Download to read offline
лекция природопользование 2015
- 1.
- 2. Природопользование (какпрактическая деятельность человека) — использование природных ресурсов в целях удовлетворения материальных и культурных потребностей общества. Природопользование (как наука) — область знаний, разрабатывающая принципы рационального (разумного) природопользования. 2
- 3.
- 4.
- 5. Всеобщая закономерность природопользования определяеттри основных принципа: примат природы социализация природы экологизация производства. 5
- 6. Разрушительное (деструктивное) воздействие Стабилизирующее воздействие Конструктивное воздействие Прямое (непосредственное) воздействие Косвенное (опосредованное) воздействие Непреднамеренное воздействие Преднамеренное воздействие 6
- 7. кризис — обратимоеявление, в котором человек выступает активно действующей стороной; катастрофа — необратимое явление, здесь человек уже лишь пассивная, страдающая сторона. 7
- 8. Этногенез — возникновениеи развитие народов мира под влиянием внутренних социально-экономических механизмов и окружающей социальной и природной сред. 8
- 9. Природа вприродопользовании рассматривается как замкнутая, самодостаточная, саморазвивающаяся система, которая без вмешательства человека поддерживается в равновесном состоянии. Окружающая природная среда (ОПС) – это среда обитания и производственной деятельности человека, включая элементы искусственно созданной среды. 9
- 10.
- 11. Нарушение средыобитания Промысловая охота Интродукция чуждых видов Прямое уничтожение с целью защиты сельскохозяйственной продукции Случайное (непреднамеренное) уничтожение Загрязнение окружающей среды 11
- 12. бумага пищевые отходы стекло железо иего сплавы пластмасса древесина резина и кожа текстиль алюминий 12 Ежегодно ТБО > 350 кг/чел Главный источник ТБО - мегаполисы
- 13. Класс опасности веществВещество Выбросы, тыс. т/год Чрезвычайно опасные V2 О3 5,1 Pb и его соединения 2,06 Cr 0,37 Hg 0,008 Cd 0,01 Cu 5,9 Высокоопасные Mn и его соединения 2,8 Вещества, загрязняющие атмосферный воздух (РФ)
- 15. Выход из кризиснойситуацииВыход из кризисной ситуации Пути выхода Создание прогрессивных технологий Переработка твердых отходов Очистка сточных вод Очистка газовых выбросов Разработка малоотходных и безотходных технологий Создание замкнутых циклов
- 16. Утилизация отходов Внедрение ресурсосберегающих ималоотходных технологий Биотехнология Экологизация производства 16
- 17.
- 18. Существует четыре возможностипо переработке отходов: 1. захоронение на полигонах; 2. сжигание, реже пиролиз и прочие высокотемпературные процессы; 3. компостирование; 4. сортировка с целью вторичного использования, утилизации и рециклинга.
- 23. Показатели противофильтраци онная свалка, захоронение Сортировка,сжигание Сортировка, сжигание, компостирование сортировка, пиролиз и газификация Инвестиции (млн. долларов/ в сутки 100 т мусора) 30 33,60 38,60 23 Период строительства (в месяцах) 9-12 20-24 12-18 12-18 Требования к мусору Нет особых требований Теплотворная способность выше, чем 3767kj/kg Разложение органического вещества> 40% Нет особых требований Площадь ( м²/т мусора) 500-900 м²/т 60-100 м²/т 110-150 м²/т 110-150 м²/т Потребление энергии (кВт.ч / т мусора) 3 15 19 11 Дополнительное потребление энергии (стандартный уголь кг / т мусора) 0 100-300 200-400 0 Выбросы парниковые газы: CH 4 небольшое количество дыма и пыли нет выбросов нет выбросов Сточные воды Возможно загрязнение источников воды Очень небольшое количество Очень небольшое количество Очень небольшое количество Основное загрязнение Загрязнение воздуха Загрязнение атмосферы Загрязнение атмосферы нет Время стабилизации 20-50 лет около 2 часов 15-60 дней Около 3 часов Государственные дотации на обработку (доллар / т мусора) 3-7 6-11 8-13 7-13 Себестоимость (доллар / т мусора) 5-8 11-20 7-11 6-11 Для решения проблем, связанных с медицинским мусором Не доступно Не доступно Доступно Доступно Сокращение объема после переработки 10-20% 75-85% 80-90% 75-85% Перспективы развития Отказ Необходимо совершенствовать Развитие Сильное развитие Экономические выгоды нет мало выгодно выгодно
- 24. БЕЗОТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ЧИСТАЯ ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗОТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 24
- 26.
