Sveučilište u Zagrebu Geotehnički fakultet Varaždin

Josip Mesec

Utjecaji eksploatacije mineralnih sirovina na okolišsvibanj, 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 kompleksnagrana 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.

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 RHVeć 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.

Izvor: Dr sc Branimir Molak: Stanje u energetici RH. Zagreb, ožujak 2011. godine

UDJELI PROIZVODNJE I POTROŠNJE PRIMARNIH ENERGENATA 2008.

197 PJ

413 PJ

47,7 %NEOVISNOSTHRVATSKE ?

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.

Golden coross mine Waihi u Novom Zelandu

Prije eksploatacije Prilikom kopanja

Nakon kopanja.

Štetni utjecaji miniranja

razbacivanje komada stijena, zračni udar i potresni valovi

• Razbacivanje

gdje su: Lr – daljina razbacivanja, (m), n = R/w, pokazatelj djelovanja eksplozije, R - radijus odloma minske bušotine, (m), w - linija najmanjeg otpora, (m).

375,0255 wnLr

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 Prag čujnosti

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 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 velikatermoelektrana 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 vodaU 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 drugihkrajobraznih 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 m 3 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 izljevipojavljuju 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

LiteraturaJosip Mesec (2009): Mineralne sirovine, vrste i načini dobivanja, Sveučilišni udžbenik,

Sveučilište u Zagrebu, Geotehnički fakultet Varaždin