ทรัพยากรธรรมชาติเป็นสิ่งจำเป็นแก่มนุษย์ ซึ่งได้มีการนำทรัพยากรมาใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ มากมาย การที่มีการนำทรัพยากรไปใช้มากทำให้เกิดปัญหาตามมา การใช้ทรัพยากรอย่างผิดวิธีและการใช้อย่างสิ้นเปลือง อาจทำให้ทรัพยากรที่มีคุณค่าลดน้อยลงไปอย่างรวดเร็ว เราจึงควรรู้จักประโยชน์ของทรัพยากรธรรมชาติ รวมไปถึงวิธีอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ

           สัตว์หลายชนิดรู้จักใช้เครื่องมือ เช่น ลิงเอพ (apes) ใช้ไม้ในการเกาหลัง นกหัวขวานที่อาศํยอยู่บริเวณหมู่เกาะกะลาปากอส ทวีปอเมริกาใต้ ใช้กิ่งไม้เล็กๆในการกระทุ้งแมลงจากต้นไม้ ไม่มีสิ่งมีชีวิตใดที่ใช้เครื่องมือมากที่สุดเท่ามนุษย์ เครื่องมือต่างๆและไฟเป็นสิ่งที่บ่งบอกถึงความมีอารยธรรม มนุษย์ในประวัติศาสตร์ในอดีตใช้ทรัพยากรธรรมชาติอย่างง่ายๆในการดำรงชีวิต เช่น ใช้ฟลินต์ (flint) หรือหินเหล็กไฟ และออบซิเดียน (obsidian) ในการทำอาวุธ มีดแล่หนัง และใช้จุดไฟ ต่อมามนุษย์เริ่มรู้จักการทำเหมือง ถลุงโลหะ ขุดถ่านหิน และปิโตรเลียมจากโลก ในปัจจุบันมนุษย์ยังใช้และค้นหาทรัพยากรธรรมชาติเหล่านี้อยู่           

 

         ทรัพยากรแร่ (mineral resource)

           ทรัพยากรแร่จัดเป็นหมวดหมู่ใหญ่ๆได้ 3 หมวด คือ ทรัพยากรแร่โลหะ ทรัพยากรแร่อุตสาหกรรม และแร่รัตนชาติ

           - แร่โลหะ มนุษย์นำแร่โลหะมาใช้ประโยชน์ประมาณ 30 ชนิด บางชนิดเป็นที่รู้จักกันดี เช่น เหล็ก ตะกั่ว ทองแดง อลูมิเนียม เงิน และทองแดง เป็นต้น แต่แร่โลหะบางชนิด เช่น วาเนเดียม ไทเทเนียม และเทลูเนียม (tellunium) คนทั่วไปไม่ค่อยรู้จักกัน แต่เป็นโลหะที่ใช้กันมากในอุตสาหกรรม

           - แร่อุตสาหกรรม (industrial minerals) บางครั้งเรียกแร่เช่นนี้ว่าเป็นแร่อโลหะ (nonmetals) แร่อุตสาหกรรมอาจเป็นแร่ หรือหิน หรือดิน มีการนำมาใช้โดยทั่วไป เช่น กรวด ทราย ลูกรัง นำมาใช้เป็นวัสดุก่อสร้าง ทำถนน ผสมคอนกรีต   หินปูนใช้ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์   แกรนิต หินปูน หินอ่อน หินชนวน ใช้ทำวัสดุตกแต่งอาคาร  แร่เคลย์ใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิก  แร่ในกลุ่มฟอสเฟต และเกลือโปแตสใช้ทำปุ๋ย  และกำมะถันใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมผลิตสารเคมี

 

          ทรัพยากรพลังงาน (energy resource)
         
          ทรัพยากรพลังงานประกอบด้วย พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy) เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (fossil fuel) ได้แก่ ถ่านหิน ปิโตรเลียม แก๊สธรรมชาติ และหินน้ำมัน (oil shale) ซึ่งมีชื่อเรียกรวมกันว่า เชื้อเพลิงซากดึกดำบรรพ์ (fossil fuel) สิ่งเหล่านี้เกิดจากการสะสมตัวของซากพืชและซากสัตว์ในอดีต

         



 