- 27. «Красные» биотехнологииполучение лекарств, биодобавок, вакцин, ферментов, антител. «Зелёные» биотехнологии новые виды животных, новые сорта растений, корма, генно- модифицированные организмы (ГМО), биотопливо «Белые» биотехнологии используются в промышленности, начиная от производства биоматериалов для различных отраслей, биопластика, аминокислот до различных способов очистки «Синие» биотехнологии применяющие морские организмы
- 28. ЭКОЛОГИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА- это инструмент обеспечения экологической безопасности и достижения устойчивого развития, интегрирующий социоэкологоэкономические процессы, основанные на принятии взаимосвязанных экономических, технико-технологических, социальных решений, способствующих эффективному достижению экологических целей и задач в эколого-экономический производственной системе. 28
- 29. 1. своевременного ремонтаоборудования, повышения качества ремонтных работ и организации ремонтного обслуживания, приводящих к снижению простоя в ремонте высокоэкономичного оборудования 2. техперевооружения оборудования, снижения расходования энергии на собственные нужды и потерь при ее передаче и распределении.
- 30. использования рациональных форм освещения и источниковсвета, экономичных светильников; применения автоматических устройств включения и отключения источников света; создания и использования экономичных бытовых приборов и устройств
- 31.
- 32. К основным жидкимбиотопливам: - биодизельное топливо (биодизель); - возобновляемый дизель; - биоэтанол первого поколения из пищевого сырья; - биобутанол первого поколения из пищевого сырья; - биоэтанол второго поколения из целлюлозного сырья; - биобутанол второго поколения из целлюлозного сырья; - жидкое пиролизное биотопливо (бионефть).
- 33. Топливо третьего поколенияиз продуктов биосинтеза микроводорослей Керосин Бензин Дизель Мазут Продукты биосинтеза Биомасса Керосин Бензин Дизель Мазут Метан Жидкие топлива Бионефть BTL Быстрый пиролиз Анаэробная ферментация Микроводоросли ВодородБиоэтанол Углеводы Авиационное топливо Биодизель Гидропроцессинг Переэтерификация Гидрокрекинг Углеводороды Триацилглицериды Биэтанол Биобутанол Водород дизель Спиртовое и ацетоно- бутиловое брожение
- 35.
- 36. Источник энергии Состояниеи экологичность Перспективы использования уголь Твердое химическое загрязнение атмосферы условно принятое за 1 потенциальные запасы 10125 млрд. т, перспективен не менее чем на 100 лет нефть Жидкое химическое загрязнение атмосферы 0,6 условных единиц потенциальный запас 270- 290 млрд. т, перспективен не менее чем на 30 лет газ Газообразное химическое загрязнение атмосферы 0,2 условных единиц потенциальный запас 270 млрд. т, перспективен на 30-50 лет сланцы Твердое значительное количество отходов и трудно устраняемые выбросы запасы более 38400 млрд. т, малоперспективен из-за загрязнений торф высокая зольность и экологические нарушения в местах добычи запасы значительны: 150 млрд. т, малоперспективен из-за высокой зольности и экологических нарушений в местах выработки
- 37. Источник энергии Состояниеи экологичность Перспективы использования гидроэнергия жидкое нарушение экологического баланса запасы 890 млн. т нефтяного эквивалента геотермальная энергия жидкое неисчерпаемы, перспективен солнечная энергия химическое загрязнение практически неисчерпаем, перспективен энергия приливов жидкое тепловое загрязнение практически неисчерпаем энергия атомного распада твердое запасы физически неисчерпаемы, экологически опасен
Editor's Notes
- #4 Рациональное (разумное) природопользование — хозяйственная деятельность человека, обеспечивающая экономное использование природных ресурсов и условий, их охрану и воспроизводство с учетом не только настоящих, но и будущих интересов общества. Нерациональное природопользование ведет к истощению (и даже исчезновению) природных ресурсов, загрязнению окружающей среды, нарушению экологического равновесия природных систем, т.е. к экологическому кризису или катастрофе. Причины нерационального природопользования различны. Это недостаточное познание законов экологии, слабая материальная заинтересованность производителей, низкая экологическая культура населения и т.д. Кроме того, в разных странах вопросы природопользования и охраны природы решаются по-разному в зависимости от целого ряда факторов: политических, экономических, социальных, нравственных и др.
