Ресурсосберегающая технология и техника

Введение

Небывалый рост использования природных ресурсов, удвоение их потребления каждые 7–10 лет, ускоренное, и не всегда оправданное, внедрение в практику новых веществ, материалов и технологий создало реальную угрозу необратимого нарушения существующего в природе равновесия. В настоящее время в целях преодоления экологического кризиса и обеспечения здоровья существующего и будущих поколений людей, сохранения биосферы и обеспечения воспроизводства природно-ресурсного потенциала в нашей стране действует «Экологическая доктрина Российской Федерации» , в соответствии с которой к основным направлениям государственной политики в области экологии относится не только снижение загрязнения окружающей среды, но и ресурсосбережение.
Однако разработка ресурсосберегающей технологии и внедрение соответствующей техники в ключевые сферы хозяйственной деятельности сопряжены с рядом проблем организационного и экономического характера. Опыт многих развитых стран показал, что ресурсосбережение требует комплекса мер государственного регулирования, которые должны обеспечить условия для обязательного проведения ресурсосберегающей политики во всех сферах деятельности хозяйственных субъектов. Для реализации концепции ресурсосбережения необходима смена приоритетов в развитии энергетики , агропромышленного комплекса (далее – АПК), важна «экологизация производства», что требует определенной воли и последовательности в проведении в жизнь принципов рационального использования природных ресурсов. Тем не менее, современная наука может предложить эффективные технологии, которые направлены на системный подход к решению проблем ресурсосбережения, поэтому их изучение обладает особой значимостью. В связи с этим можно говорить об актуальности данного исследования.
Важно также подчеркнуть, что потребительское отношение к окружающей среде на протяжении многих десятилетий нанесло и продолжает наносить губительный для всего живого вред. Поэтому именно сейчас остро ощущается растущая потребность в специалистах, хорошо ориентирующихся в вопросах экологической безопасности и защиты, а также в аспекте применения малоотходных и ресурсосберегающих технологий. Поэтому проведенное исследование обладает не только теоретической значимостью, но и практико-ориентированным потенциалом.

Цель исследования состоит в анализе подходов к разработке и внедрению ресурсосберегающей технологии и техники. В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
1. Изучить основы ресурсосбережения.
2. Охарактеризовать ресурсосберегающие технологии в городском хозяйстве в связи с проблемой утилизации и переработки отходов.
3. Описать особенности ресурсосбережения в агропромышленном комплексе и направления ресурсосбережения на промышленных предприятиях.
4. Рассмотреть малоотходные и ресурсосберегающие технологии в энергетике, возможности и перспективы альтернативной энергетики.
Объектом исследования является ресурсосбережение как важный аспект экологической политики государства.
Предмет исследования – ресурсосберегающая технология и техника.
Теоретической основой исследования явились современные научные разработки отечественных и зарубежных специалистов, исследующих проблемы ресурсосбережения. В частности, проанализированы статьи Г. М. Алимусаева, М. И. Борисовой, С. С. Кушнаревой, Е. Н. Сосниной, О. В. Маслеевой, А. Б. Дарьенкова, Г. В. Пачурина и др., входящие в ядро РИНЦ и Scopus. Статья таких авторов, как R. J. Keenan, G. A. Reams, F. Achard и др., индексирована в Web of Science.
Методологические основы исследования. Проблема внедрения ресурсосберегающей технологии и техники рассматривалась с помощью компонентного анализа, позволившего детально рассмотреть отдельные аспекты ресурсосбережения; описательного метода, посредством которого охарактеризованы ресурсосберегающие и безотходные технологии в отдельных сферах хозяйственной деятельности. В работе применены также теоретические методы анализа, обобщения, индукции, синтеза.
Структура работы выстроена в соответствии с логикой решения поставленных задач и включает введение, две главы («Теоретические аспекты ресурсосбережения и рационального использования природных ресурсов» и «Внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий в отдельных сферах хозяйственной деятельности»), заключение, список литературы (состоит из 16 наименований).
Общий объем работы – 17 страниц.

