Для успешного развития экосистем полезно внедрять безотходные технологии

Технологии безжалостно развиваются, но если раньше они больше вредили как окружающей среде, так и человеку, то сегодня, напротив, создаются все новые методики получения благ, которые не только не навредят нашему миру, но и принесут пользу.

Впрочем, сейчас не об этом. Предлагаем ознакомиться с технологиями, которые существуют уже сегодня или находятся на этапе разработки, но они со временем изменят наш мир до неузнаваемости. Поехали!

Безлопастный ветрогенератор Vortex Bladeless

Обычные установки, которые используются повсеместно, в недалеком будущем будут заменены на новые конструкции. Последние получат форму, не предусматривающую установку лопастей. Работают такие ветрогенераторы за счет колебаний, возникающих при воздействии ветра.

Движение воздуха возникает внутри, усиливается за счет оптимального строения системных элементов. Это экологичный и безопасный способ получения энергии, работающий внутри цилиндра.

В чем заключается целесообразность массового распространения технологии? Обозначим основные аспекты в пользу безлопастных ветрогенераторов:

во время обслуживания не нужно использовать смазку, поскольку лопасти отсутствуют и, соответственно, не вращаются;
не нужно производить сами лопасти, затрачивая больше средств и ресурсов;
низкий уровень шума (низкочастотные шумы вредят здоровью людей и животных, а новые генераторы энергии в этом плане заметно выигрывают у предшествующих моделей);
лопасти не будут угрожать птицам, поскольку их попросту не будет;
обслуживание новых генераторов обойдется на 80% дешевле, чем в случае со старыми;
на меньшей территории удается получать больше энергии;
можно устанавливать разные генераторы близко друг к другу;
можно устанавливать прямо возле дома (главное условие – ветер в местности).

Ветрогенераторы, конструкция которых не предусматривает монтаж лопастей, устанавливаются прямо возле фасадов частных домов, что очень удобно.

Ловцы CO2

Куда девать весь углекислый газ, который накапливается с каждым годом все в большем объеме? С этим феноменом связывают даже глобальные катаклизмы, но что делать, чтобы решить ситуацию? Решение пришло, откуда не ждали. Недавно была открыта молекула, способная поглощать углекислый газ.

На практике новшество можно будет использовать так: создаются генетически модифицированные бактерии, назначение которых – ловить CO2.

Чтобы технология начала работать, нужно построить и запустить первую крупную станцию. Пока проводились только тестовые запуски, завершившиеся успешно. В рамках таковых было установлено, что очистка воздуха основана на следующих действиях:

захват огромным вентилятором порции воздуха;
накопление воздуха в емкости необходимого объема;
выделение CO2 с общих воздушных масс в емкости;
накапливание CO2 в специальном месте;
получение синтетического топлива из CO2;
применение синтетического топлива в автомобильных и реактивных двигателях.

Чем поможет технология? Во-первых, может решиться проблема глобального потепления, которая стоит уже очень остро. Во-вторых, топливо, получаемое из CO2, выделяет в атмосферу меньше вредных веществ, да и будет обходиться недорого.

Что касается производительности, то обеспечение переработки CO2, который поглотило бы 40 миллионов деревьев, теперь обойдется всего в 100 долларов. Теперь представьте, как быстро можно очищать атмосферу от углекислого газа, используя по всей планете такие очистные станции.

Мусор – источник тепла

Куда девать горы пластика, который не подлежит переработке? Правильно – чаще его выкидывают на общие салки, раз нельзя сдать на перепроизводство. В этом кроется ужасная проблема. Пластик очень вредит экологии, но если его утилизировать путем выделения энергии – вред практически сводится на нет.

Итак, представьте… Есть стеклянная печь, которая нагревается до температуры одна тысяча градусов по Цельсию. Вовнутрь погружается пластик, который расправляется и выделяет водород. Экологи забеспокоились, когда ознакомились поближе с технологией. Они считают, что метан, выделяемый в процессе горения, тоже вреден. Однако разработчики уже придумали, куда девать опасные газы – их будут собирать и направлять на производство электроэнергии. Не самый экологичный, а местами даже сомнительный способ, но в любом случае это лучше, чем сегодняшние электростанции.

Технология очень перспективная, поэтому в ее доработку вкладывают колоссальные средства инвесторы.

