مقدمة
تعتمد راحتنا التي نتمتع بها على استعمالنا الغزير للثروات المعدنية. فكل ما نستعمله، من الأقلام إلى أجهزة الكمبيوتر مصنوع من المعادن التي تم استخراجها من الأرض. ومع أن استخرج المعادن وتصنيعها ونقلها عمليات حتمية لا يمكن تجنبها، إلا أن لها تأثيرها على البيئة. ويعتبر التقليل من تخريب الأراضي والأنظمة البيئية أثناء مرحلة التزود بالمعادن المهمة تحديا تكنولوجيا.
ما هي القضايا المطروحة
على الرغم من التخوف في العقود القليلة الأخيرة من شح بعض المصادر المعدنية، إلا أن مخزون معظم المعادن الأساسية لا يحوز على الاهتمام الكافي. إذ أن مخزون معظم هذه المعادن قد زاد خلال العقدين الأخيرين على الرغم من النمو السكاني وزيادة الاستهلاك.
وهناك عدد من القضايا البيئية المتعلقة بالتعدين واستخراج المعادن. استخراج المعادن من سطح التربة أو المنطقة التي تلي السطح يحتاج إلى إزالة مساحات من التربة. فاستخراج طن واحد من النحاس يستلزم إزالة ومعالجة 350 طنا من المادة الخام(العرق). وعلى الرغم من أن استصلاح الأراضي المدمرة نتيجة تعرضها لعمليات التعدين (استخراج المعادن) تمثل مشكلة، إلا انه في الكثير من الحالات نجد أن الشركات التي أنشأت مناجم التعدين لم تعد موجودة، مما يشكل صعوبة في تحديد المسؤوليات القانونية لتغطية نفقات إصلاح الموقع، وينظم استغلال المعادن في الأراضي العامة في الولايات المتحدة بموجب قانون التعدين الصادر عام 1872 والذي لا يزال إلى الآن محل خلاف.
أن عددا من الدول النامية غنية بثرواتها المعدنية، إلا أنها تفتقر إلى التكنولوجيا اللازمة لاستخراج المعادن من مصادرها دون التسبب بأضرار بيئية. كما أن المحيطات تعد مصادر ضخمة للمعادن، مع أن عملية استخراجها منها غير مجدية اقتصاديا بعد إلى الآن. ومع ذلك فان العديد من الدول تتسابق في تطوير تكنولوجيا التعدين البحري، مخالفة بذلك حقوق استخدام المعادن في محيطات العالم والتي لا بد أن تنشأ عنها خلافات.
ما هي المشكلات
أن التأثيرات البيئية لعملية التعدين واضحة عموما، والبحث في هذا المجال يتركز على اكثر الأساليب فاعلية في استصلاح الأراضي التي تم إفسادها. وتعد عملية التخفيف من امتصاص أحماض المناجم وخاصة في المهجور منها مشكلة ملحة. فبعض المناجم يعود تاريخها إلى عهد الرومان ولا تزال تصرف أحماضا إلى الآن. ويعزى اسيد المناجم إلى البيريت أوكبريتيد الحديد الموجود في الأرض. فعند الحفر تتعرض المعادن إلى الهواء ويتفاعل الأكسجين والماء لتكوين كبريتيد الحديد المعقد الذي يجري في الماء. وتستخدم عمليات التعدين الحديثة الكلس ومواد كيميائية أخرى لمعالجة صرف الأحماض، إلا أن فعالية هذا الأسلوب على المدى البعيد لم تعرف بعد.
ما هي المخاطر والمعوقات
أن معظم المنتجات التي نستخدمها اليوم مأخوذة من مصادر معدنية، حتى أن معظم المواد البشرية الصنع مثل البلاستيك مشتقة من مواد استخرجت من الأرض. وتتجه الصناعة نحو التخلي عن المعادن باستخدام مواد اقل وزنا مستعيضين بالمواد البشرية الصنع مثل البلاستيك عن المعادن, وبإعادة التصنيع، وكل هذا يقلل من كمية المعادن اللازمة. فالذهب على سبيل المثال, ولكونه طيعا في الطرق وعالي التوصيل ولا يتفاعل مع غيره من المواد، فانه يستعمل بكثرة في صناعة الأدوات الطبية كما في أجهزة الكمبيوتر والدوائر الكهربائية.
