Economia resurselor naturale - Natural resource economics

Cei trei piloni ai durabilității.
Faceți clic pe zonele de imagine pentru mai multe informații.

Trei cercuri închise unul în celălalt care arată cum atât economia, cât și societatea sunt subseturi ale sistemului nostru ecologic planetar. Această viziune este utilă pentru corectarea concepției greșite, uneori extrasă din diagrama „celor trei piloni” anteriori, conform căreia porțiuni din sistemele sociale și economice pot exista independent de mediu.

Naturale economie de resurse se ocupă cu aprovizionare , cerere , și alocarea a Pământului e resurselor naturale . Un obiectiv principal al economiei resurselor naturale este de a înțelege mai bine rolul resurselor naturale în economie pentru a dezvolta metode mai durabile de gestionare a acestor resurse pentru a asigura disponibilitatea lor pentru generațiile viitoare. Economiștii de resurse studiază interacțiunile dintre sistemele economice și naturale, cu scopul dezvoltării unei economii durabile și eficiente.

Domenii de discuție

Economia resurselor naturale este un domeniu transdisciplinar de cercetare academică în cadrul economiei care are ca scop abordarea conexiunilor și interdependenței dintre economiile umane și ecosistemele naturale . Accentul său este modul de operare a unei economii în limitele ecologice ale resurselor naturale ale Pământului . Economia resurselor reunește și conectează diferite discipline în științele naturale și sociale legate de domenii largi ale științei pământului , economiei umane și ecosistemelor naturale. Modelele economice trebuie adaptate pentru a se potrivi caracteristicilor speciale ale resurselor naturale. Curriculumul tradițional al economiei resurselor naturale a subliniat modelele de pescuit, modelele forestiere și modelele de extracție a mineralelor (adică pești, copaci și minereu). Cu toate acestea, în ultimii ani, alte resurse, în special aerul, apa, climatul global și „resursele de mediu”, în general, au devenit din ce în ce mai importante pentru elaborarea politicilor.

Interesul academic și politic a trecut acum dincolo de simpla exploatare comercială optimă a trio-ului standard de resurse pentru a cuprinde managementul pentru alte obiective. De exemplu, resursele naturale au definit mai larg valorile recreative, precum și cele comerciale. Ele pot contribui, de asemenea, la nivelurile generale de bunăstare socială, prin simpla lor existență.

Domeniul economic și politic se concentrează pe aspectele umane ale problemelor de mediu. Domeniile tradiționale ale economiei mediului și ale resurselor naturale includ teoria bunăstării, utilizarea terenului / amplasării, controlul poluării, extragerea resurselor și evaluarea non-piață, precum și epuizarea resurselor, sustenabilitatea , gestionarea mediului și politica de mediu . Subiectele cercetării ar putea include impactul asupra mediului al agriculturii, transporturilor și urbanizării, utilizarea terenurilor în țările sărace și industrializate, comerțul internațional și mediul, schimbările climatice și progresele metodologice în evaluarea non-piață, pentru a numi doar câteva.

Regula Hotelling este un model economic din 1938 de gestionare a resurselor neregenerabile de către Harold Hotelling . Aceasta arată că exploatarea eficientă a unei resurse nerenovabile și neînnoibile ar duce, în condiții economice altfel stabile, la epuizarea resursei. Regula prevede că acest lucru ar duce la un preț net sau la o " chirie de vânzare " pentru aceasta, care a crescut anual la o rată egală cu rata dobânzii , reflectând deficitul în creștere al resursei. Resursele neaugmentabile de materiale anorganice (adică minerale) sunt mai puțin frecvente; majoritatea resurselor pot fi mărite prin reciclare și prin existența și utilizarea înlocuitorilor pentru produsele de uz final (a se vedea mai jos).