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Экономика большинства стран базируется на использовании полезных ископаемых и других природных ресурсов в качестве сырьевых материалов, мировое потребление которых в настоящее время возросло настолько, что стало соизмеримо с их запасами. Неконтролируемая, все возрастающая добыча невозобновляемых природных ресурсов приводит к исчезновению популяций животных и растений, многих редкоземельных элементов. Экологическая ситуация принимает характер, угрожающий существованию человечества . Поэтому решение обострившейся в последние десятилетия проблемы ресурсосбережения является главной задачей мирового сообщества.
1.1. Основы ресурсосбережения
Ресурсосбережение включает, прежде всего, обеспечение наиболее эффективного природопользования, выбор наилучшего варианта воспроизводства и охраны природных ресурсов, оптимального решения хозяйственных задач с учетом экологического фактора. Должны быть решены задачи глубокой переработки природного сырья, отходов производства и потребления, внедрения безотходных, малоотходных ресурсо- и энергосберегающих экологически чистых технологий и производств .
Итак, в самом общем плане ресурсосбережение предполагает:
– в рамках производства: внедрение технологий, обеспечивающих минимальное потребление материалов, и разработку оборудования, требующего их оптимального расхода;
– поиск, разработку и внедрение малоотходных технологий, стремление к безотходным технологиям;
– совершенствование технологических путей переработки отходов;
– снижение уровня эксплуатации природных ресурсов.
На официальном уровне утверждается, что Россия успешно переходит на индустриальные экологически ориентированные технологии производств и методы в сфере обращения с отходами производства и потребления. Отмечается, что это ключевые направления новой государственной экологической политики, ориентированные на реализацию стратегии ресурсосбережения на всех этапах жизненного цикла производимой продукции, включающей товары, работы и услуги. Однако на практике данная стратегия если и реализуется, то далеко не во всех регионах страны . Тем не менее, на исследовательском уровне уже разработаны эффективные ресурсосберегающие технологии.
Таким образом, ресурсосбережение состоит в распространении экологически обоснованных технологических и технических решений, а также управленческих приемов со стороны государства, направленных на внедрение ресурсосберегающих и малоотходных производств, технологическое перевооружение предприятий, постепенный вывод из эксплуатации объектов с устаревшим оборудованием. Только при таком подходе станет возможным формирование благоприятной экологической обстановки в стране.
1.2. Ресурсосберегающие технологии в городском хозяйстве: утилизация и переработка отходов
Как отмечают исследователи, проблемы, связанные с ресурсосбережением, с каждым годом продолжают усугубляться все сильнее. Причина состоит в том, что применяемые технологии направлены в большей мере на использование невозобновляемых природных ресурсов, чем наносится непоправимый вред окружающей среде. В дополнение к этому настоящим бедствием стало накопление разнообразных бытовых и промышленных отходов. В современном городе на одного человека в год в среднем приходится около 350 кг твердых бытовых отходов, и этот показатель имеет тенденцию к увеличению на 4–6 % . В этой связи в настоящее время самыми ценными становятся чистая атмосфера, качественная пресная вода и плодородная почва, – важнейшие показатели при определении качества жизни городского населения.
Современные наука и производство могут предложить эффективные технологии, которые направлены на системный подход к решению проблем ресурсосбережения и позволяют не только безопасно утилизировать, но и получить из городского мусора полезные продукты, например, в виде электроэнергии. Считается, что практически все бытовые отходы – это потенциальное вторичное сырье, которое может приносить выгоду обществу и конкретному инвестору .
К настоящему времени в мире наибольшее распространение получили такие способы утилизации бытовых отходов, как захоронение на полигонах, сжигание, биотермическое компостирование (органические отходы), пиролиз, рециклинг

