Металургія та корисні копалини
Основним завданням гірничої справи — діяльності, спрямованої на видобування корисних копалин — у майбутньому стане зменшення шкідливого впливу на довкілля. Водночас дедалі більші потреби людства в сировині для матеріального виробництва зумовлять необхідність пошуку принципово нових джерел корисних копалин і способів їхнього видобутку. Масове впровадження робототехніки в промисловості та нові композитні матеріали дадуть змогу здійснювати автоматизований пошук і видобуток мінеральної сировини в недоступних раніше куточках нашої планети — на дні Світового океану, у надглибоких покладах чи на територіях з екстремальними умовами.
Завдяки гірничому обладнанню індивідуальної розробки, що враховує всі особливості родовища, можна буде вилучати пусту породу з копалин уже на етапі видобутку, що неабияк підвищить ефективність процесу. Внаслідок чого видобуток корисних копалин стане значно дешевшим, безпечнішим та екологічнішим, ніж нині.
ПЕРСПЕКТИВНІ ПРОФЕСІЇ
Оператор автоматизованих засобів геологорозвідки
Фахівець із видобування рідкісноземельних металів зі Світового океану
Фахівець із надглибокої геологорозвідки
Оператор автоматизованих засобів геологорозвідки
Благородні й неблагородні метали, неметалеві мінерали й будівельні камені — усі ці матеріали, що входять до складу нашої планети, з давніх-давен застосовуються людьми в різних галузях діяльності. Такі корисні копалини належать до невідновних природних ресурсів. А це означає, що їхні запаси не поновлюються (принаймні у звичних людині часових межах). Утім, людство активно використовує природну сировину й навіть не збирається зупинятися, радше навпаки — щороку потреби в природній сировині лише зростають. Унаслідок цього людям доводиться постійно шукати нові родовища. А якщо зважити на те, що всі легкодоступні поклади руд і мінералів уже давно відкриті й успішно розробляються, то пошук нових джерел ресурсів потребує нових підходів і рішень.
Наука про будову Землі — геологія — зародилася ще в Стародавній Греції, коли вчені того часу намагалися пояснити природу землетрусів, вивержень вулканів і переміщення берегових ліній, а також описували властивості мінералів та особливості їхнього залягання. В різні періоди історії найсвітліші уми людства шукали відповіді на запитання про вік нашої планети й про причини утворення тих чи тих порід і металевих руд, а також осадових шарів ґрунту.
Наприкінці ХІХ сторіччя технічний прогрес потребував неабиякого збільшення видобутку корисних копалин. Тоді виникло багато геологічних служб, покликаних займатися систематичним дослідженням усього, що криється під земною поверхнею. Геолог — бородатий чоловік з наплічником і спеціальним молотком у руці, який бреде незвіданими хащами, — навіть став своєрідним романтичним символом присвяти свого життя пошукам заповітної мети. Важливо зазначити, що якщо старання геолога справді увінчувалися успіхом, то на його честь називали нові мінерали, вулиці чи навіть цілі міста.
Сьогодні завдяки супутниковим дослідженням планети відкриті вже майже всі можливі родовища, розташовані близько до земної поверхні чи на ній. Недоступними для геологорозвідки — пошуку нових родовищ мінералів — залишаються тільки приховані від очей глибини океанів і земних надр, куди не може дістатися звичайний геолог.
Уже незабаром за пошуки корисних копалин на великих глибинах візьметься оператор автоматизованих засобів геологорозвідки. Цей фахівець контролюватиме роботу автономного роботизованого «крота» — спеціальної машини компактних розмірів. Її головним завданням буде прориватися крізь землю на значну глибину, аналізуючи склад і збираючи зразки порід, що траплятимуться на шляху. Беручи до уваги, що надра Землі вивчені набагато гірше, аніж космічний простір, результатом такої роботи стане безліч відкриттів.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• колекціонувати мінерали й гірські породи;
• ходити в походи;
• розвідувати печери й інші важкодоступні місця.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Геологорозвідник — фахівець, що займається геологічними спостереженнями й розробленням геофізичних та геологічних карт і схем. Діагностує мінерали й осадові породи, оцінює запаси корисних копалин, визначає технологію бурових і гірничих робіт.