Vogely a afirmat că dezvoltarea unei resurse minerale are loc în cinci etape: (1) Marja operațională actuală (rata producției) guvernată de proporția rezervei (resursa) deja epuizată. (2) Marja intensivă de dezvoltare guvernată de compromisul dintre creșterea investițiilor necesare și realizarea mai rapidă a veniturilor. (3) Marja extinsă de dezvoltare în care se începe extragerea depozitelor cunoscute, dar anterior neeconomice. (4) Marja de explorare în care se efectuează căutarea de noi depozite (resurse) și costul pe unitate extrasă este extrem de incert, costul eșecului trebuind să fie echilibrat cu găsirea resurselor utilizabile (depozite) care au costuri marginale de extracție nu mai mare decât în primele trei etape de mai sus. (5) Marja tehnologiei care interacționează cu primele patru etape. Teoria Gray-Hotelling (epuizarea) este un caz special, deoarece acoperă doar etapele 1-3 și nu etapele mult mai importante 4 și 5.

Simon a declarat că oferta de resurse naturale este infinită (adică perpetuă)

Aceste opinii conflictuale vor fi în mod substanțial reconciliate prin luarea în considerare a subiectelor legate de resurse în profunzime în secțiunea următoare sau cel puțin minimizate.

Mai mult, regula Hartwick oferă o perspectivă asupra durabilității bunăstării într-o economie care utilizează resurse neregenerabile .

Resurse perpetue vs. epuizare

Context și introducere

Conceptul de resursă perpetuă este unul complex, deoarece conceptul de resursă este complex și se schimbă odată cu apariția unei noi tehnologii (de obicei recuperare mai eficientă), a unor noi nevoi și într-un grad mai mic cu o nouă economie (de exemplu, modificări ale prețurilor materialului, modificări ale costurilor energiei etc.). Pe de o parte, un material (și resursele sale) poate intra într-un moment de lipsă și poate deveni un material strategic și critic (o criză de epuizare imediată), dar pe de altă parte, un material poate ieși din uz, resursa sa poate continua fiind perpetuu, dacă nu a fost înainte, și atunci resursa poate deveni o paleoresursă atunci când materialul se stinge aproape complet (de exemplu, resurse de silex de vârf de săgeată). Unele dintre complexitățile care influențează resursele unui material includ gradul de reciclare, disponibilitatea unor înlocuitori adecvați ai materialului în produsele sale de uz final, plus alți factori mai puțin importanți.

Guvernul federal s-a interesat brusc de problemele de resurse la 7 decembrie 1941, la scurt timp după care Japonia a tăiat SUA din tablă și cauciuc și a făcut alte materiale foarte dificil de obținut, cum ar fi tungstenul. Acesta a fost cel mai rău caz pentru disponibilitatea resurselor, devenind un material strategic și critic. După război, a fost înființat un stoc guvernamental de materiale strategice și critice, care avea în jur de 100 de materiale diferite care au fost achiziționate în numerar sau obținute prin tranzacționarea mărfurilor agricole din SUA pentru acestea. Pe termen lung, deficitul de staniu a dus mai târziu , înlocuind complet aluminiu folie de staniu folie și polimer căptușite oțel cutii și aseptice substitutiv pentru ambalare staniu electroplacate cutii de oțel.

Resursele se schimbă în timp cu tehnologia și economia; o recuperare mai eficientă duce la o scădere a gradului de minereu necesar. Gradul mediu al minereului de cupru procesat a scăzut de la 4,0% cupru în 1900 la 1,63% în 1920, 1,20% în 1940, 0,73% în 1960, 0,47% în 1980 și 0,44% în 2000.

Cobaltul se afla într-o stare de aprovizionare neclară de când Congo-ului Belgiei (singura sursă semnificativă de cobalt din lume) i s-a acordat o independență pripită în 1960 și provincia producătoare de cobalt s-a desființat sub numele de Katanga, urmată de mai multe războaie și insurgențe, mutări ale guvernului local, căi ferate distruse și naționalizări. Aceasta a fost completată de o invazie a provinciei de către rebelii Katangan în 1978, care a întrerupt aprovizionarea și transportul și a făcut ca prețul cobaltului să se tripleze pe scurt. În timp ce aprovizionarea cu cobalt a fost întreruptă și prețul a crescut, nichelul și alți înlocuitori au fost introduși în funcțiune.

În urma acestuia, ideea unui „război al resurselor” de către sovietici a devenit populară. Mai degrabă decât haosul care a rezultat din situația cobaltului zairean, aceasta ar fi planificată, o strategie menită să distrugă activitatea economică în afara blocului sovietic prin achiziționarea de resurse vitale prin mijloace neeconomice (militare?) În afara blocului sovietic (Lumea a treia?) , reținând apoi aceste minerale din Occident.

