Economia dos recursos naturais
Antecedentes e introduçãoEditar
O conceito de recurso perpétuo é complexo porque o conceito de recurso é complexo e muda com o advento de nova tecnologia (geralmente mais eficiente recuperação), novas necessidades, e em menor grau com nova economia (por exemplo, mudanças nos preços do material, mudanças nos custos de energia, etc.). Por um lado, um material (e os seus recursos) pode entrar num período de escassez e tornar-se um material estratégico e crítico (uma crise de exaustão imediata), mas por outro lado, um material pode ficar fora de uso, o seu recurso pode passar a ser perpétuo se não o era antes, e depois o recurso pode tornar-se uma fonte pálida quando o material fica quase completamente fora de uso (por exemplo, recursos de pedra de ponta de flecha). Algumas das complexidades que influenciam os recursos de um material incluem o grau de reciclabilidade, a disponibilidade de substitutos adequados para o material nos seus produtos de utilização final, mais alguns outros factores menos importantes.
O Governo Federal interessou-se de repente por questões de recursos a 7 de Dezembro de 1941, pouco depois do que o Japão cortou os EUA ao estanho e à borracha e tornou alguns outros materiais muito difíceis de obter, tais como o tungsténio. Este foi o pior caso para a disponibilidade de recursos, tornando-se um material estratégico e crítico. Após a guerra, foi criado um stock governamental de materiais estratégicos e críticos, tendo cerca de 100 materiais diferentes que foram comprados a dinheiro ou obtidos por troca de produtos agrícolas dos EUA por eles. A longo prazo, a escassez de estanho levou mais tarde à substituição completa de folha de alumínio por folha de estanho e latas de aço revestidas de polímero e embalagem asséptica em substituição de latas de aço galvânico.
A mudança de recursos ao longo do tempo com a tecnologia e a economia; uma recuperação mais eficiente leva a uma queda na qualidade do minério necessária. O grau médio do minério de cobre processado caiu de 4,0% de cobre em 1900 para 1,63% em 1920, 1,20% em 1940, 0,73% em 1960, 0,47% em 1980, e 0,44% em 2000.
Cobalto tinha estado num estado de abastecimento incerto desde que o Congo belga (a única fonte mundial significativa de cobalto) recebeu uma independência apressada em 1960 e a província produtora de cobalto seccionada como Katanga, seguida de várias guerras e insurreições, remoções de governos locais, estradas de ferro destruídas, e nacionalizações. Esta situação foi agravada por uma invasão da província pelos rebeldes do Katanganga em 1978, que perturbou o abastecimento e o transporte e fez com que o preço do cobalto triplicasse brevemente. Enquanto o fornecimento de cobalto foi interrompido e o preço subiu, o níquel e outros substitutos foram pressionados a entrar em serviço.
Na sequência disto, a ideia de uma “Guerra de Recursos” por parte dos soviéticos tornou-se popular. Em vez do caos que resultou da situação do cobalto zairense, esta seria planeada, uma estratégia concebida para destruir a actividade económica fora do bloco soviético através da aquisição de recursos vitais por meios não económicos (militares?) fora do bloco soviético (Terceiro Mundo?), e depois reter estes minerais do Ocidente.
Uma forma importante de contornar uma situação de cobalto ou uma situação de “Guerra de Recursos” é utilizar substitutos para um material nas suas utilizações finais. Alguns critérios para um substituto satisfatório são (1) disponibilidade imediata a nível interno em quantidades adequadas ou disponibilidade de nações contíguas, ou possivelmente de aliados estrangeiros, (2) possuir propriedades físicas e químicas, desempenho e longevidade comparáveis ao material de primeira escolha, (3) comportamento e propriedades bem estabelecidos e conhecidos, particularmente como componente em ligas exóticas, e (4) capacidade de processamento e fabrico com alterações mínimas na tecnologia existente, fábrica de capital, e instalações de processamento e fabricação. Algumas substituições sugeridas foram a alumina, molibdénio e/ou níquel para o cobalto, e radiadores automóveis de liga de alumínio para radiadores automóveis de liga de cobre. Os materiais podem ser eliminados sem substituição de materiais, por exemplo, utilizando descargas de electricidade de alta tensão para moldar objectos duros que anteriormente eram moldados por abrasivos minerais, dando um desempenho superior a baixo custo, ou utilizando computadores/satélites para substituir fios de cobre (linhas terrestres).
Uma forma importante de substituir um recurso é por síntese, por exemplo, diamantes industriais e muitos tipos de grafite, embora um certo tipo de grafite pudesse ser quase substituído por um produto reciclado. A maioria da grafite é sintética, por exemplo, eléctrodos de grafite, fibra de grafite, formas de grafite (maquinada ou não maquinada), e pó de grafite.
