Naturresursekonomi - Natural resource economics

Hållbarhetens tre pelare.
Klicka på bildområden för mer information.

Tre cirklar inneslutna i varandra som visar hur både ekonomi och samhälle är delmängder av vårt planetariska ekologiska system. Denna uppfattning är användbar för att korrigera den missuppfattning, ibland hämtad från det tidigare "tre pelare" -diagrammet, att delar av sociala och ekonomiska system kan existera oberoende av miljön.

Naturresursekonomi handlar om utbudet , efterfrågan och fördelning av jordens s naturresurser . Ett huvudmål med naturresursekonomi är att bättre förstå naturresursernas roll i ekonomin för att utveckla mer hållbara metoder för att hantera dessa resurser för att säkerställa deras tillgänglighet för kommande generationer. Resursekonomer studerar interaktioner mellan ekonomiska och naturliga system, med målet att utveckla en hållbar och effektiv ekonomi.

Diskussionsområden

Naturresursekonomi är ett tvärvetenskapligt område för akademisk forskning inom ekonomi som syftar till att ta itu med samband och ömsesidigt beroende mellan mänskliga ekonomier och naturliga ekosystem . Dess fokus är hur man driver en ekonomi inom de ekologiska begränsningarna av jordens naturresurser . Resurs ekonomi sammanför och ansluter olika discipliner inom naturvetenskap och samhällsvetenskap är anslutna till breda områden av geovetenskap , mänskliga ekonomi och naturliga ekosystem. Ekonomiska modeller måste anpassas för att tillgodose de speciella egenskaperna hos naturresursinsatserna. Den traditionella läroplanen för naturresursekonomi betonade fiskemodeller, skogsbruksmodeller och utvinning av mineraler (dvs. fisk, träd och malm). Under de senaste åren har dock andra resurser, särskilt luft, vatten, det globala klimatet och "miljöresurser" i allmänhet blivit allt viktigare för beslutsfattandet.

Akademiskt och politiskt intresse har nu gått längre än till det optimala kommersiella utnyttjandet av standardresurser för att omfatta hantering för andra mål. Naturresurser har till exempel mer definierade rekreations- och kommersiella värden. De kan också bidra till de övergripande sociala välfärdsnivåerna genom att de bara existerar.

Ekonomi- och politikområdet fokuserar på de mänskliga aspekterna av miljöproblem. Traditionella områden inom miljö- och naturresursekonomi inkluderar välfärdsteori, mark-/platsanvändning, föroreningskontroll, resursutvinning och icke-marknadsvärdering, samt resursutmattning, hållbarhet , miljöledning och miljöpolitik . Forskningsämnen kan omfatta miljöeffekter av jordbruk, transporter och urbanisering, markanvändning i fattiga och industrialiserade länder, internationell handel och miljö, klimatförändringar och metodiska framsteg inom icke-marknadsvärdering, för att bara nämna några.

Hotellings regel är en ekonomisk modell från 1938 för icke-förnybar resurshantering av Harold Hotelling . Det visar att ett effektivt utnyttjande av en icke -förnybar och icke -förnybar resurs skulle under annars stabila ekonomiska förhållanden leda till en utarmning av resursen. Regeln säger att detta skulle leda till ett nettopris eller " Hotelling -hyra " för det som årligen steg med en ränta som motsvarar räntesatsen , vilket återspeglar den ökande bristen på resursen. Otillgängliga resurser av oorganiska material (dvs. mineraler) är ovanliga; de flesta resurser kan förstärkas genom återvinning och genom förekomst och användning av substitut för slutanvändningsprodukterna (se nedan).

Vogely har uppgett att utvecklingen av en mineralresurs sker i fem steg: (1) Den nuvarande rörelsemarginalen (produktionstakten) som styrs av andelen av reserven (resursen) som redan är utarmad. (2) Den intensiva utvecklingsmarginal som styrs av avvägningen mellan de stigande nödvändiga investeringarna och snabbare realisering av intäkter. (3) Den omfattande utvecklingsmarginal där utvinning påbörjas av kända men tidigare oekonomiska fyndigheter. (4) Utforskningsmarginalen där sökandet efter nya insättningar (resurser) utförs och kostnaden per enhet som extraheras är mycket osäker och kostnaden för misslyckande måste balanseras mot att hitta användbara resurser (insättningar) som har marginalkostnader för utvinning nr högre än i de tre första stadierna ovan. (5) Teknologimarginalen som interagerar med de fyra första stadierna. Gray-Hotelling (utmattning) teorin är ett specialfall, eftersom den endast omfattar etapp 1–3 och inte de mycket viktigare etapperna 4 och 5.