Un mod important de a ocoli o situație de cobalt sau o situație de „Război al resurselor” este de a folosi înlocuitori pentru un material în utilizările sale finale. Unele criterii pentru un înlocuitor satisfăcător sunt (1) disponibilitatea imediată în cantități adecvate sau disponibilitatea de la națiunile adiacente, sau posibil de la aliații de peste mări, (2) care posedă proprietăți fizice și chimice, performanță și longevitate comparabile cu materialul de primă alegere, ( 3) un comportament și proprietăți bine stabilite și cunoscute, în special ca componentă a aliajelor exotice, și (4) o capacitate de prelucrare și fabricare cu modificări minime în tehnologia existentă, instalația de capital și instalațiile de procesare și fabricare. Unele înlocuiri sugerate au fost alunita pentru bauxită pentru a produce alumină , molibden și / sau nichel pentru cobalt și radiatoare auto din aliaj de aluminiu pentru radiatoarele auto din aliaj de cupru. Materialele pot fi eliminate fără înlocuitori de materiale, de exemplu prin utilizarea descărcărilor de energie electrică de înaltă tensiune pentru a forma obiecte dure care au fost modelate anterior de abrazivi minerali, oferind performanțe superioare la un cost mai mic, sau prin utilizarea computerelor / sateliților pentru a înlocui firul de cupru (linii terestre) .

Un mod important de înlocuire a unei resurse este prin sinteză, de exemplu, diamantele industriale și multe tipuri de grafit , deși un anumit tip de grafit ar putea fi aproape înlocuit cu un produs reciclat. Majoritatea grafitului este sintetic, de exemplu, electrozi de grafit, fibre de grafit, forme de grafit (prelucrate sau neprelucrate) și pulbere de grafit.

Un alt mod de înlocuire sau extindere a unei resurse este prin reciclarea materialului dorit din resturi sau deșeuri. Acest lucru depinde dacă materialul este sau nu disipat sau este disponibil ca produs durabil care nu mai poate fi utilizat. Recuperarea produsului durabil depinde de rezistența sa la defalcarea chimică și fizică, cantitățile disponibile, prețul disponibilității și ușurința extragerii din produsul original. De exemplu, bismutul din medicina stomacului este împrăștiat (disipat) și, prin urmare, este imposibil de recuperat, în timp ce aliajele de bismut pot fi ușor recuperate și reciclate. Un bun exemplu în care reciclarea face o mare diferență este situația disponibilității resurselor pentru grafit , în care grafitul în fulgi poate fi recuperat dintr-o resursă regenerabilă numită kish, un deșeu fabricat din oțel creat atunci când carbonul se separă ca grafit în kish de metalul topit împreună cu zgura. . După ce este rece, kish-ul poate fi procesat.

Mai multe alte tipuri de resurse trebuie introduse. Dacă materialele strategice și critice sunt cel mai rău caz pentru resurse, dacă nu sunt atenuate prin substituție și / sau reciclare, una dintre cele mai bune este o resursă abundentă. O resursă abundentă este aceea al cărei material a găsit până acum o utilizare redusă, cum ar fi utilizarea argilelor cu conținut ridicat de aluminiu sau a anortozitei pentru a produce alumină și magneziu înainte de a fi recuperat din apa de mare. O resursă abundentă este destul de similară cu o resursă perpetuă. Baza de rezervă face parte dintr-o resursă identificată care are un potențial rezonabil de a deveni disponibil din punct de vedere economic într-un moment care depășește momentul în care tehnologia dovedită în prezent și economia actuală sunt în funcțiune. Resursele identificate sunt cele a căror locație, grad, calitate și cantitate sunt cunoscute sau estimate din dovezi geologice specifice. Rezervele sunt acea parte a bazei de rezervă care poate fi extrasă economic în momentul determinării; rezervele nu ar trebui folosite ca surogat pentru resurse, deoarece acestea sunt adesea denaturate de impozitare sau de nevoile de relații publice ale întreprinderii deținătoare.