Uma outra forma de substituir ou ampliar um recurso é através da reciclagem do material desejado a partir de sucata ou desperdícios. Isto depende se o material é ou não dissipado ou se está disponível como um produto não mais utilizável e durável. A recuperação do produto durável depende da sua resistência à degradação química e física, das quantidades disponíveis, do preço da disponibilidade e da facilidade de extracção do produto original. Por exemplo, o bismuto na medicina do estômago está irremediavelmente disperso (dissipado) e, portanto, impossível de recuperar, enquanto as ligas de bismuto podem ser facilmente recuperadas e recicladas. Um bom exemplo onde a reciclagem faz uma grande diferença é a situação de disponibilidade de recursos para a grafite, onde a grafite em flocos pode ser recuperada a partir de um recurso renovável chamado kish, um resíduo siderúrgico criado quando o carbono se separa como grafite dentro do kish do metal fundido juntamente com a escória. Após o frio, o kish pode ser processado.
Several outros tipos de recursos precisam de ser introduzidos. Se os materiais estratégicos e críticos são o pior caso para os recursos, a menos que sejam mitigados pela substituição e/ou reciclagem, um dos melhores é um recurso abundante. Um recurso abundante é aquele cujo material tem até agora encontrado pouca utilização, tal como a utilização de argilas com elevado teor de alumínio ou anortosite para produzir alumina, e magnésio antes de ser recuperado da água do mar. Um recurso abundante é bastante semelhante a um recurso perpétuo. A base de reserva é a parte de um recurso identificado que tem um potencial razoável para se tornar economicamente disponível numa altura posterior, quando a tecnologia e a economia actuais estão actualmente comprovadas. Os recursos identificados são aqueles cuja localização, grau, qualidade e quantidade são conhecidos ou estimados a partir de provas geológicas específicas. As reservas são a parte da base de reservas que pode ser extraída economicamente no momento da determinação; as reservas não devem ser utilizadas como substituto dos recursos porque são frequentemente distorcidas por impostos ou pelas necessidades de relações públicas da empresa proprietária.
Modelos de recursos naturais abrangentesEditar
Harrison Brown e associados declararam que a humanidade processará “minério” de grau cada vez mais baixo. O ferro virá de material com baixo teor de ferro, tal como rochas brutas de qualquer parte de uma formação de ferro, não muito diferente do insumo utilizado para fazer pastilhas de taconite na América do Norte e noutros locais da actualidade. Com o declínio das reservas de carvão de coque, a produção de ferro-gusa e de aço irá utilizar processos que não utilizam coque (isto é, aço eléctrico). A indústria do alumínio poderá passar da utilização de bauxite para a utilização de anortosite e argila. O consumo de magnésio, metal e magnésia (ou seja, em refractários), actualmente obtido a partir da água do mar, irá aumentar. O enxofre será obtido a partir de pirites, depois gipsita ou anidrite. Metais como o cobre, zinco, níquel, e chumbo serão obtidos a partir de nódulos de manganês ou da formação de Fosforia (sic!). Estas alterações podem ocorrer de forma irregular em diferentes partes do mundo. Enquanto a Europa e a América do Norte poderão utilizar anortosite ou argila como matéria-prima para o alumínio, outras partes do mundo poderão utilizar bauxite, e enquanto a América do Norte poderá utilizar taconite, o Brasil poderá utilizar minério de ferro. Aparecerão novos materiais (nota: eles têm), o resultado de avanços tecnológicos, alguns actuando como substitutos e outros com novas propriedades. A reciclagem tornar-se-á mais comum e mais eficiente (nota: já o fez!). Em última análise, minerais e metais serão obtidos através do processamento de rochas “médias”. Rocha, 100 toneladas de rocha ígnea “média”, produzirá oito toneladas de alumínio, cinco toneladas de ferro, e 0,6 toneladas de titânio.
