Кіріспе

Шамамен тез толысатын табиғи ресурс – жаңартылатын ресурс (кейде ағыс ресурсы деп те аталады, әсіресе, мұндайда тұрақты ресурстарды айтамыз). Жаңартылатын ресурс – пайдаланылып, тұтынылған бөлігін табиғи жолмен көбейту немесе басқа да қайталанатын процестер арқылы адамның өміріне жеткілікті уақыт ішінде толықтыра алатын табиғи ресурс. Егер ресурстың қалпына келу жылдамдығы адамның өміріне жеткілікті уақыттан асып кетпесе, онда ол мәңгілік ресурс деп аталады. 1962 жылы Пол Альфред Вайс жаңартылатын ресурстарды былай анықтады: "Адамға өмір, талшықтар және т.б. сыйлайтын барлық тірі организмдер". Жаңартылатын энергия ресурстарының тағы бір түрі бар. Жаңартылатын энергияның негізгі көздеріне күн, геотермальдық және жел энергиясы жатады, олардың барлығы жаңартылатын ресурстар болып есептеледі. Тұщы су – жаңартылатын ресурстың мысалы.

Су ресурстары

Суды мұқият бақыланатын пайдалану, температура, өңдеу және шығарылым шарттары сақталған жағдайда, қайта жаңартылатын материал деп қарастыруға болады. Әйтпесе, ол сол аймақта қайта жаңармайтын ресурсқа айналады. Мысалы, жер асты сулары көбінесе су жинағыштан оның өте баяу табиғи толықтырылуынан әлдеқайда жылдам мөлшерде алынатындықтан, қайта жаңармайтын ресурс саналады. Су жинағыштарындағы бос кеңістіктерден судың алынуы, қайта қалпына келтірілмейтін тұрақты тығыздалуға (шөгуге) әкелуі мүмкін. Жердегі судың 97,5% -ы тұзды су, ал 3% -ы тұщы су; оның үштен екі бөлігінен астамы мұздықтар мен полярлық мұз қапақтарында қатып жатыр. Қалған қатып қалмаған тұщы су көбінесе жер асты сулары түрінде кездеседі, ал жер бетінде немесе ауада оның үлесi өте шағын (0,008%) ғана. Судың ластануы – су ресурстарына қатысты басты мәселелердің бірі. Дүние жүзіндегі судың 22% өнеркәсіпте қолданылады деп есептеледі. Басты өнеркәсіптік пайдаланушыларға гидроэлектр стансалары, термоэлектр стансалары (суды салқындату үшін пайдаланады), кен және мұнайды қайта өңдеу зауыттары (химиялық процестерде суды пайдаланады) және өндіріс орналастырулары (суды еріткіш ретінде пайдаланады), сондай-ақ қоқысты төгу орындары жатады. Теңіз суын тұщыландыру судың жаңартылатын көзі саналады, бірақ оның толыққанды жаңартылуы үшін оның қазылған отынға тәуелділігін азайту қажет.

Ауыл шаруашылығынан басқа азық-түлік

Тамақ – организмге қоректік қолдау көрсету үшін пайдаланылатын кез келген зат. Көптеген тағамдар жаңаруға жарамды ресурстардан шығады. Тағам өсімдіктер мен жануарлардан тікелей алынады. Қазіргі әлемде аң ауру еттің басты көзі болмаса да, ол көптеген ауылдық және шалқар аймақтардағы адамдар үшін маңызды және қажетті ресурс болып табылады. Бұл сонымен қатар жабайы жыртқыштардың тамақтануының жалғыз көзі.

