Foto – Dreamstime

Wykorzystanie surowców mineralnych w gospodarce i życiu codziennym człowieka

Hubert Czerw, Katarzyna Guzik, Krzysztof Galos, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN Kraków

Większość z nas nie zdaje sobie sprawy z tego jak wiele różnorodnych surowców mineralnych niezbędnych jest do ich produkcji i jak daleką drogę musiały często przebyć zanim trafiły w nasze ręce.

Rozwój cywilizacji od zarania dziejów związany jest z wykorzystaniem surowców mineralnych. Nazwami kluczowych surowców określane są kolejne epoki rozwoju ludzkości: kamienia łupanego, kamienia gładzonego, brązu, żelaza, a w dwóch ostatnich stuleciach – węgla, ropy, a obecnie krzemu.

Na przestrzeni stuleci kierunki wykorzystania surowców zmieniały się od bardzo prostych zastosowań (takie jak używanie krzemieni do wytwarzania narzędzi), po bardzo zaawansowane i nowoczesne technologie (elektronika, lotnictwo, kosmonautyka). Obecnie w każdym obszarze działalności gospodarczej, a także w naszym życiu codziennym, użytkowanych jest kilkaset surowców o zróżnicowanym znaczeniu gospodarczym. Infrastruktura techniczna, produkcja przemysłowa, wytwarzanie i dystrybucja energii elektrycznej i cieplnej, budownictwo, transport i komunikacja, elektronika, rolnictwo, medycyna, a nawet rozrywka – wszystko jest ściśle związane z użytkowaniem różnego rodzaju surowców mineralnych. Spotkamy je praktycznie na każdym kroku, począwszy od artykułów gospodarstwa domowego, z których korzystamy, takich jak talerze, szklanki i sztućce, po bardziej skomplikowany sprzęt i urządzenia. Bez surowców mineralnych nie tylko nie byłoby materiałów budowlanych, z których możemy zbudować nasze domy, ale również samochodów, którymi jedziemy do szkoły i pracy, a także laptopów, smartfonów i samochodów, bez których nie wyobrażamy sobie dziś codziennego funkcjonowania. Nawet idąc na specjalistyczne badania do lekarza, będziemy im poddawani przy użyciu sprzętu, który powstał z wielu różnych surowców.

Korzystamy z surowców mineralnych każdego dnia często nie zdając sobie z tego sprawy. Statystyczny Polak w trakcie swojego życia w sposób bezpośredni lub pośredni zużywa ponad 700 ton surowców mineralnych, wśród których pod względem ilości większość stanowią surowce budowlane i energetyczne. Pochylmy się zatem nad tym, jakie są najważniejsze zastosowania poszczególnych grup surowców mineralnych: energetycznych, metalicznych, chemicznych oraz skalnych.

Surowce energetyczne

Surowce energetyczne to grupa surowców wykorzystywanych tradycyjnie do produkcji energii elektrycznej (w elektrowniach), energii cieplnej (w ciepłowniach i elektrociepłowniach) oraz paliw płynnych. Do grupy tej należą tzw. paliwa kopalne, wśród których największe znaczenie mają ropa naftowa i gaz ziemny, węgiel kamienny i brunatny, a w ostatnim półwieczu także uran.

Od niemal wieku najważniejszym surowcem energetycznym i w ogóle najważniejszym surowcem mineralnym jest ropa naftowa. Znana od starożytności, właściwe znaczenie gospodarcze uzyskała w połowie XIX wieku wraz z wynalezieniem przez Ignacego Łukasiewicza lampy naftowej oraz – równolegle – metody destylacji ropy naftowej. Właściwy przełom nastąpił wraz z wynalezieniem i wdrożeniem do stosowania silników spalinowych wykorzystywanych w różnych środkach transportu drogowego oraz powietrznego. Od wielu dziesięcioleci produkty destylacji ropy naftowej – m.in. benzyna, nafta, olej napędowy – są podstawą współczesnego transportu. Pomimo wzrostu znaczenia samochodów z silnikami elektrycznymi czy wodorowymi, paliwa ropopochodne jeszcze przez długi czas będą mieć kluczowe znaczenie w transporcie. Pamiętać należy też, że ropa naftowa jest podstawą przemysłu petrochemicznego, dzięki któremu mamy do dyspozycji m.in. rosnącą liczbę różnego rodzaju tworzyw sztucznych (Bolewski 1991-1994).

Gaz ziemny jest niejako młodszym bratem ropy naftowej. Długo traktowany jako odpad przy pozyskiwaniu ropy, nabrał dużego znaczenia dzięki rozwojowi metod jego zorganizowanego transportu sieciami rurociągów (gazociągów). Dzięki temu w ostatnich kilkudziesięciu latach stał się on również bardzo ważnym surowcem energetycznym i chemicznym. Jako surowiec energetyczny jest zużywany bezpośrednio do ogrzewania naszych domów i innych budynków, a ostatnimi czasy w rosnącej ilości – także w elektrowniach i elektrociepłowniach do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Z kolei w przemyśle chemicznym gaz ziemny jest nieodzownym składnikiem do produkcji np. nawozów azotowych.

Węgiel kamienny to ten surowiec energetyczny, którego historia użytkowania gospodarczego jest najdłuższa. Już co najmniej od kilku stuleci był w niektórych miejscach używany do ogrzewania pomieszczeń. Na skalę dużą, przemysłową, zaczął być użytkowany wraz z wynalezieniem silnika parowego w drugiej połowie XVIII wieku. Wiek XIX to bez wątpienia epoka węgla. I choć w obszarze transportu musiał później ustąpić pola ropie naftowej i produktom ropopochodnym, to wraz z rozwojem elektryczności to właśnie węgiel – najpierw kamienny, potem także brunatny – stał się podstawowym paliwem najważniejszych przez całe dziesięciolecia miejsc produkcji energii elektrycznej (częściowo też energii cieplnej), a więc elektrowni i elektrociepłowni węglowych (Bolewski 1991-1994). Wielu twierdzi, iż węgiel jako surowiec energetyczny będzie odchodził do historii, a to ze względu na znaczną emisję CO₂ przyczyniającą się do efektu cieplarnianego. Nie stanie się to jednak szybko ani gwałtownie, a w wielu miejscach na świecie jeszcze przez długie lata węgiel pozostanie najważniejszym surowcem do produkcji energii elektrycznej. Nie można też zapomnieć o znaczeniu najlepszych odmian węgla kamiennego (tzw. węgla koksowego) w produkcji koksu, a pośrednio – w procesie produkcji stali.

W związku z odchodzeniem od tradycyjnych paliw kopalnych, wzrasta zapotrzebowanie na produkcję energii z tzw. czystych źródeł. Odnawialne źródła energii (OZE), mimo że coraz bardziej obecne w naszym życiu, nie są w stanie zastąpić produkcji energii pochodzącej z węgla. Z pomocą przyjść może energetyka jądrowa bazująca na takim surowcu jak uran. Tradycje stosowania uranu do celów energetycznych znane są od lat 50 XX wieku, przy czym najbardziej intensywny rozwój energetyki jądrowej bazującej na uranie, miał miejsce  w trzech kolejnych dekadach. Ostatnie dekady – zwłaszcza po katastrofie w Czarnobylu – przyniosły istotne dyskusje na temat zagrożeń związanych z energetyką jądrową, tym niemniej rozwijała się ona nadal, zwłaszcza w krajach azjatyckich. W Polsce wciąż ten segment energetyki nie rozwinął się, choć obecny program polskiej energetyki jądrowej przewiduje uruchomienie pierwszych reaktorów jądrowych w połowie lat 30-tych XXI wieku. Aktualnie dynamicznie rozwijana jest również technologia małych reaktorów nuklearnych (SMR). Technologia ta pozwala na produkcję czystej, odnawialnej i efektywnej kosztowo energii praktycznie w każdym miejscu. Pierwsza elektrownia SMR ma być uruchomiona w Polsce do 2029 roku.

Cały artykuł „Wykorzystanie surowców mineralnych w gospodarce i życiu codziennym człowieka” przeczytacie w wydaniu 5/2023 „Geografii w Szkole”