- #6 Всеобщие принципы природопользования. Всеобщие принципы природопользования – это отражение всеобщей закономерности в экологической политике.Всеобщая закономерность природопользования определяет три основных принципа: примат природысоциализация природыэкологизация производства.Принцип примата природы. Общество и природа характеризуется диалектическим единством, но в то же время качественно противостоят друг другу. И природа, и общество развиваются под действием всеобщих объективных законов материального мира. Но при этом им присуща и существенная специфика развития, которую в одном –случае выражают законы природы, а в другом – законы общества.Вместе с тем общество всегда должно учитывать естественную основу своего развития – природу, так как вне природы человеческая жизнь и трудовая деятельность немыслимы.Человек одновременно выступает как социальное существо и как часть природы, поэтому он является существом биосоциальным, однако общество не является биосоциальным образованием. Таким является суперсистема другого порядка: общество-природа. Именно данная суперсистема в своем развитии одновременно подчиняется и законам общества, и законам природы. Единство общества и природы обусловлено законами природы. Чтобы не нарушить связь с природой общество должно учитывать данное единство, строить свое отношение к ней на основе объективных законов развития природы. Нарушение данного принципа ведет к подрыву естественной основы развития общества, а следовательно и самого общества.Принцип социализации природы. Социализация (от лат.Soialis – общественный) природы означает превращение природы во всеобщее благо. Принцип социализации ставит интересы общества в области природопользования выше интересов отдельной отрасли, ведомства, региона и т.д.Принцип социализации природы должен выражать исключительно интересы всей страны. Это значит, что пользоваться природными ресурсами можно только на благо общества и в интересах всего народа, соблюдая при этом необходимые правила и нормы.В общечеловеческом аспекте принцип социализации природы говорит о необходимости широкой и всесторонней гармонизации взаимоотношений между обществом и природой. Сама природа обуславливает гуманизацию отношений общества к своим ресурсам. Принцип социализации природы обуславливает –необходимость общественного владения естественными ресурсами. Это предполагает государственное управление ими от имени всего общества. Всеобщность природных ресурсов не только должна быть провозглашена, но и реализована соответствующей системой производственных отношений.Постепенно социализация, в основе которой лежит идеология общественных ценностей, выходит за рамки той или иной страны. Ее дальнейшее развитие предполагает прежде всего организацию общемирового управления природными ресурсами. Оздоровление международных отношений, прогрессивные тенденции в мировой политике свидетельствуют о возможности целенаправленного воздействия на экологические процессы в масштабе всей планеты.Принцип экологизации производства. Экологизация производства – это расширенное воспроизводство природных ресурсов путем совершенствования технологии, организации материального производства, повышения эффективности труда в экологической сфере.Основные направления экологизации общественного производства:сохранение и восстановление экологических систем;внедрение прогрессивных технологий добычи природных ресурсов;рациональное использование материальных ресурсов;создание и внедрение малоотходных и безотходных производств;расширение заповедников, заказников и других природоохранных территорий;экологически приемлемое размещение и территориальная организация производства;сокращение и ликвидация загрязнения окружающей природной среды.
- #7 Воздействие человека на природу заключается в перераспределении вещества в окружающей среде и изменении ее физических, химических и биологических характеристик.
