Table of Contents

Оригинальное название: The Bedrock of Civilization

Отношения между минеральными ресурсами и развитием человека являются одной из самых устойчивых ниток в истории цивилизации. От самых ранних каменных инструментов до кремниевых чипов, которые питают современные города, минералы были основой, на которой общества построили свою экономику, технологии и городские ландшафты. Без добычи и уточнения минеральных ресурсов траектория человеческого прогресса выглядела бы радикально иначе - и гораздо менее развитой.

Минералы — это не просто сырье; они способствуют социальной сложности, катализаторы торговых сетей и движущие силы архитектурных амбиций. Переход от кочевой охоты и собирательства к оседлой сельскохозяйственной жизни стал возможен благодаря инструментам на основе минералов. Возникновение империй было подкреплено контролем над золотом, серебром, медью и оловом. А промышленные революции, которые изменили мир за последние три столетия, были подпитаны углем, железом и нефтью. В этой статье прослеживается дуга этого наследия, исследуя, как древние шахты породили современные города и как стремление к минеральным богатствам продолжает формировать развитие человека сегодня.

Древняя практика добычи полезных ископаемых

Рассвет добычи полезных ископаемых

Самое раннее использование человеком минералов датируется сотнями тысяч лет. Флинт, Черт и обсидиан ценились за их способность удерживать острый край, что делало их незаменимыми для охоты, резки и скрежетания. Эти материалы часто поступали из поверхностных отложений или мелких ям, требующих немного больше, чем простые ударные методы для извлечения. Добыча охры — красного оксида железа, используемого для рисования тела и ритуальных целей — является одной из старейших известных горнодобывающих работ, с доказательствами из таких мест, как пещера Бломбос в Южной Африке, датируемой более чем 100 000 лет.

К неолиту, около 10 000 г. до н.э., люди начали более систематически добывать полезные ископаемые. Первые настоящие шахты — подземные раскопки, приводимые в движение туннелями и шахтами — появились на Балканах и на Ближнем Востоке. На таких участках, как Рудна Глава в Сербии, шахтеры вырыли медную руду еще в 5000 г. до н.э., используя каменные молотки и муравьиные кирки, чтобы разбить скалу. Эти ранние операции были скромными, но ознаменовали критический поворотный момент: впервые люди были готовы вкладывать значительные усилия и риск для доступа к минералам, скрытым под поверхностью.

Революция бронзового века

Открытие того, что медь может быть легирована оловом для производства бронзы, коренным образом изменило ход человеческой истории. Бронза была более твердой и долговечной, чем чистая медь или камень, что позволило производить превосходное оружие, броню и инструменты. Спрос на медь и олово приводил к развитию торговых сетей на большие расстояния, которые соединяли разрозненные регионы. Корнуолл в Великобритании поставлял олово в Средиземноморье. Кипр дал свое название меди (от латинского ]cuprum. Оманский полуостров в Аравии был основным источником меди для Месопотамии.

Древнеегипетские горные работы на Синайском полуострове и в Восточной пустыне были одними из самых организованных в свое время. Экспедиции сотен людей, поддерживаемых ослами и верблюдами, отважились в суровые пустынные условия, чтобы добывать золото, бирюзу и медь. Рабочие использовали зажигание — технику, в которой камень нагревался огнем, а затем обливался водой, чтобы разбить его — чтобы ворваться в вены. Золото, которое они извлекли, использовалось для украшений, погребальных предметов и храмовых украшений, символизирующих божественный статус фараонов.

Римляне позже довели добычу до промышленного масштаба. На рудниках Рио-Тинто на юге Испании добывали огромное количество серебра и меди с помощью гидравлических методов добычи, которые включали использование водяных колес и акведуков для отвода глубоких работ. Серебро из Рио-Тинто веками недописывало римскую экономику и помогало финансировать расширение империи. Римские горнодобывающие операции также распространились по Великобритании, Галлии и Дакии, оставив после себя наследие инженерной изобретательности, которое не будет сопоставляться более тысячи лет.

Возвышение горных империй

Серебро и Испанская империя

Открытие огромных месторождений серебра в Северной и Южной Америке в 16 веке преобразовало глобальные экономические системы. Шахты Потоси в современной Боливии, открытые испанцами в 1545 году, произвели около 45 000 тонн серебра между 1556 и 1783 годами. Этот поток серебра финансировал Испанскую империю, подпитывал торговлю через Атлантику и Тихий океан и финансировал войны в Европе. Сам Потоси вырос в один из крупнейших городов мира в то время с населением более 200 000 человек — намного больше, чем Лондон или Париж той эпохи.

