Transcript Utjecaji eksploatacije mineralnih sirovina na okoliš

Sveučilište u Zagrebu
Geotehnički fakultet Varaždin
Josip Mesec
Utjecaji eksploatacije mineralnih sirovina na okoliš
svibanj, 2012. godina
Mineralne sirovine, Zakon o rudarstvu RH (NN 75/09)
•
1. energetske mineralne sirovine: fosilne gorive tvari: ugljen (treset, lignit, smeđi ugljen,
kameni ugljen), ugljikovodici (nafta, plin i zemni vosak), asfalt i uljni škriljavci; radioaktivne
rude; mineralne i geotermalne vode iz kojih se mogu pridobivati mineralne sirovine ili
koristiti akumulirana toplina u energetske svrhe, osim mineralnih i geotermalnih voda koje se
koriste u ljekovite, balneološke i rekreativne svrhe ili kao voda za piće i druge namjene, na
koje se primjenjuju propisi o vodama,
•
2. mineralne sirovine za industrijsku preradu: grafit, sumpor, barit, tinjci, gips, kreda,
bentonitna glina, kremen, kremeni pijesak, porculanska, keramička i vatrostalna glina,
feldspati, talk, tuf, mineralne sirovine za proizvodnju cementa, karbonatne mineralne
sirovine (vapnenci i dolomiti) za industrijsku preradbu, silikatne mineralne sirovine za
industrijsku preradbu, sve vrste soli (morska sol) i solnih voda, brom, jod, peloidi,
•
3. mineralne sirovine za proizvodnju građevnog materijala: tehničko-građevni kamen
(amfibolit, andezit, bazalt, dijabaz, granit, dolomit, vapnenac), građevni pijesak i šljunak,
ciglarska glina,
•
4. arhitektonsko-građevni kamen,
•
5. mineralne sirovine kovina: boksit, živa, zlato u naplavinama, željezni oksidi i hidroksidi i
drugi spojevi
Rude su nacionalno blago i neobnovljivi resurs, a rudarstvo je opsežna i kompleksna
grana tehnike, bez koje je nezamisliv opstanak civilizacije.
O značaju ruda i rudarstva već su davne 1914. godine na specifičan način pisali Mijo Kišpatić * i
Fran Tućan ** u svojoj knjizi Slike iz rudstva: „Ma da rude ne svraćaju na se čovjekovu pozornost
onoliko koliko biline i životinje, ipak su one isto tako važni članovi prirode, kao biline i životinje.
Što više, možemo i moramo ustvrditi, da je u rudstvu klica života, koja se onako lijepo razbujala u
biljku i životinju. Bez ruda ne bi bio moguć opstanak bilinskoga carstva. Jer moramo naime znati,
da biline ponajglavnije tvari, bez kojih one ne bi mogle ni časa živjeti dobivaju od rude. Što bi
biljka primjerice bez fosfora? Za hranu joj je to počelo nužno potrebno, a otkuda da ga dobije?
Nigdje ga ne će naći, nego u kamenju i tlu, koje je sastavljeno baš od ruda, u kamenju i tlu, gdje
mu je sijelo. Fosfor je tu vezan na jednu rudu, koju nazvaše apatitom. No, nesamo fosfor, nego i
još neka druga nužna počela, može bilina dobiti samo iz rude, jer ih drugdje nigdje nema. Tako
eto počela kalcij, kalij, željezo, magnezij itd, najvažnije su sastojine ruda, koje onda otapanjem
prelaze u organizam, u tijelo biljkino. Pa gle, ako malo točnije promotrimo ovaj uski savez izmed
biline i rude, što ćemo vidjeti? Vidjet ćemo, da one tvari, ona počela, koja su ponajglavnija u
sastavu rude, da su te tvari, ta počela ujedino ponajglavnija u sastavu bilja. Iz mrtve rude prešla
su ona u bilinu, u živi organizam, dapače sama su postala živim organizmom…….”
