Крім того попіл бурого вугілля містить біля 30% вапна, а також коксованого залишку вугілля. Пригадаємо, що залізна руда, вапняк і кокс – це головна сировина для металургії. Отже велике практичне значення може мати метод виготовлення заліза і силікатних будівельних матеріалів із цієї вторинної сировини.
З великою користю можна використовувати величезні кількості вапнякових і гіпсових шлаків, а також не повністю обвуглену деревину, яка залишається при відкритій розробці бурого вугілля.
Хлорид магнію, який вищолочується при добуванні калійних солей, створює серйозну проблему забруднення стічних вод. Використання цієї солі для знищення льоду на вулицях взимку приводить до виникнення корозії. Але із цієї солі можна добувати магній, тим більше, що в деяких країнах магній добувають з морської води, де його значно менше.
Надзвичайно важка і в той же час невідкладна проблема – переробка і повторне використання пластмас. Такі термопластмаси як полістирол і полівініл хлорид можна з успіхом повернути промисловості. Їх повторна можна використати для покриття підлоги, труб для прокладання кабелів і інше. Вище переробляти реактопласти, наприклад поліуретан і синтетичні волокна. Над цією проблемою працюють в багатьох промислово розвинених країнах.
Одним із важливих завдань хіміків і біологів треба вважати розробку нових методів утилізації великих кількостей відходів тваринництва.
Звичайно, переробка старих матеріалів і відходів вимагає значних капіталовкладень. Але використання вторинної сировини все ж дешевше, ніж переробка первинної сировини. Крім того, це приведе до створення безвідходних промислових циклів, які забезпечать одержання основних і побічних продуктів і ніяких відходів!
В листопаді 1979р. в Женеві відбулась загальноєвропейська нарада на високому рівні по співробітництву в галузі охорони навколишнього середовища, на якому було розглянуто і прийнято декілька важливих міжнародних документів. Одним з них є : «Декларація про маловідходні і безвідходні технології і використання відходів», яка підписана 34 європейськими країнами, США і Канадою. В декларації вказані причини і місця їх створення, дано рекомендації по прийняттю конкретних заходів державами і міжнародними організаціями.
Взаємозв’язок хімії і енергетики.
Розвиток хімічного виробництва тісно пов’язаний з прогресом в галузі енергетик. Іншими словам хімічний прогрес і перетворення енергії – це єдине ціле. Кожний хімічний процес зв’язаний з перетворенням енергії частково з її поглинанням, а частково – з виділенням. Найбільша доля енергії, яка виробляється в усьому світі, виділяється під час хімічних процесів, а саме при спалювання нафти, природного газу і вугілля. До того ж актуальні проблеми перетворення світлової і теплової енергії в електричну можуть бути розв’язані лише на базі хімічних процесів. Далі, сучасні установки для виробництва енергії немислимі без високоякісних термостійких матеріалів і теплоносіїв. Отже, хіміки в такій же мірі відповідальні за прогрес в галузі енергогосподарства, як і самі енергетики.
Таким чином, одержання в достатній кількості дешевої енергії – це не тільки основа для подальшого розвитку хімії, але одночасно і поле її діяльності. Тому з повним правом можна стверджувати, що без хімії не може бути енергії.
Першу парову машину побудував англієць Джеймс Уатт в другій половині ХVIIIст. Але з паровим чудовиськом ще довго конкурувало водяне колесо. Лише в епоху перед монополістичного капіталізму парова машина стала вироблять енергію. Однак істинний прогрес в енергетиці почався тільки після відкриття електричної енергії. Все почалось із скромних гальванічних елементів. В 1866 р. Вернер Сіменс відкрив динамо-електричний принцип і цим відкриттям відчинив ворота в заметий електричним світлом світ.
Вже в середині XIX ст. наступники Ватта видали патенти на одержання хімічних продуктів за допомогою електричних струмів, але ні про яке промислове його використання ніхто серйозно не думав, бо електроенергія на той час була дуже дорогою. Так, алюміній і магній, одержані електрохімічним шляхом Бунзеном всередині XIX ст. ,коштували дороще золота і платини!
Лише динамо машина привела до суттєвих змін. ЇЇ практичне випробування в хімічній промисловості не тільки зробило можливим розширення виробництва, але і привело до швидкого вдосконалення самої машини. Дешевий електричний струм, який виготовляла динамо-машина, дав потужний імпульс розвитку хімії.
Шляхом перетворення електричної енергії в теплову були досягнуті області температур 1500-35000С. Це в свою чергу привело до розробки методів відновлення вуглецем багатьох оксидів металів до вільних металів. При цьому не тільки були добуті раніш недоступні метали, але і відкриті не існуючі на Землі сполуки металів з карбоном – карбіди. Це відкрило нові горизонти, які вели через ацетилен в різні області хімії, давши можливість одержувати синтетичні матеріали.
В наш час хімічна промисловість – найбільш енергоємна галузь індустрії. Наприклад, для виготовлення 1 т. карбіду кальцію чи хлору необхідно не менше 3500кВт енергії, на виробництво алюмінію і магнію 14-18 тис.кВт на 1 т. В сумарних витратах на виробництво промислової продукції витрачається електроенергії 18-25%. З кожною тонною азотних добрив в землю «закопується» 14тис.кВт!