Социальные и человеческие издержки серебряного богатства Потоси были огромными. Коренные рабочие, вынужденные работать в системе рабочей силы, работали в опасных условиях глубоко под землей. Аварии, силикоз и отравление ртутью в процессе переработки унесли сотни тысяч жизней на протяжении веков. Тем не менее серебро, которое поступало из Потоси и других шахт в Мексике и Перу, стало жизненной силой ранней современной глобальной экономики, соединив Европу, Африку, Азию и Америку в паутину торговли и принуждения.

Золото и южноафриканский бум

Ни одно открытие минералов не сформировало нацию более глубоко, чем золотая лихорадка, которая началась на Витватерсранде в Южной Африке в 1886 году. В бассейне Витватерсранда содержались самые большие месторождения золота, когда-либо обнаруженные, и стремление эксплуатировать их превратило отдаленный аграрный регион в экономическое сердце Южной Африки. Йоханнесбург, основанный как шахтерский лагерь, превратился в процветающий город в течение десятилетия. К началу 20-го века Южная Африка производила почти 40% мирового золота.

Золотые рудники Витватерсранда были одними из самых глубоких и опасных в мире. Шахтеры работали на глубинах более 3000 метров, выдерживая экстремальную жару, разрывы горных пород и токсичные газы. Промышленность в значительной степени полагалась на труд мигрантов, привлекая рабочих со всей южной Африки и навязывая жестокую систему расовой сегрегации, которая заложила основу для апартеида. Богатство, порожденное золотом, однако, позволило развить инфраструктуру, промышленность и финансовые институты, которые сделали Южную Африку самой промышленно развитой экономикой на африканском континенте.

Влияние на городское развитие

От горного лагеря до метрополии

Эта закономерность повторяется на разных континентах и столетиях: открытие минеральных богатств привлекает людей, капитал и инфраструктуру, и рождается поселение. Если месторождения достаточно богаты и добыча продолжается достаточно долго, то поселение может эволюционировать в крупный город. Этот процесс не случаен — он отражает фундаментальную экономическую логику добычи ресурсов. Шахты требуют рабочих, рабочие нуждаются в жилье, продовольствии и услугах, а эти потребности привлекают торговцев, ремесленников и предпринимателей. Со временем горнорудный лагерь становится городом, а город становится городом.

Йоханнесбург, пожалуй, самый драматический пример, но он далеко не единственный. Мельбурн, Австралия, вырос из скромного пасторального поселения в крупный город викторианской эпохи после викторианских золотых лихорадок 1850-х годов. Сан-Франциско взорвался в размерах и влиянии во время Калифорнийской золотой лихорадки 1848-1855 годов. Денвер, штат Колорадо, был основан как город горного снабжения во время пика золотой лихорадки Пайка. В каждом случае городская форма и характер города были сформированы минеральной экономикой, которая дала ему начало.

Тематические исследования в ресурсо-ориентированном урбанизме

Питтсбург, Пенсильвания: Город, ставший синонимом американской промышленной мощи, обязан своим ростом обильным запасам угля и железной руды в окружающем регионе. К концу 19-го века Питтсбург производил половину стали страны. Реки города обеспечивали транспорт, а его шахты поставляли сырье, которое построило инфраструктуру Соединенных Штатов — железные дороги, мосты, небоскребы и фабрики. Городской пейзаж Питтсбурга с его дымным небом и плотными промышленными коридорами был прямым отражением его минеральных богатств.

Кируна, Швеция: Основанная в начале 20-го века вокруг одного из крупнейших в мире месторождений железной руды, Кируна предлагает уникальный случай городского планирования, сформированного добычей полезных ископаемых. По мере того, как шахта Кируна расширялась под землей, она угрожала стабильности города, построенного над ней. В 21-м веке весь центр города систематически перемещался на несколько километров на восток - монументальное инженерное и социальное предприятие, которое продемонстрировало, как добыча продолжает формировать городскую форму даже в современную эпоху.

Дубай, Объединенные Арабские Эмираты: Несмотря на то, что Дубай не является городом-майнером в традиционном смысле, превращение Дубая из маленькой рыбацкой деревни в глобальный мегаполис стало возможным благодаря открытию нефти и природного газа в 1960-х годах. Доход от добычи углеводородов финансировал строительство портов, аэропортов и инфраструктуры мирового класса, которые диверсифицировали экономику за пределами нефти. Дубай иллюстрирует, как минеральные богатства могут стимулировать городское развитие, даже когда сам минерал физически не обрабатывается в пределах города.