Modele cuprinzătoare de resurse naturale

Harrison Brown și asociații săi au afirmat că umanitatea va procesa „minereu” de grad mai mic și mai scăzut. Fierul va proveni dintr-un material cu conținut scăzut de fier, cum ar fi roca brută, de oriunde dintr-o formațiune de fier , nu foarte diferit de intrarea utilizată pentru fabricarea peletelor de taconit în America de Nord și în alte părți de astăzi. Pe măsură ce rezervele de cărbune de cocsificare scad, producția de fontă și oțel va folosi procese care nu utilizează cocs (de exemplu, oțel electric). Industria aluminiului ar putea trece de la utilizarea bauxitei la utilizarea anortozitei și a argilei . Consumul de magneziu metalic și magneziu (adică în refractare), obținut în prezent din apa de mare, va crește. Sulful se va obține din pirite , apoi din gips sau anhidrit. Metale precum cuprul , zincul , nichelul și plumbul vor fi obținute din noduli de mangan sau din formațiunea Phosphoria (sic!). Aceste schimbări ar putea apărea în mod neregulat în diferite părți ale lumii. În timp ce Europa și America de Nord ar putea folosi anortozit sau argilă ca materie primă pentru aluminiu, alte părți ale lumii ar putea folosi bauxită, iar în timp ce America de Nord ar putea folosi taconit, Brazilia ar putea folosi minereu de fier. Vor apărea materiale noi (nota: au), rezultatul progreselor tehnologice, unele acționând ca înlocuitori și altele cu proprietăți noi. Reciclarea va deveni mai obișnuită și mai eficientă (notă: da!). În cele din urmă, mineralele și metalele vor fi obținute prin procesarea rocii „medii”. Roca, 100 de tone de rocă magmatică „medie”, va produce opt tone de aluminiu, cinci tone de fier și 0,6 tone de titan.

Modelul USGS bazat pe datele despre abundența crustelor și relația dintre rezerva și abundența lui McKelvey, este aplicat mai multor metale din scoarța Pământului (în întreaga lume) și în scoarța SUA. Potențialele resurse recuperabile în prezent (tehnologie actuală, economie) care se apropie cel mai mult de relația McKelvey sunt cele care au fost căutate de mai mult timp, cum ar fi cuprul, zincul, plumbul, argintul , aurul și molibdenul . Metalele care nu urmează relația McKelvey sunt produse care sunt produse secundare (ale metalelor majore) sau nu au fost vitale pentru economie până de curând ( titan , aluminiu într-un grad mai mic). Bismutul este un exemplu de metal secundar care nu urmărește foarte bine relația; rezervele de plumb de 3% din vestul SUA ar avea doar 100 ppm de bismut, în mod clar prea slab pentru o rezervă de bismut. Potențialul resurselor recuperabile la nivel mondial este de 2.120 milioane de tone pentru cupru, 2.590 milioane de tone pentru nichel, 3.400 de milioane de tone pentru zinc, 3.519 miliarde de tone pentru aluminiu și 2.035 miliarde de tone pentru fier.

Autori diverși au contribuții suplimentare. Unii cred că numărul de înlocuitori este aproape infinit, în special odată cu fluxul de materiale noi din industria chimică; produse finale identice pot fi realizate din diferite materiale și puncte de plecare. Materialele plastice pot fi bune conductoare electrice. Deoarece toate materialele sunt de 100 de ori mai slabe decât ar trebui teoretic, ar trebui să fie posibilă eliminarea zonelor de luxații și întărirea lor, permițând utilizarea unor cantități mai mici. Pe scurt, companiile „miniere” vor avea produse din ce în ce mai diverse, economia mondială se îndepărtează de materiale către servicii și populația pare să se niveleze, ceea ce implică o diminuare a creșterii cererii de materiale; o mare parte din materiale vor fi recuperate din roci oarecum neobișnuite, vor exista mult mai multe coproduse și subproduse dintr-o anumită operație și mai mult comerț cu minerale și materiale.