Петролог — фахівець із вивчення гірських порід, що розглядаються як певні мінеральні асоціації. Досліджує історію утворення та перетворення гірських порід і верхніх шарів планети, вивчає умови залягання і взаємодії гірських порід.
Мінералог — фахівець із діагностики мінералів, який вивчає їхні хімічні й фізичні властивості. Знаходить і використовує мінералогічні критерії пошуку й попередньої оцінки практичної значущості геологічних родовищ. Складає карти розподілу сировини різного мінерального складу та якості в родовищах.
Розробник підземних вод
Щороку дедалі актуальнішою стає глобальна проблема дефіциту прісної води на Землі. Безперервно збільшується кількість населення на планеті, ростуть обсяги промислового виробництва. Усе це призводить до посиленого споживання прісної води. А її доступні природні запаси, на жаль, не встигають відновлюватися. Якщо не змінити ситуацію, то вже незабаром це може стати причиною екологічної катастрофи.
Як варіанти подолання цієї проблеми пропонують і різні способи скорочення витрат прісної води, і використання альтернативних джерел — опріснення морської води чи розроблення льодовиків та підземних водних ресурсів.
Близько 70 % світових запасів прісної води витрачається на сільське господарство. Тому такі заходи, як використання краплинного поливу й залучення стічних вод можуть неабияк скоротити її витрати. А виведення нових сільськогосподарських культур, стійких до солоних ґрунтів, уможливило б використання морської води для поливу.
Свою лепту в економію водних ресурсів може внести вдосконалення методів очищення господарсько-побутових вод. На їхню частку припадає близько 10 % загальносвітового споживання. Інші 20 % витрат прісної води припадають на потреби промисловості. Досягти економії в цій галузі можна через модернізацію наявних і розроблення принципово нових технологій виробництва. Утім, навіть такі заходи не розв’язують проблеми — потрібен пошук нових джерел.
З 1400 млн кубічних кілометрів води на планеті лише 35 млн кубів — близько 2,5 % від загального обсягу — припадає на прісну воду. І лише 0,3 % від цих запасів доступні для використання, решта води або перебуває під землею, або заморожена.
Процес опріснення морської води пов'язаний з додатковими витратами (на електроенергію, обслуговування устаткування, на утилізацію сольового концентрату). Тому він завжди дорожчий за традиційний забір води з водосховищ. Сьогодні проблему прісної води за допомогою такого методу в промислових масштабах розв’язують лише держави Аравійського півострова, які можуть собі це дозволити завдяки високим доходам від експорту нафти.
Спосіб добування води через танення льодовиків потребує неабияких витрат на транспортування льоду до посушливих районів, які з природних причин значно віддалені від полярних широт.
Найперспективнішими вважаються пошук і видобуток підземних вод. Цікавий факт: що глибше розташована вода, то чистіша вона. На глибині ця вода захищена від будь-яких шкідливих впливів, пов'язаних із людською діяльністю. До того ж у ній відсутні віруси та бактерії. На великій глибині їм просто нема чим живитися в чистій, позбавленій органічних домішок воді.
У 2014 році науковці повідомили справжню сенсацію. У земній мантії на глибині 700 кілометрів було виявлено мінерал рингвудит, який, неначе губка, насичений водою. При цьому сумарні запаси води, що містяться в рингвудиті, втричі перевищують обсяг Світового океану! Проте нинішні технології не дають змоги налагодити видобуток цієї води — найглибша у світі свердловина сягає в Землю всього-на-всього на 12,2 кілометра. Розв’язати це завдання випаде фахівцеві майбутнього — розробнику підземних вод, який зможе назавжди усунути проблему людства, пов'язану з дефіцитом прісної води.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• читати про внутрішню будову Землі;
• вивчати, як влаштовані різні гірничодобувні механізми;
• цікавитися будовою різноманітних насосів та інших механізмів.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Гідрогеолог — фахівець із пошуку й вивчення підземних вод. Оцінює обсяги водоносних родовищ, досліджує хімічний склад та якість підземних вод. Розробляє способи видобутку артезіанських вод і заходи захисту водоносних горизонтів.
