4.3.1. Tài nguyên khoáng sản
Tài nguyên khoáng sản theo quan niệm truyền thống là tích tụ vật chất dưới dạng đơn chất hoặc hợp chất trong vỏ trái đất (mỏ khoáng rắn), mà con người có thể khai thác sử dụng cho các nhu cầu của mình.
Luật khoáng sản Việt Nam quy định: “Khoáng sản là tài nguyên lòng đất, trên mặt đất dưới dạng tích tụ tự nhiên khoáng vật, khoáng chất có ích ở thể rắn, thể lỏng, thể khí, hiện tại hoặc sau này có thể khai thác. Khoáng vật, khoáng chất ở bãi thải của mỏ mà sau này có thể khai thác lại, cũng là khoáng sản”.
Một số tác giả còn coi tài nguyên khoáng sản gồm cả các chất lỏng, chất khí, như nước, dầu khí,... vì sự sống phụ thuộc vào chúng, và vì nhiều loại hoá chất đã được khia thác ra từ nước biển, hồ muối,...
Tài nguyên khoáng sản là nguồn vật chất tạo ra của cải hàng hoá, nguyên liệu đầu vào của hệ kinh tế công nghiệp. Tài nguyên khoáng sản thuộc loại không tái tạo, sẽ bị cạn kiệt trong quá trình khai thác sử dụng.
Tài nguyên khoáng sản được phân loại theo nhiều cách: Theo dạng tồn tại có: khí, lỏng, rắn; Theo nguồn gốc có: Nội sinh (sinh ra trong lòng đất trong quá trình macma và biến chất) và ngoại sinh (sinh ra trên bề mặt đất trong quá trình trầm tích); Theo thành phần hoá học có: Kim loại, phi kim và khoáng sản cháy (nhiên liệu hoá thạch).
Trữ lượng tài nguyên khoáng sản được xác định thông qua nghiên cứu địa chất mỏ và khoan thăm dò.
Tùy theo đặc điểm và tính chất của mỗi loại khoáng sản, người ta phân chúng ra làm hai loại: khoáng sản kim loại và khoáng sản phi kim loại; mỗi loại lại được phân thành nhiều nhóm khác nhau tùy theo công dụng.
- Khoáng sản kim loại bao gồm tất cả các kim loại được biết hiện nay, những kim loại thường gặp như nhôm, sắt, mangan, magnesium, crom... và các kim loại hiếm như đồng, chì, kẻm, thiếc, tungsten, vàng, bạc, bạch kim, uranium, thủy ngân, molypden...
- Khoáng sản phi kim loại như chlorua natri, carbonat calci, silic, thạch cao, nước biển, nước ngầm...
Tài nguyên khoáng sản thế giới
Sau đây chỉ đề cập đến một số khoáng sản kim loại chủ yếu được khai thác sử dụng:
Quặng sắt
Ðây là loại khoáng sản thường gặp và khá phổ biến trong vỏ trái đất, gồm bốn loại quặng có tầm quan trọng trong thương mại là: Fe3O4 (magnetit), Fe2O3 (Hematit), FeO2 (Limonit) và FeCO3 (Siderit). Các loại quặng này có chứa khá nhiều tạp chất nên tỷ lệ kim loại trong quặng giảm.
Vùng Siberia (Liên Xô cũ) là vùng có trử lượng sắt được xem như lớn nhất thế giới. Công nghiệp sản xuất thép trên thế giới ngày càng tăng theo sự phát triển của nền công nghiệp.
Quặng đồng
Mặc dù trử lượng đồng trên thế giới ít hơn nhưng nhu cầu sử dụng cũng gia tăng. Năm 1965 sản xuất đồng trên toàn thế giới là 6, 6 triệu tấn và với nhịp điệu gia tăng hàng năm từ 3, 4% - 5, 8% .
Vấn đề đặt ra hiện nay trong công nghiệp đồng là nhu cầu về đồng càng tăng trong khi đó phẩm chất của quặng lại giảm nên giá thành của sản xuất đồng càng ngày càng tăng lên. Vì thế những công cụ truyền thống vốn làm bằng đồng dần dần được thay thế bằng nhôm hoặc bằng chất dẻo.
Nhôm không được gặp ở trạng thái đơn chất trong tự nhiên mặc dù nó chiếm đến 8,13% trọng lượng vỏ trái đất. Bauxit chứa hydroxyd nhôm là quặng chính thường được khai thác để lấy nhôm.
Hiện nay, hai ngành xây dựng và giao thông vận tải sử dụng nhôm nhiều nhất. Hơn nữa do tính chất bền và chắc của hợp kim nhôm nên ngành kỹ thuật hàng không và hàng không vũ trụ ngày càng tiêu thụ nhiều nhôm hơn.
Một số khoáng sản khác
- Quặng thiếc: trử lượng thiếc rất hạn chế và tập trung ở một số nước Ðông Nam
Á như Thái Lan, Mã Lai, Indonesia, Trung Quốc và một số quốc gia khác ở Châu Phi như Nigeria, Congo...Thiếc mềm và dể dát mỏng nên được sử dụng để làm thùng và hộp chứa thực phẩm khô (60%), trong kỹ nghệ hàn (20%) và một số các công việc khác. Do tính chất dể bị han gỉ của thiếc nên ngày nay nhôm và chất dẻo dần dần thay thế vị trí của thiếc trong việc sản suất các thùng chứa thực phẩm
- Nikel (kền): chủ yếu khai thác ở Canada (chiếm 80% toàn thế giới) ngoài ra còn
có ở Liên Xô cũ, Cuba...
- Chì: chì mềm, nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp, không bị han gỉ và nặng hơn các kim loại thông thường. Trong thời gian qua thì nhu cầu chì ngày càng tăng nhất là Liên Xô và một số nước ở Châu Á, một phần do phát triển sản xuất ô tô ở khu vực nầy. - Phân bón: Nông nghiệp ngày càng phát triển nên nhiều nước sử dụng càng nhiều phân hóa học để tăng thu hoạch mùa màng. Công nghiệp phân hóa học càng phát triển, kỹ thuật chế tạo phân bón không phức tạp nó đòi hỏi số nguyên liệu để cố định đạm và xử lý phosphat. Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất phân bón là P205, K2O và N2 dồi dào trong lớp vỏ quả đất nên giá thành trở nên hạ.
Tài nguyên khoáng sản Việt Nam
Đặc điểm chung của tài nguyên khoáng sản Việt Nam là đa dạng về loại hình với 80 loại khoáng sản và nhiều mỏ nhỏ, 3.500 mỏ và điểm mỏ
Các khoáng sản kim loại chính
- Quặng sắt: Trử lượng 700 triệu tấn phân bố rải rác từ Bắc bộ đến Nam trung bô.
Những mỏ đạt trử lượng công nghiệp không nhiều và tập trung ở Bắc bộ, trong đó mỏ Thạch Khê (Nghệ Tỉnh) có trử lượng ước tính khoảng 500 triệu tấn, chất lượng quặng tốt.
- Quặng đồng: Trử lượng ước tính 600.000 tấn, hầu hết tập trung ở Tây Bắc bộ
như ở Tạ Khoa (Sơn La) và Sinh Quyền (Lào Cai ).
- Quặng nhôm: Quặng bauxit chứa hydroxyd nhôm có trử lượng đạt yêu cầu công
nghiệp tập trung ở Ðông Bắc bộ và khu 4 cũ, ở Tây nguyên, Lâm Ðồng... ước tính có 4 tỉ tấn, chất lượng quặng tốt, hàm lượng quặng từ 40 - 43%. Tuy nhiên, việc khai thác vẫn chưa phát triển vì còn thiếu năng lượng và cơ sở hạ tầng. Tương lai ngành khai thác bauxit để lấy nhôm có nhiều triển vọng.
- Quặng thiếc: có trử lượng 70.000 tấn phân bố ở 3 khu vực: khu vực đông bắc
Nam Trung bộ ( Lâm đồng, Thuận Hải). Hiện khai thác không đều, dự kiến năm 1995 khai thác được 1.000 tấn.
- Quặng cromit: trử lượng chung khoảng 10 triệu tấn phân bố rải rác ở các khu vực
phía Bắc chất lượng quặng không cao, trử lượng lớn tập trung ở Thanh Hóa ước tính khoảng 3,2 triệu tấn, hàm lượng 46%.
- Các kim loại khác: vàng, titan, kẽm, nikel, mangan...phân bố rộng rải nhiều nơi
từ vùng núi đến các bải biển. Việc khai thác các quặng này còn hạn chế và nhà nước chưa có biện pháp hữu hiệu để quản lý nguồn tài nguyên này nên việc khai thác bừa bải làm hao hụt tài nguyên và còn ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Phân bón
- Apatit: trử lượng trên 1 tỉ tấn tập trung ở Cam Ðường (Lào Cai) và Quỳ Châu
(Nghệ An) trong đó quặng có chất lượng cao chỉ khoảng 70 triệu tấn, số còn lại kém chất lượng. Sản lượng khai thác hiện nay là 1, 5 triệu tấn/năm, từ đó chế biến khoảng 500.000 tấn phân lân. Năm 1995 sản xuất được 1 triệu tấn phân lân, số phân này chỉ đáp ứng 50% nhu cầu trong nước.
- Ðá vôi: là nguồn nguyên liệu đáng kể. Trử lượng lớn phân bố ở Bắc bộ và Trung
bộ và một số ít ở vùng Kiên Giang. Ðá vôi là nguyên liệu để làm xi măng và một số ít được dùng để bón ruộng. Hiện nay, sản xuất xi măng có thể đáp ứng được cho nhu cầu trong nước và một số ít được xuất khẩu.
Vấn đề môi trường trong khai thác khoáng sản
Khai thác khoáng sản gây ra các vấn đề môi trường sau:
1- Thay đổi đặc điểm địa hình theo hướng tăng cường mức độ lồi lõm bề mặt, ảnh hưởng xấu tới cảnh quan, tăng cường độ bở rời của đất đá, dẫn đến làm tăng cực đoan dòng chảy và ô nhiễm dòng chảy, ô nhiễm không khí, tăng tích tụ chất thải rắn với khối lượng rất lớn;
2- Tăng mức độ phá rừng do nhu cầu gỗ lớn trong chống lò, chặt phá giải phóng mặt bằng làm mất lớp thực vật che phủ bề mặt, làm mất toàn bộ các chức năng của hệ rừng này, mất nơi cư trú của động vật và ảnh hưởng xấu tới sự hình thành dòng chảy;
3- Phát tán vật chất gây ô nhiễm ra môi trường. Vận chuyển khoáng sản gây ô nhiễm theo trục đường giao thông. Chế biến sử dụng khoáng sản gây ô nhiễm đất, nước, không khí, cạn kiệt tài nguyên. Suy thoái, ô nhiễm môi trường tác động xấu đến người lao động trực tiếp, cũng như cư dân và hệ sinh thái trong khu vực. Sau một lịch sử khai thác than kéo dài tại vùng mỏ Quảng Ninh, người ta thấy chất lượng môi trường khu vực xấu đi nghiêm trọng, môi trường nước biển Vịnh Hạ Long cũng suy thoái, các rạn san hô hầu như biến mất.
Giải pháp chung cho các vấn đề môi trường tài nguyên khoáng sản
- Tài nguyên khoáng sản thuộc loại không có khả năng tái tạo, nên trong việc khai thác sử dụng cần chú ý áp dụng các giải pháp sử dụng hợp lý, tiết kiệm, tái chế, tái sử dụng, sử dụng quay vòng. Tại Hoa Kỳ, công nghiệp chế tạo ô tô sử dụng 90% vật liệu tái chế. Sản xuất hàng hoá từ vật liệu tái chế còn cho phép tiết kiệm đáng kể năng
lượng. Ví dụ tái chế nhôm tiết kiệm 95% năng lượng so với sản xuất từ quặng, tái chế thép tiết kiệm 25% năng lượng,... Biện pháp tái sử dụng chai giúp Hoa Kỳ giảm mức tiêu thụ năng lượng tương đương 140.000 tấn dầu/ngày, giảm 6% lượng rác thải rắn.