__________
*Mijo Kišpatić rođen je u Osijeku 1851. godine, a umro u Zagrebu 1926.godine. Bio je hrvatski
mineralog, redoviti sveučilišni profesor Mudroslovnog (Filozofskog) fakulteta u Zagrebu, član
JAZU (danas HAZU), pisac udžbenika iz petrografije, mineralogije i seizmografije, prvi doktor
znanosti s područja prirodnih znanosti Sveučilišta u Zagrebu (tada Sveučilišta Franje Josipa I.) i to
7. svibnja 1881. godine.
**Fran Tućan rođen je u Divuši kraj Dvora 1878. godine, a umro 1954. godine. Mineralog. Bio je
prvi dekan zagrebačkog Prirodoslovno-matematičkog fakulteta, predsjednik Hrvatskog
prirodoslovnog društva i Matice Hrvatske, i glavni urednik popularnog časopisa Priroda.
EKSPLOATACIJA (kopanje, dobivanje,vađenje) MINERALNIH SIROVINA
 površinska (površinski kopovi),
Plitki površinski kop Garzweiler, pokrajina
Nordrhein-Westfalen u SR Njemačkoj je
smješten na 4 800 hektara površine, zalihe
ugljena iznose 1 300 milijuna tona. Godišnja
proizvodnja iznosi 35 do 45 milijuna tona, pri
čemu treba prethodno godišnje skinuti 175 do
225 milijuna tona otkrivke (odnos ruda jalovina
1:5). Kop posjeduje odobrenje za izvođenje rudarskih
radova do 2045. godine.
 podzemna (rudnici, jame),
Najdublji rudnik na svijetu East Rand Mine
je rudnik zlata u Južnoafričkoj Republici, dubok 3585 m.
 podvodna (jezera, riječni tokovi).
Plovni bager sa grabilicom na pontonu
Osnovne razlike između površinske i
podzemne eksploatacije
•
•
•
uvjeti rada na površinskom kopu su
daleko sigurniji i povoljniji od rada u
podzemlju,
praktički
potpuno
iskorištenje ležišta, mogućnost
potpune
mehanizacije
i
automatizacije
tehnološkog
procesa, ekonomičniji tehnološki
proces,
eksploatacija površinskim kopom
zauzima daleko veće površine i ima
daleko više izravnih učinaka na
okoliš,
podzemnim rudarskim radovima se
otkopava relativno malo jalovih
proslojaka.
Ograničenje površinskog kopa po
prostoru i dubini, spada u temeljnu i
najvažniju projektantsku zadaću.
Neslojevita rudna ležišta radi položaja u
prostoru i načina zalijeganja, najčešće
uvjetuju određivanje granične dubine
(economic pit limit) do koje ih je u plićim
dijelovima Zemljine kore ekonomično
otkopavati površinskim kopom.
Rudarskim projektom se definiraju optimalne dimenzije površinskog kopa, a projektirana tehnologija dobivanja
mora osigurati najveće iskorištenje rude iz ležišta i najveću moguću dobit, uz djelotvornu zaštitu okoliša
Rudarstvo na početku 21. stoljeća
Razvoj rudarstva u budućnosti ovisiti će o:
• daljnjem prirastu stanovništva na Zemlji,
• potražnjom za energijom i mineralnim sirovinama,
• realnim procjenama zaliha postojećih ruda,
• pretpostavkama o gospodarskom rastu pojedinih regija,
• stanju okoliša.
Prirast stanovništva
Sa demografskog stanovišta, 20. stoljeće je izuzetak. To je stoljeće najvećeg prirasta
stanovništva na Zemlji.
Do 1926. godine na Zemlji je živjelo 2 milijarde stanovnika. 1960. godine bilo nas je
3 milijarde, 1974. godine 4 milijarde, 1987. godine 5 milijardi, a 1999. godine 6 milijardi.
Prema tom trendu, oko 2012. godine na Zemlji će živjeti 7, a oko 2025. godine
8 milijardi ljudi.
Udio nerazvijenih i zemalja u razvoju u ukupnom broju stanovništva iznosio je
1998. godine 76 %, i prema predviđanjima, do polovice 21. stoljeća iznositi će preko
80 %.
Potražnja za energijom i mineralnim sirovinama
Dispariteti između najrazvijenijih i „trećih“ zemalja, još
uvijek su veoma izraženi, a njihovo postupno
izjednačavanje je središnja zadaća. Ta zadaća može se
uspješno riješiti i uz transfer visokih tehnologija u
nerazvijene i srednje razvijene zemlje.
