沙子告急!未來30年可能要用光,為什麼不用沙漠裡的沙子?
大家知道,沙子是建築業應用最多的原材料,沒有之一,我們所居住的房屋、各種道路和橋梁、水利設施等等都離不開沙子,而且融化的沙子還能應用於生產玻璃、電視電腦的屏幕以及手機、電腦和汽車的芯片,可以說我們的日常生活中,無時無刻不在享受着沙子給我們帶來的保障和便利條件。
沙子的形成
自然界中的沙子,主要來源於岩石的裂解,在太陽輻射、溫度變化、風力、微生物作用等的影響下,巨大的岩石逐漸發生碎化,由大到小、由粗到細,再通過風吹和水流的進一步風蝕、水蝕以及搬運作用,通過成千上萬年的積累,從而在不同區域、不同場所堆積或者沉積形成厚厚的沙層。
在乾旱地區堆積形成荒漠甚至沙漠,而在河泊以及近海區域則沉積形成河沙和海沙。
一直以來,應用於建築行業的沙子,基本上都來源於河沙、海沙的開採,另外還有相當一部分直接從礦山上採掘,然後通過相應工序進行開發利用。
沙子的消耗量
據有關數據統計,現在全球每年對沙子的消耗量,達到了驚人的400多億噸,在過去的20年中,全球範圍內的沙子使用量增加了足足兩倍。隨着人口增長和社會發展進程的不斷加快,城市化、工業化的發展,需要的沙子數量肯定還會激增,人類對沙子的消耗量,已經遠遠超出自然界的形成速度。
如果以現在的消耗量增長速度進行估算,那麼可供人類大規模開採的河沙和海沙就會越來越少,可能在未來不長的時間裡就會基本用光。
近年來,聯合國以及世界各個國家,都認識到了這個嚴峻的問題,聯合國在2019年將沙子短缺危機問題正式提上議事日程,而很多國家也試圖通過新材料代替、減量作用、再利用、延長建築使用壽命等方式,在一定程度上減少了對沙子的直接依賴,但是總體效果並不十分理想。
從目前看可持續性的開採方案、替代措施針對性都不強,而且隨着未來人口的增長、城市化的發展,人類社會對沙子的需求勢必仍然呈爆炸式增長態勢。有研究機構測算,到2060年,全球僅建築用沙的需求量,就將增長50%左右,全球沙子告急的形勢將更為嚴峻。
而且,隨着人們對河沙、海沙、礦山的頻繁開採,還會造成一系列的生態環境問題,比如生態破壞、生物多樣性下降、環境污染等問題,對開採區域以及周邊生態系統和人類生存質量,都將產生嚴重影響。
沙漠裡的沙子為什麼不能用?
有人不禁要問了,現在全球差不多四分之一的土地被沙漠所覆蓋,沙漠裡遍地都是沙子,能不能解決全球的沙子危機呢?
答案肯定是不能的,因為相較於建築業和其他領域所應用的沙子,沙漠裡的沙子由於天生的「缺陷」,根本達不到使用的要求,主要來說有以下幾個方面:
一是粒徑太小。沙漠中的沙子,由於長期受到風吹日曬等方面的外力作用,沙粒之間反覆進行着碰撞和摩擦,沙子顆粒的直徑普遍很小,一般都在0.1毫米以下,而且還非常圓潤光滑。而作為建築用沙來說,對其粒徑都是有明確要求的,一般都是選擇0.2-2毫米之間的沙子,並且在不同的應用場合,對符合上述粒徑範圍的沙子,也有明確的級配標準要求。顯然,沙漠中的沙子是達不到要求的。如果強行使用,那麼沙粒與水泥、與附着物等的結合力就不怎麼強,從而影響水泥砂漿的強度,會引發建築物的安全質量問題。
二是雜質太多。河沙和海沙由於時刻都在受到水流作用,其中含有的黏土等雜質都被沖得一乾二淨,所以相對來說比較純淨。而沙漠中的沙子,則含有較多的黏土和其他成分,雜質較多,在與水泥等建築材料配合使用時,也會降低沙粒與周圍物質的結合能力,吸附和緊固能力隨之下降,不但原材料的使用量增加,而且安全性也會下降。
三是有害物質多。河沙和海沙中的一些可溶解物質,基本上都被水流沖走了。反觀沙漠中的沙子,在長期的風化過程中,原來岩石中所含有的各種礦物鹽類、雲母、鹼土、硫化物等,基本上也留在了沙漠中,這些物質不但會對建築物產生嚴重的侵蝕作用,而且也會對人體造成不利影響。
四是開採成本高。沙漠地區由於氣候條件的限制,那裡環境非常惡劣,人煙稀少,距離人口密集區遠,更是缺乏交通設施,如果去開挖,那麼相應的設備和車輛很難抵達,也很難保障開採過程中的必要電力、油料、人員以及食物和水的供給,開發成本勢必會非常高,遠沒有在河湖或者海邊開採性價比高。
所以,應對全球沙子短缺的問題,人們的目光自然不會放到沙漠裡的沙子上面,而是應該放到如何尋找開採過程中對環境影響小的新的沙源上、放到使用更高效的替代材料研發上、放到儘可能提高沙基材料的回收利用上,儘可能地讓自然界中沙子的消耗與更新保持一定程度的匹配,實現可持續利用。-優美生態環境保衛者-