- #11 Общие вопросы взаимоотношения общества и природы Между природной средой и обществом существуют сложные взаимодействия, обмен веществом и энергией. При этом природа воздействует на человека, а человек воздействует на природу. Взаимоотношения общества и природы
- #12 Эволюционные процессы, происходившие в различные геологические периоды, привели к существенным изменениям видового состава обитателей Земли Под воздействием активной деятельности человеческого общества биологические ресурсы утрачиваются быстрее В ближайшие 20-30 лет под угрозой исчезновения будет находиться ~25% всех видов Земли (известно до 1,5 млн. видов)
- #17 Природоохранные мероприятия можно классифицировать по двум основным направлениям: 1) мероприятия, проводимые с целью предотвращения негативных воздействий на окружающую среду; 2) мероприятия, направленные на ликвидацию последствий вредных воздействий. Инженерные природоохранные мероприятия делят на две группы. Мероприятия, снижающие выброс загрязняющих веществ и уровень вредных воздействий: - совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных и безотходных технологий; - изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов (удаление серы из топлива, переход с угля на нефть или газ, с бензинового топлива на водородное и др.); - установка очистных сооружений с последующей утилизацией улавливаемых отходов; - комплексное использование сырья и снижение потребления ресурсов, производство которых связано с загрязнением среды; - научно-исследовательские и научно-технические разработки, результаты которых делают возможным и стимулируют внедрение перечисленных выше мер - разработка стандартов на качество окружающей природной среды, оценка экологической емкости экосистем, проектирование новых технологий, создание системы эколого-экономических показателей хозяйственной деятельности и др. Мероприятия, позволяющие снижать степень распространения загрязняющих веществ и других вредных воздействий: - строительство высоких и сверхвысоких труб, выпусков сточных вод различных конструкций для оптимизации условий их разбавления и др.; - нейтрализация выбросов, их захоронение и консервация; - доочистка используемых ресурсов перед поступлением потребителю (установка кондиционеров и воздуховодов для очистки воз духа в помещениях, метро, очистка водопроводной воды и др.); - устройство санитарных охранных зон вокруг промышленных предприятий и на водных объектах, озеленение городов и поселков; - оптимальное расположение промышленных предприятий и автотранспортных магистралей (с учетом гидрометеорологических факторов) для минимизации их отрицательных воздействий; - рациональная планировка городской застройки с учетом розы ветров и шумовых нагрузок и др. Большое значение имеет рациональное распределение средств между двумя рассмотренными направлениями. Если десять - двадцать лет назад во многих отраслях предпочтение часто отдавалось более дешевым и эффективным с позиций отдельного района мероприятиям второй группы, то теперь чаще применяются мероприятия первой группы.
- #18 Отходы — вещества или предметы, образующиеся в процессе осуществления экономической деятельности, жизнедеятельности человека и не имеющие определенного предназначения по месту их образования либо утратившие полностью или частично свои потребительские свойства. Отходы потребления — отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности человека, не связанной с осуществлением экономической деятельности, отходы, образующиеся в гаражных кооперативах, садоводческих товариществах и иных потребительских кооперативах, а также уличный и дворовый смет, образующийся на территориях общего пользования населенных пунктов. Отходы производства — отходы, образующиеся в процессе осуществления юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями экономической деятельности (производства продукции, энергии, выполнения работ, оказания услуг), побочные и сопутствующие продукты добычи и обогащения полезных ископаемых. Опасные отходы — отходы, содержащие в своем составе вещества, обладающие каким-либо опасным свойством или их совокупностью, в таких количестве и виде, что эти отходы сами по себе либо при вступлении в контакт с другими веществами могут представлять непосредственную или потенциальную опасность причинения вреда окружающей среде, здоровью граждан, имуществу вследствие их вредного воздействия. Вид отходов — совокупность отходов, имеющих общие признаки и классифицируемых в соответствии с настоящим Законом и иными актами законодательства об обращении с отходами. Токсичные отходы Наличие в отходах ртути, хромовокислого калия, треххлористой сурьмы, бенз(а)пирена, оксида мышьяка и других высокотоксичных веществ позволяет отнести их к первому классу опасности. Наличие в отходах хлористой меди, хлористого никеля, азотнокислого свинца и других токсичных веществ дает основание отнести эти отходы ко второму классу опасности. Наличие в отходах сернокислой меди, оксида свинца, четыреххлори-стого углерода и других веществ позволяет отнести их к третьему классу опасности. Наличие в отходах сернокислого марганца, сернокислого цинка, хлористого цинка дает основание отнести их к четвертому классу опасности. Инвентаризация отходов — деятельность по определению количественных и качественных показателей отходов в целях учета отходов и установления нормативов их образования. Использование отходов — применение отходов для производства продукции, энергии, выполнения работ, оказания услуг. Обращение с отходами — деятельность, связанная с образованием отходов, их сбором, разделением по видам отходов, удалением, хранением, захоронением, перевозкой, обезвреживанием и (или) использованием отходов. Утилизация отходов включает инженерные решения, направленные на очистку газов и сточных вод, а также на проблему твердых отходов Радиоактивные отходы (РАО) — неиспользуемые радиоактивные вещества, образующиеся при работе ядерных реакторов и применении радиоактивных изотопов.
