В рамках одного способа производства и одного типа технологий природные ресурсы делаются все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии на их извлечение и транспортировку (закон падения природно-ресурсного потенциала). Примерами могут служить минеральные богатства, истощающиеся в густонаселенных и комфортных областях планеты, добываемые из все более глубоких пластов, сельскохозяйственное, куда выкладывается относительно большое количество (до 20% от производимой) энергии, гидрогеологическое хозяйство, страдающее от все более глубокого залегания (истощения) подземных вод и т. д.
С ходом исторического времени при получении из природных систем полезной продукции на ее единицу в среднем затрачивается все больше энергии. Увеличиваются и энергетические расходы на одного человека.
Расход энергии на одного человека (в ккал/сут.) в каменном веке был порядка 4 тыс., в аграрном обществе 12 тыс., в индустриальную эпоху 70 тыс., а в передовых развитых странах настоящего времени 230— 250 тыс., г. е. в 58—62 раза больше, чем у наших далеких предков.
С начала нашего века количество энергии, затрачиваемое на одну единицу сельско-хозяйственной продукции, в развитых странах мира возросло в 8—10 раз, на одну единицу промышленной продукции — в 10— 12 раз.
В начале 80-х годов удельные затраты энергии на производство единицы валового национального продукта (ВНП) в ходе решительных мер по экономии энергии в промышленно развитых странах сократилось на 15%. В течение последнего десятилетия ВНП возрос тут на 20%, а потребление энергии — лишь на 2%. Это стало возможно в результате устранения неоправданных потерь энергии. Однако в то же время в развивающихся странах расход энергии увеличился на 24% и составил 10% от общемирового (против 5% в начале периода), т. е. имел тенденцию к быстрому росту.
Несмотря на ожидаемое снижение потребления энергии на одну денежную единицу ВНП в кг условного топлива, общее увеличение ВНП и абсолютно необходимое возрастание валового национального дохода в развивающихся странах приведут к дальнейшему росту энергопотребления, а падение доступной при данных технологиях и социально-экономических отношениях совокупности природных ресурсов (природно-ресурсный потенциал) — к росту энергетических затрат.
Закон снижения энергетической эффективности природопользования имеет весьма важное практическое следствие: рост энергетических затрат не может продолжаться бесконечно. Значит, можно и необходимо рассчитать вероятный момент неизбежного перехода на новые, энергосберегающие тех-
нологии промышленного и сельско-хозяиственного производства, избежав тем самым термодинамического (теплового) и экологического кризисов.
В усредненной единице общественного продукта удельное содержание природного вещества исторически неуклонно снижается. Это не означает, что вовлекается меньше природного вещества в процесс производства. Наоборот, его количество увеличивается -выбрасывается до 95—98 у0 потребляемого в производстве природного вещества. Однако в конечных аналогичных продуктах общественного производства, вероятно, в наши дни усредненно меньше природного вещества, чем в отдаленном прошлом. Объясняется это миниатюризацией изделий, заменой естественных материалов и продуктов синтетическими, сменой вещественных отношений информационными и другими явлениями.
Остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции или выполнении работ и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства (отходы производства), а также изделия и машины, утратившие свои потребительские свойства в результате физического или морального износа (отходы потребления) используются в качестве вторичного сырья, топлива, удобрений и для других целей. В историческом процессе развития мирового хозяйства быстрота оборачиваемости вовлеченных природных ресурсов (вторичных, третичных и т. п.) непрерывно возрастает.
Закономерность увеличения оборота вовлекаемых природных ресурсов указывает на увеличение интенсификации цикличности производства. В этом процессе требуется все больше энергии для ускорения оборачиваемости вовлеченных природных ресурсов, что служит одной из предпосылок закона падения энергетической эффективности природопользования.
Так как на Земле запасы ресурсов разного вида имеют конечное количественное измерение, сформулированы основные положения и принципы рационального природопользования, на основе которых противоречие между все возрастающими потребностями людей и ограниченностью природных ресурсов ослабляется или устраняется вообще.