Модифицированный фермент

Про пластик мы уже говорили несколько раз. Вроде бы, все логично: перерабатываемый материал мы сдаем, а не перерабатываемый бросаем в раскаленную печь.

Однако на деле есть проблема – не все люди готовы сортировать мусор, а многим проще просто выбросить его куда-нибудь подальше. Лишь бы не возле себя… О вреде подобных действий говорить можно бесконечно, причем поймут и осознают не все. Поэтому есть еще один вариант…

Фермент, поедающий пластик, стал продуктом жизнедеятельности бактерий, буквально растворяющих полиэтилен. Именно последний для таких бактерий является единственным источником энергии. Осталось только научиться создавать фермент в производственных условиях – и тогда мир избавится от не перерабатываемого пластика, засоряющего и отравляющего все вокруг!

Источник

В настоящее время существует проблема экологической обстановки нашей страны и её ни в коем случае нельзя игнорировать. Статья посвящена роли безотходного производства в улучшении экологии. Рассматривается вопрос: насколько эффективно такая технология влияет на биосферу и жизнь в целом?

Экологи давно обеспокоены проблемой пагубного влияния на окружающую среду всех сфер производства. Помимо того, что на данный момент пытаются организовать эффективные способы для того, чтобы утилизировать опасных отходов, разрабатывают варианты как снизить ущерб экологической обстановки. Снижение выброса отходов позволяет не только сократить вред инфраструктурных объектов, но и повысить предприятию экономическую результативность.

В 1979 году было назначено понятие “безотходная технология”, которое означает применение методов, средств и знаний на практике. Нужна такая технология для того, чтобы защитить окружающую среду и создать условия которые будут подходить для применения природных ресурсов.

В 1984 г. приняли более точное определение: «Безотходная технология — это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы — производство — потребитель — вторичные ресурсы — таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают её нормального функционирования».[9] Когда внедрили малоотходную и безотходную технологии, поняли, что это оказалось самым верным способом для развития промышленного и сельскохозяйственного производства.

Несмотря на то что безотходное производство полезно, но данный процесс весьма длителен и затруднительный в реализации. Малоотходное производство является его промежуточной фазой. Что же из себя представляет этот процесс? Малоотходное производство — полезный производственный процесс, потому что его последствия никак не влияют на экологию и воздушную среду.

Чтобы регулировать современную государственную политику в обращениях с отходами, в разные годы вводят, а после постепенно редактируют четыре федеральных закона:

О санитарно — эпидемиологическом благополучии населения” (направлен на обеспечение санитарно — эпидемиологического благополучия населения, ред. 3 июля 2016г);[2]
Об охране окружающей среды” (говорится о том, что каждый человек имеет право на хорошую окружающую среду, но при этом обязан сохранять её и бережно относиться к её богатствам, ред. 3 июля 2016г.);[3]
Об экологической экспертизе” (данный Федеральный закон направлен на реализацию конституционного права граждан на благоприятную окружающую среду посредством предупреждения негативных воздействий хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, ред. от 30 декабря 2008г.);[4]
Об отходах производства и потребления”(говорит о том как нужно обращаться с отходами производства и потребления в целях предотвращения вредного воздействия отходов на здоровье человека и окружающую среду, а также о вовлечении таких отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья, ред. 30 декабря 2008г.).[1]

Все заводы и фабрики, на данный момент, стремятся к использованию безотходного производства, но при организации такой полезной технологии, как нам кажется, необходимо учитывать следующие обязательные факторы:

как можно сильнее уменьшить количество отходов;
если отходы остаются, то обязательно вовлекать их в хозяйственный оборот;
технологические процессы должны быть безостановочными;
все производственные процессы осуществлять при минимальных этапах;
если в результате выделяется теплота, то в будущем она обязательно должна будет эффективно использована.

При выполнении вышеназванных условий, безотходное производство будет налажено. Это приведёт к существенным снижениям затрат на сырьевые запасы, а это отразится на себестоимости. Себестоимость — оценка, выраженная в деньгах, участвующих в производстве: продукции, ресурсов, материалов, топлива, основные фонды, трудовые ресурсы и т. д. В итоге сё это приведёт к самому главному — росту прибыли.