           ถ่านหิน เป็นส่วนที่หลงเหลือของพืชในอดีตที่เกิด ตาย สะสมตัวในสภาพภูมิประเทศแบบที่ลุ่มน้ำขัง (swamps) ทะเลสาบ และพรุ (ที่ลุ่มน้ำขังตลอดปี ประกอบด้วยซากพืชทับถมอยู่) การสะสมตัวของซากพืชซึ่งอาจมีตะกอนขนาดละเอียดเกิดร่วมด้วย และระยะเวลาในการเกิดถ่านหินนั้นนานนับล้านๆ ปี ทำให้ซากพืชถูกฝังตัวแปรเปลี่ยนสภาพไปเป็นพีท และเป็นถ่านหินชนิดต่างๆ ปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงประกอบด้วยอุณหภูมิและความดัน (ภาพที่ 5.2)

 


ภาพที่ 5.2 แสดงการสะสมตัวของซากพืชจนกลายเป็นพีทและถ่านหิน

 

          เมื่อเวลาผ่านไปนานมากขึ้น (ระยะเวลานี้จะยาวนานเป็นล้านปีเพื่อให้พอเพียงในการเปลี่ยนซากพืชไปเป็นถ่านหิน) ความร้อนและความกดดัน จะเปลี่ยนสภาพซากพืชต่างๆ ให้เป็นถ่านหินชนิดต่างๆ ซึ่งแบ่งได้ตามคุณลักษณะเป็น พีท (peat) ลิกไนต์ (lignite) ซับทูมินัส (subbituminous) บิทูมินัส (bituminous) และแอนทราไซต์ (anthracite) รายละเอียดของถ่านหิน มีดังนี้

          พีท มีสีน้ำตาล และมีลักษณะของพืชหลงเหลืออยู่มาก มีน้ำประกอบอยู่ถึง 75% จัดเป็นระยะแรกของการเปลี่ยนแปลงของซากพืชไปเป็นถ่านหิน พีทสะสมตัวในความลึกที่ไม่มาก และมักมีอายุช่วงไม่ถึงล้านปี

 


ภาพที่ 5.3 พีท
ที่มา : www.dep.state.fl.us/. ../rocks/peat.htm

 


           ลิกไนต์ จัดเป็นถ่านหินที่มีความร้อนต่ำ มีสีน้ำตาล อาจพบเศษไม้ปนอยู่ในเนื้อถ่านหิน ลิกไนต์มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ถ่านหินสีน้ำตาล (brown coal) โดยทั่วไปมีน้ำประกอบอยู่ร้อยละ 45 โดยน้ำหนัก เมื่อนำตัวอย่างลิกไนต์มาทิ้งไว้ในอุณภูมิปกติ ลิกไนต์จะแตก และสลายตัว ถ่านหินโดยเฉพาะอย่างยิ่งลิกไนต์สามารถติดไฟได้เองเมื่อวางทิ้งไว้ในอากาศ กระบวนการนี้เรียกว่า “spontaneous combustion” การลุกไหม้ของถ่านหินเกิดขึ้นเนื่องจาก ถ่านหินทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่เกิดที่อุณหภูมิต่ำ (30-40 องศาเซลเซียส) ความร้อนที่เกิดขึ้นจะสะสมตัวอยู่ในถ่านหินและลุกไหม้เป็นไฟในที่สุด ค่าพลังงานความร้อนของลิกไนต์มีค่าโดยทั่วไป เป็น 3,900 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม ซึ่งใกล้เคียงกับค่าความร้อนของถ่านไม้โดยทั่วไป

 


ภาพที่ 5.4 ลิกไนต์
ที่มา : www.csulb.edu/.../lectures/ crustmaterials.html

 

          ซับบิทูมินัส เป็นถ่านหินค่าความร้อนปานกลาง มีสีน้ำตาลเข้มถึงดำมัน อาจพบลักษณะของพืชอยู่ในเนื้อถ่านหินชนิดนี้ โดยทั่วไปมีน้ำประกอบอยู่ร้อยละ 20-30 โดยน้ำหนัก เมื่อนำมาตั้งทิ้งไว้ซับบิทูมินัสจะสลายตัวและเกิดติดไฟได้เองเช่นเดียวกับลิกไนต์ ค่าความร้อนโดยทั่วไปของซับบิทูมินัส มีค่า 5,400 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม

 


