منابع طبیعی زمین از نظر در دسترس بودن، فراوانی، تجدیدپذیری و ظرفیت حمل محدودیت دارند. اگرچه برخی از منابع تجدیدپذیر هستند، مانند نیروی زمین گرمایی، درختان و ماهی های موجود در دریا، بسیاری از اقدامات اقتصادی بشر استثمارگر و مخرب هستند و از محدودیت های پایدار این منابع فراتر می روند.

توسعه پایدار

شیمی و سایر علوم می توانند در حفاظت، حفظ و استفاده بهینه از منابع طبیعی کمک کنند. در مقایسه با سایر موجودات روی زمین، ما، انسان‌های امروزی، تمایل داریم محیط را با نیازهای خود تطبیق دهیم. به عنوان مثال، ما جنگل ها را پاکسازی می کنیم تا جای خود را به جاده ها و مناطق مسکونی بدهیم. بسیاری از فعالیت های ما از نظر زیست محیطی پایدار نیستند، علیرغم راحتی و راحتی که این فعالیت ها ارائه می دهند.

توسعه پایدار عبارت است از یافتن تعادلی بین پیشرفت فناوری-اقتصادی و استفاده طولانی مدت از منابع طبیعی به نفع بشریت. این یک موضع اخلاقی است که رفاه نسل های آینده و همچنین محیط زیست را به طور کلی در نظر می گیرد.

به ویژه اکنون که تمدن بشری در مقیاس وسیعی به سوخت های فسیلی وابسته است، دستیابی به توسعه پایدار امری آسان نیست. رشد تصاعدی جمعیت جهان در دو قرن گذشته تا حد زیادی بر تلفیقی از نوآوری های تکنولوژیک سوار شده است. رشد جمعیت به معنای مصرف بیشتر و آلودگی بیشتر بوده است. انسان ها همیشه انگیزه دارند و نیاز به مصرف موارد زیر دارند:

• انرژی حاصل از سوخت های فسیلی
• مصالح ساختمانی از جنگل ها و معادن
• آب از سفره های زیرزمینی و سایر منابع
• مواد غذایی از کشاورزی، دامپروری و اقیانوس ها
• مواد اقلام لوکس از گونه های در معرض خطر (مانند عاج فیل)
• فناوری مواد خام از معدن

منابع طبیعی برای نیازهای ما کافی است اما برای طمع ما کافی نیست. سن زمین حدود 4.6 میلیارد سال تخمین زده می شود. گونه ما، هومو ساپینس، تنها حدود 200000 سال است که وجود داشته است، در حالی که عصر صنعتی کمتر از 200 سال پیش آغاز شده است.

اگر بخواهیم کل سن زمین را به 24 ساعت فشرده کنیم، انسان ها فقط 3.7 ثانیه از آن زمان وجود داشته اند. با این حال، علیرغم اینکه تنها برای مدت کوتاهی در اینجا بوده ایم، ما به طور اساسی سیاره را تغییر داده ایم و منابع طبیعی عظیمی را بدون کمک به محیط زیست مصرف کرده ایم.

برخلاف سایر موجودات، ما محصولات زائد صنعتی تولید می کنیم که به طور موثر به طبیعت بازیافت نمی شوند. بدترین بخش این واقعیت است که ضایعاتی که از طریق مصرف و تولید صنعتی تولید می کنیم برای سایر موجودات و تعادل اکولوژیکی کره زمین به عنوان یک کل مضر است. نمونه موردی: تغییرات آب و هوایی به دلیل فعالیت های انسانی (انسانی) مانند سوزاندن سوخت های فسیلی و جنگل زدایی.

اب

آب یک منبع کمیاب اما ضروری است. در واقع، برخی از کارشناسان آن آینده را پیش بینی می کنند جنگ بر سر آب خواهد بود نه نفت. تصور اینکه چرا چنین می شود سخت نیست. حتی امروز، تقریبا یک میلیارد نفر به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند. بر اساس گزارش سال 2019، سازمان بهداشت جهانی (WHO) و صندوق کودکان سازمان ملل متحد (یونیسف) نشان دادند که حدود 884 میلیون نفر آب سالم برای نوشیدن نداشتند.

از نظر مساحت، بیش از 71 درصد از سطح زمین را آب پوشانده است. با این حال، اگر حجم کل آب روی زمین، داخل و بالای زمین در یک کره جمع شده بود، قطر آن در حدود 1385 کیلومتر و حجم آن تنها 1.4 میلیارد کیلومتر مکعب است.

اکنون، آن را با حجم کل سیاره مقایسه کنید که بیش از 1.083 تریلیون کیلومتر مکعب است. این بدان معناست که کل آب روی این سیاره تنها یک هزارم یا 0.0013 درصد آب است جلد از سیاره این یک لایه بسیار نازک در سطح زمین است که با پوست یک سیب با خود سیب قابل مقایسه است.

از مجموع حجم آب، تنها بخش بسیار کمی به عنوان آب شیرین و آشامیدنی برای انسان قابل استفاده است. آب شیرین قابل استفاده تنها 0.3 درصد از کل آب سیاره را تشکیل می دهد. حجم عظیم 99.7 درصد در اقیانوس ها، خاک ها، یخ ها و در جو به صورت بخار آب است.