Рациональное природопользование представляет собой систему деятельности, призванную обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей. Таким образом, рациональное природопользование — это высокоэффективное хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-ресурсного потенциала, к которым социально-экономически не готово человечество, и не ведущее к глубоким переменам в окружающей человека природной среде, наносящим урон его здоровью или угрожающим самой его жизни.
Рациональное природопользование подразумевает его интенсификацию, т. е. получение из единицы вовлекаемого в хозяйство конкретного и интегрального природного ресурса все большего количества полезной продукции (как правило, с ростом экономических затрат, но с улучшением материально-энергетических и социальных показателей общественного производства).
Интенсификация природопользования позволяет снизить темпы увеличения энергетических расходов, происходящего согласно закону снижения энергетической эффективности природопользования.
Основные пути интенсификации природопользования: миниатюризация изделий, их ресурсосберегающее усовершенствование, малоотходное и каскадное (реутилизационное) производство, прямая экономия природных ресурсов в циклах их эксплуатации (снижение потерь при добыче, транспортировке и переработке).
Рациональное природопользование включает в себя ресурсосбережение (ресурсосберегающие технологии) -производство и реализацию конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах (от добывающих до сбывающих отраслей) и с наименьшим воздействием на человека и природные системы. При этом должны учитываться все расходы на промежуточные этапы производства на единицу производимой продукции или единицу ее эффективности. Обычно в понятие "технология ресурсосберегающая" включается требование минимизации используемых природных ресурсов и минимального нарушения природных (естественных) условий.
Ресурсосберегающая технология понимается и как технология малоотходная, т. е. позволяющая получать минимум твердых, жидких, газообразных и тепловых отходов и выбросов.
Согласно закону развития природной сие-
темы за счет окружающей ее среды любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Как следствие, невозможно абсолютно безотходное производство. Можно рассчитывать лишь на малоотходное производство.
Поэтому первым этапом развития технологий должна быть их малая ресурсоемкость (как на входе, так и на выходе -экономность и незначительные выбросы).
Вторым этапом будет создание цикличности производств-замкнутых производственных циклов и энергопроизводственных цепочек.
При замкнутых производственных циклах осуществляется многократное (теоретически бесконечное) повторное использование материального ресурса (воды, воздуха и т. п.) в производстве с предварительным охлаждением, очисткой и т. п. процессами, возвращающими ресурсу необходимое для заданной технологии качество. Такой цикл может охватить ряд производств; при этом ресурс из последнего в цепи производства поступает в первый. Отходы одного производства могут служить сырьем для другого и предполагается использование этого сырья без остатка. Такая технология может приблизить человечество к теоретическому минимуму глобальных антропогенных отходов, равному отходам в биосферных циклах (осадочные породы). Полной замкнутости производственных циклов достигнуть невозможно: всегда имеются утечки и расходы. Кроме того, энергия невозратима -ее поток однонаправлен. Так что выражения "технология безотходная" и "цикл замкнутый производственный" следует понимать как условные, обозначающие стремление к минимальной отходности и к максимальной цикличности производственных процессов.
В энергопроизводственных цепочках создается устойчивая совокупность взаимосвязанных производственных процессов, группирующихся вокруг процесса, основного для данного вида сырья и энергии. В них включаются последовательные стадии переработки от добычи и обогащения сырья до выпуска всех видов готовой продукции, которые можно производить на месте. Энергопроизводственная цепочка (цикл) может охватывать в рамках всего территориальнопромышленного комплекса (ТПК) или его части кругооборот или поток веществ, в пределах которого происходит последовательная переработка сырья и материалов до готовой продукции. Примерами могут служить цепь обработки сырья в черной металлургии или внутриотраслевые связи в лесопромышленных комплексах, а также зарождающиеся каскадные технологии последовательного использования отходов одного предприятия в качестве сырья для другого (включая сбросное тепло).
Наконец, третьим этапом развития технологии является организация разумного депонирования (захоронения) неминуемых остатков и нейтрализация неустранимых энергетических отходов.