ภาพที่ 5.5 ซับบิทูมินัส
ที่มา : www.australiancoal.com.au/ classification.htm

 

          บิทูมินัส เป็นถ่านหินค่าความร้อนสูง มีสีดำมัน โดยทั่วไปมีความแข็งมากกว่าซับบิทูมินัส และลิกไนต์ ถ่านหิน ชนิดนี้มีน้ำเป็นองค์ประกอบ อยู่ร้อยละ 5-15 โดยน้ำหนัก บิทูมินัส ถูกเรียกว่าเป็น ถ่านหินแข็ง (hard coal) หรือ ถ่านหินดำ (black coal) ค่าความร้อนโดยทั่วไปของบิทูมินัสมีค่า 6,700 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม

 


ภาพที่ 5.6 บิทูมินัส
ที่มา : go.owu.edu/.../geog_111_lo/ geog_111_lo07.htm

 

          แอนทราไซต์ เป็นถ่านหินที่มีค่าความร้อนสูง มีสีดำแวววาว แอนทราไซต์ยังสามารถจำแนกได้เป็นชนิดย่อยได้อีก เนื่องจากแอนทราไซต์ มีความแข็งมาก แข็งที่สุดในพวกถ่านหิน จึงมีการเรียกแอนทราไซต์ ว่าเป็น ถ่านหินแข็ง (hard coal) เช่นเดียวกัน แต่ไม่ได้รับความนิยม   แอนทราไซต์เป็นถ่านหินที่ให้ค่าความร้อนโดยทั่วไป 7,700 กิโลแคลอรี่ต่อกิโลกรัม

 


ภาพที่ 5.7 แอนทราไซต์
ที่มา : en.wikipedia.org/ wiki/Anthracite_coal

 

 


ภาพที่ 5.8 การลุกไหม้ของถ่านหิน ที่เกิดได้เองที่อุณหภูมิปกติ (เหมืองถ่านหิน ประเทศอินเดีย)

 

 

- ถ่านหินชนิดต่างๆ ให้ความร้อนต่างกัน เพราะอะไร

 

 

 

     brown coal เป็นชื่อเรียก ลิกไนต์ ของคนในวงการถ่านหินจากประเทศออสเตรเลีย หมายถึงสีน้ำตาลของถ่านหิน

     black coal เป็นชื่อเรียก บิทูมินัส ของคนในวงการถ่านหินจากประเทศออสเตรเลีย หมายถึงสีดำของถ่านหิน

     cooking coal หมายถึง บิทูมินัส ที่มีองค์ประกอบสารระเหย ร้อยละ 20-30 โดยน้ำหนัก ใช้เป็นเชื้อเพลิงในการหลอมเหล็ก เหล็กกล้า

     streaming หรือ thermal coal หมายถึง ถ่านหินที่นำไปใช้ในการต้มน้ำให้ร้อนเป็นไอน้ำ เช่น โรงไฟฟ้า โรงบ่มยาสูบ หรือนำถ่านหินไปเผาให้ความร้อน ในอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ ถ่านหินประเภท ลิกไนต์ ซับบิทูมินัส บิทูมินัส (ที่มีองค์ประกอบสารระเหยสูงกว่าร้อยละ 30) จัดอยู่ในกลุ่มนี้

     soft coal เป็นถ่านหินที่ไม่แข็ง (หมายถึงความแข็งน้อยกว่าถ่านหินอีกกลุ่มหนึ่ง) ถ่านหินในกลุ่มนี้เป็น ถ่านหินที่มีค่าความร้อนต่ำ ถึงปานกลางเป็นถ่านหินประเภท ลิกไนต์ และซับบิทูมินัส

     hard coal เป็นถ่านหินที่แข็ง เมื่อเปรียบเทียบกับถ่านหินประเภท soft coal ถ่านหินในกลุ่มนี้เป็น ถ่านหินที่มีค่าความร้อนสูง ประเภทบิทูมินัส

     cannel เป็นคำที่ใช้เรียกถ่านหินประเภทบิทูมินัส ของชาวสก๊อตแลนด์ ที่มีสีดำด้าน เนื้อแน่นไม่มีรอยแตก ชื่อนี้มาจากเวลาที่ถ่านหินชนิดนี้ติดไฟ จะให้เปลวไฟ และมีควันยาวๆ เหมือนกับเปลวไฟของเทียนไข (candle)