اکثریت قریب به اتفاق آب شیرین در زیر زمین به صورت رطوبت خاک و سفره های زیرزمینی. این منابع آب زیرزمینی، منابعی هستند که تا حدی نهرها را تغذیه می کنند و منبع اصلی آب آشامیدنی منازل هستند.

آب چرخه ای را طی می کند که عمدتاً توسط انرژی خورشید هدایت می شود. با این حال، اقیانوس ها به عنوان مخزن اصلی آب باقی می مانند. در اینجا نگاهی به نحوه توزیع آب زمین:

• آب اقیانوس: 97.2 درصد
• یخچال های طبیعی و سایر یخ ها: 2.15٪
• آب های زیرزمینی: 0.61%
• دریاچه های آب شیرین: 0.009٪
• دریاهای داخلی: 0.008٪
• رطوبت خاک: 0.005%
• جو: 0.001٪
• رودخانه ها: 0.0001%

با افزایش جمعیت جهان، آب موجود برای مصرف انسان به طور فزاینده ای کمیاب می شود.

راههای کاهش استفاده از منابع

استفاده از مواد

تمام محصولاتی که ما استفاده می کنیم یا مصرف می کنیم، از محصولات غذایی گرفته تا ساختمان هایی که در آن زندگی می کنیم یا کار می کنیم، طول عمر و چرخه زندگی مربوط به خود را دارند. جزئیات این مراحل مختلف بسته به محصول متفاوت است، اما چرخه عمر کلی محصولات را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• استخراج و فرآوری مواد اولیه
• تولید و بسته بندی محصول
• طول عمر قابل استفاده محصول
• دفع محصول

در صورت انتخاب محصولاتی با کمترین میزان کربن و طولانی‌ترین طول عمر ممکن، هنگام خرید محصولات، می‌توانید به ترویج توسعه پایدار کمک کنید. شما می توانید یک ارزیابی ساده بر اساس جزئیات مراحل مختلف چرخه عمر یک محصول انجام دهید. جزئیات شامل ترکیب شیمیایی و ساختار مولکولی محصولات است.

حتی در محصولات مشابه مانند تلفن های همراه، برخی از مارک ها یا مدل ها پایدارتر از سایرین هستند. به عنوان مثال، اگر تلفن‌های همراه بادوام را از شرکت‌هایی با روش‌های پایدار خریداری کنید، یا اگر در برابر وسوسه خرید هر سال یک مدل جدید مقاومت کنید، می‌توانید ردپای کربن نسبتاً کمتری داشته باشید و تأثیر منفی بر محیط‌زیست داشته باشید.

در مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت گوشی موبایل عمدتا غیر قابل تجدید هستند. به عنوان مثال، مواد اولیه فلز و اجزای نیمه هادی باید استخراج شوند و اجزای پلاستیکی از فرآورده های نفتی فرآوری می شوند که همچنین غیر قابل تجدید هستند.

شرکت ها و دولت ها مسئولیت بزرگ تری در اجرای شیوه های پایدار دارند. به عنوان مثال، استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی، مانند انرژی باد یا انرژی خورشیدی، یک انتخاب مسئولانه است. با این حال، چندین مانع سیاسی، اقتصادی و فناوری وجود دارد که باید در نظر گرفته شود.

کودها

کودها را می‌توان به‌عنوان فاجعه و موهبت توسعه پایدار در نظر گرفت. از یک طرف، آنها به افزایش تولید غذا برای حمایت از جمعیت کمک می کنند. از سوی دیگر، آنها به مقادیر زیادی انرژی برای تولید نیاز دارند و همچنین ممکن است باعث آلودگی شوند.

کودها یا آلی یا معدنی هستند. آنها حاوی مواد معدنی و مواد مغذی ضروری هستند که گیاهان برای رشد و تولید محصول از نظر عملکرد غذایی به آنها نیاز دارند. آمونیاک یکی از مهمترین محصولات صنعتی است که برای تولید کود ضروری است. آمونیاک با استفاده از فرآیند هابر، که اساساً یک واکنش شیمیایی برگشت پذیر است که می تواند به شرح زیر خلاصه شود:

ن_{2 (گرم)} + 3 ساعت_{2 (گرم)} ⇌ 2NH_{3 (گرم)}

فرآیند هابر دارای پنج مرحله است که به آهن به عنوان کاتالیزور نیاز دارد:

1. نیتروژن و هیدروژن به لوله ها پمپ می شوند
2. فشار به 200 اتمسفر (2.027×10) افزایش یافته است⁷)
3. در حالی که تحت فشار هستند، گازها تا 450 درجه سانتیگراد گرم می شوند و از طریق مخزن حاوی کاتالیزورهای آهن فشرده می شوند.
4. آمونیاک تشکیل می شود و به حالت مایع خنک می شود و سپس استخراج می شود
5. گازهای نیتروژن و هیدروژن که واکنش نشان نداده اند بازیافت می شوند

برخی از انواع کودهای متداول که به آمونیاک به عنوان ماده اولیه نیاز دارند عبارتند از:

کود	فرمول	عنصر(های) ضروری
نیترات آمونیوم	NH4نه3	نیتروژن
سولفات آمونیوم	(NH4)2بنابراین4	نیتروژن
فسفات آمونیوم	(NH4)3PO4	نیتروژن، فسفر
نیترات پتاسیم	KNO3	پتاسیم، نیتروژن

برای کمک و پشتیبانی بیشتر در مورد بازنگری در شیمی GCSE، سری بازبینی ما را بخوانید: