Экономика природных ресурсов - Natural resource economics

Три столпа устойчивости.
Щелкните области изображения для получения дополнительной информации.

Три окружности, заключенные друг в друга, показывают, что и экономика, и общество являются подмножествами нашей планетарной экологической системы. Этот взгляд полезен для исправления неправильного представления, которое иногда выводится из предыдущей диаграммы «трех столпов», что части социальных и экономических систем могут существовать независимо от окружающей среды.

Природные экономики ресурсов имеют дело с предложением , спрос и распределением из Земли «s природных ресурсов . Одна из основных целей экономики природных ресурсов - лучше понять роль природных ресурсов в экономике, чтобы разработать более устойчивые методы управления этими ресурсами, чтобы гарантировать их доступность для будущих поколений. Экономисты-ресурсы изучают взаимодействие между экономической и природной системами с целью развития устойчивой и эффективной экономики.

Области обсуждения

Экономика природных ресурсов - это трансдисциплинарная область академических исследований в области экономики, которая направлена на изучение связей и взаимозависимости между экономикой человека и природными экосистемами . Его основное внимание уделяется тому, как управлять экономикой в рамках экологических ограничений природных ресурсов Земли . Экономика ресурсов объединяет и связывает различные дисциплины в рамках естественных и социальных наук, связанных с широкими областями наук о Земле , экономики человека и природных экосистем. Экономические модели должны быть адаптированы с учетом особенностей использования природных ресурсов. В традиционной учебной программе по экономике природных ресурсов особое внимание уделялось моделям рыболовства, моделям лесного хозяйства и моделям добычи полезных ископаемых (например, рыбы, деревьев и руды). Однако в последние годы другие ресурсы, в частности воздух, вода, глобальный климат и «ресурсы окружающей среды» в целом, становятся все более важными для разработки политики.

Академический и политический интерес теперь вышел за рамки простого оптимального коммерческого использования стандартной тройки ресурсов, чтобы охватить управление для других целей. Например, природные ресурсы в более широком смысле определяют как рекреационную, так и коммерческую ценность. Они также могут способствовать общему уровню социального благосостояния просто своим существованием.

Область экономики и политики фокусируется на человеческих аспектах экологических проблем. Традиционные области экономики окружающей среды и природных ресурсов включают теорию благосостояния, использование земли / местоположения, контроль загрязнения, добычу ресурсов и нерыночную оценку, а также исчерпаемость ресурсов, устойчивость , управление окружающей средой и экологическую политику . Темы исследований могут включать в себя воздействие сельского хозяйства, транспорта и урбанизации на окружающую среду, землепользование в бедных и промышленно развитых странах, международную торговлю и окружающую среду, изменение климата и методологические достижения в области нерыночной оценки, и это лишь некоторые из них.

Правило Хотеллинга - это экономическая модель управления невозобновляемыми ресурсами 1938 года, разработанная Гарольдом Хотеллингом . Он показывает, что эффективное использование невозобновляемого и нерасширяемого ресурса при других стабильных экономических условиях привело бы к его истощению . Правило гласит, что это приведет к тому, что чистая цена или « рента Хотеллинга » для него будет расти ежегодно со скоростью, равной процентной ставке , что отражает растущую нехватку ресурса. Неаугментационные ресурсы неорганических материалов (например, минералов) встречаются редко; большая часть ресурсов может быть увеличена за счет рециркуляции, а также наличия и использования заменителей конечных продуктов (см. ниже).

Vogely заявил, что разработка минеральных ресурсов происходит в пять этапов: (1) Текущая операционная маржа (скорость добычи) определяется долей уже истощенных запасов (ресурсов). (2) Интенсивная маржа развития, определяемая компромиссом между увеличением необходимых инвестиций и более быстрой реализацией доходов. (3) Экстенсивная маржа разработки, при которой начинается добыча известных, но ранее нерентабельных месторождений. (4) Маржа разведки, при которой проводится поиск новых месторождений (ресурсов), и стоимость единицы добытой единицы весьма неопределенна, при этом стоимость неудачи должна быть сопоставлена с поиском полезных ресурсов (месторождений), которые имеют предельные затраты на добычу. выше, чем на первых трех этапах выше. (5) Технологическая маржа, которая взаимодействует с первыми четырьмя этапами. Теория Грея-Хотеллинга (исчерпание) является особым случаем, поскольку она охватывает только стадии 1–3, а не гораздо более важные стадии 4 и 5.

Саймон заявил, что запасы природных ресурсов бесконечны (т. Е. Вечны).