Машиніст бурової установки — фахівець із монтажу, налагодження й експлуатації бурового обладнання. Готує відповідну ділянку для проведення бурових робіт, добирає відповідний тип бурової установки, налаштовує параметри свердловини.
Геонавігатор — фахівець із контролю й коригування процесу буріння свердловин у режимі реального часу. Збирає та аналізує інформацію від сенсорів бура, визначаючи за цими параметрами тип подоланих порід. Відстежує всю траєкторію буріння і своєчасно вносить корективи в процес.
Фахівець із видобування рідкісноземельних металів зі Світового океану
Сучасне високотехнологічне виробництво не обходиться без так званих рідкісноземельних металів. Сімнадцять хімічних елементів зі схожими хімічними та фізичними властивостями — скандій, ітрій, лантан, церій, празеодим, неодим, прометій, самарій, європій, гадоліній, тербій, диспрозій, гольмій, ербій, тулій, ітербій і лютецій — були відкриті понад 200 років тому у складі дуже рідкісних мінералів, — «земель», як їх тоді називали. Згодом з'ясувалося, що в земній корі всі ці елементи не така вже й рідкісна штука, але розподілені вони надзвичайно нерівномірно. Придатних для розробки родовищ мало, а сам процес видобутку завдає значної шкоди довкіллю та здоров'ю людини. Водночас потреба в рідкісноземельних металах щороку лише зростає. Вони незамінні як хімічні каталізатори і як компоненти складних сплавів спеціального призначення. Без них неможливо уявити електронну апаратуру, оптичні прилади, магніти, а також акумулятори електромобілів, мобільних телефонів, планшетів та інших гаджетів.
Улітку 2011 року науковці Токійського університету повідомили про те, що виявили поклади рідкісноземельних металів у Тихому океані на глибині від 3500 до 6000 метрів. Вони у 800—1000 разів перевищують загальний обсяг аналогічних родовищ на суходолі. Мул, що покриває тихоокенське дно, містить не лише рідкісні землі, а й інші метали — залізо, марганець, кобальт, мідь, нікель і цинк. Крім того, підводні поклади мають ще одну важливу перевагу — у них майже відсутні радіоактивні домішки урану й торію, якими зазвичай досить забруднені материкові мінерали. А це означає, що немає загрози здоров'ю людей, які беруть участь у процесі розробки родовищ.
Розробленням і впровадженням методів видобутку корисних копалин із глибоководних ділянок планети займатиметься фахівець із видобування рідкісноземельних металів зі Світового океану. За допомогою підводних безпілотних апаратів та іншого автоматичного обладнання, спроєктованого спеціально для роботи в агресивних умовах глибоководдя (температура води сягає близько 2 °С, а тиск у 600 разів перевищує атмосферний), цей спеціаліст організує збирання донного мулу. Мул доставляється на поверхню за допомогою трубопроводів — досить просто відкачати з них повітря, щоб величезний тиск океанської глибини виштовхнув напіврідкий мул до плавучої платформи. На ній інші роботизовані пристрої вилучать із мулу цінні елементи. Відтак, очищений від металів, він повернеться в океан, а видобута сировина попрямує до берега іншими плавучими безпілотними транспортниками.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• вивчати фізичні явища на реальних дослідах;
• дивитися документальні фільми про підводний світ;
• мріяти про роботу в морі чи океані.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Гірський інженер-збагачувач — фахівець з методів поділу компонентів (гравітаційних, магнітних, радіометричних, фізико-хімічних, флотаційних), що використовуються для перероблення та збагачення мінеральної сировини.
Оператор гідромоніторної установки — фахівець з керування спеціальним обладнанням, що використовується для руйнування і змиву породного масиву струменем води із закачуванням спеціальними насосами (землесосами) для подальшого транспортування чи переробки.
