Überblick: Ressourcen, Umweltprobleme und Geologie

Erneuerbare und nicht erneuerbare Ressourcen

Erneuerbare Ressourcen

Erneuerbare Ressourcen sind Komponenten der Natur, die in menschlichen Aktivitäten verwendet werden und sich durch natürliche Prozesse in relativ kurzen Zyklen erneuern oder regenerieren können. Beispiele hierfür sind Sonnenenergie, Windenergie, Wasserkraft und Biomasse.

Nicht erneuerbare Ressourcen

Nicht erneuerbare Ressourcen sind natürliche Elemente, die von der Menschheit in einem Maße ausgebeutet werden, das dazu führt, dass sie nur in festen Mengen vorhanden sind und sich nicht innerhalb menschlicher Zeitmaßstäbe erneuern. Dazu gehören fossile Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle sowie mineralische Rohstoffe.

Klassifizierung natürlicher Ressourcen

Natürliche Ressourcen können weiter unterteilt werden:

• Unerschöpfliche Ressourcen: Dazu gehören direkte Sonneneinstrahlung, Wind und Gezeitenenergie. Ihre Nutzung durch den Menschen beeinflusst ihre Verfügbarkeit praktisch nicht.
• Erneuerbare Ressourcen (Beispiele): Wasser (im Rahmen des Wasserkreislaufs), Bodenfruchtbarkeit, Biomasse (wie Holz, Nutztiere und Kulturpflanzen), sofern ihre Nutzung nachhaltig erfolgt.
• Nicht erneuerbare Ressourcen (Beispiele): Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl und Erdgas, sowie metallische Erze, Gesteine und Mineralien.

Folgen des Ressourcenverbrauchs

Der Verbrauch und insbesondere die Übernutzung natürlicher Ressourcen haben gravierende Folgen:

• Verknappung und Erschöpfung der Ressourcenbestände
• Umweltverschmutzung von Luft, Wasser und Boden
• Anhäufung von Abfall und Probleme bei dessen sicherer Entsorgung
• Verlust von Biodiversität und Zerstörung von Ökosystemen

Aktuelle Umweltprobleme

Zu den drängendsten Umweltproblemen der Gegenwart zählen:

• Luftverschmutzung: Veränderung der physikalischen, chemischen oder biologischen Beschaffenheit der Atmosphäre, oft durch Emissionen aus Industrie, Verkehr, Landwirtschaft und Haushalten.
• Wüstenbildung (Desertifikation): Der Prozess der Ausbreitung oder Intensivierung von Wüstenbedingungen in Gebieten, die zuvor fruchtbar waren. Ursachen sind oft Klimawandel und menschliche Aktivitäten wie Überweidung, Abholzung und nicht nachhaltige Landwirtschaft.
• Übermäßige Grundwasserentnahme: Führt zum Absinken des Grundwasserspiegels in Aquiferen, was Wasserknappheit, Landsenkungen und das Eindringen von Salzwasser in Küstengebieten verursachen kann.
• Artensterben: Das endgültige und irreversible Verschwinden von Tier- und Pflanzenarten aus der Biosphäre, beschleunigt durch Habitatverlust, Klimawandel, Umweltverschmutzung, Übernutzung und invasive Arten.

Geologie: Prozesse und Gesteine

Geologische Prozesse

Geologische Prozesse sind die verschiedenen natürlichen Vorgänge, durch die externe (exogene) und interne (endogene) Kräfte die Erdoberfläche formen und verändern. Wichtige externe Prozesse sind:

• Verwitterung: Der Prozess, bei dem Gesteine an oder nahe der Erdoberfläche durch physikalische (z.B. Frostsprengung), chemische (z.B. Lösung) oder biologische Einwirkungen zerfallen und in kleinere Komponenten wie Ton, Schluff und Sand zerlegt werden.
• Erosion: Die Abtragung und der Transport von verwittertem Gesteinsmaterial und Boden durch natürliche Agentien wie Wasser (Regen, Flüsse, Meeresbrandung), Wind oder Eis (Gletscher).
• Sedimentation: Die Ablagerung des durch Erosion transportierten Materials an einem neuen Ort, typischerweise in Senken, Flussauen, Seen, Deltas oder Meeresbecken, wenn die Transportenergie nachlässt.

Gesteinsarten im Überblick

Gesteine werden nach ihrer Entstehung in drei Hauptgruppen unterteilt:

Magmatische Gesteine (Magmatite)

Diese Gesteine entstehen durch die Abkühlung und Erstarrung von geschmolzenem Gesteinsmaterial (Magma innerhalb der Erde oder Lava an der Erdoberfläche). Man unterscheidet Plutonite (Tiefengesteine, z.B. Granit), die langsam in der Tiefe erstarren, und Vulkanite (Ergussgesteine, z.B. Basalt), die schnell an der Oberfläche abkühlen.