Із всього сказаного стає зрозумілим, яке колосальне значення має енергетика для хімії. Швидкий розвиток матеріального виробництва вимагає відповідного росту вироблення енергії, але одночасно її більш раціонального використання.
Змагання видів енергії.
Джерелом енергії на нашій планеті є Сонце, вода, горючі корисні копалини, тепло земної кори, вітер. В середині ХХ ст. ці природні джерела доповнились розщепленням атомних ядер. Хімічна енергія горючих матеріалів задовольнятиме потреби в енергії ще дуже довго.
Вода не впливає суттєво на світовий енергетичний баланс. Тим не менш вона є ідеальним джерелом дешевої енергії для різних великих виробництв, наприклад, для добування алюмінію, сталі, карбідів металів, їдкого натру, рідких металів і т.д.
Родоначальником всіх відомих нам видів енергії, включаючи і ядерну є Сонце. Що секундно воно випромінює в світовий простір 2,86х1033кВт. Земля одержує лише 2х10-7 цього потоку енергії, але навіть такою крихітною долею енергії небесне світило забезпечує всі різноманітні форми життя на планеті. За 3доби Земля одержує від Сонця таку кількість енергії, яка могла б звільнитись при спалюванні всіх запасів вугілля, газу, нафти і деревини. Звідси стає зрозуміло, що Сонце могло б задовольнити любі мислимі потреби людей в енергії, якби тільки знать, як її реалізувати.
Розроблені в наш час геліоустановки відносяться до області «малої енергетики». Для хіміків і фізиків безсумнівний інтерес в ньому що деякі сонячні печі можна використати для вивчення поведінки різних речовин при температурі 38000С. Вони мають ту перевагу, що гаряча зона має більшу протяжність і що можна одержати розплав максимальної хімічної чистоти.
Трудність використання сонячної енергії полягає у виборі перетворювача енергії. В наш час використовується напівпровідникові фотоелементи із кремнієвих пластинок, дія яких основана на фотоефекті. Ефективність перетворення сонячної енергії в електричну складає поки всього 15%, але є підстави, що її можна буде підвищити до 30-40%. Суми капіталовкладень на 1Квт електроенергії, яку виробляють сонячні електростанції, все ще в 1000 разів більші, ніж звичайні гідроелектростанції.
З часом навіть саму дешеву можливість використання сонячної енергії можна буде реалізувати тільки тоді, коли оволодіємо процесами фотосинтезу.
Надзвичайним енергоносієм є водень. Із усіх речовин він має найбільшу густину енергії яка дорівнює 33кВт(кг) густина енергії вуглецю – 9,1кВт(кг), він може прямим шляхом виробляти електричну енергію в паливних елементах. В зв’язку з цим уже обговорюються проекти магістральних водневих ліній, як одного з варіантів ліній електропередач майбутнього.
Запаси тепла в десятикілометровому шарі земної кори перевищують теплотворну здатність всіх горючих речовин нашої планети в 5тис.раз. Лише в Ісландії і Росії використовуються геотермальні джерела, але лише для обігрівання. Але їх можна застосовувати також для виробництво електроенергії, а також на дослідних установках хімічних виробництв.
Основна тенденція в зміні структури енергетичного балансу – це, без сумніву, все більше використання атомної енергії. Всього1 кг U – 235 виділяє при розщепленні 24млн.кВт, що відповідає теплотворній здатності майже 3тис.т. кам’яного вугілля, тобто 1кг урану дає майже в 3млн.раз більше енергії, ніж 1кг кам’яного вугілля і в 7млн. раз більше, ніж 1кг бурого вугілля. Уже після 1980р. ядерне паливо забезпечує суттєву долю загальної потреби в електроенергії, і перш за все в електроенергії. В майбутньому атомні електростанції будуть вироблять 90% електроенергії. Розвиток ядерної енергетики вплине позитивно на розвиток хімічної промисловості.
Уже в 80-ті роки ХХст. Завдяки помірній вартості енергії атомних електростанцій значно розширився цілий ряд енергоємних електрохімічних виробництв особливо електролітичних процесів добування металів і основних хімічних продуктів. Крім того, тепло ядерних реакторів теж може бути утилізоване на потреби хімічної промисловості.
В протилежність карбоновмісним носіям енергії, які є дуже важливою сировиною для хімічної промисловості, уран можна використати лише для виробництва енергії. Оскільки цей елемент легко розщеплюється в звичайних реакторах а його запаси на суші доступні, то приблизно через 100 років U – 235 будуть вичерпані. Тому з 80-тих років здійснюється розщеплення швидкими нейтронами U – 238, Тh – 232. Ці елементи стабільні, але в реакторах-розмножувачах вони перетворюються в U – 233 і Рu -239 з виділенням колосальної енергії. Виявлена цікава перспектива розширеного виробництва ядерного палива що дозволить підняти його корисні запаси в 120 раз(без врахування урану, що є в морській воді).