- #19 Существует четыре возможности по переработке отходов: 1. захоронение на полигонах; 2. сжигание, реже пиролиз и прочие высокотемпературные процессы; 3. компостирование; 4. сортировка с целью вторичного использования, утилизации и рециклинга. Каждый из данных видов обладает своими достоинствами и недостатками. Утилизация и ликвидация твердых отходов. Обезвреживание и утилизация твердых бытовых и промышленных отходов - последняя ступень очистки. Методы обезвреживания твердых отходов делятся на ликвидационные (решают санитарно-гигиенические задачи) и утилизационные (решают задачи экологии и экономики). Выделяют биологические методы (разрушение органической части микроорганизмами), термические (сжигание на мусоропе- рерабатывающих предприятиях, пиролиз), химические (гидролиз), механические (прессование с применением связующих на полигонах). Выбор метода для конкретного города зависит от местных условий и осуществляется на основе технико-экономического сравнения. Разрез полигона для захоронения твердых отходов показан на рис. 11.20. Большая часть твердых промышленных отходов токсична, поэтому захоранивать их нужно в толще глины.
- #20 Преимущества: низкие капитальные затраты по сравнению с другими методами; на полигонах (при соответствующем обустройстве) могут быть размещены разные виды отходов; полигон обеспечивает полное и конечное размещение отходов; после закрытия участок рекультивируется и может быть использован для других целей (лесопосадки, складские помещения, автостоянки и т.п.). Недостатки: потребность в больших площадях, поиск которых затрудняется с каждым годом; значительный рост транспортных расходов (эксплуатационных затрат) при удалении объекта от города; возможность образования продуктов разложения (СH4, СО и др.); образование фильтрата; необходимость обслуживания участка после закрытия (фильтрат, биогаз) с целью обеспечения безопасности окружающей среды экологическая опасность, сохраняющаяся продолжительный период.
- #21 Объем отходов сокращается до 5%, а вес – до 25% от начального объема. Таким образом, снижается потребность в площадях для захоронения. − Современные когененерационные установки позволяют утилизировать до 80% запаса энергии в отходах. − Одна тонна несортированного бытового мусора по теплотворности соответствует ¼ т мазута. − После сжигания отходов прекращается выброс в атмосферу метана, образующегося на свалках и являющегося причиной парникового эффекта в 20 раз более значительной, чем двуокись углерода. − Отходы сжигания могут быть использованы при производстве строительных материалов; отходы сжигания органических веществ можно использовать в качестве удобрения Следует отметить, что метод сжигания в настоящее время является капиталоемким. Прибыль, полученная от утилизации тепловой и электрической энергии компенсирует, в лучшем случае, 60% расходов на капитальные вложения и эксплуатационные затраты. Относительно экологической безопасности сжигающих установок: опыт Швеции показывает, что, несмотря на рост в течение последних лет объемов бытовых отходов, выброс диоксинов в атмосферу с мусоросжигательных заводов составляет всего 5-6% от всех выбросов, т.е. столько же, сколько и при ранее имевших место пожарах на свалках.
- #22 Этот способ утилизации твердых бытовых отходов основан на естественных, но ускоренных реакциях трансформации мусора при доступе кислорода в виде горячего воздуха при температуре порядка 60°С. Биомасса ТБО в результате данных реакций в биотермической установке (барабане) превращается в компост. Однако для реализации этой технологической схемы исходный мусор должен быть очищен от крупногабаритных предметов, а также металлов, стекла, керамики, пластмассы, резины. Полученная фракция мусора загружается в биотермические барабаны, где выдерживается в течение 2 сут. с целью получения товарного продукта. После этого компостируемый мусор вновь очищается от черных и цветных металлов, доизмельчается и затем складируется для дальнейшего использования в качестве компоста в сельском хозяйстве или биотоплива в топливной энергетике. Биотермическое компостирование обычно проводится на заводах по механической переработке бытовых отходов и является составной частью технологической цепи этих заводов. Однако современные технологии компостирования не дают возможности освободиться от солей тяжелых металлов, поэтому компост из ТБО фактически малопригоден для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, большинство таких заводов убыточны. Поэтому предпринимаются разработки концепций получения синтетического газообразного и жидкого топлива для автотранспорта из продуктов компостирования, выделенных на мусороперерабатывающих заводах. Например, предполагается реализовать получаемый компост в качестве полуфабриката для дальнейшей его переработки в газ. К основным преимуществам компостирования можно отнести: производство продукта, имеющего частичный рынок сбыта, хотя и ограниченный экологическими требованиями; снижение объема отходов, отправляемых на полигон; относительно небольшие капиталовложения; совместимость с рециклизацией и системами производства топлива из отходов. Основным недостатком компостирования является получение экологически небезопасного продукта, содержащего вредные вещества, главным образом, тяжёлые металлы, загрязняющие почву. Очистка компоста связана со значительными затратами, а следовательно и удорожанием продукта, а подчас невозможна вообще. Опыт показывает, что использование продукта компостирования требует значительного контроля со стороны экологических и санитарно-эпидемиологических служб. Компост может применяться для удобрения древесно-кустарниковой растительности, парков, газонов, но не для удобрения культур, используемых в пищу. Компост Минского мусороперерабатывающего завода использовался для засыпки промежуточных и верхнего слоев отходов в процессе рекультивации полигона ТБО «Тростенец» и полигона промотходов «Прудище».
- #25 «Безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду.» «Декларация о малоотходной и безотходной технологии и использования отходов», 1979 г. «Безотходная технология – это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы-производство-потребление-вторичные сырьевые ресурсы таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования» ЕЭК ООН, 1984 г. «Чистая технология – это метод производства продукции при наиболее рациональном использовании сырья и энергии, который позволяет одновременно снизить объем вырабатываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и количество отходов, получаемых при производстве и эксплуатации изготовленных продуктов.» ЕЭК ООН ТЕХНОЛОГИЯ (от греч . techne - искусство, мастерство, умение и ...логия), совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в процессе производства продукции; научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и др. закономерности, действующие в технологических процессах. Технологией называют также сами операции добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса. МАТЕРИАЛОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ , обеспечивает получение готового продукта производства или его части либо без отходов материалов (безотходный технологический процесс), либо с минимальными отходами, не утилизируемыми в данном, а также в каких-либо других видах производства (малоотходный технологический процесс). РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ , обобщенное название технологий, в которых технологический процесс обеспечивается при минимальном расходе энергии, затратах на основные и вспомогательные материалы, заработную плату рабочим основного производства при заданном качестве и требуемой производительности труда. БЕЗОТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ , термин, часто употребляемый в литературе для обозначения малоотходных технологических процессов.
- #26 Безотходные и малоотходные производства Термин "безотходная технология" впервые предложен российскими учеными Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым в 1972 г. В ряде стран Западной Европы вместо "мало- и безотходная технология" применяется термин "чистая или более чистая технология". Безотходная технология есть такая технология, при которой обеспечивается наиболее рациональное использование природных ресурсов и защита окружающей среды. Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов природопользования базируется на двух предпосылках: исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех возможных продуктов, а не каждый раз для отдельных; создаваемые продукты после использования по прямому назначению должны относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства. Понятие безотходной технологии условно. Примерами служат безотходно функционирующие природные экосистемы и домашние хозяйства. Основные принципы создания безотходных производств заключаются1) в комплексном использовании сырья,2) в создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий,3) в создании замкнутых водо- и газооборотных циклов,4) в кооперировании предприятий, создании производственно-территориальных комплексов. 1. Комплексное использование сырья. Отходы производства - это неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть сырья. Поэтому проблема комплексного использования сырья имеет большое значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики. Необходимость комплексного использования природных ресурсов диктуется, с одной стороны, все увеличивающимися темпами роста объемов промышленных производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой - необходимостью экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно возрастают. С 1992 по 1996гг. цены почти на все сырьевые материалы выросли более чем в 2 раза. В свою очередь, рост цен ускоряет внедрение и разработку малоотходных и безотходных производств, поскольку расширяются пределы их экономической рентабельности. Рациональное комплексное использование сырья позволяет уменьшить количество недоиспользованных веществ, увеличивать ассортимент готовых продуктов, выпускать новые продукты из этой части сырья, которая раньше уходила в отходы. Большинство месторождений содержит не одно, а несколько ценных компонентов. Например, в железных рудах присутствует и марганец, хром, титан, медь, цинк и т.д. Извлечение попутных компонентов из месторождений повышает ценность месторождений в 1,5-2 раза. В месторождениях нефти и газа Томской области полезными являются сера, гелий, йод, бром, азот. Например, на Кимовской обогатительной фабрике помимо каменного угля (топлива) получают сырье для производства серной кислоты и глину как стройматериалы. Если вы живёте в Ростове-на-Дону, покупайте стиральные машины в Интернет магазине МореВариантов. В Германии широко используется биогаз. Он образуется в очистных установках в процессе разложения растительных и животных отходов без доступа кислорода. Образуется метан и углекислый газ. Затем биогаз используется для приготовления пищи, отопления, в газовых двигателях блоков ТЭЦ, мощность которых от 10 до 100 МВт. Комплексное использование сырья предполагает исключение потерь его. Потери минеральных ресурсов происходят при добыче, обогащении, транспортировке, переработке. В недрах остаются значительные запасы минерального сырья невыбранными в боковых стенках и целиках. Потери в недрах при добыче угля составляет 23,5 %, калийных солей - 62,5 %. При транспортировке газа теряется каждый седьмой кубометр. Комплексное и экономное использование сырья - это оздоровление природы, выгода самим производителям. Перерабатывать или "продавать" свой мусор намного выгоднее, чем складировать его в отвалы. Комплексное использование сырья исключает загрязнение окружающей среды. Это путь рационального природопользования. Экономное и комплексное использование сырья требует модернизации действующих предприятий, а также разработки и внедрения в производство новых технологий. 2. Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий (схем). Это очень важный этап в развитии российских предприятий. Но, к сожалению, политика министерств направлена на закупку новых современных технологий за границей. Хотя достаточно "умов" и в России. Например, применение новых технологий (метод электролиза) позволяет извлекать из тонны влажного осадка, полученного при очистке сточных промышленных вод до 50 кг чистой меди.Использование бактерий для обработки некондиционированных углей позволяет за 6-8 часов получить "жидкую почву", содержащую необходимые элементы для повышения урожайности.В основу создания атомной промышленности положены принципы, исключающие загрязнение окружающей среды или значительно снижающие его. На предприятии Атоммаша "Родон" высока надежность всех технологических схем и новых методов захоронения отходов. 3. Создание замкнутых водо- и газооборотных циклов. С позиций экологической безопасности и надежности не менее важной представляется задача по созданию замкнутых водо- и газооборотных циклов. Например, на ПО "Тулачермет" организован замкнутый газооборотный цикл, разработанный для производства суперфосфатных и других фосфорных удобрений, что позволяет избежать загрязнения окружающей среды фторидами. Они препятствуют попаданию технологических газов в атмосферу, при этом необходимость очистки и утилизации загрязненных газов остается. Отходящие газы сначала подвергаются очистке, а затем возвращаются в производственный цикл. Создание газооборотных циклов представляет собой сложную проблему из-за технологических, технических, экономических и психологических затруднений. На современном этапе развития промышленности воздухо- и газооборотные циклы имеют относительно небольшое применение.Очевидно, что система замкнутых газооборотов будет находить все большее применение в технологиях будущего, так как загрязнение воздуха промышленностью в настоящее время достигает катастрофических размеров. 4. Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов. В большинстве случаев отходы одного производства являются сырьем для других производств. В связи с этим предлагается сам термин "отходы" заменить на "продукты незавершенного производства". При этом основная задача состоит в изыскании возможностей для применения продуктов незавершенного производства в других производствах или отраслях народного хозяйства, которые могли бы строить свою деятельность на них как на типичных материальных ресурсах. Например, в Бразилии из отходов производства сахарного тростника получают спирт, используемый в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.
- #27 В традиционном, классическом, понимании биотехнология - это наука о методах и технологиях производства различных ценных веществ и продуктов с использованием природных биологических объектов (микроорганизмов, растительных и животных клеток), частей клеток (клеточных мембран, рибосом, митохондрий, хлоропластов) и процессов. Биотехнологические процессы основаны на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов. Очистка сточных вод, утилизация твердых бытовых отходов, восстановление загрязненных почв и др. Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии. Биотехнологией часто называют применение генной инженерии в XX—XXI веках, но термин относится и к более широкому комплексу процессов модификации биологических организмов для обеспечения потребностей человека, начиная с модификации растений и животных путем искусственного отбора и гибридизации. С помощью современных методов традиционные биотехнологические производства получили возможность улучшить качество пищевых продуктов и увеличить продуктивность живых организмов. До 1971 года термин «биотехнология» использовался, большей частью, в пищевой промышленности и сельском хозяйстве. С 1970 года учёные используют термин в применении к лабораторным методам, таким, как использование рекомбинантной ДНК и культур клеток, выращиваемых in vitro. Биотехнология основана на генетике, молекулярной биологии, биохимии, эмбриологии и клеточной биологии, а также прикладных дисциплинах — химической и информационной технологиях и робототехнике. Биотехнология – интеграция естественных и инженерных наук, позволяющая наиболее полно реализовать возможности живых организмов или их производны х для создания и модификации продуктов или процессов различного назначения. Области применения биотехнологии: медицина, пищевая промышленность, энергетика, охрана окружающей среды, ВПК, научные исследования.
- #28 Направления биотехнологии «Красные» биотехнологии Технологии, связанные со здоровьем человека – получение лекарств, биодобавок, вакцин, ферментов, антител. «Зелёные» биотехнологии Технологии, применяющиеся в сельском хозяйстве – новые виды животных, новые сорта растений, корма, генно-модифицированные организмы (ГМО), биотопливо. «Белые» биотехнологии Используются в промышленности, начиная от производства биоматериалов для различных отраслей, биопластика, аминокислот до различных способов очистки. «Синие» биотехнологии Технологии, применяющие морские организмы. 4
- #29 Экологизация производства означает такую организацию производства, при которой обеспечивалось бы включение всех видов взаимодействия с окружающей средой в естественные циклы круговорота веществ Теоретически этот принцип предполагает уподобление технических процессов естественным замкнутым циклам круговорота веществ в биосфере. Основу экологизации составляет разработка и внедрение малоотходных, ресурсо и энергосберегающих технологий. Полностью безотходное производство невозможно. В природных биохимических циклах часть вещества так же извлекается из круговорота но между этими циклами есть разница, поскольку в природе вещества не загрязняют среду, а уходят в запас.
- #32 По источникам биомасса делится : древесные отходы (отходы лесохозяйственных и строительных компаний); лесосечные отходы лесные массивы с коротким циклом травяные лигноцеллюлозные культуры (мискантус) сахарные культуры (сахарная свекла, сахарный тростник, сорго) крахмальные культуры (кукуруза, пшеница, зерно, ячмень) масляные культуры (рапс, подсолнечники) сельскохозяйственные субпродукты и отходы (солома, навоз, компост и т.д.) органические фракции коммунально-бытовых твердых отходов и осадки сточных вод промышленные отходы (например, от пищевой и бумажно-целлюлозной промышленности)
- #33 К основным жидким биотопливам, получаемым по современным технологиям, следует отнести: - биодизельное топливо (биодизель) (способ получения: переэтерификация триацилглицеридов (ТАГ) растительных масел и животных жиров; в качестве сопутствующего продукта получается глицерин); - возобновляемый дизель (способы получения: 1) гидропроцессинг ТАГ; 2) газификация биомассы или продуктов ее пиролиза с последующей каталитической конверсией синтез-газа, в том числе по технологиям Фишера-Тропша (английская аббревиатура процесса - BTL (biomass to liquid)); - биоэтанол первого поколения из пищевого сырья (способ получения: спиртовое брожение углеводсодержащего сырья дрожжами); - биобутанол первого поколения из пищевого сырья (способ получения: ацетоно-бутиловое сбраживание растворенных сахаров анаэробными клостридиями. В этом процессе образуется бутанол, ацетон и этанол в соотношении 60:30:10, соответственно; побочным продуктом является водород); - биоэтанол второго поколения из целлюлозного сырья (способы получения: 1) слабокислотный или энзиматический гидролиз лигноцеллюлозной биомассы, делигнификация, брожение и осушка полученного этанола; 2) газификация биомассы с последующей переработкой синтез-газа в этанол; 3) каталитический синтез этанола); - биобутанол второго поколения из целлюлозного сырья (способы получения: производство основано на ацетоно-бутиловом сбраживании анаэробными клостридиями растворенных сахаров, полученных из целлюлозы; - жидкое пиролизное биотопливо (бионефть) (способ получения: быстрый пиролиз). Бионефть широко используется как альтернативное топливо малой и коммунальной энергетики, а также в качестве химического сырья и сырья для дорожного строительства *Гидропроцессинг включает гидрокрекинг, гидрогенизацию и гидроочистку.
- #34 Топливо третьего поколения из продуктов биосинтеза микроводорослей Способ получения: биосинтез этанола и водорода водорослями; биосинтез а) углеводов (с последующим спиртовым или ацетоно-бутиловым сбраживанием до биоэтанола и биобутанола), б) углеводородов (с последующим гидрокрекингом до керосина, бензина, дизеля, мазута и др.), в) ТАГов (с получением переэтерификацией биодизеля и гидропроцессингом - авиационного топлива) и др. При этом сама биомасса микроводорослей или отходы ее переработки могут служить сырьем для производства биотоплива (метана, бионефти, жидких биотоплив) технологиями второй генерации (рис.1).
- #36 Биотопливо интересно в первую очередь использованием незанятых земель и безработных людей, а также пониженными по сравнению с минеральными топливами выбросами в атмосферу.