O modelo USGS baseado em dados de abundância de crosta e na relação reserva-abundância de McKelvey, é aplicado a vários metais na crosta terrestre (em todo o mundo) e na crosta dos EUA. Os recursos potenciais actualmente recuperáveis (tecnologia actual, economia) que se aproximam mais da relação McKelvey são os que foram procurados durante mais tempo, tais como cobre, zinco, chumbo, prata, ouro e molibdénio. Os metais que não seguem a relação McKelvey são os que são subprodutos (dos principais metais) ou não têm sido vitais para a economia até recentemente (titânio, alumínio em menor grau). O bismuto é um exemplo de um metal derivado que não segue muito bem a relação; as reservas de chumbo de 3% nos EUA ocidentais teriam apenas 100 ppm de bismuto, claramente de grau demasiado baixo para uma reserva de bismuto. O potencial mundial de recursos recuperáveis é de 2,120 milhões de toneladas para o cobre, 2,590 milhões de toneladas para o níquel, 3,400 milhões de toneladas para o zinco, 3,519 BILHÕES de toneladas para o alumínio, e 2,035 BILHÕES de toneladas para o ferro.
p>Os autores do Diverse têm outras contribuições. Alguns pensam que o número de substitutos é quase infinito, particularmente com o fluxo de novos materiais da indústria química; produtos finais idênticos podem ser feitos a partir de diferentes materiais e pontos de partida. Os plásticos podem ser bons condutores eléctricos. Uma vez que todos os materiais são 100 vezes mais fracos do que teoricamente deveriam ser, deveria ser possível eliminar áreas de deslocações e reforçá-las grandemente, permitindo a utilização de quantidades menores. Em resumo, as empresas “mineiras” terão cada vez mais produtos diversificados, a economia mundial está a afastar-se dos materiais em direcção aos serviços, e a população parece estar a nivelar, o que implica um menor crescimento da procura de materiais; muitos dos materiais serão recuperados de rochas pouco comuns, haverá muito mais co-produtos e subprodutos de uma dada operação, e mais comércio de minerais e materiais.
Tendência para os recursos perpétuosEditar
Como as novas tecnologias radicais têm cada vez mais impacto no mundo dos materiais e minerais, os materiais utilizados são cada vez mais susceptíveis de ter recursos perpétuos. Já existem cada vez mais materiais que têm recursos perpétuos e cada vez menos materiais que têm recursos não renováveis ou que são materiais estratégicos e críticos. Alguns materiais que têm recursos perpétuos tais como sal, pedra, magnésio, e argila comum foram mencionados anteriormente. Graças à nova tecnologia, os diamantes sintéticos foram acrescentados à lista de recursos perpétuos, uma vez que podem ser facilmente feitos a partir de um pedaço de outra forma de carbono. A grafite sintética, é feita em grandes quantidades (eléctrodos de grafite, fibra de grafite) a partir de precursores de carbono, como o coque de petróleo ou uma fibra têxtil. Uma empresa chamada Liquidmetal Technologies, Inc. está a utilizar a remoção de deslocamentos num material com uma técnica que supera as limitações de desempenho causadas por fraquezas inerentes à estrutura atómica cristalina. Faz ligas metálicas amorfas, que retêm uma estrutura atómica aleatória quando o metal quente solidifica, em vez da estrutura atómica cristalina (com luxações) que normalmente se forma quando o metal quente solidifica. Estas ligas amorfas têm propriedades de desempenho muito melhores do que o habitual; por exemplo, as suas ligas de zircónio-titânio Liquidmetal são 250% mais fortes do que uma liga normal de titânio. As ligas de metal líquido podem suplantar muitas ligas de alto desempenho.
Exploração do fundo do oceano nos últimos cinquenta anos revelou nódulos de manganês e nódulos de fosfato em muitos locais. Mais recentemente, foram descobertos depósitos de sulfureto polimetálico e “lamas negras” de sulfureto polimetálico estão actualmente a ser depositadas de “fumadores negros”. A situação de escassez de cobalto de 1978 tem agora uma nova opção: recuperá-la dos nódulos de manganês. Uma empresa coreana planeia começar a desenvolver uma operação de recuperação de nódulos de manganês em 2010; os nódulos de manganês recuperados seriam em média 27% a 30% de manganês, 1,25% a 1,5% de níquel, 1% a 1,4% de cobre, e 0,2% a 0,25% de cobalto (qualidade comercial) Nautilus Minerals Ltd. está a planear recuperar material de qualidade comercial com uma média de 29,9% de zinco, 2,3% de chumbo, e 0,5% de cobre de depósitos maciços de sulfureto polimetálico de fundo oceânico utilizando um dispositivo semelhante a um aspirador subaquático que combina algumas tecnologias actuais de uma nova forma. Em parceria com a Nautilus estão Tech Cominco Ltd. e Anglo-American Ltd., empresas internacionais líderes mundiais.