المفاهيم الأساسية
أن القشرة الخارجية لقارات الكرة الأرضية والتي تحتوي بشكل أساسي على صخور السيلكات تتركب بنسبة 47% من الأكسجين وما يزيد عن 27% من السيليكون. وهذه العناصر بالإضافة إلى الألمنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم تكون 99% من القشرة الأرضية. وتعتبر مصادر المعادن المهمة مثل الذهب والرصاص والزنك والفضة والبلاتين نادرة نسبيا، ويمكن التنقيب عنها فقط لان عمليات جيولوجية معينة (البراكين، ثقوب ناتجة عن تأثير الماء) تسببت في تركيزها على شكل ترسبات خام. وهذه الأحداث الجيولوجية المكثفة لها علاقة بتكوين الجبال، وكنتيجة لذلك فان التجمعات الغنية من المواد الخام موجودة في الولايات الجبلية مثل فيرجيينيا الغربية ونيفادا وكاليفورنيا.
أن كل كتاب متعلق بعلوم الأرض والجيولوجيا يحتوي في العموم على شروحا للتركيب الكيميائي لقشرة الأرض والعمليات التي تحدث فيها والمتعلقة بمراكز ترسب المعادن. ويقدم مركز الاستطلاع البيولوجي الأمريكي معلومات حول الثروات المعدنية ومواقعها في الولايات المتحدة, بالإضافة إلى أن العديد من الولايات تحتوي وكالات للتنقيب تمتلك معلومات حول عمليات التعدين والثروات المعدنية في كل منها, كما أن المصادر التالية قد تكون مفيدة.
الثروات المعدنية واحتياطاتها:
أن رفاهيتنا تعتمد إلى حد بعيد على سلامة الذخيرة المحدودة من المعادن الموجودة فوق وتحت سطح الأرض. ولتعزيز هذه الذخيرة، أي جعلها تدوم مدة أطول, هناك أساليب عدة تشمل صيانة الأنهار والغابات واعادة التصنيع واستخدام البدائل. ولكن, بدون التوصل إلى صيغة تجمع بين عدم الاستخدام واعادة التصنيع واستخدام البدائل, تجعل استخراج معدن معين أمرا غير ضروري, فان المخزون من أي مادة غير قابلة للتجدد سينفذ حتما.
لا بد من اتخاذ عدد من الإجراءات للتوصل إلى جدول زمني لتقدير مدة بقاء مخزون مورد ما من المواد غير القابلة للتجدد.يفترض البعض أحيانا أن أنماط الاستخدام الحالية أو الماضية للموارد ستستمر في المستقبل وأن الاحتياطي المحدد حاليا يشكل الكمية الإجمالية التي ستكون متوفرة للاستعمال من معدن ما.أن هذه الافتراضات يمكن أن تكون مضللة وتغفل أن تضع في الاعتبار ما قد يتوفر في المستقبل من تقنيات اكثر فاعلية في استخراج المعادن وتدويرها واستخراج البدائل,واليت قد تؤثر على أنماط استخدام الموارد في المستقبل.
خلال محاولات مركز المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة لتقدير الكميات المتبقية من الموارد المعدنية في الولايات المتحدة وإمكانيات توافرها يستخدم نظام تصنيف يقدر:أولا درجة التأكد من وجود المخزون من هذه المواد وكميته.ثانيا، الجدوى الاقتصادية من استخراجها.
في هذا النظام، تعرف الاحتياطات بأنها ذلك المخزون المعروف انه موجود سواء أكان استخراجه ممكنا على المستويين الاقتصادي والتكنولوجي في الوقت الحاضر أم لا. بهذا التعريف، فان مخزون مادة ما يتضمن احتياطها إضافة لأي كميات إضافية قد(وقد لا)تصبح في وقت ما مخزونا يمكن إعادة تصنيفه.
استخراج المعادن:
بدأ استخراج النحاس من المناجم قبل اكثر من خمسة آلاف سنة في إيران، وان كانت بعض الأدوات النحاسية التي اكتشفت في تايلاند ربما تكون اقدم من ذلك. وأول النصوص حول استخراج المعادن في العالم كتبها جورجيوس اغريكولا عام 1556 م. تختلف أساليب استخراج المعادن حسب نوع موقع الثروة المعدنية والتكنولوجيا المتوفرة، فالتنقيب تحت سطح الأرض ضروري عندما تكون المعادن موجودة على شكل عروق عميقة، وللوصول إلى هذه العروق يتم حفر إنفاق ومداخل للمناجم، وقد كانت هذه عملية خطرة في الماضي ولكن تطور التكنولوجيا وإجراءات السلامة حسنت من الوضع في الوقت الحاضر. أن الثروات المعدنية والقريبة من سطح الأرض يمكن استخراجها بطريقة التنقيب السطحي أو التنقيب بطريق الحفرة المفتوحة، التي تعني إزالة الصخور أو التربة وتسمى(الثقل الزائد)، ثم تفصل المعادن من خلال أساليب متعددة. ولهذه الطريقة تأثيرات على البيئة تتضمن الغبار، تدفق المياه وتلوث المياه الجوفية.