Інженер з шельфового буріння — фахівець з процесу створення нафтових і газових свердловин на шельфових родовищах. Планує й організовує виконання бурових робіт морськими платформами, відповідає за безпеку та ефективність експлуатації бурової установки.
Фахівець із надглибокої геологорозвідки
Від моменту зародження цивілізації, коли люди навчилися виготовляти знаряддя праці й предмети побуту, вони використовували різні природні матеріали, що знаходили на поверхні землі — каміння, глину, а згодом і різноманітні метали. Високо цінувався кремінь — мінерал, з якого можна було легко виготовити наконечники стріл чи списів, а також ножі. Крім того, кремінь використовували як прикраси, а також з його допомогою добували вогонь, висікаючи іскри ударами кременя по інших каменях.
Місця, де добували кремінь — кремнієві копальні, — з'явилися багато тисячоліть тому. Вік виявлених археологами кремнієвих розробок на території Угорщини становить близько 43 тисяч років! Приблизно стільки ж років налічує найстаріша у світі найвідоміша шахта Нґвенья в африканському Свазіленді. У ній ще неандертальці добували гематит — мінерал, з якого одержують барвник червоного кольору — вохру.
Згодом потреба людства в корисних копалинах (саме так стали називати природні ресурси, які можна викопати із землі) безперервно зростала. Видобували метали, будівельні матеріали, коштовні й напівкоштовні мінерали, що використовувалися для виготовлення прикрас. Не стало винятком і XX сторіччя: поява нових технологій — ядерної енергетики й напівпровідникової електроніки — потребувала промислового видобутку уранових руд та рідкісноземельних металів.
Гірничодобувна промисловість (так називається галузь економіки, що займається видобутком корисних копалин) щорічно вилучає із земної поверхні мільярди тонн різних руд. При цьому найчастіше природі завдається непоправна шкода. На місці копалень залишається безживний «місячний пейзаж». Затоплення занедбаних шахт ґрунтовими водами призводить до утворення провалів на поверхні й робить ґрунти неродючими. А повітря забруднюється пилом і викидами промислових підприємств.
Цікаво, що всі сучасні гірські розробки розміщуються у верхніх шарах земної кори. Найглибша у світі шахта сягає під поверхню на 4 км. Звісно, це величезна цифра, але, якщо порівняти нашу планету з яблуком, то така глибина — це менше, ніж товщина його шкірки... Завдяки найглибшому проникненню людини в надра землі — Кольській надглибокій свердловині, що сягає вглиб на 12 262 метри й занесена в Книгу рекордів Гіннесса, — вдалося установити наявність на глибині понад 9 500 метрів різноманітних корисних копалин — мідно-нікелевих руд, срібла, золота.
Сьогоднішні технології не дають змоги організувати промисловий видобуток природних ресурсів на таких глибинах. Вартість добутої з надр сировини буде такою високою, що зробить увесь процес безглуздим. Але в майбутньому фахівець з надглибокої геологорозвідки займеться організацією пошуку й видобутку корисних копалин на недоступних сьогодні глибинах. Спеціальні гірничодобувні роботи підніматимуть на поверхню готову сировину, а всі шкідливі для навколишнього середовища елементи промисловості (запилення, шум, забруднювальні викиди тощо) залишатимуться глибоко під землею.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• колекціонувати гірські породи та мінерали;
• вивчати внутрішню будову нашої планети;
• проводити дослідження й робити відкриття.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Сейсморозвідник — фахівець зі складання докладних карт надр Землі. Проводить сейсмологічні дослідження, що базуються на вимірюванні швидкості поширення хвиль у шарах земної кори з різною щільністю. Оцінює обсяги покладів, їхню глибину та межі.
Маркшейдер — фахівець з геодезичних вимірювань і розмітки. Проводить просторово-геометричні вимірювання в надрах землі й на відповідних ділянках її поверхні з подальшим відображенням результатів вимірювань на планах, картах та розрізах у процесі геолого-розвідувальних робіт. Планує та контролює всі етапи будівництва підземних споруд та гірничих шахт.