Tendința către resurse perpetue

Pe măsură ce noua tehnologie radicală are impact asupra lumii materialelor și mineralelor din ce în ce mai puternic, materialele folosite sunt din ce în ce mai susceptibile de a avea resurse perpetue. Există deja din ce în ce mai multe materiale care au resurse perpetue și din ce în ce mai puține materiale care au resurse nerenovabile sau sunt materiale strategice și critice. Unele materiale care au resurse perpetue precum sarea , piatra, magneziul și lutul comun au fost menționate anterior. Datorită noii tehnologii, diamantele sintetice au fost adăugate pe lista resurselor perpetue, deoarece pot fi ușor obținute dintr-o bucată de altă formă de carbon. Grafit sintetic, este realizat în cantități mari (electrozi de grafit, fibră de grafit) din precursori de carbon, cum ar fi cocs de petrol sau o fibră textilă. O firmă numită Liquidmetal Technologies, Inc. folosește îndepărtarea luxațiilor dintr-un material cu o tehnică care depășește limitările de performanță cauzate de slăbiciunile inerente ale structurii atomice cristaline. Realizează aliaje metalice amorfe , care păstrează o structură atomică aleatorie atunci când metalul fierbinte se solidifică, mai degrabă decât structura atomică cristalină (cu luxații) care se formează în mod normal atunci când metalul fierbinte se solidifică. Aceste aliaje amorfe au proprietăți de performanță mult mai bune decât de obicei; de exemplu, aliajele lor de zirconiu-titan Liquidmetal sunt cu 250% mai puternice decât un aliaj standard de titan. Aliajele Liquidmetal pot înlocui multe aliaje de înaltă performanță.

Explorarea fundului oceanului în ultimii cincizeci de ani a dezvăluit noduli de mangan și fosfat în multe locații. Mai recent, s-au descoperit depozite de sulfură polimetalică și „noroi negru” de sulfură polimetalică sunt acum depuse de la „fumătorii negri” Situația deficitului de cobalt din 1978 are acum o nouă opțiune: recuperarea acestuia din nodulii de mangan. O firmă coreeană intenționează să înceapă dezvoltarea unei operațiuni de recuperare a nodulilor de mangan în 2010; nodulii de mangan recuperați ar avea în medie 27% până la 30% mangan , 1,25% până la 1,5% nichel, 1% până la 1,4% cupru și 0,2% până la 0,25% cobalt (calitate comercială) Nautilus Minerals Ltd. intenționează să recupereze materialele de calitate comercială 29,9% zinc, 2,3% plumb și 0,5% cupru din depozite masive de sulfură polimetalică de pe fundul oceanului utilizând un dispozitiv sub formă de aspirator subacvatic care combină unele tehnologii actuale într-un mod nou. În parteneriat cu Nautilus sunt Tech Cominco Ltd. și Anglo-American Ltd., firme internaționale de top la nivel mondial.

Există, de asemenea, alte tehnici de extragere a robotilor care ar putea fi aplicate sub ocean. Rio Tinto folosește legături prin satelit pentru a permite muncitorilor aflați la 1500 de kilometri distanță să opereze instalații de foraj, să încarce mărfuri, să scoată minereu și să le arunce pe benzi transportoare și să plaseze explozivi pentru a exploda ulterior roca și pământul. Firma poate ține lucrătorii în afara acestui pericol și poate folosi și mai puțini lucrători. O astfel de tehnologie reduce costurile și compensează scăderea conținutului de metal al rezervelor de minereu. Astfel, o varietate de minerale și metale pot fi obținute din surse neconvenționale, cu resurse disponibile în cantități uriașe.

În cele din urmă, ce este o resursă perpetuă? Definiția ASTM pentru o resursă perpetuă este „una care este practic inepuizabilă pe o scară de timp umană”. Exemplele date includ energia solară, energia mareelor și energia eoliană, la care ar trebui adăugate sare, piatră, magneziu, diamante și alte materiale menționate mai sus. Un studiu privind aspectele biogeofizice ale sustenabilității a venit cu o regulă de practică prudentă conform căreia un stoc de resurse ar trebui să dureze 700 de ani pentru a atinge sustenabilitatea sau să devină o resursă perpetuă sau, pentru un caz mai rău, 350 de ani.

Dacă o resursă care durează 700 sau mai mulți ani este perpetuă, una care durează între 350 și 700 de ani poate fi numită resursă abundentă și este astfel definită aici. Cât timp materialul poate fi recuperat din resursa sa depinde de necesitatea umană și de schimbările tehnologice de la extracție prin ciclul de viață al produsului până la eliminarea finală, plus reciclabilitatea materialului și disponibilitatea unor înlocuitori satisfăcători. În mod specific, acest lucru arată că epuizarea nu are loc până când acești factori slăbesc și se joacă: disponibilitatea înlocuitorilor, gradul de reciclare și fezabilitatea acestuia, fabricarea mai eficientă a produsului de consum final, produse de consum mai durabile și mai durabile și chiar o serie de alți factori.

Cele mai recente informații despre resurse și îndrumări cu privire la tipurile de resurse care trebuie luate în considerare sunt prezentate în Ghidul de actualizare a resurselor [1]

Tranziție: resurse perpetue în paleorezurse

Resursele perpetue pot trece la a fi o paleorezursă. O paleoresursă este una care are o cerere redusă sau deloc pentru materialul extras din ea; un material învechit, oamenii nu mai au nevoie de el. Clasica resursă paleoretică este o resursă de silex de vârf de săgeată ; nimeni nu mai face vârfuri de săgeată sau vârfuri de lance din silex - realizarea unei bucăți ascuțite de fier vechi și utilizarea acestuia sunt mult mai simple. Produsele pentru adolescenți includ cutii de tablă, folie de tablă, tablă de ardezie a școlii și radio în tehnologia medicală. Radiul a fost înlocuit cu cobalt-60 mult mai ieftin și alți radioizotopi în tratamentul cu radiații. Plumbul fără coroziune, ca acoperire a cablului, a fost înlocuit cu materiale plastice.

Antracitul din Pennsylvania este un alt material în care tendința spre învechire și devenirea unei paleore surse poate fi prezentată statistic. Producția de antracit a fost de 70,4 milioane de tone în 1905, 49,8 milioane de tone în 1945, 13,5 milioane de tone în 1965, 4,3 milioane de tone în 1985 și 1,5 milioane de tone în 2005. Cantitatea utilizată de persoană a fost de 84 kg de persoană în 1905, 7,1 kg în 1965 și 0,8 kg în 2005. [2] Comparați acest lucru cu rezervele de antracit USGS de 18,6 miliarde de tone și resursele totale de 79 miliarde de tone; cererea de antracit a scăzut atât de mult încât aceste resurse sunt mai mult decât perpetue.

Întrucât resursele de antracit se situează atât de departe în gama de resurse perpetue și cererea de antracit a scăzut până acum, este posibil să vedem cum antracitul ar putea deveni o paleoresursă? Probabil de faptul că clienții continuă să dispară (adică să se transforme în alte tipuri de energie pentru încălzirea spațiului), rețeaua de alimentare se atrofiază, deoarece dealerii de cărbune antracit nu pot reține suficientă afacere pentru a acoperi costurile și a închide și minele cu un volum prea mic pentru a acoperi și costurile închide. Acesta este un proces care se consolidează reciproc: clienții se transformă în alte forme de energie mai curată care produc mai puțină poluare și dioxid de carbon, apoi dealerul de cărbune trebuie să închidă din cauza lipsei unui volum suficient de vânzări pentru a acoperi costurile. Ceilalți clienți ai dealerului de cărbune sunt apoi obligați să se convertească, cu excepția cazului în care găsesc alt dealer de cărbune din apropiere. În cele din urmă, mina de antracit se închide deoarece nu are suficient volum de vânzări pentru a-și acoperi costurile.

Cicluri geochimice globale

Cicluri geochimice globale critice pentru viață
Ciclul azotului
Ciclu de apă
Ciclul carbonului
Ciclul oxigenului

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

David A. Anderson (2019). Economie de mediu și managementul resurselor naturale 5e, [3] New York: Routledge.
Michael J. Conroy și James T. Peterson (2014). Luarea deciziilor în managementul resurselor naturale, New York: Wiley-Blackwell.
Kevin H. Deal (2016). Wildlife & Natural Resource Management 4e, Boston: Delmar Cengage Learning.

Languages

In other projects