Há também outras técnicas de mineração robotizadas que poderiam ser aplicadas sob o oceano. A Rio Tinto está a utilizar ligações por satélite para permitir aos trabalhadores a 1500 quilómetros de distância operar plataformas de perfuração, carregar carga, escavar minério e despejá-lo em correias transportadoras, e colocar explosivos para subsequentemente explodir rocha e terra. A empresa pode manter os trabalhadores fora de perigo desta forma, e também utilizar menos trabalhadores. Esta tecnologia reduz os custos e compensa a diminuição do conteúdo metálico das reservas de minério. Assim, é possível obter uma variedade de minerais e metais a partir de fontes não convencionais com recursos disponíveis em enormes quantidades.
Finalmente, o que é um recurso perpétuo? A definição ASTM para um recurso perpétuo é “aquele que é virtualmente inesgotável numa escala temporal humana”. Exemplos dados incluem a energia solar, a energia das marés, e a energia eólica, à qual deve ser adicionado sal, pedra, magnésio, diamantes, e outros materiais acima mencionados. Um estudo sobre os aspectos biogeofísicos da sustentabilidade veio com uma regra de prática prudente de que um recurso armazenado deve durar 700 anos para alcançar a sustentabilidade ou tornar-se um recurso perpétuo, ou para um caso pior, 350 anos.
Se um recurso que dure 700 ou mais anos é perpétuo, um que dure 350 a 700 anos pode ser chamado um recurso abundante, e é assim definido aqui. O tempo que o material pode ser recuperado do seu recurso depende das necessidades humanas e das mudanças na tecnologia, desde a extracção, passando pelo ciclo de vida do produto, até à eliminação final, mais a reciclabilidade do material e a disponibilidade de substitutos satisfatórios. Especificamente, isto mostra que a exaustão não ocorre até que estes factores enfraqueçam e se tornem efectivos: a disponibilidade de substitutos, a extensão da reciclagem e a sua viabilidade, o fabrico mais eficiente do produto de consumo final, produtos de consumo mais duráveis e mais duradouros, e mesmo uma série de outros factores.
A informação e orientação mais recente sobre os tipos de recursos que devem ser considerados é abordada no Guia de Recursos – Actualização
Transição: recursos perpétuos para recursos paleorescentesEditar
Os recursos perpétuos podem transitar para ser uma fonte paleorescópica. Uma fonte paleorescente é aquela que tem pouca ou nenhuma procura do material extraído dela; um material obsoleto, os humanos já não precisam dele. A fonte paleorescente clássica é um recurso de pedra de ponta de flecha; ninguém faz pontas de flecha de pedra ou pontas de lança de qualquer outra forma – fazendo uma peça afiada de sucata de aço e a sua utilização é muito mais simples. Os produtos obsolescentes incluem latas, folha de lata, o quadro de ardósia da escola, e o rádio na tecnologia médica. O rádio tem sido substituído por cobalto-60 e outros radioisótopos muito mais baratos no tratamento de radiação. O chumbo não corrosivo como revestimento de cabos foi substituído por plástico.
Antracite de Pennsylvania é outro material onde a tendência para a obsolescência e para se tornar uma fonte de paleorescência pode ser demonstrada estatisticamente. A produção de antracite foi de 70,4 milhões de toneladas em 1905, 49,8 milhões de toneladas em 1945, 13,5 milhões de toneladas em 1965, 4,3 milhões de toneladas em 1985, e 1,5 milhões de toneladas em 2005. A quantidade utilizada por pessoa era de 84 kg por pessoa em 1905, 7,1 kg em 1965, e 0,8 kg em 2005. Compare isto com as reservas de antracite do USGS de 18,6 mil milhões de toneladas e recursos totais de 79 mil milhões de toneladas; a procura de antracite caiu tanto que estes recursos são mais do que perpétuos.
Desde que os recursos de antracite estão tão dentro da gama de recursos perpétuos e que a procura de antracite caiu até agora, é possível ver como a antracite pode tornar-se uma fonte de antracite pálida? Provavelmente pelos clientes que continuam a desaparecer (ou seja, a converter-se para outros tipos de energia para aquecimento ambiente), a atrofia da rede de abastecimento como comerciantes de carvão antracite não consegue reter negócios suficientes para cobrir os custos e fechar, e as minas com um volume demasiado pequeno para cobrir os custos também fecham. Este é um processo que se reforça mutuamente: os clientes convertem-se a outras formas de energia mais limpa que produzem menos poluição e dióxido de carbono, depois o revendedor de carvão tem de fechar devido à falta de volume de vendas suficiente para cobrir os custos. Os outros clientes do negociante de carvão são então forçados a converter-se, a menos que consigam encontrar outro negociante de carvão próximo. Finalmente, a mina de antracite fecha porque não tem volume de vendas suficiente para cobrir os seus custos.