هناك موارد وثروات طبيعية أخرى(الماء والنفط) يتم استخراجها من خلال عمليات الحفر، ويجري حاليا تطوير تقنيات جديدة لتحسين فعالية هذه الطريقة والتخفيف من تأثيرات الاستخراج والتصنيع على البيئة.
التخلي عن استخدام المواد الخام:
شهد القرن العشرون ارتفاعا هائلا في إنتاج و استهلاك المواد المصنعة. مع ذلك، فان معدل استهلاك الفرد للمواد الخام، بما فيها المعادن، اخذ في التناقص. وتدوير عدد من المعادن أمر ذو مغزى، فعلى سبيل المثال، يتم استرجاع واعادة استخدام 66% من الفولاذ و 96% من رصاص البطاريات، الأمر الذي يقلل الحاجة إلى المادة الخام بشكل واضح. كذلك أدت تقنيات جديدة مثل استخدام البدائل إلى تقليص كميات المواد الخام المستخدمة في المنتجات الجديدة، من ذلك، استبدال الأسلاك المصنوعة من النحاس المستخدمة في شبكات الاتصالات بأسلاك من ألياف السلكا و هي المادة الأكثر شيوعا في القشرة الأرضية. كذلك فان المواد الخام المستخدمة في السيارات والأدوات المنزلية وجميع السلع الاستهلاكية تقريبا هي الان اقل احتوائا على المواد الخام مما كانت عليه قبل ثلاثة عقود، لان كمية الفولاذ والمعادن فيها اقل، ولكن في الوقت نفس فان عمر العديد من هذه السلع الاستهلاكية كجهاز التلفون مثلا، اقل من التصاميم السابقة، وهذا يقلل من الميزة التي ذكرناها على المدى الطويل.
تعتمد راحتنا التي نتمتع بها على استعمالنا الغزير للثروات المعدنية. فكل ما نستعمله، من الأقلام إلى أجهزة الكمبيوتر مصنوع من المعادن التي تم استخراجها من الأرض. ومع أن استخرج المعادن وتصنيعها ونقلها عمليات حتمية لا يمكن تجنبها، إلا أن لها تأثيرها على البيئة. ويعتبر التقليل من تخريب الأراضي والأنظمة البيئية أثناء مرحلة التزود بالمعادن المهمة تحديا تكنولوجيا.
ما هي القضايا المطروحة
على الرغم من التخوف في العقود القليلة الأخيرة من شح بعض المصادر المعدنية، إلا أن مخزون معظم المعادن الأساسية لا يحوز على الاهتمام الكافي. إذ أن مخزون معظم هذه المعادن قد زاد خلال العقدين الأخيرين على الرغم من النمو السكاني وزيادة الاستهلاك.
وهناك عدد من القضايا البيئية المتعلقة بالتعدين واستخراج المعادن. استخراج المعادن من سطح التربة أو المنطقة التي تلي السطح يحتاج إلى إزالة مساحات من التربة. فاستخراج طن واحد من النحاس يستلزم إزالة ومعالجة 350 طنا من المادة الخام(العرق). وعلى الرغم من أن استصلاح الأراضي المدمرة نتيجة تعرضها لعمليات التعدين (استخراج المعادن) تمثل مشكلة، إلا انه في الكثير من الحالات نجد أن الشركات التي أنشأت مناجم التعدين لم تعد موجودة، مما يشكل صعوبة في تحديد المسؤوليات القانونية لتغطية نفقات إصلاح الموقع، وينظم استغلال المعادن في الأراضي العامة في الولايات المتحدة بموجب قانون التعدين الصادر عام 1872 والذي لا يزال إلى الآن محل خلاف.
أن عددا من الدول النامية غنية بثرواتها المعدنية، إلا أنها تفتقر إلى التكنولوجيا اللازمة لاستخراج المعادن من مصادرها دون التسبب بأضرار بيئية. كما أن المحيطات تعد مصادر ضخمة للمعادن، مع أن عملية استخراجها منها غير مجدية اقتصاديا بعد إلى الآن. ومع ذلك فان العديد من الدول تتسابق في تطوير تكنولوجيا التعدين البحري، مخالفة بذلك حقوق استخدام المعادن في محيطات العالم والتي لا بد أن تنشأ عنها خلافات.