Любое производство не обходится без большого количества вредных отходов. Сельскохозяйственная отрасль является одной из таких, а это значит, что нужно решать проблему, но как?

Одной из основных проблем, в сельском хозяйстве, является переработка и обеззараживание большого количества органических удобрений, на различных комплексах для выращивания животных и птиц, потому что они эксплуатируют много вредных удобрений, которые портят экологию, а также их сложно в будущем перерабатывать.

Для этой проблемы нашли оптимальное решение — компостирование. Это является наиболее рациональным и выгодным способом переработки органических удобрений. Такой способ позволяет получить значащий продукт, который позже возможно применять как удобрение для почвы.

Помимо компостирования, также активно используют способ анаэробного сбраживания. Анаэробное сбраживание проходит без кислорода стадийным способом с помощью белковых молекул, микробов и различных групп состоящих из микроорганизмов. Процесс осуществляется при температуре 30—35 °C, а объём процесса колеблется примерно 5—30 суток, и зависит всё от следующих факторов: из чего состоит сырьё, как его перемешивать и на сколько он влажный. [5 C.260]

Достаточно широко в промышленности и сельском хозяйстве применяют аэробный способ переработки отходов, который также протекает при помощи микроорганизмов. Такой метод используют для очистки сточных вод. Как же проходит этот процесс? В биоферментере создаются нужные условия для неистового роста аэробных бактерий. Длительность процесса около недели при температуре примерно 60—70 °C, а в результате получаем массу темного цвета со значительным содержанием питательных веществ. Готовый продукт, получивший название “фермвей”, например, используют в России как органическое удобрение для растений.

Из-за любого производства ухудшается качество воздуха, а это ещё сильнее влияет на экологию. А каждый человек хочет дышать только чистым и свежим воздухом. Поэтому для очистки воздушной сферы применяют различные способы, рассмотрим их подробнее.

Широко распространение для решения этой проблемы получили —биологические фильтры. Такие фильтры поглощают различные газы, которые пагубно влияют на экологическое состояние среды. В связи с этим степень очистки запахов достигает максимума.

Биофильтры считаются самой недорогой аспирационной системой, а это существенная экономия. Аспирационная система — эффект «засасывания», который достигается путём понижения давления или же создание вакуума. Они не создают проблемы, такие как: повторная дезинфекция воздуха и почвенных вод, а также не выделяют при работе химические вещества или опасные соединения. В 1990 году американский исследователь Кутер выяснил, что траты на биофильтр существенно меньше, чем при сжигании использованных газов, или чем при углеочистке.

По моему мнению, важно внедрение биологических фильтров, потому что с помощью них возможны решения ряда проблем:

Очистка воздуха;
Создание комфортных условий для проживания;
Сокращение заболеваний животных/людей;
Улучшение качества производимой продукции.

Мы подробно рассмотрели способы безотходного производства и как оно влияет на экологию и намного сокращает затраты на различные продукты. Подробнее рассмотрим в каких отраслях, по моему мнению, следует применять безотходное производство.

Первой по важности отраслью является сельское хозяйство. В этой сфере безотходность наиболее легко поддаётся преобразованиям в плане использования средств. Это связано с тем, что продукты, которые производятся без химических и искусственных добавок, находятся в основе доброй части отходов. Например, безотходность отражается в том, что компост, навоз и прочие материалы используются повторно. После из этих отходов образовывают сырьевую базу для удобрения растений.

Особенно много отходов остаются в металлургии. Они занимают большие территории, при этом загрязняя почву и воздух. А все затраты на хранение и транспортировку заметно влияют на себестоимость продукции. Поэтому сфера использует безотходность в процессе проектировки комбинатов, которые занимаются переработкой черных и цветных металлов, куда вовлекаются отходы любого агрегатного состояния. Из отходов с комбинатов, выпускающих готовые строительные материалы, кладут дорожные покрытия, формируют блоки для стен и делают закладки для шахт.

Последняя отрасль, которая также важна — энергетика. Сможем ли мы прожить без неё? Конечно, нет, потому что в настоящее время энергетические ресурсы являются неотъемлемой частью производства. Специалисты озадачены вопросом широкого применения методов для сжигания топлива. Решение нашли в использовании сыпучего зернистого материала, который назвали “кипящий слой”. Он способствует тому, чтобы в выпускаемых газах содержалось наименьшее количество загрязняющих веществ.