Современное использование минеральных ресурсов

Масштаб современной добычи

Современная добыча работает в масштабах, которые были бы неузнаваемы для древних или даже шахтеров 19-го века. Открытые шахты простираются на километры по ландшафту, спустясь на сотни метров в землю. Подземные шахты простираются на десятки километров через сложные сети туннелей и шахт. Огромный объем материала, перемещаемого каждый год, ошеломляет: мировая горнодобывающая промышленность ежегодно добывает около 17 миллиардов тонн минеральных ресурсов, включая металлы, промышленные минералы и строительные материалы.

Наиболее добываемые по тоннажу сырьевые товары - уголь, железная руда, бокситы (алюминиевая руда), медь и фосфатная порода. Однако наиболее стратегически важные минералы в 21 веке - это те, которые позволяют использовать современные технологии. Литий, кобальт, никель и графит необходимы для перезаряжаемых батарей, которые питают электромобили и накапливают энергию в масштабе сети. Редкие земные элементы - группа из 17 химически похожих металлов - имеют решающее значение для постоянных магнитов, лазерных систем, ветряных турбин и оборонных применений. Кремний, очищенный из кварцевого песка, является фундаментальным материалом полупроводниковой промышленности и информационной эпохи.

Обработка и цепочки поставок

Путь минерала из шахты в конечный продукт длинен и географически рассредоточен. Сырая руда измельчается, измельчается и обрабатывается с помощью физических и химических методов разделения для производства концентратов. Эти концентраты затем плавятся или рафинируются в чистые металлы, которые изготавливаются в компоненты и собираются в конечные продукты. Эта цепочка поставок охватывает несколько стран и континентов, создавая сложные зависимости и стратегические уязвимости.

Китай стал доминирующим игроком в переработке многих важнейших полезных ископаемых. Он перерабатывает примерно 60% мирового лития, 70% кобальта и 85% редкоземельных элементов. Эта концентрация перерабатывающих мощностей вызвала обеспокоенность по поводу безопасности цепочки поставок, особенно в связи с ростом спроса на эти материалы при переходе на технологии чистой энергии. Правительства в США, Европе и других странах начали инвестировать в внутренние перерабатывающие мощности и диверсифицировать свои источники критически важных полезных ископаемых.

Технологические достижения в экстракции

Современная горная промышленность — это высокотехническая отрасль, в которой используются передовые технологии для повышения эффективности, безопасности и экологических показателей. Автоматизированные системы бурения и бластирования, дистанционно управляемые погрузчики и автономные грузовые автомобили уменьшили потребность в работниках в опасных подземных средах. Системы мониторинга в режиме реального времени отслеживают все от рудных марок до производительности оборудования, что позволяет операторам оптимизировать производство в режиме реального времени.

Выщелачивание in situ, также известное как добыча раствора, используется для извлечения металлов, таких как уран, медь и золото, без физического удаления руды. Раствор выщелачивания вводится в рудопромышленный корпус, растворяя целевой металл, и богатый металлом раствор накачивается на поверхность для обработки. Этот метод уменьшает поверхностные возмущения, связанные с обычной добычей, но несет риски загрязнения грунтовых вод, если не тщательно управляется.

Биовыщелачивание — использование микроорганизмов для извлечения металлов из низкосортных руд — является новой технологией со значительным потенциалом. Некоторые бактерии и археи способны окислять сульфидные минералы, высвобождая медь, золото и другие металлы в раствор. Биовыщелачивание уже используется в коммерческих целях для добычи меди и золота, и текущие исследования направлены на расширение его применения для других металлов. Этот подход предлагает альтернативу с более низкой энергией и более низким уровнем выбросов для традиционной плавки, особенно для обработки низкосортных руд, которые в противном случае были бы неэкономичными.

Экологические и социальные последствия

Экологический след горной добычи

Горная промышленность по своей природе разрушительна для окружающей среды. Открытые шахты создают массивные раскопки, которые изменяют топографию и структуру дренажа. Отходы горных пород и хвостохранилищ - мелкоземные остатки переработки руды - хранятся в больших привалах, которые могут катастрофически потерпеть неудачу, как это продемонстрировано катастрофами на горе Полли в Канаде (2014), Брумадиньо в Бразилии (2019) и других местах. Кислотный дренаж шахты, вызванный воздействием сульфидных минералов на воздух и воду, может загрязнять водные пути в течение десятилетий или столетий после прекращения добычи.