Эти противоречивые взгляды будут в значительной степени урегулированы путем более подробного рассмотрения связанных с ресурсами тем в следующем разделе или, по крайней мере, сведены к минимуму.

Кроме того, правило Хартвика дает представление об устойчивости благосостояния в экономике, использующей невозобновляемые ресурсы .

Бесконечные ресурсы против исчерпаемости

Предпосылки и введение

Концепция вечных ресурсов сложна, потому что концепция ресурса сложна и меняется с появлением новых технологий (обычно более эффективное восстановление), новых потребностей и, в меньшей степени, с новой экономикой (например, изменения цен на материалы, изменения в стоимости энергии и т. д.). С одной стороны, материал (и его ресурсы) могут войти в период нехватки и стать стратегическим и критическим материалом (немедленный кризис исчерпаемости), но с другой стороны, материал может выйти из употребления, его ресурс может перейти в быть вечным, если это не было раньше, и тогда ресурс может стать палеоресурсом, когда материал почти полностью выйдет из употребления (например, ресурсы кремня с наконечником стрелы). Некоторые из сложностей, влияющих на ресурсы материала, включают степень возможности вторичной переработки, доступность подходящих заменителей материала в конечных продуктах, а также некоторые другие менее важные факторы.

7 декабря 1941 года федеральное правительство внезапно заинтересовалось проблемами ресурсов, вскоре после этого Япония отказалась от олова и каучука и сделала некоторые другие материалы очень труднодоступными, например, вольфрам. Это был наихудший случай с точки зрения доступности ресурсов, поскольку он стал стратегическим и критически важным материалом. После войны были созданы государственные запасы стратегических и критически важных материалов, в которых было около 100 различных материалов, которые были куплены за наличные или получены путем обмена на них сельскохозяйственных товаров США. В более долгосрочной перспективе нехватка олова позже привела к полной замене алюминиевой фольги на оловянную фольгу и стальные банки с полимерным покрытием, а также к асептической упаковке на замену оловянных стальных банок с гальваническим покрытием.

Ресурсы со временем меняются вместе с технологиями и экономикой; более эффективное извлечение приводит к снижению необходимого содержания руды. Среднее содержание переработанной медной руды снизилось с 4,0% в 1900 г. до 1,63% в 1920 г., 1,20% в 1940 г., 0,73% в 1960 г., 0,47% в 1980 г. и 0,44% в 2000 г.

Кобальт находился в сомнительном состоянии поставок с тех пор, как Бельгийское Конго (единственный значительный источник кобальта в мире) поспешно обрело независимость в 1960 году, а провинция, производящая кобальт, отделилась под названием Катанга, после чего последовало несколько войн и мятежей, переселение местных властей, железные дороги уничтожены и национализации. Это было завершено вторжением в провинцию повстанцев Катангана в 1978 году, которое нарушило поставки и транспортировку и привело к кратковременному утроению цен на кобальт. В то время как поставка кобальта была прервана, а цена взлетела, никель и другие заменители были задействованы.

Вслед за этим стала популярной идея Советской войны за ресурсы. Вместо хаоса, возникшего в результате кобальтовой ситуации в Заире, это будет спланированная стратегия, направленная на уничтожение экономической деятельности за пределами советского блока путем приобретения жизненно важных ресурсов неэкономическими средствами (военными?) За пределами советского блока (Третий мир?) , а затем утаивание этих минералов с Запада.

Важный способ обойти ситуацию с кобальтом или ситуацию «войны за ресурсы» - использовать заменители материала в его конечном использовании. Некоторыми критериями для удовлетворительной замены являются (1) доступность внутри страны в достаточных количествах или доступность из сопредельных стран или, возможно, у зарубежных союзников, (2) обладание физическими и химическими свойствами, характеристиками и долговечностью, сопоставимыми с материалом первого выбора, ( 3) хорошо зарекомендовавшие себя и известные поведение и свойства, особенно в качестве компонента экзотических сплавов, и (4) возможность обработки и изготовления с минимальными изменениями в существующей технологии, основных производственных мощностях, а также производственных и производственных мощностях. Некоторые предложенные замены были алунитом для боксита для производства глинозема , молибдена и / или никеля для кобальта и автомобильных радиаторов из алюминиевого сплава для автомобильных радиаторов из медного сплава. Материалы могут быть устранены без замены материалов, например, путем использования разрядов электричества высокого напряжения для придания формы твердым объектам, которые ранее формировались с помощью минеральных абразивов, что дает превосходные характеристики при более низких затратах, или путем использования компьютеров / спутников для замены медного провода (наземные линии связи) .

Важным способом замены ресурса является синтез, например, промышленных алмазов и многих видов графита , хотя определенный вид графита можно почти заменить переработанным продуктом. Большая часть графита является синтетической, например графитовые электроды, графитовое волокно, графитовые формы (обработанные или необработанные) и графитовый порошок.

Другой способ замены или продления ресурса - переработка желаемого материала из лома или отходов. Это зависит от того, рассеивается ли материал или он доступен как непригодный к использованию долговечный продукт. Восстановление долговечного продукта зависит от его устойчивости к химическому и физическому разрушению, количества, доступного, цены доступности и простоты извлечения из исходного продукта. Например, висмут в желудочной медицине безнадежно рассыпается (рассеивается) и поэтому его невозможно восстановить, тогда как сплавы висмута можно легко восстановить и переработать. Хорошим примером того, как переработка имеет большое значение, является ситуация с доступностью ресурсов для графита , когда чешуйчатый графит может быть извлечен из возобновляемого ресурса, называемого киш, сталеплавильных отходов, образующихся, когда углерод выделяется в виде графита внутри киш из расплавленного металла вместе со шлаком. . После того, как киш остынет, можно приступать к обработке.

Необходимо ввести несколько других видов ресурсов. Если стратегические и критически важные материалы являются наихудшими для ресурсов, если их не уменьшить за счет замены и / или переработки, одним из лучших является ресурс в изобилии. Обильный ресурс - это тот, материал которого до сих пор находил мало применения, например, использование высокоглиноземистых глин или анортозита для производства глинозема и магния до того, как он был извлечен из морской воды. Обильный ресурс очень похож на вечный ресурс. База запасов - это часть идентифицированного ресурса, которая имеет разумный потенциал для того, чтобы стать экономически доступной в то время, когда уже используются проверенные технологии и текущая экономика. Выявленные ресурсы - это те, местонахождение, содержание, качество и количество которых известны или оцениваются на основании конкретных геологических данных. Запасы - это та часть базы запасов, которую можно экономично извлечь во время определения; резервы не следует использовать в качестве заменителя ресурсов, потому что они часто искажаются налогами или потребностями компании-собственника в связях с общественностью.

Комплексные модели природных ресурсов

Харрисон Браун и его коллеги заявили, что человечество будет перерабатывать «руду» все более низкого качества. Железо будет поступать из низкосортного железосодержащего материала, такого как сырая порода, из любой части железной формации, что мало чем отличается от сырья, используемого сегодня для производства таконитовых окатышей в Северной Америке и других местах. По мере сокращения запасов коксующегося угля производство чугуна и стали будет производиться без использования кокса (например, электротехническая сталь). Алюминиевая промышленность может переключиться с использования боксита с использованием анортозита и глины . Увеличится потребление металлического магния и магнезии (например, в огнеупорах), получаемых в настоящее время из морской воды. Серу будут получать из пирита , затем из гипса или ангидрита. Такие металлы, как медь , цинк , никель и свинец, будут получены из марганцевых конкреций или фосфорных образований (sic!). Эти изменения могут происходить нерегулярно в разных частях мира. В то время как Европа и Северная Америка могут использовать анортозит или глину в качестве сырья для алюминия, в других частях мира могут использоваться бокситы, и в то время как Северная Америка может использовать таконит, Бразилия может использовать железную руду. Появятся новые материалы (примечание: они есть) в результате технологических достижений, некоторые из которых будут действовать как заменители, а некоторые с новыми свойствами. Переработка станет более распространенной и эффективной (заметьте: уже есть!). В конечном итоге полезные ископаемые и металлы будут получены путем обработки «средней» породы. Из 100 тонн «средней» магматической породы будет получено восемь тонн алюминия, пять тонн железа и 0,6 тонны титана.

Модель USGS, основанная на данных о содержании земной коры и соотношении запасов и обилия по Маккелви, применяется к нескольким металлам в земной коре (во всем мире) и в коре США. Потенциальные извлекаемые в настоящее время ресурсы (текущая технология, экономия), которые ближе всего подходят к отношениям МакКелви, - это те, которые искались в течение долгого времени, такие как медь, цинк, свинец, серебро , золото и молибден . Металлы, которые не соответствуют соотношению Мак-Келви, являются побочными продуктами (основных металлов) или не были жизненно важными для экономики до недавнего времени ( титан , алюминий в меньшей степени). Висмут является примером побочного металла, который не очень хорошо соответствует взаимоотношениям; 3% -ные запасы свинца на западе США будут иметь только 100 ppm висмута, что явно слишком низкое содержание для запасов висмута. Мировые извлекаемые ресурсы составляют 2 120 миллионов тонн меди, 2 590 миллионов тонн никеля, 3 400 миллионов тонн цинка, 3 519 миллиардов тонн алюминия и 2 035 миллиардов тонн железа.

Разные авторы вносят свой вклад. Некоторые думают, что количество заменителей почти бесконечно, особенно с учетом притока новых материалов из химической промышленности; идентичные конечные продукты могут быть изготовлены из разных материалов и исходных точек. Пластмассы могут быть хорошими электрическими проводниками. Поскольку все материалы в 100 раз слабее, чем они должны быть теоретически, должна быть возможность устранить области дислокаций и значительно укрепить их, что позволит использовать меньшие количества. Подводя итог, можно сказать, что у «горнодобывающих» компаний будет все больше и больше разнообразных продуктов, мировая экономика переходит от материалов к услугам, а население, похоже, выравнивается, все это означает замедление роста спроса на материалы; большая часть материалов будет извлечена из несколько необычных горных пород, будет гораздо больше побочных продуктов и побочных продуктов данной операции, а также будет больше торговли минералами и материалами.

Тенденция к постоянным ресурсам

По мере того как радикальные новые технологии оказывают все более сильное влияние на мир материалов и минералов, используемые материалы с большей вероятностью будут иметь постоянные ресурсы. Уже появляется все больше и больше материалов, у которых есть постоянные ресурсы, и все меньше и меньше материалов, у которых есть невозобновляемые ресурсы или которые являются стратегическими и важными материалами. Ранее были упомянуты некоторые материалы, у которых есть вечные ресурсы, такие как соль , камень, магний и обычная глина. Благодаря новой технологии синтетические алмазы были добавлены в список вечных ресурсов, поскольку их можно легко сделать из куска углерода другой формы. Синтетический графит производится в больших количествах (графитовые электроды, графитовое волокно) из предшественников углерода, таких как нефтяной кокс или текстильное волокно. Фирма Liquidmetal Technologies, Inc. использует удаление дислокаций в материале с помощью техники, которая преодолевает ограничения производительности, вызванные внутренними недостатками кристаллической атомной структуры. Он делает аморфные металлические сплавы , которые сохраняют случайную атомную структуру при затвердевании горячего металла, а не кристаллическую атомную структуру (с дислокациями), которая обычно образуется при затвердевании горячего металла. Эти аморфные сплавы обладают гораздо лучшими эксплуатационными характеристиками, чем обычные; например, их цирконий-титановые сплавы Liquidmetal на 250% прочнее, чем стандартный титановый сплав. Сплавы Liquidmetal могут заменить многие сплавы с высокими эксплуатационными характеристиками.

Исследование дна океана за последние пятьдесят лет выявило конкреции марганца и фосфатных конкреций во многих местах. Совсем недавно были обнаружены месторождения полиметаллических сульфидов, и в настоящее время «черные курильщики» откладывают полиметаллические сульфидные «черные шламы». В ситуации с дефицитом кобальта 1978 года появилась новая возможность: извлечь его из марганцевых конкреций. Корейская фирма планирует начать разработку операции по извлечению марганцевых конкреций в 2010 году; извлеченные конкреции марганца в среднем будут составлять от 27% до 30% марганца , от 1,25% до 1,5% никеля, от 1% до 1,4% меди и от 0,2% до 0,25% кобальта (товарного сорта). Nautilus Minerals Ltd. планирует извлекать среднее количество материалов товарного качества. 29,9% цинка, 2,3% свинца и 0,5% меди из массивных залежей полиметаллических сульфидов на дне океана с использованием устройства, напоминающего подводный пылесос, которое по-новому сочетает в себе некоторые современные технологии. Партнерством с Nautilus являются ведущие международные компании Tech Cominco Ltd. и Anglo-American Ltd.

Есть также другие методы добычи полезных ископаемых, которые могут применяться под океаном. Rio Tinto использует спутниковую связь, чтобы рабочие на расстоянии 1500 километров могли управлять буровыми установками, загружать грузы, выкапывать руду и сбрасывать ее на конвейерные ленты, а также размещать взрывчатые вещества для последующего взрыва породы и земли. Таким образом фирма может уберечь рабочих от опасности, а также использовать меньшее количество рабочих. Такая технология снижает затраты и компенсирует снижение содержания металлов в запасах руды. Таким образом, различные минералы и металлы можно получить из нетрадиционных источников с ресурсами, доступными в огромных количествах.