В данной сфере осваиваются разработки, которые направлены на очистку выбросов от оксидов серы и азота, потому что они отрицательно влияют на биосферу и здоровье человека. Изменяются подходы к техническому снабжению предприятия, а можно точно сказать, что современные технологии в этом отношении развиваются прекрасно. К примеру, пыле очистное оборудование используется с большим коэффициентом полезного действия, после образуется зола которую используют в сферу строительства, как ингредиент для бетонных растворов.

Однако из всего вышеизложенного может возникнуть вопрос, какие части материалов и сырья, могут быть захоронены или храниться довольно длительное время? В России уже имеются показатели оценки безотходности в ряде отраслей промышленности.

Как пишут авторы книги «Экология: конспект лекций», что в угольной промышленности, а, как известно, одним из самых экономичных и сложных, является процесс добычи угля, коэффициент безотходности производства высчитывается по следующей формуле:

Кп = 0,33(Кт + Кж + Кг),

где Кт, Кж и Кг — коэффициенты использования образующейся при горных работах породы, заодно забираемой воды при добыче сланца(угля) и использования пылегазовых отходов.[7]

На Урале стараются использовать безотходное производство в ряду предприятий, которые активно развиваются на данный момент. Например, Накануне.RU (новостной обозреватель) сообщил, что: «…в департаменте информационной политики губернатора, на Среднем Урале в 2016 году было запущено новейшее экологичное и безотходное производство изоляционных строительных материалов и упаковки. В качестве сырья предприятие — производитель использует вспененный полипропилен и полиэтилен. Производственную площадку компании “Пенотерм”, расположившуюся на свободных площадях “Уральского электрохимкомбината” (Росатом) в Новоуральске<…>

Предприятие оснащено самыми передовыми производственными машинами, которые позволяют из сырья (полипропилен и полиэтилен) изготавливать: упаковку для электроаппаратуры, подложку под ламинат, изоляционные материалы и другие конечные товары. При этом предприятие никак не влияет на экологию, <…>».[6]

В России полностью безотходные производства уже давно имеются. Например, в течение достаточного количества лет Волховский глиноземный завод, расположенный в г.Волхов, Ленинградской области, и Пикалевский глиноземный завод, который расположен в г.Пикалево, Ленинградской области, в нём нефелин перерабатывают на глинозем, а соду и цемент практически по безотходным технологическим схемам. Стоит заметить, что эксплуатационные затраты которые идут на производство на 10–15 % ниже чем затраты при других промышленных способах. [9]

Можно подытожить тем, что безотходная технология в настоящий момент активно внедряется в современное производство. Все заводы и фабрики, без исключения, обязаны использовать безотходные технологии, дабы избежать ухудшение экологии: загрязнение биосферы, водных ресурсов, земельных ресурсов и т. д. Эту проблему нельзя бойкотировать, а разрабатывать новые пути решения. Потому что мы хотим дышать экологически чистым воздухом, чтобы ходить по улицам была намного приятнее. Безотходное производство способствует не только чистоте, но и внушительной экономии средств.

Источник

Рациональное и комплексное использование сырьевых ресурсов имеет решающее значение, так как в настоящее время в конечный продукт включается в среднем лишь около 10% массы используемых природных ресурсов, а остальные 90% теряются. Высшей формой рационального природопользования является такая деятельность человека, которая практически полностью использует природные ресурсы, не порождает загрязнения и отходы и в конечном итоге все снова возвращает природе, не нарушая ее состояния. При безотходном производстве предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. В идеальном случае такое производство не имеет вредных выбросов в атмосферу, сточных вод и твердых отходов.

Термин «безотходная технология» впервые был сформулирован нашими учеными-химиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1956 г. Он получил широкое распространение не только у нас, но и за рубежом. Ниже приведено официальное определение данного термина, закрепленное в 1984 г. в Ташкенте решением Европейской экономической комиссии ООН (ЕЭК ООН).

Безотходная технология — это такой метод производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором все сырье и энергия используются наиболее рационально и комплексно в цикле: первичные сырьевые ресурсы-производство-потребление-вторичные ресурсы, и любые воздействия на природную среду не нарушают ее нормального функционирования.