Simon har sagt att tillgången på naturresurser är oändlig (dvs. evig)

Dessa motstridiga åsikter kommer att väsentligen förenas genom att överväga resursrelaterade ämnen i djupet i nästa avsnitt, eller åtminstone minimeras.

Dessutom ger Hartwicks regel insikt om välfärdens hållbarhet i en ekonomi som använder icke-förnybara resurser .

Eviga resurser kontra uttömning

Bakgrund och introduktion

Det eviga resursbegreppet är komplext eftersom resursbegreppet är komplext och förändras med tillkomsten av ny teknik (vanligtvis mer effektiv återhämtning), nya behov och i mindre grad med ny ekonomi (t.ex. förändringar i materialpriser, förändringar i energikostnader, etc.). Å ena sidan kan ett material (och dess resurser) gå in i en bristtid och bli ett strategiskt och kritiskt material (en omedelbar uttömningskris), men å andra sidan kan ett material gå ur bruk, dess resurs kan fortsätta till att vara evig om det inte var förr, och då kan resursen bli en paleoresource när materialet nästan helt tar slut (t.ex. resurser av flint av pilspets). Några av komplexiteten som påverkar materialets resurser inkluderar omfattningen av återvinningsbarhet, tillgängligheten av lämpliga substitut för materialet i dess slutanvändningsprodukter, plus några andra mindre viktiga faktorer.

Den federala regeringen blev plötsligt övertygande intresserad av resursfrågor den 7 december 1941, kort efter som Japan avbröt USA från tenn och gummi och gjorde andra material mycket svåra att få tag på, till exempel volfram. Detta var det värsta fallet för tillgången på resurser och blev ett strategiskt och kritiskt material. Efter kriget inrättades ett regeringslager med strategiska och kritiska material, med cirka 100 olika material som köptes för kontanter eller erhölls genom att byta ut amerikanska jordbruksvaror för dem. På längre sikt, knapphet av tenn senare ledde till fullständigt ersatte aluminiumfolien för tennfolie och polymer fodrad stålburkar och aseptisk förpacknings substituerande för tenn elektropläteras stålburkar.

Resurser förändras över tid med teknik och ekonomi; effektivare återvinning leder till en minskning av malmkvaliteten. Den genomsnittliga grad av kopparmalm bearbetas har sjunkit från 4,0% koppar i 1900-1,63% under 1920, 1,20% i 1940, 0,73% i 1960, 0,47% i 1980, och 0,44% i 2000.

Kobolt hade varit i en bristfällig leveransstatus ända sedan Belgiska Kongo (världens enda betydande koboltkälla) fick en hastig självständighet 1960 och den koboltproducerande provinsen avskildes som Katanga, följt av flera krig och uppror, lokala flyttningar, järnvägar förstörda och nationaliseringar. Detta toppades av en invasion av provinsen av Katangan -rebeller 1978 som störde utbud och transport och fick koboltpriset att korta tredubblas. Medan koboltförsörjningen stördes och priset steg, pressades nickel och andra ersättare i bruk.

Efter detta blev idén om ett "resurskrig" av sovjeterna populär. I stället för det kaos som orsakades av Zairean -koboltsituationen skulle detta planeras, en strategi som skulle förstöra ekonomisk aktivitet utanför sovjetblocket genom förvärv av vitala resurser med icke -ekonomiska medel (militära?) Utanför Sovjetblocket (tredje världen?) , sedan undanhålla dessa mineraler från väst.

Ett viktigt sätt att komma runt en koboltsituation eller en "Resource War" -situation är att använda substitut för ett material i dess slutanvändning. Några kriterier för ett tillfredsställande substitut är (1) tillgänglig tillgänglighet inhemskt i tillräckliga mängder eller tillgänglighet från sammanhängande nationer, eller möjligen från utländska allierade, (2) som har fysiska och kemiska egenskaper, prestanda och livslängd som kan jämföras med materialet från första val, ( 3) väletablerat och känt beteende och egenskaper, särskilt som en komponent i exotiska legeringar, och (4) en förmåga att bearbeta och tillverka med minimala förändringar i befintlig teknik, kapitalanläggning och bearbetnings- och tillverkningsanläggningar. Några föreslagna substitutioner var alunit för bauxit för framställning av aluminiumoxid , molybden och/eller nickel för kobolt och bilradiatorer av aluminiumlegering för bilradiatorer i kopparlegering. Material kan elimineras utan materialersättningar, till exempel genom att använda urladdningar av högspänningselektricitet för att forma hårda föremål som tidigare formades av mineralslipmedel, vilket ger överlägsen prestanda till lägre kostnad, eller genom att använda datorer/satelliter för att ersätta koppartråd (landlinjer) .

Ett viktigt sätt att ersätta en resurs är genom syntes, till exempel industriella diamanter och många typer av grafit , även om en viss typ av grafit nästan kan ersättas av en återvunnen produkt. Mest grafit är syntet, till exempel grafitelektroder, grafitfiber, grafitformer (bearbetade eller obearbetade) och grafitpulver.

Ett annat sätt att ersätta eller förlänga en resurs är genom att återvinna det material som önskas från skrot eller avfall. Detta beror på om materialet försvinner eller är tillgängligt som en inte längre användbar hållbar produkt. Återvinning av den hållbara produkten beror på dess motståndskraft mot kemisk och fysisk nedbrytning, tillgängliga kvantiteter, tillgänglighetspris och enkel utvinning från den ursprungliga produkten. Till exempel är vismut i magmedicin hopplöst spridd (spridd) och därför omöjligt att återhämta sig, medan vismutlegeringar lätt kan återvinnas och återvinnas. Ett bra exempel där återvinning gör stor skillnad är resurstillgänglighetssituationen för grafit , där flinggrafit kan återvinnas från en förnybar resurs som kallas kish, ett stålframställningsavfall som skapas när kol separeras som grafit i kishen från den smälta metallen tillsammans med slagg . Efter att det är kallt kan kishen bearbetas.

Flera andra typer av resurser behöver införas. Om strategiska och kritiska material är det värsta fallet för resurser, såvida det inte mildras genom substitution och/eller återvinning, är en av de bästa en riklig resurs. En riklig resurs är en vars material hittills inte har använts så mycket, till exempel att använda leror med hög aluminiumhalt eller anortosit för att producera aluminiumoxid och magnesium innan det utvanns från havsvatten. En riklig resurs liknar en evig resurs. Reservbasen är den del av en identifierad resurs som har en rimlig potential att bli ekonomiskt tillgänglig vid en tid utöver när för närvarande beprövad teknik och nuvarande ekonomi är i drift. Identifierade resurser är de vars plats, kvalitet, kvalitet och kvantitet är kända eller uppskattade från specifika geologiska bevis. Reserver är den del av reservbasen som kan extraheras ekonomiskt vid bestämningstillfället. reserver ska inte användas som surrogat för resurser eftersom de ofta snedvrids av beskattning eller det ägande företagets PR -behov.

Omfattande naturresursmodeller

Harrison Brown och medarbetare uppgav att mänskligheten kommer att bearbeta "malm" av lägre och lägre kvalitet. Iron kommer från lågvärdigt järnbärande material som rå sten från var som helst i ett järn formation, inte mycket annorlunda från ingången används för att göra taconite pellets i Nordamerika och på andra håll i dag. När kokskolreserverna minskar kommer råjärn- och stålproduktionen att använda processer som inte använder koks (dvs. elektriskt stål). Den aluminiumindustrin kunde skifta från att använda bauxit till att använda anortosit och lera . Förbrukningen av magnesiummetall och magnesia (dvs. i eldfasta ämnen), som för närvarande erhålls från havsvatten, kommer att öka. Svavel kommer att erhållas från pyriter , sedan gips eller anhydrit. Metaller som koppar , zink , nickel och bly kommer att erhållas från manganknölar eller fosforibildningen (sic!). Dessa förändringar kan ske oregelbundet i olika delar av världen. Medan Europa och Nordamerika kan använda anortosit eller lera som råmaterial för aluminium, kan andra delar av världen använda bauxit, och medan Nordamerika kan använda taconit, kan Brasilien använda järnmalm. Nya material kommer att visas (notera: de har), resultatet av tekniska framsteg, vissa fungerar som substitut och några med nya egenskaper. Återvinning kommer att bli vanligare och mer effektivt (notera: det har det!). I slutändan kommer mineraler och metaller att erhållas genom bearbetning av "genomsnittlig" sten. Berg, 100 ton "genomsnittligt" magartiskt berg, ger åtta ton aluminium, fem ton järn och 0,6 ton titan.

USGS-modellen baserad på data från jordskorpans överflöd och McKelveys förhållande mellan reserv och överflöd tillämpas på flera metaller i jordskorpan (över hela världen) och i den amerikanska skorpan. De potentiella resurser som för närvarande kan återvinnas (nuvarande teknik, ekonomi) som kommer närmast McKelvey -förhållandet är de som har sökts längst, såsom koppar, zink, bly, silver , guld och molybden . Metaller som inte följer McKelvey -förhållandet är sådana som är biprodukter (av stora metaller) eller som inte varit avgörande för ekonomin förrän nyligen ( titan , aluminium i mindre grad). Vismut är ett exempel på en biproduktmetall som inte följer förhållandet särskilt bra; 3% blyreserver i västra USA skulle bara ha 100 ppm vismut, helt klart för låg kvalitet för en vismutreserv. Den globala resurspotentialen för världen är 2 120 miljoner ton för koppar, 2 590 miljoner ton för nickel, 3 400 miljoner ton för zink, 3 519 miljarder ton för aluminium och 2 035 miljarder ton för järn.

Olika författare har ytterligare bidrag. Vissa tror att antalet ersättare är nästan oändligt, särskilt med flödet av nya material från den kemiska industrin; identiska slutprodukter kan tillverkas av olika material och utgångspunkter. Plast kan vara bra elektriska ledare. Eftersom alla material är 100 gånger svagare än de teoretiskt sett borde vara, borde det vara möjligt att eliminera områden med dislokationer och kraftigt stärka dem, vilket gör det möjligt att använda mindre mängder. Sammanfattningsvis kommer "gruv" -företag att få fler och fler olika produkter, världsekonomin går bort från material till tjänster och befolkningen verkar utjämnas, vilket allt innebär en minskning av efterfrågeökningen för material; mycket av materialen kommer att återvinnas från något ovanliga stenar, det kommer att finnas mycket fler samprodukter och biprodukter från en given operation och mer handel med mineraler och material.

Trender mot eviga resurser

Eftersom radikal ny teknik påverkar material- och mineralvärlden mer och mer kraftfullt, är det mer och mer troligt att material som används har eviga resurser. Det finns redan fler och fler material som har eviga resurser och allt färre material som har icke -förnybara resurser eller som är strategiska och kritiska material. Vissa material som har eviga resurser som salt , sten, magnesium och vanlig lera nämndes tidigare. Tack vare ny teknik har syntetiska diamanter lagts till i listan över eviga resurser, eftersom de enkelt kan tillverkas av en klump av en annan form av kol. Syntetisk grafit, tillverkas i stora mängder (grafitelektroder, grafitfiber) från kolprekursorer som petroleumkoks eller en textilfiber. Ett företag som heter Liquidmetal Technologies, Inc. använder sig av avlägsnande av dislokationer i ett material med en teknik som övervinner prestandabegränsningar orsakade av inneboende svagheter i kristallatomstrukturen. Det gör amorfa metalllegeringar , som behåller en slumpmässig atomstruktur när den heta metallen stelnar, snarare än den kristallina atomstrukturen (med dislokationer) som normalt bildas när varm metall stelnar. Dessa amorfa legeringar har mycket bättre prestandaegenskaper än vanligt; till exempel är deras flytande metalllegeringar av zirkon-titan 250% starkare än en vanlig titanlegering. Liquidmetall -legeringarna kan ersätta många högpresterande legeringar.

Utforskning av havsbotten under de senaste femtio åren avslöjade manganknutor och fosfatknutor på många platser. Mer nyligen har polymetalliska sulfidavlagringar upptäckts och polymetalliska sulfid "svarta leror" deponeras för närvarande från "svarta rökare". Koboltbristläget 1978 har ett nytt alternativ nu: återhämta det från manganknutor. En koreansk fasta planer på att börja utveckla en mangannodul återvinning under 2010; de återvunna manganknodlarna skulle i genomsnitt 27% till 30% mangan , 1,25% till 1,5% nickel, 1% till 1,4% koppar och 0,2% till 0,25% kobolt (kommersiell kvalitet) planerar Nautilus Minerals Ltd. 29,9% zink, 2,3% bly och 0,5% koppar från massiva havsbotten polymetalliska sulfidavlagringar med hjälp av en undervattensdammsugarliknande enhet som kombinerar en del nuvarande teknik på ett nytt sätt. Samarbetar med Nautilus är Tech Cominco Ltd. och Anglo-American Ltd., världsledande internationella företag.

Det finns också andra robotbrytningstekniker som kan tillämpas under havet. Rio Tinto använder satellitlänkar för att tillåta arbetare 1500 kilometer bort att driva borriggar, lasta last, gräva ut malm och dumpa den på transportband och placera sprängämnen för att därefter spränga sten och jord. Företaget kan hålla arbetstagare borta från fara på detta sätt, och också använda färre arbetare. Sådan teknik minskar kostnaderna och kompenserar minskningar av metallinnehållet i malmreserver. Således kan en mängd olika mineraler och metaller erhållas från okonventionella källor med resurser tillgängliga i stora mängder.

Slutligen, vad är en evig resurs? ASTM-definitionen för en evig resurs är "en som praktiskt taget är outtömlig på mänsklig tid". Exempel som ges är solenergi, tidvattenenergi och vindenergi, till vilka salt, sten, magnesium, diamanter och andra material som nämns ovan bör tillsättas. En studie om de biogeofysiska aspekterna av hållbarhet kom med en regel om försiktig praxis att ett resursbestånd ska hålla 700 år för att uppnå hållbarhet eller bli en evig resurs, eller i värre fall, 350 år.

Om en resurs som varar 700 eller fler år är evig kan en som varar 350 till 700 år kallas en riklig resurs och definieras så här. Hur länge materialet kan återvinnas från sin resurs beror på mänskligt behov och tekniska förändringar från extraktion genom produktens livscykel till slutförvaring, plus materialets återvinningsbarhet och tillgången på tillfredsställande substitut. Specifikt visar detta att uttömbarhet inte inträffar förrän dessa faktorer försvagas och spelar ut: tillgången på substitut, omfattningen av återvinning och dess genomförbarhet, effektivare tillverkning av den slutliga konsumentprodukten, mer hållbara och längre hållbara konsumentprodukter, och till och med ett antal andra faktorer.

Den senaste resursinformationen och vägledningen om de typer av resurser som måste beaktas behandlas i Resource Guide-Update [1]

Övergång: eviga resurser till paleoresources

Eviga resurser kan övergå till att vara en paleoresource. En paleoresource är en som har liten eller ingen efterfrågan på materialet som utvinns ur den; ett föråldrat material, människor behöver det inte längre. Den klassiska paleoresource är en pilspets-grade flinta resurs; ingen gör flintpilar eller spjutspetsar längre - att göra en vässad bit stålskrot och använda den är mycket enklare. Föråldrade produkter inkluderar tennburkar, tennfolie, skola av skifferhus och radium i medicinsk teknik. Radium har ersatts av mycket billigare kobolt-60 och andra radioisotoper vid strålbehandling. Ej korroderande bly som kabelbeklädnad har ersatts av plast.

Pennsylvania antracit är ett annat material där trenden mot föråldring och att bli en paleoresource kan visas statistiskt. Produktionen av antracit var 70,4 miljoner ton 1905, 49,8 miljoner ton 1945, 13,5 miljoner ton 1965, 4,3 miljoner ton 1985 och 1,5 miljoner ton 2005. Mängden som användes per person var 84 kg per person 1905, 7,1 kg 1965, och 0,8 kg 2005. [2] Jämför detta med USGS antracitreserver på 18,6 miljarder ton och totala resurser på 79 miljarder ton; efterfrågan på antracit har sjunkit så mycket att dessa resurser är mer än eviga.

Eftersom antracitresurser är så långt in i det eviga resursområdet och efterfrågan på antracit har minskat hittills, är det möjligt att se hur antracit kan bli en paleoresource? Förmodligen av kunderna fortsätter att försvinna (dvs konvertera till andra energislag för uppvärmning), matningsnätet atrofi som antracit kol återförsäljare kan inte behålla tillräckligt många företag för att täcka kostnader och stänga, och gruvor med för liten volym för att täcka kostnader också stänga. Detta är en ömsesidigt förstärkande process: kunderna övergår till andra former av renare energi som producerar mindre föroreningar och koldioxid, sedan måste kolhandlaren stänga på grund av brist på tillräcklig försäljningsvolym för att täcka kostnaderna. Kolhandlarens andra kunder tvingas sedan konvertera om de inte kan hitta en annan kolhandlare i närheten. Slutligen stängs antracitgruvan eftersom den inte har tillräckligt med försäljningsvolym för att täcka sina kostnader.

Globala geokemiska cykler

Globala geokemiska cykler kritiska för livet
Kvävecykel
Vattnets kretslopp
Kolets kretslopp
Syre Cykel

Se även

Referenser

Vidare läsning

David A. Anderson (2019). Miljöekonomi och naturresurshantering 5e, [3] New York: Routledge.
Michael J. Conroy och James T. Peterson (2014). Beslutsfattande inom naturresurshantering, New York: Wiley-Blackwell.
Kevin H. Deal (2016). Wildlife & Natural Resource Management 4e, Boston: Delmar Cengage Learning.

Languages

In other projects