzuerhalten. Aufgrund ihrer nicht erneuerbaren Natur ist eine ständige Suche nach neuen Quellen notwendig, da die bereits ausgebeuteten Vorkommen erschöpft werden.

Herkunft und Arten von Lagerstätten

Exogene Lagerstätten (Fremdherkunft)

Diese Vorkommen finden sich in Sedimentgesteinen, Kiesgruben und Flüssen. Beispiele sind:

• Gold-Nuggets, Oxide, Kalkstein, Ton, Salzablagerungen.
• Lagerstätten, die durch die Störung der Böden entstehen, wie Bauxit und Kaolin.

Endogene Lagerstätten (Inländischen Ursprungs)

Diese bilden sich in magmatischen, terrestrischen und metamorphen Gesteinen durch endogene Aktivität. Die besten Vorkommen bilden Adern und Riffe.

Klassifizierung der Bodenschätze

a) Nichtmetallische Mineralien

Hierzu zählen:

• Schwefel.
• Salze (Evaporite) wie Salz und Gips, die im Bauwesen verwendet werden.
• Phosphate, die als Düngemittel verwendet werden.

b) Metallische Mineralien

Dies sind Ressourcen, aus denen Metalle gewonnen werden, die in der Industrie verwendet werden, wie Eisen, Aluminium, Kupfer, Blei usw., sowie Metalle für Medizin und andere technische Anwendungen, wie Quecksilber, Silber, Zinn usw.

c) Industrie- und Steinbruchressourcen

Viele Steine und Mineralien werden im Bauwesen verwendet:

• Dekorstein, Kalkstein, Ton und Lehm für die Herstellung von Zement.
• Ton für Keramik und feuerfeste Materialien.
• Kies und Sand als Zuschlagstoffe für den Bau und Pflasterarbeiten.
• Sand zur Glasherstellung.

Fossile Energieträger

Fossile Brennstoffe waren die ersten Energieträger, die während der Industriellen Revolution genutzt wurden.

Kohle

Kohlevorkommen entstanden durch die Ablagerung und Vergrabung von Pflanzenresten in Sümpfen und Mooren während des Karbons, der Trias und des Juras, gefolgt von anaerober Vergärung in einer mit Wasser gesättigten Umgebung. Bei dieser Transformation spielten auch Verdichtung und Temperatur, bedingt durch die Überlagerung, eine Rolle.

Die Energie aus Kohle wird hauptsächlich zur Stromerzeugung in Kraftwerken oder zur Heizung genutzt.

Nachteile der Kohlenutzung

Abgesehen von den Umweltauswirkungen durch den Bergbau erzeugt die Verbrennung von Kohle Kohlendioxid und Schwefeldioxid, was zu folgenden Problemen führt:

• Treibhauseffekt
• Saurer Regen

Erdöl

Erdöl ist heute die wichtigste Energiequelle. Es entsteht durch die Akkumulation organischer Substanz aus Phyto- und Zooplankton in marinen Sedimentbecken unter anaeroben Bedingungen. Die Extraktion kann sowohl auf dem Kontinent (durch Ölquellen) als auch auf See (durch Offshore-Plattformen) erfolgen. Der Transport erfolgt über Pipelines oder mit Tankschiffen. Vor der Verwendung muss das Öl einer fraktionierten Destillation unterzogen werden, wobei die verschiedenen Komponenten bei steigender Temperatur getrennt und gesammelt werden.

Erdgas

Erdgas bildet sich zusammen mit Öl und ist aufgrund seiner viel geringeren Dichte über den Lagerstätten verfügbar. Es wird ebenfalls durch Brunnen oder Plattformen extrahiert, aber der Transport ist einfacher als bei Öl. Es handelt sich um eine Mischung von Gasen (Methan, Wasserstoff, Ethan, Propan, Butan) und wird hauptsächlich durch Rohrleitungen befördert. Es wird zur Stromerzeugung in Kraftwerken und zur Wärmeerzeugung verwendet. Erdgas hat einen höheren Brennwert als Kohle und Öl und ist der sauberste fossile Brennstoff, da es keinen Schwefel enthält.

Kernenergie (Kernspaltung)

Kernenergie ist die Energie, die bei Spaltreaktionen der spaltbaren Kerne von Elementen wie Uran-235 oder Plutonium freigesetzt wird. Wenn ein Neutron von einem Urankern absorbiert wird, wird dieser instabil und zerfällt in leichtere Kerne, wobei Neutronen und Energie freigesetzt werden. Die freigesetzten Neutronen interagieren mit neuen Urankernen, wodurch eine Kettenreaktion ausgelöst wird. Die freigesetzte Energie resultiert aus der Umwandlung von Masse in Energie und wird zur Stromerzeugung genutzt.

Geothermie

Geothermische Wärme im Inneren der Erdoberfläche tritt in bestimmten Gebieten der Welt als heiße Quellen oder Dampf auf. Sie gilt als eine ausdauernde und somit erneuerbare Energiequelle, da die Wärmeproduktion durch den Erdkern die Existenz der menschlichen Spezies auf dem Planeten weit überdauert.

Auswirkungen und Risiken des Bergbaus

Der Bergbau erfordert Umweltverträglichkeitsstudien, die die Auswirkungen auf die Wasserqualität, Lärm und Vibrationen, das Volumen der Abraumhalden sowie deren Lage und Stabilität, das Risiko von Bodensenkungen und die Prävention evaluieren.

Arten des Bergbaus

Tagebau

Der Tagebau wird verwendet, wenn die Lagerstätten flach sind. Hierzu zählen auch Steinbrüche.

Untertagebau

Der Untertagebau beinhaltet die Ausgrabung des Untergrunds durch Schächte und Stollen, um Lagerstätten zu erreichen, die tiefer liegen als beim Tagebau.

Auswirkungen und Risiken des Verbrauchs

Die Auswirkungen und Gefahren des Verbrauchs werden durch die Umweltverschmutzung verursacht, die durch die Verbrennung von Öl und Kohle in die Atmosphäre entsteht. Dazu gehören:

• Treibhauseffekt
• Saurer Regen
• Verschlechterung der Ozonschicht

Erdgas ist der sauberere fossile Brennstoff, da es keinen Schwefel enthält. Wir haben auch untersucht, wie radioaktive Elemente und Schwermetalle in Nahrungsketten eingebracht und konzentriert werden, was Lebewesen tötet und eine potenzielle Gefahr für die menschliche Bevölkerung darstellt.

Ressourcenmanagement

Traditionelles Ressourcenmanagement

Das traditionelle Management basiert auf der Erfüllung der Anforderungen anhaltenden Wachstums. Die industrielle Wachstumsschleife ist ein kontinuierlicher Verbrauch fossiler Brennstoffe und die Nutzung von Gesteinen und Mineralien für die Herstellung von Metallen und anderen Werkstoffen. Es handelt sich um ein angebotsorientiertes Management, bei dem diese Mittel zu einem angemessenen Preis gehalten werden müssen. Oft sind die Inhaber dieser Ressourcen unterentwickelte oder sich entwickelnde Länder, sodass reiche Länder wirtschaftliche Kriterien auferlegen, um die Ressourcen billiger zu erhalten.

Nachhaltiges Ressourcenmanagement

Obwohl die Ressourcen die Existenz unserer Spezies auf dem Planeten weit überdauern, werden sie als nicht erneuerbar betrachtet. Dennoch müssen wir zwischen Energieressourcen, deren Nutzung konsumtiv ist, und mineralischen Ressourcen, deren Nutzung nicht verzehrend ist und die wiederverwendet werden können, unterscheiden. Daher wenden wir das Prinzip der Nachhaltigkeit an, jedoch mit zwei unterschiedlichen Schwerpunkten. Unter Berücksichtigung des Grundsatzes der nachhaltigen Technologieauswahl sollte die wissenschaftliche und technologische Forschung auf eine höhere Energieeffizienz in allen beteiligten Prozessen abzielen, von der Gewinnung und dem Erhalt der Ressourcen bis hin zu Transport, Nutzung und Behandlung der Rückstände.

Konkrete Maßnahmen zur Umsetzung der Nachhaltigkeit

• Steuerung der Nachfrage: Die Bürger müssen durch die schrittweise Anhebung der Preise bei erhöhtem Verbrauch sowie durch Aus- und Weiterbildung zur Vermeidung von Abfällen eingebunden werden. Dies könnte zu einer Verringerung des Verbrauchs dieser Ressourcen führen.
• Förderung von Wiederverwendung und Recycling: Organisation von Wiederverwendungs- und Recyclingtechnologien durch die Vernetzung der Abfallsammlung und finanzielle Unterstützung für Unternehmen, die sich damit beschäftigen.
• Schrittweiser Ersatz: Allmählicher Ersatz nicht erneuerbarer Energien durch erneuerbare Energien mithilfe von Beihilfen der EU, der Staaten und der autonomen Gemeinschaften.
• Forschung: Förderung der Forschung zur Entwicklung effizienter Technologien und deren Umsetzung durch finanzielle Unterstützung dieser Einrichtungen.

Abfallwirtschaft

Umgang mit festen Abfällen

Der Einsatz fossiler Brennstoffe ist unweigerlich mit der Produktion von Abgasen verbunden, die die bereits bekannten Umweltprobleme verursachen. Hier konzentrieren wir uns auf feste Abfälle, die in verschiedenen Teilen der Geosphäre entsorgt werden. Obwohl diese Rückstände unterschiedlicher Art sind, besitzen sie nicht die Verteilung von gasförmigen und flüssigen Abfällen, sodass sie mit relativer Leichtigkeit konzentriert werden können, auch wenn dies mit vernachlässigbaren Energiekosten verbunden ist. Man denke an die tägliche Sammlung von Millionen Tonnen Abfall, die von modernen Gesellschaften erzeugt werden. Abhängig von der Geschwindigkeit des Abbaus oder der Verwitterung kann das Prinzip der nachhaltigen Emission angewendet werden oder auch nicht. Dieses Prinzip kann jedoch durch die eingesetzten Ressourcen ergänzt werden, da viele dieser Abfälle nach einer Reihe von Prozessen zur Wiederverwendung und/oder zum Recycling wieder in Ressourcen umgewandelt werden können.

Umgang mit nuklearen Abfällen

Hinsichtlich der nuklearen Abfälle ist zu beachten, dass einige von ihnen, wie Plutonium, für Tausende von Jahren (bis zu 10.000 Jahre) radioaktiv aktiv bleiben, was eine Gefahr für die menschliche Bevölkerung darstellt. Sie werden vorübergehend in Behältern in Pools von Kernkraftwerken gelagert. Für die Endlagerung werden stabile unterirdische Bereiche auf Kontinenten in Betracht gezogen. Kontinentale Nuklearfriedhöfe befinden sich in großer Tiefe (zwischen 300 und 1000 m) in einer sehr stabilen Struktur, sodass keine zukünftige Gefahrenabwehr und Überwachung erforderlich ist. Derzeit gibt es keine endgültige Lösung zur Neutralisierung (es wurde sogar darüber nachgedacht, sie per Rakete von der Erde wegzuschicken). Die Erzeugung von Atommüll ist, zusammen mit der Gefahr von Unfällen, das Hauptargument der Kritiker dieser Art der Energiegewinnung.