- Tìm kiếm công nghệ thay thế phù hợp là mục tiêu cấp bách hiện nay do rất nhiều loại tài nguyên đang đứng trước nguy cơ cạn kiệt. Công nghệ thay thế phải đáp ứng được các yêu cầu như: sử dụng dễ dàng, giá thành hợp lý, không gây nên những đột biến bất lợi cho môi trường và phát triển kinh tế.
- Khắc phục các hệ quả môi trường trong khai thác, vận chuyển tài nguyên, sử dụng các công nghệ khai thác tài nguyên tối ưu là nhiệm vụ của công nghiệp khai thác mỏ hiện nay. Đồng thời họ có nghĩa vụ cải tạo bề mặt đất và trồng rừng trên các diện tích mỏ đã khai thác xong để hạn chế tới mức thấp nhất những tác động xấu tới môi trường khu vực.
4.3.2. Tài nguyên năng lượng
Năng lượng là nhân tố cần thiết cho mọi quá trình tiến hoá của sinh vật và phát triển của xã hội loài người.
Nguồn năng lượng chủ yếu của chúng ta là:
1- Năng lượng mặt trời, bao gồm bức xạ mặt trời, năng lượng sinh học, năng lượng của các chuyển động trong khí quyển, thuỷ quyển như dòng chảy, gió, sóng,... nhiên liệu hoá thạch;
2- Năng lượng lòng đất, bao gồm nguồn địa nhiệt, năng lượng phóng xạ,... Tài nguyên năng lượng được chia thành các loại vô tận và không có khả năng tái tạo, cạn kiệt.
- Năng lượng bức xạ mặt trời đi tới trái đất là 5.1020 kcal/năm, khoảng 1%trong số đó được thực vật hấp thụ, tạo ra toàn bộ sinh quyển như hiện nay.
- Năng lượng hạt nhân là nguồn năng lượng giải phóng trong quá trình phân huỷ hạt nhân các nguyên tố U, Th hoặc tổng hợp nhiệt hạch.
- Than là nguồn cung cấp năng lượng cho cuộc cách mạng công nghiệp trong giai đoạn đầu và hiện vẫn là nguồn cung cấp 1/4 năng lượng thương mại, góp phần sản xuất 2/3 điện năng thế giới.
- Dầu khí hiện chiếm khoảng 2/3 năng lượng thương mại thế giới và là nguồn sức mạnh to lớn tạo ra tăng trưởng kinh tế trong 50 năm qua.
- Năng lượng tái tạo cung cấp khoảng 4% tổng năng lượng thương mại, một nửa trong số đó do thuỷ điện cung cấp.
- Nhiên liệu sinh khối hiện là nguồn cấp năng lượng cho khoảng 2 tỷ người. - Năng lượng mặt trời, gió chỉ chiếm 11,5% mức tiêu thụ hiện nay.
Nhu cầu năng lượng ngày một tăng và khả năng khai thác các dạng tài nguyên năng lượng khác nhau cũng ngày một tăng, dẫn đến mức tiêu thụ tài nguyên tăng.
Sử dụng năng lượng trên thế giới
Đến những năm 60 của thế kỷ 19 thì lượng than đá khai thác và sử dụng mới chỉ chiếm từ 23% - 27 %trong tổng năng lượng được sử dụng, còn khí đốt và dầu mỏ thì coi như không đáng kể.
Từ đầu thế kỷ 20 thì cơ cấu thành phần nhiên liệu sử dụng có sự thay đổi lớn, tỷ lệ dùng than đá, dầu mỏ và khí đốt tăng cao. Tuy nhiên, đối với từng khu vực và từng quốc gia, cơ cấu năng lượng sử dụng phụ thuộc vào trình độ phát triển của nền kinh tế - xã hội của mỗi quốc gia. Trong thời gian qua xu hướng sử dụng năng lượng từ than đá có sự giảm sút rõ rệt vì dầu mỏ và khí đốt được khai thác ngày càng nhiều nên giá thành hạ. Trong những năm gần đây, một xu hướng mới lại xuất hiện ở nhiều nước, trước tình hình dầu mỏ và khí đốt có hạn, giá lại tăng nhanh nên người ta quay trở lại sử dụng than đá đồng thời cải tiến kỷ thuật đốt cháy nhanh hơn và giảm được sự ô nhiểm môi trường do khí độc thoát ra.