Безотходная технология включает следующие процессы:

комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов и получение продукции с отсутствием или наименьшим количеством отходов;
создание и выпуск новой продукции с учетом ее повторного использования;
переработку выбросов, стоков, отходов производства с получением полезной продукции;
бессточные технологические системы и замкнутые системы газо- и водоснабжения с использованием прогрессивных способов очистки загрязненного воздуха и сточных вод;
создание территориально-промышленных комплексов (ТПК), имеющих замкнутую технологию материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Малоотходная технология — это промежуточная ступень при создании безотходного производства, когда небольшая часть сырья и материалов переходит в отходы, а вредное воздействие на природу не превышает санитарных норм.

Коэффициент безотходности (или коэффициент комплексности) — это доля полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему их количеству.

Этот коэффициент широко используется в цветной металлургии и предлагается в качестве количественного критерия безотходности: для малоотходной технологии он должен быть не менее 75%, для безотходной технологии — не менее 95%.

В настоящее время имеется некоторый опыт в области создания и внедрения малоотходной и безотходной технологий в ряде отраслей промышленности. Например, Волховский глиноземный завод перерабатывает нефелин на глинозем и попутно получает соду, поташ и цемент по практически безотходной технологической схеме. Затраты на их производство на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.

Однако перевод существующих технологий в малоотходные и безотходные производства требует решения большого комплекса весьма сложных технологических, конструкторских и организационных задач, основанных на использовании новейших научнотехнических достижений. При этом необходимо руководствоваться следующими принципами.

Принцип системности. В соответствии с ним процессы или производства являются элементами системы промышленного производства в регионе (ТПК) и далее — элементами всей экологоэкономической системы, которая включает, кроме материального производства и иной деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы), а также человека и среду его обитания. Поэтому при создании безотходных производств необходимо учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Комплексность использования ресурсов. Этот принцип создания безотходного производства требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является сложным по составу. В среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной переработке сырья. Так, комплексная переработка полиметаллических руд позволяет получать около 40 элементов в виде металлов высокой чистоты и их соединений. Уже в настоящее время почти все серебро, висмут, платина и платиновые металлы, а также более 20% золота получают попутно при комплексной переработке полиметаллических руд.

Конкретные формы реализации этого принципа в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадиях отдельного процесса, производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы.

Цикличность материальных потоков. Это общий принцип создания безотходного производства. Примерам цикличных материальных потоков являются замкнутые водо- и газооборотные циклы. Последовательное применение этого принципа должно привести в конечном итоге к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и связанных с ним превращений энергии.

Ограничение и исключение вредного воздействия производства на биосферу при планомерном и целенаправленном росте объемов безотходного производства. Этот принцип обязан обеспечить сохранение природных и социальных ресурсов, таких как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, здоровье населения. Данный принцип осуществим лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и многозвенным управлением природопользованием.

Рациональность организации создания безотходного производства: разумное использование всех компонентов сырья; минимизация энерго-, материало- и трудоемкости производства; поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, исключающих или уменьшающих вредное воздействие на биосферу; кооперация производства с использованием отходов одних производств в качестве сырья для других; создание безотходных ТПК.

При создании безотходного производства путем совершенствования существующих и разработки новых технологических процессов обычно используются следующие способы и методы:

осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы и теряется сырье;
увеличение единичной мощности агрегатов, применение непрерывных процессов; интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;
создание энерготехнологических процессов, сочетающих энергетику с технологией;
энерготехнологические процессы позволяют полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и материалы и увеличивать производительность агрегатов.

Для перехода отдельных, особенно новых производств, на безотходную технологию необходима разработка отдельными предприятиями, объединениями, отраслями и в целом правительственными структурами комплексных государственных программ по созданию и внедрению безотходных производств и территориально-промышленных комплексов.

Общие пути решения экологических проблем

вместо деклараций — экологически обоснованные и экономически обеспеченные проекты в мировых рамках;
интеграция интеллектуальных сил, техники и финансов всех стран мира на осуществление этих проектов;
регулирование роста народонаселения и потребностей людей, их экологическое просвещение;
ввод хозяйственной деятельности в пределы емкости экосистем на основе широкого внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий;
переход на безотходные технологии производства; развитие сельского хозяйства на основе экологически прогрессивных технологий, приспособленных к местным условиям.

Источник