Ресурсосберегающие технологические процессы

Несмотря на колоссальные затраты, прогрессивное законода­тельство и большую воспитательную работу среди населения, направленные на защиту окружающей среды от вредных выбросов и отходов производства и потребления, изменить ситуацию в мире, сохраняя прежние принципы хозяйствования и построения технологических процессов, не удается. Среднегодовой ущерб в России от загрязнения окружающей среды оценивается спе­циалистами в сумму 150 трлн. руб. В США он составляет 3—5 % валового национального продукта. Вместе с тем и отечественный, и зарубежный опыт убеждают: своевременные инвестиции в природоохранную деятельность оказываются в несколько раз меньше тех средств, которые тратит общество на восполнение нанесенного ущерба (если он вообще может быть восполнен). Капитальные вложения на эти цели, по некоторым оценкам, окупаются в 1,3 раза быстрее, чем в целом по народному хозяйству. Срок окупаемости малоотходных ресурсосберегающих технологий и США составляет от года до 5 лет.

Народное хозяйство России ежесуточно потребляет мате­риальных ресурсов примерно на 5 трлн. руб. В стоимости валового общественного продукта материальные затраты составляют около 60 %, а в общих затратах промышленности сырье, материалы, топливо и энергия — 75 %.

Исчерпание и истощение прежней ресурсной базы вынуждают увеличивать затраты на добычу первичного сырья. Если в 60-х годах применяли руды с содержанием железа 55—58 %, то в настоящее время используют руды с содержанием железа 30 %. Средняя зольность углей, добывавшихся в 70-х годах, составляла 22 %, а сейчас приближается к 30 %. На Экибастузской ГРЭС используют уголь с зольностью до 55 %. Увеличение объемов добычи полезных ископаемых и смещение сырьевой базы гор­нодобывающих производств в удаленные районы с экстремальными климатическими условиями вынуждают осуществлять добычу с больших глубин и из менее богатых месторождений и даже из отвалов прежних лет. Вовлечение в переработку “тощих” руд и минералов увеличивает количество образующихся отходов.

Поэтому сокращение расхода ресурсов дает экономический и экологический эффекты. Значительны резервы ресур­сосбережения при комплексной переработке сырья и использо­вании отходов. Энергоемкость производства алюминия из вто­ричного сырья в 20 раз ниже, чем из первичного, а стали — в 10 раз. В нефтепереработке выбросы низкопотенциального тепла составляют до 80 % расходуемой энергии, а в теплоэнергетике — до 50—70 %. Существует тесная взаимосвязь между экономией энергии и загрязнением окружающей среды, поэтому снижение энергоемкости, так же как и материалоемкости продукции, дает ощутимый экологический эффект.

В хозяйственном цикле “добыча—обработка—потребление- утилизация” восполнение потерь из него в основном осуществля­ется за счет взятых у природы первичных материальных ресурсов, т. е. добытых вновь. В настоящее время при производстве стали вторичные материальные ресурсы составляют 30 %, а при производстве бумаги — 25 %, цветных металлов — 20 %. В то же время капитальные вложения, необходимые для переработки вторичного сырья, примерно в 4 раза меньше, чем для получения первичного сырья.

Очевидно, что необходимо вкладывать средства в технологи­ческие процессы, сберегающие сырьевые и энергетические ресурсы и вместе с тем обеспечивающие высокое качество продукции.

Ресурсосберегающая технология — такая организация производ­ства, при которой отходы сведены к минимуму и перерабатываются в реальные вторичные материальные ресурсы. При ресурсосбе­регающей технологии предполагается создание оптимальных технологических схем с замкнутым материальным и энергетичес­ким потоками. Однако еще не для всех производств разработаны промышленные технологии рационального использования ресур­сов, не созданы экономические и юридические предпосылки для этого. Такая задача должна и будет решена тем поколением, которое сегодня вступает в реальную хозяйственную деятель­ность. Альтернативы такому подходу, как мы видели, сегодня уже нет.

Ресурсосберегающие технологии позволяют:

1. Снизить или предотвратить размер ущерба, наносимого окружающей среде выбросом отходов. Например, утилизация жидких и твердых хлорсодержащих отходов металлургической переработки титансодержащих концентратов позволяет на 45 % снизить выброс хлора в окружающую среду.
2. Уменьшить площади земель, занятых отвалами, накопи­телями, свалками отходов.
3. Уменьшить загрязнение окружающей среды от переработки первичного сырья, “компенсирующего” неиспользование вто­ричных материальных ресурсов, содержащихся в отходах, а также тепла, содержащегося во вторичных энергетических ресурсах (ВЭР). Гак, улавливание и утилизация диоксида серы на различных металлургических и химических предприятиях не только уменьшает загрязнение окружающей среды серосодержащими газами, но при этом позволяет сократить добычу серы. Очень важна максимально полная утилизация полимерных отходов, поскольку она дает возможность не только уменьшить расход нефти и газа на их синтез, но и снижает нагрузку на окружающую среду, так как в атмосферных условиях полимеры разлагаются очень медленно.
4. Снизить термическое загрязнение окружающей среды (в случае использования ВЭР).
5. Сократить выбросы в окружающую среду при производстве продукции из вторичных ресурсов по сравнению с первичным сырьем (за счет исключения из технологической цепочки ряда звеньев). При переплаве 1 т металлолома загрязнение атмосферного воздуха уменьшается на 86 %, использование воды — на 76 %, объем твердых отходов сокращается на 57 %; при производстве картона или бумаги из макулатуры загрязнение атмосферы уменьшается на 37 %, воды — на 25—44 %.
6. Сократить количество топлива, сжигаемого на электро­станциях, в котельных, в промышленных печах, и соответственно уменьшить объемы загрязнений, связанных как с продуктами сгорания сэкономленного эквивалентного количества топлива, так и с его добычей, подготовкой и транспортировкой.

Широкое применение во всех отраслях народного хозяйства ресурсосберегающих технологий должно стать решающим фак­тором улучшения природоохранной деятельности, обеспечивая максимально возможное предотвращение экологического ущерба. Ресурсосберегающие технологии, окупаясь в короткий срок, обеспечивают наибольший выход конечного продукта в расчете на единицу исходного сырья, а учитывая высокую степень автоматизации таких технологических процессов, — ив расчете на единицу трудозатрат.

Несмотря на то, что наиболее продуктивным способом защиты окружающей среды является создание новых ресурсо­сберегающих технологий, старые технологии также имеют зна­чительные резервы экономии природных ресурсов, которые заключаются:

• в замене исходного сырья на более совершенное, которое дает меньше отходов, не изменяя качество конечного продукта. Например, применение в окрасочном производстве водоразбавляемых красок взамен красок на основе органических раство­рителей;
• в изменении конечного продукта без ухудшения его потребительских свойств. Например, применение для изготовления липких аппликаций бумажной основы вместо полимерной, содержащей в своем составе токсичные продукты;
• в изменении технологического процесса изготовления продукта. Так, организация непрерывной работы оборудования взамен периодической резко сокращает отходы и выбросы в атмосферу в процессе перезагрузки оборудования и транспортировки промежуточных продуктов;
• в усовершенствовании оборудования, например применении
• более совершенных систем сбора и очистки смазывающе- охлаждающих жидкостей, применении ЭВМ, позволяющих наи­более рационально раскраивать и вырубать детали из листовых и рулонных материалов;
• в усовершенствовании эксплуатации и обслуживания обо­рудования, обеспечивающем уменьшение количества отходов, вт. ч. брака, например своевременной заточке инструмента, орга­низации планово-предупредительного ремонта, исключающего поломку оборудования и аварийные выбросы рабочих сред.

Во всех случаях такой подход, при котором исключаются или уменьшаются отходы производства, должен быть при­оритетным по сравнению с технической политикой, направ­ленной на переработку, обезвреживание или захоронение отходов. Говоря о приоритетах в деле охраны окружающей среды от отходов, следует расположить различные способы их ликвидации в следующий ряд:

• предотвращение или сокращение загрязнений в источнике их образования;
• использование отходов производства;
• перевод отходов в безопасное для человека и природы состо­яние;
• захоронение отходов в полностью безопасных контейнерах.

Как известно, важнейшие научно-технические решения находятся на стыке наук. Разработка ресурсосберегающих техно­логий не является в этом смысле исключением. Положительные результаты (сокращение объемов потребляемого сырья, комп­лексность его переработки, малоотходность, экологичность) легко прослеживаются на примере разработки новейших технологий для горно-химического производства, основанных на химической и химико-биологической формах движения материи.

Примерами использования химической формы могут служить методы обогащения угля пиролизом (США), химические методы добычи медных руд, химические методы обогащения, основанные на синтезе конечного продукта (Россия); метод щелочной обра­ботки торфов и бурых углей с получением гумата натрия — физио­логически активного стимулятора роста сельскохозяйственных растений (Россия); методы кислотной экстракции из угля фульвокислот (Китай). Эти примеры свидетельствуют о возможности обеспечения новых областей применения горной продукции, что представляет собой одно из эффективных направлений научно-­технического прогресса.

Химические технологии создают основу для более глубокого преобразования горного производства, что приводит к вовлечению в технологические процессы, основанные па химической форме, все новых, не связанных с ним ранее отраслей. Эта особенность еще ярче проявляется по мере перехода к более сложной химико-биологической форме, являющейся основой еще более высоких технологий. Воздействие при этом осуществляется уже не на молекулярном, как при химических технологиях, а на субатомном уровне.

Примерами химико-­биологических технологий могут служить:

• бактериальное выщелачивание металлов из руд с получением меди, свинца, цинка (США); бактериальное извлечение ценных металлов из сточных под с получением урана, хрома, селена, ванадия, вольфрама, молибдена (США);
• бактериальное выщелачивание органической и неорганической серы из каменного угля;
• биологическое по­лучение гумусосодержащих суспензий из бурого угля путем воздействия поликультурой (ассоциацией микроорганизмов), представляющее собой создание искусственной почвы (Россия);
• методы бактериальной очистки вод и почв от загрязнения нефтепродуктами (Великобритания, Россия).

Последовательное вовлечение новых технологий в горное производство показывает, что переход от одной формы движения материи, лежащей в основе технологии, к другой целесообразен в случае ее усложнения, что указывает на направления поиска при прогнозировании. Интересно также использование ком­бинаций нескольких форм движения материи в одной технологии.