Ролята на химията в решаването на суровини и енергийни проблеми
абстрактно
11-Б клас ученик
Гимназия №28
Запорожие
Алешков Сергей
По темата: „Ролята на химията в решаването на суровини и
енергиен проблем "
1. Въведение.
2. Химия при решаване на проблема със суровините.
От началото на XVI век. От недрата на Земята са извлечени 50 милиарда тона въглерод, 2 милиарда тона желязо, 20 милиона тона мед, 20 хиляди тона злато. През последните 30 години са добити повече цветни и редки метали, отколкото в цялата предишна история. Превръщането на суровините в по-ценни химикали, превръщането им в необходими за човека материали, е основната цел на всяко химическо производство. Търсенето на тях се удвоява на всеки 11 г. Преработката на суровини по химически методи изисква от 10 до 20 милиарда тона годишно на основния окислител - кислород, освен това 2,5 милиарда тона въглища като гориво и същото количество нефт. Тези примери показват степента, до която е достигнало потреблението на суровини от индустриалните предприятия. Днес на всички е ясно, че килера на Земята не е бездънна и ако е необходимо (необходимото се използва, а останалото отива на вятъра!) И лесно достъпни (налични днес!) По същия начин могат да се добиват и минерали както е правено в началото на века, тогава те бързо се изчерпват. Разбира се, ние знаем, че нищо не възниква от нищо и не изчезва безследно, тоест използваните вещества, материали, отслужили времето си, се разлагат, разпадат, но химическите елементи, от които са съставени, се разпръскват в биосферата . Предизвикателството е да се премахнат тези загуби. Какви са начините за решаване на проблема със суровините, очертани на този етап от научно-техническия прогрес и в бъдеще?
За да запази природните ресурси, човечеството има само един изход в бъдеще: да затвори метаболитния цикъл, като премине от технологията на геохимично отворена система към технологията на геохимично затворен цикъл. Дивата природа е „производство без отпадъци“. Отпадъците от някакъв вид жизнена дейност в природата на екосистемата се използват или сами по себе си, или в системи, свързани с нея. Само определено количество вещества (главно минерализирани), за които в момента няма консумация, се „съхраняват“ под формата на варовик, торф, въглища, разтворени в естествени води соли и др., Участващи само в геоложката циркулация на вещества. Химизацията на производството с използване на технология със затворен цикъл дава възможност да се използват всички вещества, отстранени от природата в различни посоки.Един от най-старите примери може да служи като илюстрация - производство на кокс, при което се получават кокс, горим газ и други сухи дестилационни продукти от въглища. В момента същата задача се поставя за преработката на други видове суровини, например дървен материал. Петролът от Северно море отдавна е суровина за промишлеността на европейските страни. Сега производството на сяра от дъното на Мексиканския залив вече е започнало, а Русия има най-старите офшорни петролни и газови находища в Каспийския басейн. Като част от общата задача за развитието и рационалното използване на Световния океан, химиците търсят начини за извличане на ценни елементи от морската вода.Общите запаси на някои от тях в океана се изчисляват по следните стойности (в t ): флуор - 2 * 1012, йод -93 * 109, цинк - 16 * 109, калай, олово, живак - 50 * 106, злато - 6 * 106. Повърхностните находища на полезни изкопаеми бързо се разработват, въглищарите копаят все по-дълбоко в шевовете, сондажите в търсене на нефт и газ вече се извършват на около 15 км. Съвременните мини в Донбас имат дълбочина 800 - 1500 м. В сътрудничество с химията и други науки се развива нов клон от знания за методите и средствата за безминно добиване на суровини и създаването на изкуствени находища - геотехнологии. новост? Химичен разтворител или окислител се подава през пробитата дупка до подземна формация, съдържаща например уран, цинк или други метали. Под земята протича химико-физичен процес на разтваряне и течността, наситена с ценни компоненти, се изпомпва на повърхността, където се обработва по химически методи.Този метод на подземно излугване може драстично да повиши ефективността на експлоатацията на минерала ресурси. Съвременната наука счита използването на микроорганизми за много обещаващо.Нов клон - биометалургията - се основава на законите на биохимичните процеси. Това не изисква сложно оборудване, което е толкова необходимо за пирометалургията, консумира се по-малко енергия. Методът за използване на микроорганизми отдавна се използва в Русия, САЩ, Канада, Австралия за възстановяване на сребро, мед, никел, олово, уран и цинк. Микроорганизмите работят със значителен успех в минната индустрия, като косвено помагат за ускоряване и осигуряване на подземното производство на въглища. Натрупаният метанов газ във въглищните мини, смесвайки се с въздуха, образува експлозивна смес. Огромно количество електричество се изразходва за проветряване на лицата. Но дори мощните инсталации не винаги имат време да премахнат опасните натрупвания на метан. Сега в някои мини метанокислородните бактерии под формата на предварително приготвена суспензия се докарват до въглищните пластове през пробити кладенци в дъното на дупката. Бактериите абсорбират до 60% от метана и освобождават резервоара от него още преди началото на своето развитие. Химиците създават нови материали въз основа на познанията за физикохимичните свойства на природните вещества и геохимичните закони на тяхното образуване и структура.