Pomoću opskrbe energijom i najpotrebnijim
mineralnim sirovinama pristupačnima po cijeni, biti će
jedino moguće uništiti đavolji krug gladi i siromaštva.
Svjetske energetske potrebe, broj i prirast svjetskog stanovništva do 2050. godine.
Izvor: Međunarodna agencija za energiju (IEA),
1 SKE (Steinkohle-Einheiten) = toplinska energija preračunata preko 1kg kamenog ugljena: 7 000
• 4 186,8 J = 29.307.600 J = 29,3076 MJ.
PROIZVODNJA I POTROŠNJA ENERGENATA U RH
Već godinama u Hrvatskoj nema suvislog pristupa proizvodnji i korištenju energije.
Oko 48% posto domaće proizvodnje energenata (primarne) u Hrvatskoj 2008. čini proizvodnja plina.
Oko 25% je hidroenergija, a ostalo je proizvodnja nafte 18%, ogrjevnog drveta i drugog.
U potrošnji energenata dominantna su tekuća goriva 44%, zatim plin 27%, te hidroenergija 12%.
Domaća proizvodnja energenata u Hrvatskoj zadovoljavala je 2008. tek 47,7% potreba za energijom.
UDJELI PROIZVODNJE I POTROŠNJE PRIMARNIH ENERGENATA 2008.
197 PJ
47,7 %
NEOVISNOST
HRVATSKE ?
413 PJ
Izvor: Dr sc Branimir Molak: Stanje u energetici RH. Zagreb, ožujak 2011. godine
Procjena zaliha postojećih ruda
Predviđanja o brzom iscrpljenju čvrstih mineralnih sirovina nisu se
ostvarila (to se ne odnosi na naftu i plin čije su procijenjene rezerve
ograničene), tako da će rudarstvo i u budućnosti moći namirivati
potrebe energetskog sektora za mineralnim sirovinama, pri čemu će
biti veliki naglasak na zaštiti okoliša.
Zaštita okoliša postala je snažan ograničavajući faktor u otkopavanju
mineralnih sirovina. Primjerice, ugljen čiji je današnji ukupni udio u
proizvodnji energije 25 %, glavni je izvor ugljičnog dioksida u
atmosferi.
Intenzivni industrijski razvoj koji povlači za sobom sve veće potrebe
za eksploatacijom mineralnih sirovina, naročito energenata, u
najnovije doba je izazvao niz problema vezanih za okoliš.
To su: klimatske promjene, oštećenje ozonskog omotača, suše,
uništenje šuma, prijetnje održanju bioloških vrsta i ostalo.
Rješavanje tih problema nameće sasvim novi pristup u svim
djelatnostima, pa tako i u rudarskoj. Taj pristup u osnovi
podrazumijeva izravno uključivanje zaštite i očuvanja okoliša u
planove razvoja.
S tim u vezi je definiran takozvani koncept održivog razvoja, koji
nakon izvješća Svjetske komisije za okoliš i razvoj 1987. godine
postao glavnim pojmom i idejom vodiljom novog pristupa zaštiti
i očuvanju okoliša.
Posljedice otkopavanja mineralnih sirovina svode se na:
• zauzimanje prostora,
• promjene krajobraza,
• degradaciju i onečišćenje tla, gubitak tla površinskom eksploatacijom i degradacija
odlaganjem jalovine, onečišćenje na primjer izlijevanjem nafte, ulja, maziva i
slično, slijeganje tla uslijed podzemnih radova,
• štetni utjecaji miniranja: seizmičke oscilacije tla, prašina i buka,
• onečišćenje zraka plinovima oslobođenim pri miniranju, ispušnim plinovima
mehanizacije, prašinom pri eksploataciji, utovaru, transportu i preradi,
• onečišćenje voda - površinskih (zamuljena otpadna voda od „mokrog“ postupka
separacije i od ispiranja sitne prašine površinskim tečenjem, erozija) i podzemnih
(moguće izlijevanje štetnih tvari kroz propusnu podlogu u vodonosnik),
• stvaranje prevelike buke: pri radu teške mehanizacije pri dobivanju, utovaru i
transportu i preradi,
• utjecaj na mikroklimu zbog promjene krajobraza, uklanjanja većih šumskih površina,
stvaranja umjetnih jezera,
• utjecaj na floru čistom sječom šuma i prašinom,
• utjecaj na faunu eksploatacijskim procesom,
• utjecaj na promet i prometnu infrastrukturu,
• rizike od ekoloških nesreća.