Тұрақты ауыл шаруашылығы

Тұрақты ауыл шаруашылығы терминін австралиялық ауыл шаруашылығы ғалымы Гордон МакКлимонт қолданған. Ол "өсімдіктер мен жануарлар өндірісінің біріктірілген жүйесі, белгілі бір жерге қатысты және ұзақ мерзімге сақталуға тиіс" деп анықталған. Ауыл шаруашылығы жерлерін кеңейту биоәртүрлілікті азайтады және орманды жоюға себеп болады. Біріккен Ұлттар Ұйымының Тамақ және ауыл шаруашылығы ұйымы алдағы онжылдықтарда өнеркәсіптік және қалалық даму, батпақты жерлерді мелиорациялау және орманды егістікке айналдыру салдарынан егістік жерлердің азайып, биоәртүрліліктің жоғалуына және топырақ эрозиясының күшеюіне әкелетінін бағалап отыр. Жер бетіндегі барлық жерде ауа мен күн сәулесі жеткілікті болғанымен, егін топырақтағы қоректік заттар мен судың болуына да тәуелді. Монокультура – бір дақылды бір уақытта бір жерде өсіру әдісі, ол жерге зиян келтіріп, оны қолдануға жарамсыз етеді немесе өнімділігін төмендетеді. Монокультура бір түрге ғана зиян келтіретін патогендер мен жәндіктердің көбеюіне де себеп болуы мүмкін. 1845–1849 жылдардағы Ұлы Ирландия ашаршылығы – монокультураның қауіптілігінің танымал мысалы. Егін алмастыру және ұзақ мерзімді егін алмастыру астықты және басқа да дақылдармен кезегімен көгалдандыру арқылы азотты толықтырады, сондай-ақ терең және беткей тамырлы өсімдіктерді алмастыру арқылы топырақтың құрылымын және құнарлылығын жақсарта алады. Топырақтағы жоғалған қоректік заттармен күресудің басқа да әдістеріне жыл сайын су басатын жерлерге қайта оралу (жоғалған қоректік заттарды қайтару), мысалы, Нілдің су тасқыны, биокөмірді ұзақ мерзімді пайдалану және зиянкестерге, құрғақшылыққа немесе қоректік заттардың жетіспеуіне бейімделген егін және мал шаруашылығының жергілікті сорттарын пайдалану жатады. Ауыл шаруашылығы тәжірибелері – жаһандық топырақ эрозиясының қарқынының өсуіне ең үлкен үлес қосушылардың бірі. Сарапшылардың пікірінше, "Оңтүстік Африканың бір миллиардтан астам тонна топырағы жыл сайын эрозияға ұшырайды. Эрозия қазіргі деңгейде жалғаса берсе, 30–50 жыл ішінде егін өнімділігі екі есеге төмендеуі мүмкін". 1930 жылдардағы "Тозаңды қазан" құбылысы қатты құрғақшылықпен және егін алмастыру, жалаңаш қалған егістіктер, топырақ террасалау және жел эрозиясын болдырмау үшін желді тоқтатуға арналған ағаштарды отырғызу сияқты шараларды қолданбаған шаруашылық әдістерінің салдарынан туындады. Ауыл шаруашылығы жерлерін өңдеу, терең жыртуға мүмкіндік беретін механикалық ауыл шаруашылығы техникасының арқасында су эрозиясы арқылы тасымалданатын топырақ мөлшерін едәуір арттырады, сондықтан эрозияға ықпал ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. "Топырақтың шыңы" деп аталатын құбылыс кең ауқымды өнеркәсіптік шаруашылық әдістерінің болашақта адамзаттың азық-түлік өндіру қабілетіне қалай әсер ететінін сипаттайды. Топыраққа қатысты басқару тәжірибелерін жақсарту жөніндегі күш-жігер болмаса, өңделетін топырақтың болуы үлкен мәселеге айналуы мүмкін. Дереккөздің сенімділігі жоқ: 2013 жылғы қаңтар.

Эрозиямен күресу әдістеріне топырақты өңдемеу, кейлиндік жүйені пайдалану, топырақты ұстап тұру үшін желді тоқтатуға арналған жолақтарды өсіру және компосты кеңінен қолдану жатады. Тыңайтқыштар мен пестицидтер де топырақ эрозиясына әсер ете алады, бұл топырақтың тұздануына және басқа түрлердің өсуіне кедергі келтіруі мүмкін. Фосфат – қазіргі заманғы ауыл шаруашылығы өндірісінде ең көп қолданылатын химиялық тыңайтқыштардың негізгі құрауы. Алайда, ғалымдар тау жыныстарынан алынатын фосфат қоры 50–100 жыл ішінде таусылатынын және 2030 жыл шамасында фосфаттың ең жоғары деңгейіне жететінін болжап отыр. Өнеркәсіптік өңдеу және логистика да ауыл шаруашылығының тұрақтылығына әсер етеді. Егін сатылатын жерге және одан алыс жерлерге тасымалдау үшін энергия қажет, сондай-ақ материалдарға, еңбекке және тасымалдауға жұмсалатын энергия да ескерілуі керек. Фермерлер базарында сатылатын тағамдар энергия шығындарын азайтады.