. Анализ перечисленных способов переработки мусора подтверждает, что некоторые являются тупиковыми и очень опасными. К таким можно отнести сжигание и захоронение. Как указывают Ф. Д. Мубаракшина и А. А. Гусева, в соответствии с техническими и экономическими показателями утилизации бытовых и промышленных отходов выявилась целесообразность применения современной технологии переработки в виде пиролиза. Указанная технология в своей основе содержит процесс термического разложения органических соединений без доступа кислорода и вызывает интерес, поскольку продукты пиролиза обладают высокой энергетической плотностью и большим спектром возможностей в использовании их в качестве топлива и сорбентов .
Особым потенциалом обладает также рециклинг – преобразование отходов деятельности общества, при котором они возвращаются в хозяйственный оборот в виде возобновляемого вида топлива, вторичного сырья или товарной продукции. Это может быть и картонная тара из макулатуры, и покрытия детских площадок из отработавших свое автопокрышек, и вторичный щебень с металлоломом из сносимых зданий, а также альтернативные виды топлива и возобновляемые виды энергии. Современные технологии рециклинга позволяют подвергать вторичной переработке самые разные виды материалов: стекло, пластик и пластмассу, картон и бумагу, причем это далеко не полный перечень материалов, которые могут быть повторно использованы в производственном цикле .
В рамках технологии рециклинга существуют несколько подходов: первичная, вторичная, третичная и четвертичная повторная переработки. Первичный рециклинг, как правило, проводится в заводских условиях и основан на переработке незагрязненных однотипных отходов, которые являются отходами собственного производства. Вторичный рециклинг включает в себя дополнительный этап механической переработки, которая состоит из разделения, сортировки и отмывания отходов для удаления загрязнений. Переработка вторичных полимеров методом переплавления используется лишь для производства низкосортных продуктов, так как всегда связана с риском возникновения проблем несовместимости полимерных смесей. Вторичный рециклинг требует бóльших затрат по сравнению с первичным. Третичный рециклинг также предполагает высокий уровень инвестиций и заключается в повторной химической переработке полимеров, которые в дальнейшем могут использоваться в качестве сырья для производства новых нефтехимических продуктов и пластмасс. Четвертичный рециклинг заключается в процессах сжигания полимерных отходов и основан на утилизации полимеров и получении энергии при их сжигании. Соответственно, затраты на эксплуатацию и обслуживание при таком подходе существенно выше, чем затраты при эксплуатации даже обычной электростанции: стоимость качественных фильтров и других эффективных систем очистки достаточно велика .
Лидером в области рециклинга отходов как в Европе, так и за ее пределами является Германия, о чем свидетельствуют данные о технологических инновациях и расходах на окружающую среду. В нашей стране основные экологические, социальные, правовые и даже макроэкономические проблемы рециклинга решаются «Санкт-Петербургской ассоциацией рециклинга» (СПАР), однако масштабы страны не могут быть охвачены лишь одной организацией, необходимо создание и субсидирование государственной системы управления вторичными материальными ресурсами, важно установить контроль в этой сфере.
В рамках данного аспекта важно остановиться на вопросах переработки некоторых отходов. Так, отдельное внимание должно быть уделено рециклингу целлюлозы. На территории России находятся огромные запасы лесных ресурсов, площадь которых – 7,7 млн кв. км, или 20,4 % от всех мировых запасов , а объем древесины – 15,4 %. Однако вследствие интенсивного использования древесины в промышленных и бытовых целях за последние два столетия территория лесных массивов в мире сократилась с 70 до 30 %, и в нашей стране также отмечается сокращение лесных территорий. Как указывает Г. М. Алимусаев, одним из крупнейших потребителей древесины является целлюлозно-бумажная отрасль. Бóльшая часть древесины перерабатывается в картон и бумагу. Отслужившие бумага и картон являются ценным вторичным сырьем – макулатурой. Рециклинг макулатуры должен стать главным направлением полного и эффективного использования древесины в рамках ресурсосбережения. Известно, что каждая тонна макулатуры сберегает 17 деревьев в возрасте 60–80 лет, а также 26 500 л воды, 1750 л нефти, сокращает загрязнение окружающей среды .
В настоящее время издается много рекламной продукции, сбор которой не организован. Основным источником образования макулатуры продолжает оставаться использованная упаковка, но четкий порядок и ответственность за обращение с ней до сих пор не установлены. И несмотря на внедрение высокими темпами полимеров в качестве упаковочного материала объемы образования макулатуры остаются огромными. Поэтому особую значимость приобретает разработанная ресурсосберегающая технология, основанная на получении из макулатуры различных изделий, в том числе заменяющих пиломатериалы (в мебели, звукоизоляции, строительных материалах и др.). Для более полного использования отходов древесины (около 50 %) существуют высокотехнологические способы по переработке их в гранулированное, брикетированное и порошкообразное твердое топливо, а также в жидкое и газообразное топливо .
Н. И. Дунаевская и В. П. Ануфриев с соавторами в контексте очерченной проблемы также отмечают важность своевременной переработки не только макулатуры, но и собственно древесных отходов, являющихся естественным и неизбежным продуктом биологического круговорота жизненных материалов и энергии. Энергетическое использование древесных отходов является обширным направлением их утилизации и обеспечивает такие положительные моменты, как экономия кондиционного топлива и улучшение экологии энергоисточника в сравнении с углями и мазутом . В то время как накопление древесных отходов обладает рядом отрицательных факторов: отчуждение территорий под их складирование и пожароопасность. Для исключения этих факторов древесные отходы необходимо максимально полно вовлекать в технологический оборот, стремясь к стопроцентному использованию древесины .
Таким образом, хотелось бы подчеркнуть, что в настоящее время существующий уровень энергоемкости экономики и социальной сферы, возрастающая антропогенная нагрузка на окружающую среду могут привести к негативным последствиям. Чтобы этого не произошло, необходимо в ближайшее время осуществить ряд мер, направленных на комплексное и системное решение проблем ресурсосбережения и внедрение новейших технологий, в том числе и по переработке отходов городов и производств. В настоящее время проблема бытовых отходов вышла за рамки только экономической и экологической плоскости. Они, являясь проблемой социальной, становятся и политической. Наладить производство сложно и затратно, но еще труднее перестроить мышление и воспитать людей. И это уже задача, решение которой под силу только государству.


Глава 2. ВНЕДРЕНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ И БЕЗОТХОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОТДЕЛЬНЫХ СФЕРАХ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Экологическая ситуация в России характеризуется высоким уровнем антропогенного воздействия на природную среду и существенными экологическими последствиями предшествующей экономической деятельности. Экологическая политика в системе государственных приоритетов СССР играла вспомогательную роль. Высокая степень ущерба природной среде, наносимого производством в процессе освоения целины, космоса, строительства ГЭС, поворота рек, часто не учитывалась при решении народнохозяйственных проблем. Лишь в начале XXI века ситуация в решении экологических проблем на федеральном и региональном уровнях стала меняться в лучшую сторону. Но даже в настоящее время, к сожалению, стимулы по развитию «зеленой» экономики слабые: отсутствует социальный заказ на развитие «зеленых» проектов, состояние окружающей среды пока не является приоритетной проблемой для населения, экономический кризис на первый план выдвигает экономические и социальные проблемы