ما هي المشكلات
أن التأثيرات البيئية لعملية التعدين واضحة عموما، والبحث في هذا المجال يتركز على اكثر الأساليب فاعلية في استصلاح الأراضي التي تم إفسادها. وتعد عملية التخفيف من امتصاص أحماض المناجم وخاصة في المهجور منها مشكلة ملحة. فبعض المناجم يعود تاريخها إلى عهد الرومان ولا تزال تصرف أحماضا إلى الآن. ويعزى اسيد المناجم إلى البيريت أوكبريتيد الحديد الموجود في الأرض. فعند الحفر تتعرض المعادن إلى الهواء ويتفاعل الأكسجين والماء لتكوين كبريتيد الحديد المعقد الذي يجري في الماء. وتستخدم عمليات التعدين الحديثة الكلس ومواد كيميائية أخرى لمعالجة صرف الأحماض، إلا أن فعالية هذا الأسلوب على المدى البعيد لم تعرف بعد.
ما هي المخاطر والمعوقات
أن معظم المنتجات التي نستخدمها اليوم مأخوذة من مصادر معدنية، حتى أن معظم المواد البشرية الصنع مثل البلاستيك مشتقة من مواد استخرجت من الأرض. وتتجه الصناعة نحو التخلي عن المعادن باستخدام مواد اقل وزنا مستعيضين بالمواد البشرية الصنع مثل البلاستيك عن المعادن, وبإعادة التصنيع، وكل هذا يقلل من كمية المعادن اللازمة. فالذهب على سبيل المثال, ولكونه طيعا في الطرق وعالي التوصيل ولا يتفاعل مع غيره من المواد، فانه يستعمل بكثرة في صناعة الأدوات الطبية كما في أجهزة الكمبيوتر والدوائر الكهربائية.
المفاهيم الأساسية
أن القشرة الخارجية لقارات الكرة الأرضية والتي تحتوي بشكل أساسي على صخور السيلكات تتركب بنسبة 47% من الأكسجين وما يزيد عن 27% من السيليكون. وهذه العناصر بالإضافة إلى الألمنيوم والحديد والكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم تكون 99% من القشرة الأرضية. وتعتبر مصادر المعادن المهمة مثل الذهب والرصاص والزنك والفضة والبلاتين نادرة نسبيا، ويمكن التنقيب عنها فقط لان عمليات جيولوجية معينة (البراكين، ثقوب ناتجة عن تأثير الماء) تسببت في تركيزها على شكل ترسبات خام. وهذه الأحداث الجيولوجية المكثفة لها علاقة بتكوين الجبال، وكنتيجة لذلك فان التجمعات الغنية من المواد الخام موجودة في الولايات الجبلية مثل فيرجيينيا الغربية ونيفادا وكاليفورنيا.
أن كل كتاب متعلق بعلوم الأرض والجيولوجيا يحتوي في العموم على شروحا للتركيب الكيميائي لقشرة الأرض والعمليات التي تحدث فيها والمتعلقة بمراكز ترسب المعادن. ويقدم مركز الاستطلاع البيولوجي الأمريكي معلومات حول الثروات المعدنية ومواقعها في الولايات المتحدة, بالإضافة إلى أن العديد من الولايات تحتوي وكالات للتنقيب تمتلك معلومات حول عمليات التعدين والثروات المعدنية في كل منها, كما أن المصادر التالية قد تكون مفيدة.
الثروات المعدنية واحتياطاتها:
أن رفاهيتنا تعتمد إلى حد بعيد على سلامة الذخيرة المحدودة من المعادن الموجودة فوق وتحت سطح الأرض. ولتعزيز هذه الذخيرة، أي جعلها تدوم مدة أطول, هناك أساليب عدة تشمل صيانة الأنهار والغابات واعادة التصنيع واستخدام البدائل. ولكن, بدون التوصل إلى صيغة تجمع بين عدم الاستخدام واعادة التصنيع واستخدام البدائل, تجعل استخراج معدن معين أمرا غير ضروري, فان المخزون من أي مادة غير قابلة للتجدد سينفذ حتما.