Ауа

Ауа – жаңартылатын ресурс. Барлық тірі организмдер өмір сүру үшін оттегіге, азотқа (тікелей немесе жанама түрде), көміртекке (тікелей немесе жанама түрде) және көптеген басқа газдарға аз мөлшерде қажет.

Азық-түлік емес ресурстар

Орман шаруашылығы арқылы алынатын ағаш – маңызды жаңартылатын ресурс, ол ежелгі заманнан бері құрылыс, тұрғын үйлерді салу және отын ретінде пайдаланылып келеді. Өсімдіктер жаңартылатын ресурстардың негізгі көзін құрайды, мұнда энергиялық дақылдар мен тағамдық емес дақылдар арасындағы басты айырмашылық жатыр. Көптеген майлау материалдары, өнеркәсіпте қолданылатын өсімдік майлары, мақта, копра немесе қымыз сияқты шикізаттан жасалған маталар мен талшықтар, ағаш, мата немесе шөптен жасалған қағаз, биопластиктер – өсімдіктердің жаңартылатын ресурстарына негізделген. Өсімдіктерден алынатын жаңартылатын ресурстардың арқасында латекс, этанол, шайыр, қант және крахмал сияқты көптеген химиялық өнімдерді алуға болады. Жануарлардан алынатын жаңартылатын ресурстарға жүнді, былғары, техникалық майлар мен майлау материалдары, сондай-ақ олардан алынатын өнімдер жатады, мысалы, жануарлардың желімі, сіңірлер, қаптамалар, ал тарихи тұста киттен алынатын амбра мен балин. Фармацевтикалық ингредиенттер және заңды, сондай-ақ заңсыз дәрілерге қатысты өсімдіктер маңызды көздер болып табылады, алайда жылан, бақа және жәндіктердің уы дәрілік ингредиенттердің құнды жаңартылатын көзі саналады. Гендік модификацияланған өнімдер пайда болғанға дейін инсулин мен маңызды гормондар жануарлардың көзінен алынған. Тамақ өндірісіндегі құс шаруашылығының маңызды қосалқы өнімі болып табылатын қауырсын әлі де толтырғыш ретінде және кератиннің негізі ретінде қолданылады. Осыған ұқсас, шақтамайлар шаруашылығында өндірілетін хитин де хитозанның негізі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Адам денесінің медициналық мақсатта қолданылмайтын ең маңызды бөлігі – адам шашы, ол жасанды шаш енгізу үшін бүкіл әлемде саудаланып жүреді.

Тарихи рөлі

Тарихи тұрғыдан алғанда, отын, латекс, гуано, ағаш көмірі, ағаш күлі, өсімдіктердің бояуы, мысалы, индиго және кит өнімдері адам қажеттіліктері үшін маңызды болды, бірақ өнеркәсіптік дәуірдің басында сұранысты толық қамтамасыз ете алмады. Дегенмен, (Орталық Еуропа) фермерлерінің өнімдерінің көп бөлігі мал шаруашылығына бағытталды, ол органикалық тыңайтқышпен қамтамасыз етті. Өгіздер мен жылқылар көлік құралы ретінде маңызды болды, мысалы, жүгіру машиналарын қозғау үшін қолданылды. Басқа аймақтар көлік мәселесін террасалық шаруашылық, қалалық және бау-бақша егісі арқылы шешті. Орман шаруашылығы мен мал шаруашылығы арасындағы, немесе (қой) шаруалары мен ірі қара мал өсірушілер арасындағы келіспеушіліктер әртүрлі шешімдерге әкелді. Кейбіреулері жүн өндірісі мен қойларды ірі мемлекеттік және дворяндық жерлермен шектеді немесе оларды кәсіби шопандарға, көшпелі мал бағушыларға тапсырды. Британдық ауыл шаруашылығы революциясы негізінен төрт далалы егіс айналымын қолдануға негізделген жаңа егіс жүйесі болды. Британдық ауыл шаруашылығы маманы Чарльз Тауншенд осы өнертабысты голландтық Ваасландта танып, 18 ғасырда Ұлыбританияда, ал АҚШ-та Джордж Вашингтон Карвер танымал етті. Бұл жүйеде бидай, репа және арпа қолданылды, сондай-ақ, көк нәрсе (клевер) енгізілді. Клевер ауадан азотты, іс жүзінде таусылмайтын жаңару ресурсын, топыраққа тыңайтқыш қоспаларға айналдыра алады, бұл өнімділіктің айтарлықтай өсуіне мүмкіндік берді. Фермерлер мал азырау және шөп шабу үшін егін екті. Осылайша, малдар жыл бойы өсіріліп, қыста мал союдан сақталды. Тыңайтқыш мөлшері артып, көбірек егін өсіруге мүмкіндік берді, бірақ ағаш жайылымдарынан бас тартуға тура келді.

Өзін-өзі қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын жаңартылатын энергия көздері

Бірінші дүниежүзілік соғысқа дейін неміс химия өнеркәсібінің табысы отарлық өнімдерді алмастыруға негізделген. IG Farben компаниясының ізашарлары 20 ғасырдың басында синтетикалық бояулар нарығында әлемдік көшбасшылықты қамтамасыз етті және жасанды фармацевтикалық препараттар, фотопленка, ауыл шаруашылығы химиясы және электрохимия салаларында маңызды рөл атқарды. Дегенмен, өсімдіктерді селекциялаумен айналысқан бұрынғы ғылыми-зерттеу институттары мүлдем басқа бағыт ұстанды. Неміс отаршылдық империясының жоғалғаннан кейін, Эрвин Баур және Конрад Майер сияқты саланың маңызды өкілдері экономикалық тәуелсіздікті қамтамасыз ету үшін жергілікті егін түрлерін пайдалануға көшті. Мейер, нацистік кезеңнің маңызды ауыл шаруашылығы ғалымы және кеңістікті жоспарлаушысы ретінде, Deutsche Forschungsgemeinschaft қаражатын басқарды және нацистік Германиядағы барлық зерттеу гранттарының шамамен үштен бірін ауыл шаруашылығы және генетикалық зерттеулерге, әсіресе Германияның болашақ соғыс қажеттіліктері үшін қажетті ресурстарға жұмсады.

Құқықтық жағдай және субсидиялар

Жаңартылатын энергия көздерінің нарықтық үлесін арттыру үшін бірнеше құқықтық және экономикалық құралдар қолданылды. Ұлыбританияда NFFO (Non Fossil Fuel Obligations) – Англия мен Уэльстегі электр тарату желілерінің операторларынан ядролық және жаңартылатын энергия көздерінен электр энергиясын сатып алуды талап ететін бұйрықтар жинағы қолданылады. Шотландияда (Шотландияның жаңартылатын энергия міндеттемелері) және Солтүстік Ирландияда (Солтүстік Ирландияның табиғи отынға қатысты емес отын міндеттемелері) ұқсас механизмдер жұмыс істейді. АҚШ-та жаңартылатын энергия сертификаттары (REC) ұқсас тәсілді қолданады. Германияның Energiewende бағдарламасы тарифтік жемшөптерді пайдаланады. Субсидиялардың күтпеген салдары – дәстүрлі отын станцияларында (мысалы, Тилбери электр станциялары) және цемент заводтарында отын пеллеттерін жылдам пайдалану болды, нәтижесінде Еуропаның жаңартылатын энергия тұтынуының шамамен жартысы ағаш және биомассаға тиесілі болды. Биожаңартылатын химиялық заттар химия өнеркәсібін қамтамасыз ететін мұнайға негізделген көміртек шикізатының орнына күн энергиясымен жұмыс істейтін баламаларды ұсынуы мүмкін. Биологиялық организмдердегі ферменттердің үлкен әртүрлілігі және синтетикалық биологияның осы ферменттерді өзгертіп, жаңа химиялық мүмкіндіктерді жасау әлеуеті химия өнеркәсібін дамытуға ықпал ете алады. Жаңа химиялық заттарды жасау үшін маңызды платформа – поликетид биосинтез жолы, ол әр түрлі көміртек атомдарында әртүрлі функционалдық топтармен қайталанатын алкил тізбегі бірліктерін қамтитын химиялық заттарды өндіреді. Полиуретанды зерттеулер жаңартылатын ресурстарды пайдалануға бағытталған.

Биопластиктер

Биопластик – өсімдік майлары мен майлары, лигнин, жүгері крахмалы, бұршақ крахмалы немесе микробиота сияқты жаңаруға жарамды биомасса көздерінен алынған пластиктердің бір түрі. Биопластиктің ең көп таралған түрі – термопластикалық крахмал. Басқа түрлеріне целлюлозалық биопластиктер, биополиэстер, полилакты қышқылы және биологиялық полиэтилен жатады. Биопластиктерді өндіру және қолдану, мұнайдан (мұнайпластик) пластик өндірумен салыстырғанда, көбінесе тұрақтырақ қызмет деп есептеледі; алайда, биопластик материалдарын өндіру үшін энергия және материал көзі ретінде мұнайға тәуелділік сақталады. Нарықтың фрагментациясы және анықтамалардың дұрыс болмауы биопластиктер нарығының жалпы көлемін анықтауды қиындатады, бірақ әлемдік өндіріс қуаты 327 000 тоннаға бағаланады. Ал, бүкіл әлемде жұмсақ қаптаманың жалпы тұтыну көлемі 12,3 миллион тоннаға бағаланады.

Биоасфальт

Биоасфальт – мұнайға негізделмеген жаңартылатын ресурстардан жасалған асфальттың баламасы. Биоасфальтты өндіруге қант, мелас, күріш, жүгері және картоп крахмалы, сондай-ақ өсімдік майынан қалған қалдықтар қолданылады. Өсімдік майы негізіндегі байланыстырғыш заттардан жасалған асфальтты Colas SA компаниясы 2004 жылы Францияда патенттеді.

Жаңартылатын энергия

Жаңартылатын энергия – табиғи түрде пайдаланылған соң қалпына келіп отыратын жаңартылатын ресурстар арқылы энергиямен қамтамасыз ету. Мысалдарға күн сәулесі, жел, биомасса, жаңбыр, толқындар, су ағындары және геотермалдық жылу жатады. Жаңартылатын энергия электр энергиясын өндіру, ыстық су/жайларды жылыту, мотор отындары және ауылдық (желіден тыс) энергия қызметтері сияқты төрт сала бойынша дәстүрлі отынды алмастыра алады. Жаңартылатын энергия құрылғыларын өндіру үшін кеннен алынған металдар және жер беті сияқты жаңартылмайтын ресурстар қолданылады.

Биомасса

Биомасса – тірі немесе жақында ғана тірі болған организмдерден алынған биологиялық материал, көбінесе өсімдіктер немесе өсімдік тектес материалдар. Жаңартылатын ресурстарды тұрақты жинау және пайдалану (яғни, жаңару қарқынын оңтайлы деңгейде ұстау) ауаның ластануын, топырақтың заластануын, мекендеу ортасының жойылуын және жердің құнарсыздығын азайтуға мүмкіндік береді. Биомасса энергиясы алты түрлі энергия көзінен алынады: қоқыс, ағаш, өсімдіктер, қалдықтар, полигон газдары және спирт отындары. Адамдар ағаш жағу арқылы от жасаудан бері биомассадан алынған энергияны пайдаланып келеді, және ағаш бүгінде биомасса энергиясының ең ірі көзі болып табылады. Дегенмен, әлемдік энергия қажеттілігінің 10% астамын құрайтын биомассаның қарапайым технологиялық қолданылуы дамып келе жатқан елдерде үй ішіндегі ауаның ластануына себеп болуы мүмкін, және 2000 жылы 1,5-2 миллион адамның өліміне әкелді. Электр энергиясын өндіруге қолданылатын биомасса аймақтар бойынша өзгешеліктерге ие. АҚШ-та ағаш қалдықтары сияқты орман өнімдері кең таралған.

Биоотын

Биоотын – биологиялық көміртекті бекітуден алынған энергияны қамтитын отын түрі. Биоотынға биомассаны өңдеуден алынған отын, сондай-ақ қатты биомасса, сұйық отын және әртүрлі биогаздар жатады. Биоэтанол – көбінесе жүгері, қант қамысы немесе мискант сияқты қант немесе крахмал өсімдіктерінен ашыту арқылы алынатын спирт. Биодизель – өсімдік майлары мен жануар майларынан жасалады. Биодизель майлардан немесе майлардан трансэстерификация процесі арқылы өндіріледі және Еуропадағы ең көп таралған биоотын болып табылады. Биогаз – органикалық материалды анаэробтық бактериялармен анаэробтық ыдырату процесінде пайда болатын метан, сонымен қатар энергияның жаңартылатын көзі болып табылады.

Биогаз

Биогаз - оттегі жоқ жағдайда органикалық заттардың ыдырауынан түзілетін газдар қоспасы. Биогаз анаэробты бактериялардың анаэробты қорытуы немесе тыңайтқыш, кәріз сулары, қалалық қалдықтар, жасыл қалдықтар, өсімдік материалдары және егістер сияқты биоразделенетін материалдардың ферментациясы арқылы өндіріледі. Оның құрамында негізінен метан және көмірқышқыл газы болады, сондай-ақ аздаған мөлшерде күкірттегі (H2S), ылғал және силоксандар да болуы мүмкін.

Табиғи талшық

Табиғи талшықтар – шаш сияқты, үздірілмейтін жіп тәрізді немесе жіпке ұқсас созылған бөліктерден тұратын материалдар класы. Оларды композиттік материалдардың құрамына қосуға болады. Сонымен қатар, оларды қағаз немесе киіз сияқты өнімдер жасау үшін жапсырып, қабаттастыруға болады. Талшықтар екі түрге бөлінеді: жануарлар мен өсімдіктерден алынатын табиғи талшықтар және синтетикалық және қайта өңделген талшықтардан тұратын жасанды талшықтар.

Жаңартылатын ресурстарға қауіп

Жаңартылатын ресурстар реттелмеген өнеркәсіптік даму мен өсудің салдарынан қауіп төніп тұр. Оларды табиғаттың қайта толықтыру қабілетінен асып кетпеу үшін сақтап басқару қажет. Өмірлік циклді бағалау жаңартылатындығын жүйелі түрде бағалауға мүмкіндік береді. Бұл табиғи ортаның тұрақты дамуы мәселесі.

Орманның жойылуы

Отын және құрылыс материалдарының көзі болудан басқа, ағаштар көмірқышқыл газын сіңіріп, оттегін бөліп шығару арқылы қоршаған ортаны қорғайды. Жаңбырлы ормандардың жойылғандығы – климаттың өзгеруіне себеп болатын маңызды факторлардың бірі. Орманды кесу көмірқышқыл газының атмосферада қалуына әкеледі. Көмірқышқыл газы жиналған сайын, күн сәулесін ұстап тұратын қабат атмосферада пайда болады. Бұл радиацияны жылуға айналдырып, жаһандық жылынуды тудырады, ол жылыжай эффектісі деп белгілі. Орманды кесу су айналымына да әсер етеді. Ол топырақ пен жер асты суларының, сондай-ақ атмосферадағы ылғалдың мөлшерін азайтады. Орманды кесу топырақтың тұтқырлығын төмендетеді, нәтижесінде эрозия, су тасқыны және көшкін пайда болады. Жаңбырлы ормандар көптеген түрлер мен организмдерге мекен жай болып табылады, олар адамдарға тағам және басқа да керек-жарақтармен қамтамасыз етеді. Сондықтан, биоотын өндірісі орманды кесуге себеп болса, онда оның тұрақтылығы күмәнді болуы мүмкін.

Құрып бара жатқан түрлер

Кейбір жаңартылатын ресурстар, түрлер және организмдер адам санының өсуі мен артық тұтыну салдарынан жойылу қаупіне тап болып отыр. Жер бетіндегі барлық тірі түрлердің 40% астамының жойылу қаупі бар деп есептеледі. Көптеген елдерде аң аулауды шектеу және ауланатын түрлерді қорғау үшін заңдар қабылданған. Басқа да қорғау шараларына жерді дамытуды шектеу немесе қорықтар құру кіреді. IUCN қауіп төндіретін түрлердің Қызыл тізімі – әлемдегі ең белгілі қорғау статусы мен бағалау жүйесі. Халықаралық жағынан 199 ел жойылуға жақын және басқа да қауіп төнген түрлерді қорғау үшін Биологиялық әртүрлілікке қатысты іс-қимыл жоспарларын жасауға келісімге келді.