Потребление воды является одной из основных проблем, особенно в засушливых регионах, где добыча конкурирует с сельским хозяйством и городскими водоснабжением. Например, для добычи меди требуется около 100 кубических метров воды на тонну производимой меди. Для сокращения пресноводного следа добычи используются технологии опреснения и рециркуляции воды, но эти решения добавляют затраты на энергию и требования к инфраструктуре.

Выбросы углерода в результате добычи и переработки полезных ископаемых значительны, но часто упускаются из виду в ходе дискуссий о декарбонизации промышленности. Энергия, необходимая для дробления, измельчения и переработки руды, в сочетании с высокими температурами, необходимыми для плавки и переработки, делает добычу углеродоемкой отраслью. Переход на возобновляемые источники энергии и электромобили требует огромных количеств полезных ископаемых, создавая напряженность между экологическими преимуществами чистой энергии и экологическими издержками добычи полезных ископаемых.

Социальные и общественные последствия

Приток рабочих и инвестиций может стимулировать экономический рост и повышать уровень жизни, но также может создавать социальные потрясения, неравенство и конфликты. Приобретение земли для проектов в области добычи полезных ископаемых может вытеснить общины коренных народов и нарушить традиционные источники средств к существованию. Преимущества добычи полезных ископаемых — рабочие места, налоговые поступления, инфраструктура — часто распределяются неравномерно, при этом местные общины несут экологические и социальные издержки, а экономические выгоды перетекают к отдаленным акционерам.

Концепция социальной лицензии на деятельность стала центральной в современной практике добычи полезных ископаемых. Компании должны заслужить и поддерживать доверие местных общин, правительств и других заинтересованных сторон посредством прозрачного взаимодействия, справедливой компенсации и подлинного партнерства. Свободное, предварительное и осознанное согласие (FPIC) - принцип, согласно которому коренные народы имеют право давать или отзывать согласие на проекты, затрагивающие их земли - было включено в международные рамки и все чаще находит отражение в национальном законодательстве и корпоративной политике.

По оценкам, 40 миллионов человек во всем мире работают в АСМ, производя 15-20% мировых поставок золота, алмазов и других полезных ископаемых. АСМ обеспечивает средства к существованию для миллионов людей в сельских районах, где другие экономические возможности скудны, но часто ассоциируется с опасными условиями труда, детским трудом, загрязнением ртутью и конфликтами. Формализация сектора АСМ и обеспечение доступа к лучшим технологиям и рынкам является приоритетом для международных организаций развития.

Будущее минеральных ресурсов

Критические минералы и энергетический переход

Переход от ископаемых видов топлива к технологиям чистой энергии приводит к фундаментальному сдвигу в спросе на минеральные ресурсы. Электромобили требуют в четыре-шесть раз больше минеральных ресурсов, чем обычные транспортные средства внутреннего сгорания, в первую очередь в виде меди, лития, никеля, кобальта и графита. Ветровые турбины и солнечные панели требуют значительных количеств стали, меди, алюминия и редкоземельных элементов. Сетевое аккумуляторное хранилище добавляет дополнительный спрос на литий, кобальт и другие материалы аккумуляторов.

Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что общий спрос на критически важные полезные ископаемые может увеличиться в шесть раз к 2040 году по сценарию, соответствующему целям Парижского соглашения. Этот всплеск спроса представляет как возможности, так и риски. Страны с обильными минеральными ресурсами могут извлечь экономическую выгоду, но темпы разработки новых месторождений медленные - обычно от 10 до 20 лет от открытия до производства - и могут стать узким местом для энергетического перехода. Инвестиции в разведку, разработку проектов и инфраструктуру переработки будут иметь важное значение для закрытия разрыва в поставках.

Переработка и круговая экономика предлагают частичное решение. Металлы по своей сути подлежат вторичной переработке, и переработанные металлы обычно требуют гораздо меньше энергии для производства, чем первичные металлы. Переработка алюминия использует на 95% меньше энергии, чем первичное производство, а переработка меди использует на 85% меньше. Повышение скорости переработки критически важных минералов за счет улучшения технологий сбора, сортировки и переработки может снизить спрос на новую добычу и снизить экологический след энергетического перехода. Однако одна только переработка не может удовлетворить масштабы роста спроса - новая добыча будет необходима в обозримом будущем.