Trử lượng than đá thế giới là 23.000 tỷ tấn trong đó khoảng 30% tập trung ở Liên Xô (cũ), Hoa Kỳ và Trung Quốc. Các nước có trử lượng than đá lớn hơn 20 tỉ tấn là: Liên Xô (4.122 tỉ tấn), Hoa Kỳ (1.100 tỉ tấn), Trung Quốc (1.011 tỉ tấn), Tây Ðức (70 tỉ tấn), Canada (61 tỉ tấn), Ba Lan (46 tỉ tấn), Nam Phi (26 tỉ tấn), Nhật Bản (20 tỉ tấn). Theo nhịp độ khai thác hiện nay thì việc khai thác thác than đá có thể tiến hành chừng 250 năm nữa.
* Dầu mỏ
Từ nửa sau thế kỷ XX thì nhu cầu về dầu mỏ ngày càng tăng và lượng dầu khai thác cũng tăng lên gấp đôi; theo ước tính với nhịp độ khai thác hiện nay thì trử lượng dầu sẽ cạn trong vòng 30 -35 năm nữa.
Có mâu thuẫn là khu vực sản xuất dầu nhiều nhất lại là nơi không tiêu thụ nhiều dầu, nên phần lớn dầu khai thác được xuất sang các nước tư bản phát triển.
* Khí đốt thiên nhiên
Trong nửa sau thế kỷ 20, khí đốt là nguồn cung cấp quan trọng sau dầu mỏ. Trử lượng khí đốt ở độ sâu hiện đang khai thác (3.000m) là >72,9 ngàn tỉ m3 trong đó có 20% nằm ở đại dương. Nếu tính ở độ sâu 5000 mét thì trử lượng khí đốt là >86 ngàn tỉ m3. Mức độ khai thác khí đốt cũng khác nhau tùy theo khu vực và từng nước là do nhu cầu thực tiển của sự phát triển kinh tế - xã hội của mỗi nước.
* Ðiện năng
Công nghiệp điện ra đời vào cuối thế kỷ 19 và phát triển rất nhanh chóng. Công nghiệp điện hiện nay bao gồm hai lĩnh vực chính là nhiệt điện và thủy điện. Cho đến nay, điện năng được sử dụng trên thế giới là do các nhà máy nhiệt điện sản xuất là chính, còn thủy điện cung cấp chỉ là 1 phần nhỏ chiếm tỉ lệ từ 3,5% - 5%.
* Ðiện nguyên tử
Trong tình hình các nguồn năng lượng sơ cấp truyền thống cạn dần thì nền công nghiệp điện nguyên tử ra đời. Liên Xô là nước đầu tiên xây dựng thành công nhà máy điện nguyên tử (1954) với công suất 5.000 kwh, sau đó là Anh (1956), Hoa Kỳ (1957), Pháp (1959) và một số quốc gia khác như Ấn độ, Pakistan...
Sau 20 năm kể từ khi nhà máy điện nguyên tử đầu tiên ra đời, năm 1974 tổng công suất của các nhà máy điện nguyên tử trên thế giới đã đạt tới 55 triệu kwh và hiện nay các nước có nền công nghiệp điện nguyên tử phát triển mạnh là Hoa Kỳ và Nhật Bản và sau đó là Tây Ðức, Anh , Pháp.
Nguyên liệu sử dụng cho nhà máy điện nguyên tử là Uranium. Năng lượng nguyên tử có nhiều điểm ưu việt nên nó sẽ thay thế dần các nguồn năng lượng cổ điển trong thế kỷ 21.
Một kg Uranium - 235 bị phân rã hoàn toàn phát ra một năng lượng là 23 triệu