Zauzimanje prostora
Zauzimanje prostora za eksploataciju mineralnih sirovina je u osnovi
vezano uz lokacijsku predisponiranost određene vrste mineralne
sirovine, i sukladno njezinoj gospodarskoj važnosti uklapanju u
urbanistički plan predmetne regije.
Promjene krajobraza
Na zauzetom i odobrenom prostoru se tijekom i završetkom
eksploatacije djelomično ili u potpunosti mijenja reljef.
Prije eksploatacije
Prilikom kopanja
Nakon kopanja.
Golden coross mine Waihi u Novom Zelandu
Štetni utjecaji miniranja
razbacivanje komada stijena, zračni udar i potresni valovi
• Razbacivanje
Lr  255 n
 w
0, 75 3
gdje su: Lr – daljina razbacivanja, (m),
n = R/w, pokazatelj djelovanja eksplozije,
R - radijus odloma minske bušotine, (m),
w - linija najmanjeg otpora, (m).
Zračni udarni val,
posljedica je naglog povećanja tlaka plinova pri detonaciji eksplozivnog naboja.
P = z vuv2 ( 1 - z/1)
gdje su: P - tlak zračnog udarnog vala, (mbar), z - gustoća zraka, (kg/m3),
vuv - brzina širenja zračnog udarnog vala, (m/s), 1 - gustoća zraka u fronti vala, (kg/m3).
TLAK UDARNOG VALA
OPIS ŠTETE
(mbar)
(Pa)
2·10-7
2·10-5
0.14
14
Staklo i kuhinjsko posuđe vibrira
0.21
21
Uznemirenje ljudi
2.1
210
Nema oštećenja
7
700
Lom slabo učvršćenog stakla
21
2100
Lom dobro učvršćenog prozorskog stakla
210
21000
Oštećenje na građevinama, pucanje bubnjića u uhu
1000
100000
Rušenje zidova od cigle, pukotine u betonu
2000
200000
Velike štete, rušenje betonskih konstrukcija, povrede
unutarnjih organa kod ljudi
2500 - 4000
250000 - 400000
Prag čujnosti
Smrtno stradavanje ljudi
Seizmičko štetno djelovanje miniranja, očituje se u vidu oscilacija i elastičnih
deformacija stijene, te u biti predstavlja umjetni potres, pri kojem je mjesto eksplozije njegov epicentar.
U SAD-u je kriterij štete utvrđen preko
odnosa brzina i frekvencija oscilacija
(Siskind i ostali, USBM RI8507, 1980).
U Njemačkoj su standardom DIN 4150
klasificirani objekti po kategorijama i za
njih pripadajuće dopuštene brzine
oscilacija čestica stijena u zavisnosti o
frekvenciji oscilacija.
Onečišćenje zraka
plinovima oslobođenim pri miniranju,
ispušnim plinovima mehanizacije, prašinom pri eksploataciji, utovaru,
transportu i preradi,
Jedan veći površinski kop rude bakra godišnje emitira u atmosferu više od 200 000 tona prašine, a velika
termoelektrana oko 120 000 tona sumpora godišnje.
MJERE ZA SMANJENJE ONEČIŠĆENJA ZRAKA
• ispravnost lociranja zahvata obzirom na mikroklimatske uvjete,
• polijevanje pristupnih putova i deponija,
• tehnološka rješenja.
Onečišćenje voda
U štetne utjecaje na površinske vode spadaju:
• promjena režima voda,
• zamućivanje voda suspendiranim česticama iz zamuljene otpadne vode od
„mokrog“ postupka separacije;
• zamućivanje oborinskim vodama koje površinskim tečenjem ispiru sitnu prašinu s
eksploatacijskog polja;
• zamućivanje od pojačane erozije.