Наконец, что такое вечный ресурс? По определению ASTM, вечный ресурс - это «ресурс, который практически неисчерпаем в человеческом масштабе времени». Приведенные примеры включают солнечную энергию, приливную энергию и энергию ветра, к которым следует добавить соль, камень, магний, алмазы и другие материалы, упомянутые выше. В исследовании биогеофизических аспектов устойчивости было разработано правило разумной практики, согласно которому запас ресурсов должен длиться 700 лет, чтобы достичь устойчивости или стать постоянным ресурсом, или, в худшем случае, 350 лет.

Если ресурс, рассчитанный на 700 или более лет, является вечным, то ресурс продолжительностью от 350 до 700 лет можно назвать изобильным ресурсом, и это определение дано здесь таким образом. Как долго материал может быть извлечен из своего ресурса, зависит от потребностей человека и изменений в технологии от извлечения на протяжении жизненного цикла продукта до окончательной утилизации, а также от возможности повторного использования материала и наличия удовлетворительных заменителей. В частности, это показывает, что исчерпаемость не происходит до тех пор, пока эти факторы не ослабевают и не исчерпываются: доступность заменителей, степень переработки и ее осуществимость, более эффективное производство конечного потребительского продукта, более прочные и долговечные потребительские товары и даже ряд других факторов.

Самая последняя информация о ресурсах и рекомендации по видам ресурсов, которые необходимо учитывать, включены в Resource Guide-Update [1]

Переход: вечные ресурсы в палеоресурсы

Бессрочные ресурсы могут стать палеоресурсами. Палеоресурс - это ресурс, который практически не пользуется спросом на извлеченный из него материал; устаревший материал, он больше не нужен людям. Классический палеоресурс - кремневый ресурс с острым наконечником ; никто больше не делает кремневые наконечники стрел или наконечники копий - сделать заостренный кусок стали и использовать его намного проще. Устаревшие продукты включают консервные банки, оловянную фольгу, сланцевую доску в школе и радий в медицинских технологиях. Радий был заменен гораздо более дешевым кобальтом-60 и другими радиоизотопами при лучевой терапии. Некорродирующий свинец в качестве покрытия кабеля был заменен пластиком.

Антрацит Пенсильвании - еще один материал, в котором тенденция к устареванию и превращению в палеоресурс может быть продемонстрирована статистически. Производство антрацита составляло 70,4 миллиона тонн в 1905 году, 49,8 миллиона тонн в 1945 году, 13,5 миллиона тонн в 1965 году, 4,3 миллиона тонн в 1985 году и 1,5 миллиона тонн в 2005 году. Количество использованного материала на человека составляло 84 кг на человека в 1905 году, 7,1 кг. в 1965 году и 0,8 кг в 2005 году. [2] Сравните это с запасами антрацита USGS в 18,6 миллиарда тонн и общими ресурсами в 79 миллиардов тонн; спрос на антрацит упал настолько, что эти ресурсы более чем бессрочные.

Поскольку ресурсы антрацита пока находятся в постоянном диапазоне ресурсов, а спрос на антрацит пока упал, возможно ли увидеть, как антрацит может стать палеоресурсами? Вероятно, из-за того, что клиенты продолжают исчезать (то есть переходить на другие виды энергии для отопления помещений), атрофия сети поставок, поскольку дилеры антрацитового угля не могут сохранить достаточно бизнеса, чтобы покрыть расходы и закрыться, а также шахты со слишком маленьким объемом, чтобы покрыть расходы близко. Это взаимно усиливающий процесс: клиенты переходят на другие формы более чистой энергии, которые производят меньше загрязнений и углекислого газа, затем угольный торговец вынужден закрыться из-за отсутствия достаточного объема продаж для покрытия расходов. Остальные покупатели угольного дилера затем вынуждены переходить на другую торговлю, если они не могут найти другого ближайшего угольного торговца. Наконец, антрацитовый рудник закрывается, потому что у него недостаточно объема продаж, чтобы покрыть свои расходы.

Глобальные геохимические циклы

Глобальные геохимические циклы, критически важные для жизни
Азотный цикл
Круговорот воды
Углеродный цикл
Кислородный цикл

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

Дэвид А. Андерсон (2019). Экономика окружающей среды и управление природными ресурсами 5e, [3] Нью-Йорк: Рутледж.
Майкл Дж. Конрой и Джеймс Т. Петерсон (2014). Принятие решений в управлении природными ресурсами, Нью-Йорк: Wiley-Blackwell.
Кевин Х. Дил (2016). Управление дикой природой и природными ресурсами 4e, Бостон: обучение Delmar Cengage.

Languages

In other projects