Геофізик — фахівець з вивчення внутрішньої будови Землі, фізичних властивостей і процесів, що відбуваються в її оболонках. Досліджує надра планети, послуговуючись технічними засобами сейсморозвідки, електророзвідки та радіорозвідки.
Екотехнолог металургії
За ступенем забрудненості довкілля металургійна промисловість посідає друге місце після енергетичної галузі. Щорічно металургійні підприємства в усьому світі спалюють мільярди тонн палива, викидаючи в атмосферу десятки мільйонів тонн відходів з домішками азоту й сірки. Відтак випадають кислотні дощі, що завдають непоправної шкоди всім живим організмам і природі в цілому. Крім того, у повітря потрапляють сотні мільйонів тонн пилу, сажі й золи, а в ґрунт і водойми — шлаки, сміття та стічні води, що містять важкі метали, нафтові відходи й різноманітні токсини (феноли, ціаніди тощо).
За рівнем забрудненості лідирують підприємства кольорової металургії, відповідальні за видобуток і збагачення руд кольорових металів — алюмінію, міді, олова, свинцю, нікелю, магнію, а також за виробництво цих металів і сплавів на їхній основі. Чорна металургія, що видобуває та обробляє залізну руду, а ще виготовляє чавун, сталь, феросплави й металопрокат, значно менше забруднює ґрунт через певні особливості технологічного процесу. Утім, усе одно вона також становить загрозу для екології.
Найчастіше причина підвищеної токсичності металургійного комплексу полягає в тому, що більшість його об'єктів зводилися ще в першій половині минулого сторіччя, коли природоохоронна діяльність не була основним пріоритетом. Замислюватися про це стали лише в 1980-ті — після того, як негативні наслідки впливу цих об'єктів на природу стали надто очевидними. Та навіть після цього геть не всі підприємства приділяли належну увагу захисту навколишнього середовища. У гонитві за максимальними прибутками багато несумлінних бізнесменів просто не бажають витрачатися на подібні заходи.
Останнім часом науковці всього світу б'ють на сполох — якщо не вжити термінових заходів, планеті загрожує екологічна катастрофа. Очевидно, що ніякі надприбутки не варті того, щоб перетворювати Землю на безживну пустелю. Водночас металургія — життєво важлива галузь промисловості, тому просто відмовитися від її діяльності неможливо. Завданням екотехнолога металургії стане пошук нових методів оброблення та виробництва металів, що не завдаватимуть шкоди навколишньому середовищу, але при цьому ефективніших, ніж ті, що наявні сьогодні. Ця недосяжна, на перший погляд, мета, насправді цілком здійсненна за умови грамотного використання останніх досягнень науки в галузях енергетики, робототехніки, матеріалознавства тощо.
Потрібні царини знань (hard skills)
Особисті захоплення, що впливають на вибір професії
Ця професія саме для тебе, якщо ти полюбляєш:
• дбати про навколишнє середовище;
• дізнаватися про нові дослідження в галузі екології;
• думати про те, як зробити нашу планету чистішою.
Характеристики професії
Пов’язані професії
Інспектор з екологічної сертифікації — фахівець з контролю дотримання законів природокористування промисловими підприємствами. Видає сертифікати відповідності екологічним стандартам. Бере проби ґрунту, води й повітря для аналізу. У разі потреби ухвалює рішення про заборону діяльності підприємств.
Екоаудитор — фахівець з моніторингу діяльності очисних споруд, утилізаційних установок та інших природоохоронних засобів промислових підприємств. Визначає стан екосистем поблизу індустріальних об'єктів. Оцінює завдані екології збитки в разі аварії на виробництві.
Інженер-еколог — фахівець з аналізу біосферної ситуації. Розробляє і впроваджує заходи щодо зменшення шкідливого впливу людської діяльності на природу. Виявляє причини природних катаклізмів і вживає заходів для їхнього усунення.
Ця стаття з крутого проєкту «Розумний плакат "Навички і професії майбутнього"»! Хочеш дізнатися про нього докладніше? Тоді тисни сюди!
А ще у нас є неймовірно захопливий комплект розумних плакатів «Світ навколо».
505