MJERE ZA SMENJENJE ŠTETNIH UTJECAJA ONEČIŠĆENJA VODA
• ispravnost lociranja zahvata,
• odvodnja oborinskih voda,
• gradnja vodonepropusnih betonskih podloga s obodnim slivnicima.
Utjecaj na mikroklimu zbog promjene krajobraza, uklanjanja
većih šumskih površina, stvaranja umjetnih jezera
Smanjivanje štetnih utjecaja može se ublažiti što ranijim započinjanjem procesa biološke
rekultivacije, po mogućnosti u paralelnom tijeku sa eksploatacijom, unošenjem u prostor drugih
krajobraznih elemenata kojima se utjecaj od promjena kompenzira, uglavnom sadnjom zaštitnih
pojasa vegetacije, i slično.
Primjer vrlo složenog rekultivacijskog projekta su i ležišta uranovih ruda u Thuringenu i Sachsenu, u istočnom dijelu SR Njemačke.
Po godišnjoj proizvodnji uranovih ruda, SR Njemačka je na trećem mjestu, iza SAD i Kanade. To je naravno imalo za posljedicu
otkrivanje i otkopavanje velikih Zemljanih površina, tako da je na 48 jalovišta smješteno je preko 310 milijuna m3 jalovine. Tablicom je
shematski prikazan izvedeni pokrov jalovišta, kojim su minimalizirani štetni utjecaji. Za praćenje stanja vode, i razvijanje hidroloških
modela te mjerenje zračenja na cjelokupnom području postavljeno je 1800 mjernih mjesta. U 4 laboratorija godišnje se načini 35 000
analiza vode, sa oko 400 000 obrađenih parametara. Konstantno se mjeri intenzitet zračenja Ra-226.
Rizici od ekoloških nesreća (onečišćenje naftom, potresi, klizišta…)
Najveći rizik – onečišćenje naftom pri istraživanju ili eksploataciji ležišta, pri
transportu tankerima ili cisternama, u tijeku prerade te pri potrošnji.
Procijenjeno je da u svjetska mora godišnje dospijeva oko 2,3 milijuna tona nafte ili njezinih derivata.
Iako su tankerski incidenti najpoznatiji, oni predstavljaju tek mali dio u zagađenju mora naftom (12 %).
Slatkovodna područja su puno osjetljivija i puno važnija za ljudsko zdravlje i okoliš jer se naftni izljevi
pojavljuju u naseljenim područjima gdje ljudi koriste vodu za piće ili ti dijelovi služe kao ribnjaci.
AKTIVNOSTI RADI SPRJEČAVANJA NEŽELJENIH INCIDENATA
• preventivne - utvrđivanje u koraku istraživanja ležišta, duplo dno tankera,
• operativne - neposredni postupci čišćenja nastalog zagađenja
ograđivanje plutajućim ogradama te uklanjanje s površine vode,
biorazgradnja (razgradnja pod utjecajem biološkog djelovanja – rodovi bakterija, gljivica i
plijesni).
Naftna “mrlja“ u Meksičkom zaljevu je od 20. travnja do 31. svibnja 2010. godine, nakon eksplozije naftne platforme
Deepwater Horizon, dostigla širinu od 2500 kvadratnih milja. Za mjesec dana izlilo se između 19 do 29 miliona
galona nafte. To je 11 puta više nego što je na Aljasci 1989 u nesreči tankera Exxon Valdez (kompanija Exxon je u
vlasništvu Rockfellera).
UMJESTO ZAKLJUČKA
1. Rude su nacionalno blago i neobnovljivi resurs, a rudarstvo je opsežna i kompleksna grana
tehnike, bez koje je nezamisliv opstanak civilizacije.
2. Intenzivni industrijski razvoj koji povlači za sobom sve veće potrebe za eksploatacijom
mineralnih sirovina, naročito energenata, nameće nužnost ravnotežnog pristupa u
zadovoljavanju društvenih, ekonomskih i potreba za očuvanjem okoliša.
To je ujedno i definicija KONCEPTA ODRŽIVOG RAZVOJA.
HVALA NA PAŽNJI
Literatura
Josip Mesec (2009): Mineralne sirovine, vrste i načini dobivanja, Sveučilišni udžbenik,
Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički fakultet Varaždin