Sedimentgesteine (Sedimentite)

Diese Gesteine bilden sich an der Erdoberfläche oder in geringer Tiefe durch die Ablagerung (Sedimentation), Verfestigung (Kompaktion durch Auflast) und Zementierung (Diagenese) von Sedimenten. Sedimente können aus Gesteinsfragmenten, organischen Überresten oder chemischen Ausfällungen bestehen.

Entstehung von Sedimentgesteinen

Material wird durch externe Kräfte (wie Wasser, Wind, Eis) von Hochgebieten abgetragen und in tiefer gelegene Bereiche, sogenannte Sedimentbecken, transportiert. Dort lagern sich die Materialien oft in charakteristischen Schichten ab. Durch den Druck der darüberliegenden, jüngeren Schichten und verschiedene chemische Prozesse (Diagenese) verfestigen sich diese lockeren Sedimente im Laufe von Jahrmillionen zu festen Sedimentgesteinen. Sedimentgesteine bedecken etwa 70 % der kontinentalen Landoberfläche und prägen maßgeblich viele Landschaften; sie enthalten auch wichtige Rohstoffe und Fossilien.

Arten von Sedimentgesteinen

• Klastische Sedimentgesteine (z.B. Konglomerat, Sandstein, Tonstein): Bestehen aus Fragmenten (Klasten) anderer Gesteine, klassifiziert nach Korngröße (z.B. Kies, Sand, Ton).
• Chemische Sedimentgesteine (z.B. Steinsalz, Gips, einige Kalksteine): Entstehen durch chemische Fällung aus übersättigten Lösungen (z.B. Evaporite in austrocknenden Meeresbecken) oder durch biochemische Prozesse.
• Biogene (organische) Sedimentgesteine (z.B. Kohle, Riffkalkstein, Kieselgur): Bilden sich überwiegend aus den Überresten von Organismen (Pflanzen oder Tiere).

Metamorphe Gesteine (Metamorphite)

Diese Gesteine entstehen, wenn bereits vorhandene Gesteine (magmatische, sedimentäre oder andere metamorphe Gesteine) tief in der Erdkruste hohen Drücken und/oder Temperaturen ausgesetzt werden. Diese Bedingungen führen zu einer Umwandlung (Metamorphose) ihrer mineralogischen Zusammensetzung und ihres Gefüges (Textur) im festen Zustand, ohne dass sie dabei aufschmelzen. Beispiele sind Marmor (entsteht aus Kalkstein) und Gneis (kann aus Granit oder tonigen Sedimentgesteinen entstehen).

Der geologische Zyklus (Gesteinskreislauf)

Der geologische Zyklus, auch Gesteinskreislauf genannt, beschreibt die kontinuierliche Umwandlung von Gesteinen von einer Art in eine andere durch verschiedene geologische Prozesse über lange Zeiträume. Vereinfacht dargestellt:

1. Magma kühlt ab und erstarrt zu magmatischen Gesteinen (intrusiv oder extrusiv).
2. Diese Gesteine können an die Erdoberfläche gelangen und dort durch Verwitterung und Erosion abgetragen werden.
3. Das erodierte Material wird transportiert und als Sediment abgelagert, das sich durch Diagenese zu Sedimentgesteinen verfestigt.
4. Sedimentgesteine oder magmatische Gesteine können durch tektonische Prozesse in größere Tiefen gelangen und dort durch hohen Druck und Temperatur zu metamorphen Gesteinen umgewandelt werden.
5. Metamorphe oder andere Gesteine können bei ausreichend hohen Temperaturen aufschmelzen und wieder zu Magma werden, wodurch der Kreislauf von neuem beginnen kann. Auch können alle Gesteinsarten erneut der Verwitterung und Erosion ausgesetzt sein.

Kohle als Ressource und Umweltaspekte

Kohle ist ein brennbares, biogenes Sedimentgestein, das hauptsächlich aus Kohlenstoff sowie variablen Mengen anderer Elemente besteht und als fossiler Brennstoff genutzt wird. Sie entstand über Jahrmillionen aus abgestorbenen Pflanzenresten unter Luftabschluss und hohem Druck.

Kohle wird vorrangig zur Erzeugung elektrischer Energie in Kohlekraftwerken und in der Industrie, beispielsweise zur Stahlerzeugung (als Koks), verwendet.

Der Abbau von Kohle, sei es im Tagebau oder Untertagebau, ist oft mit erheblichen Umweltrisiken und -belastungen verbunden, darunter Landschaftszerstörung, Grundwasserbeeinträchtigung und Gefahren für die Bergleute. Die Verbrennung von Kohle ist eine der Hauptquellen für Luftverschmutzung, da sie große Mengen an Kohlendioxid (CO₂, ein Haupttreibhausgas, das maßgeblich zum anthropogenen Treibhauseffekt und zur globalen Erwärmung beiträgt), Schwefeldioxid (SO₂, verantwortlich für sauren Regen), Stickoxide und Feinstaub freisetzt.