لا بد من اتخاذ عدد من الإجراءات للتوصل إلى جدول زمني لتقدير مدة بقاء مخزون مورد ما من المواد غير القابلة للتجدد.يفترض البعض أحيانا أن أنماط الاستخدام الحالية أو الماضية للموارد ستستمر في المستقبل وأن الاحتياطي المحدد حاليا يشكل الكمية الإجمالية التي ستكون متوفرة للاستعمال من معدن ما.أن هذه الافتراضات يمكن أن تكون مضللة وتغفل أن تضع في الاعتبار ما قد يتوفر في المستقبل من تقنيات اكثر فاعلية في استخراج المعادن وتدويرها واستخراج البدائل,واليت قد تؤثر على أنماط استخدام الموارد في المستقبل.
خلال محاولات مركز المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة لتقدير الكميات المتبقية من الموارد المعدنية في الولايات المتحدة وإمكانيات توافرها يستخدم نظام تصنيف يقدر:أولا درجة التأكد من وجود المخزون من هذه المواد وكميته.ثانيا، الجدوى الاقتصادية من استخراجها.
في هذا النظام، تعرف الاحتياطات بأنها ذلك المخزون المعروف انه موجود سواء أكان استخراجه ممكنا على المستويين الاقتصادي والتكنولوجي في الوقت الحاضر أم لا. بهذا التعريف، فان مخزون مادة ما يتضمن احتياطها إضافة لأي كميات إضافية قد(وقد لا)تصبح في وقت ما مخزونا يمكن إعادة تصنيفه.
استخراج المعادن:
بدأ استخراج النحاس من المناجم قبل اكثر من خمسة آلاف سنة في إيران، وان كانت بعض الأدوات النحاسية التي اكتشفت في تايلاند ربما تكون اقدم من ذلك. وأول النصوص حول استخراج المعادن في العالم كتبها جورجيوس اغريكولا عام 1556 م. تختلف أساليب استخراج المعادن حسب نوع موقع الثروة المعدنية والتكنولوجيا المتوفرة، فالتنقيب تحت سطح الأرض ضروري عندما تكون المعادن موجودة على شكل عروق عميقة، وللوصول إلى هذه العروق يتم حفر إنفاق ومداخل للمناجم، وقد كانت هذه عملية خطرة في الماضي ولكن تطور التكنولوجيا وإجراءات السلامة حسنت من الوضع في الوقت الحاضر. أن الثروات المعدنية والقريبة من سطح الأرض يمكن استخراجها بطريقة التنقيب السطحي أو التنقيب بطريق الحفرة المفتوحة، التي تعني إزالة الصخور أو التربة وتسمى(الثقل الزائد)، ثم تفصل المعادن من خلال أساليب متعددة. ولهذه الطريقة تأثيرات على البيئة تتضمن الغبار، تدفق المياه وتلوث المياه الجوفية.
هناك موارد وثروات طبيعية أخرى(الماء والنفط) يتم استخراجها من خلال عمليات الحفر، ويجري حاليا تطوير تقنيات جديدة لتحسين فعالية هذه الطريقة والتخفيف من تأثيرات الاستخراج والتصنيع على البيئة.
التخلي عن استخدام المواد الخام:
شهد القرن العشرون ارتفاعا هائلا في إنتاج و استهلاك المواد المصنعة. مع ذلك، فان معدل استهلاك الفرد للمواد الخام، بما فيها المعادن، اخذ في التناقص. وتدوير عدد من المعادن أمر ذو مغزى، فعلى سبيل المثال، يتم استرجاع واعادة استخدام 66% من الفولاذ و 96% من رصاص البطاريات، الأمر الذي يقلل الحاجة إلى المادة الخام بشكل واضح. كذلك أدت تقنيات جديدة مثل استخدام البدائل إلى تقليص كميات المواد الخام المستخدمة في المنتجات الجديدة، من ذلك، استبدال الأسلاك المصنوعة من النحاس المستخدمة في شبكات الاتصالات بأسلاك من ألياف السلكا و هي المادة الأكثر شيوعا في القشرة الأرضية. كذلك فان المواد الخام المستخدمة في السيارات والأدوات المنزلية وجميع السلع الاستهلاكية تقريبا هي الان اقل احتوائا على المواد الخام مما كانت عليه قبل ثلاثة عقود، لان كمية الفولاذ والمعادن فيها اقل، ولكن في الوقت نفس فان عمر العديد من هذه السلع الاستهلاكية كجهاز التلفون مثلا، اقل من التصاميم السابقة، وهذا يقلل من الميزة التي ذكرناها على المدى الطويل.