Глубоководная добыча полезных ископаемых, космическая добыча полезных ископаемых и другие рубежи

Поиск новых минеральных ресурсов толкает разведку во все более отдаленные и экстремальные условия. Глубокое морское дно, особенно Зона Клариона-Клиппертона в Тихом океане, содержит обширные залежи полиметаллических конкреций, богатых марганцем, никелем, кобальтом и медью. Глубоководная добыча была предложена в качестве способа доступа к этим ресурсам, но опасения по поводу ее воздействия на окружающую среду - включая разрушение среды обитания, шлейфы осадочных пород и шумовое загрязнение - привели к призывам к осторожности и строгой научной оценке до начала коммерческих операций.

Добыча астероидов, некогда научная фантастика, всерьёз изучается частными компаниями и космическими агентствами. Околоземные астероиды содержат значительное количество металлов платиновой группы, никеля и железа, а также водяного льда, который можно использовать для производства ракетного топлива. Пока технические и экономические проблемы остаются огромными, потенциальные выгоды столь же огромны. Успешная добыча астероидов может обеспечить доступ к минеральным ресурсам далеко за пределами земной коры, фундаментально изменяя экономику добычи ресурсов.

Городская добыча полезных ископаемых — извлечение металлов и материалов из электронных отходов, зданий и инфраструктуры — представляет собой еще одну границу. Концентрация ценных металлов в построенной среде часто выше, чем в естественных рудных месторождениях. Тонна электронных отходов от выброшенных смартфонов и компьютеров содержит больше золота, серебра, меди и палладия, чем тонна руды от многих шахт. Городская добыча может снизить спрос на первичную добычу, отвлечь отходы от свалок и создать экономическую ценность из материалов, которые в противном случае были бы потеряны.

Политика и управление

Управление минеральными ресурсами является сложной и часто спорной ареной. Вопросы ресурсного национализма, безопасности цепочки поставок, экологического регулирования и прав человека пересекаются таким образом, что формируют инвестиционный климат и распределение выгод. Инициатива прозрачности добывающих отраслей (ИПДО) способствует открытому и подотчетному управлению нефтью, газом и минеральными ресурсами посредством раскрытия доходов и контрактов. Кимберлийский процесс направлен на предотвращение торговли алмазами из зон конфликтов. Руководство ОЭСР по надлежащей проверке обеспечивает основу для ответственных цепочек поставок полезных ископаемых.

По мере роста спроса на критически важные полезные ископаемые становится все более актуальной необходимость в надежных механизмах управления. Экспортные ограничения, субсидии и стратегические альянсы меняют глобальные цепочки поставок полезных ископаемых. Соединенные Штаты, Европейский союз и другие крупные экономики опубликовали критические стратегии в области минерального сырья, направленные на диверсификацию поставок, увеличение внутреннего потенциала переработки и содействие переработке. Международное сотрудничество в области стандартов экологической эффективности, трудовых прав и участия общин будет иметь важное значение для обеспечения широкого и устойчивого распределения выгод от разработки минеральных ресурсов.

Оригинальное название: The Enduring Legacy

История минеральных ресурсов и развития человека — это не просто история прогресса. Это история изобретательности и эксплуатации, богатства и отходов, городов, построенных на спинах шахтеров и фундаментах скал. От кремневых крапперов каменного века до литиевых рафинировщиков 21-го века добыча полезных ископаемых сформировала ход человеческой истории как видимым, так и невидимым образом.

Города, в которых мы живем, технологии, от которых мы зависим, и экономики, которые нас поддерживают, построены на минеральных ресурсах — многие из них были извлечены давным-давно, многие из них до сих пор добываются сегодня. Наследие древних шахт вписано в ткань современных городов, от меди в их проводке до стали в их рамах. Задача нынешней эпохи заключается в управлении добычей и использованием минеральных ресурсов таким образом, чтобы поддерживать развитие человека, не подрывая при этом экологические системы, от которых зависит вся жизнь.

Будущее добычи будет определяться выбором, который мы делаем сегодня: инвестировать ли в системы переработки и круговой экономики, защищать ли хрупкие экосистемы от воздействия добычи, обеспечивать ли распределение выгод от минеральных богатств с сообществами, которые несут расходы. Это не технические вопросы, а политические и этические. Наследие, которое мы оставим для будущих поколений, будет зависеть от того, как мы на них ответим.