12. Как используется энергия в безотходном производстве каковы ограничения второго закона термодинамики?
В соответствии с фундаментальными законами сохранения и вторым началом термодинамики («всё должно куда-то деваться») полностью безотходные технологии, как и полностью безотходные предприятия, существовать не могут. Тем более, что любая продукция также является отложенным отходом. Когда говорят о локальных успехах очистки на какой-то территории или в какой-то стране, часто забывают, что при этом сильнее загрязняется другая территория или другая страна, где добывалось сырье и производились полуфабрикаты для «чистого» производства или куда импортируются его отходы, в том числе и в виде импортной продукции. Хорошо известно, например, что состав бытовых отходов в городах России за последние годы заметно изменился за счет огромной массы упаковочных материалов импортных товаров. А ведь это не только бумага и картон, но и
синтетические материалы, металлы, красители. «Экологически чистый» продукт может быть так упакован, что общий эффект его утилизации окажется загрязняющим. Второе начало термодинамики представляет собой обобщение вывода Н. Карно на произвольные термодинамические процессы, протекающие в природе. Позже, в 1850 году немецкий физик-теоретик Рудольф Клаузиус (1822-1888) дал второму началу термодинамики следующую формулировку: «не возможен процесс, при котором теплота переходила бы самопроизвольно от тел более холодных к телам более нагретым». Независимо от Р. Клаузиуса в несколько иной форме этот принцип высказал выдающийся английский физик сэр Уильям Томсон лорд Кельвин (1824-1907) в 1851 году: «не возможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводилась бы к совершению механической работы и соответствующему охлаждению теплового резервуара». После рождения в 1905 году специальной теории относительности, названные законы подверглись коренному пересмотру. Оказалось, что масса, определяемая по инерциальным свойствам тела, зависит от его скорости и, следовательно, характеризует не только количество материи, но и её движение. Понятие энергии также подверглось изменению: энергия E оказалась пропорциональной массе m и скорости света c, сформировав суть нового понятия – «общая или полная внутренняя энергия» Es: Es = mc2. В безотходном производстве используется сырье, материалы, энергоресурсы:
- обоснованность их качества (в частности, использование сырья и материалов, например технической воды, не более высокого, а строго определенного качества);
- предварительная подготовка сырья и топлива (извлечение из него наиболее токсичных компонентов, например, серы из топлива и т.п.);
- замена высокотоксичных материалов, например ртути, кадмия, свинца и т.д., на менее токсичные вещества при производстве красителей, катализаторов, батареек и других изделий и материалов;
- возможность замены сырья и энергоресурсов на нетрадиционные, местные, попутно добываемые и т.д.
13. Возможно ли безотходное производство?
Ответ составлен на примере г.Нижнего Новгорода.
ТБО — эти три буквы знает каждый коммунальщик, да и жильцам они не дают покоя. Накапливается этих ТБО ежедневно очень большое количество, а девать некуда. В цивилизованных странах давно из ТБО извлекают выгоду. Мы же только начинаем это делать, только учимся экономить. Твердые бытовые отходы. Ежегодно их образуется в Нижнем Новгороде около 2 млн куб. м (а также приравненных к ним по токсичности промышленных отходов). Если верить прогнозам специалистов, в 2005 г. ежегодное накопление отходов возрастет до 3 млн куб. м. И что с ними делать? Все сваливать на полигон? Пока так и делается. И ТБО являются источником загрязнения почв, грунтовых вод и атмосферы. На полигоне безвозвратно теряется огромная масса ценных веществ и компонентов, содержащихся в ТБО, — бумаги, стекла, черных и цветных металлов, полимеров, текстильных материалов. Что же предпринимается в Нижнем Новгороде для переработки и утилизации ТБО? Из множества существующих технологий у них внедрены две: переработка отходов на специализированном заводе и сортировка с последующим брикетированием. Последним занимается частная фирма ООО “Промкомплект НН” по личной инициативе. На двух рынках города — Центральном и Сормовском — созданы участки для отделения на стадии сортировки отходов макулатуры, полимеров, деревянной тары и пищевых отходов. Все это суммарно составляет 50 проц. общего количества поступающих отходов и после соответствующей обработки сдается заготовительным организациям. Оставшиеся неутилизируемые фракции брикетируются и вывозятся на полигон (их объем, с учетом прессования, составляет 9 проц. от общего объема отходов, поступающих на сортировку). Этот метод показал свою эффективность на практике и, может быть, в скором будущем будет внедрен на всех рынках и крупных торговых предприятиях города. Переработка отходов производится также на специализированном заводе № 1 мощностью 150000 куб. м в год. В мае-июне в городе проходил конкурс инвестиционных проектов по утилизации ТБО. Была выбрана биотермальная система очистки отходов, запатентованная во многих странах мира, которая совмещает механическую предварительную очистку, анаэробную переработку и процесс горения в кипящем слое. Конечным продуктом переработки ТБО становится биогумус, пригодный для использования в сельском хозяйстве и садоводстве, планирования ландшафтов и в восстановительных экологических мероприятиях. Другим продуктом утилизации отходов по этой технологии является электро- или теплоэнергия. Несмотря на то, что ТБО из жилого фонда — крупный источник вторичного сырья, практическая реализация селективного сбора полезных компонентов отходов представляет собой сложную проблему, связанную с организацией сбора и уровнем цен на вторичное сырье низкого качества. В настоящее время эту проблему в России решил только небольшой город Новочебоксарск в Чувашии. Для всех существующих промышленных свалок имеются технические решения по их переработке. Но пока внедрена только переработка отходов металлургического производства на АО “Нижегородский машиностроительный завод”, на свалке которого было накоплено 2,5 млн т отходов. С начала переработки (ноябрь 1996 г.) освоено около 1 млн т. Однако в последнее время возникли проблемы с реализацией одного из видов продукции: щебеночно-песчаной смеси. На складах скопилось около 300000 т этой продукции, которая может быть использована в дорожном строительстве или в планировочных целях, причем ее цена в 1,5—2 раза ниже применяемого чаще всего песка. Для города и близлежащих районов решен вопрос утилизации отходов загрязненной садоводческой и сельскохозяйственной пленки. ЗАО “Ника плюс” организует прием пленки с выездом за ней на место сдачи и ее дальнейшую переработку. Сбор и прием использованных полиэтиленовых отходов ведет также и ЗАО “ГИНД НН”, которое планирует в октябре 1998 г. пуск производства полимерпесчаной черепицы и тротуарной плитки с применением указанных отходов, а сбор и переработку макулатуры ведут в нашем городе ЗАО “Зареченское” и АО “Нижегородкровля”. В настоящий момент их комитет приступил к созданию единой системы управления отходами лечебно-профилактических учреждений с перспективой образования в городе центра по переработке медицинских отходов.
14. Методы стимулирования природоохранной деятельности
В настоящее время большинство ученых и предпринимателей развитых стран пришли к пониманию того бесспорного факта, что дешевле и эффективнее предотвращать нерациональное использование природных ресурсов и образование отходов, чем бороться с последствиями неразумного промышленного производства, т.е. необходимо бороться не со следствием, а устранять причины образования отходов, оскуднения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды путем широкого внедрения малоотходных и безотходных или чистых технологических процессов и производств. Можно выделить три основные причины, препятствующие предотвращению загрязнений в промышленности: политические, экономические и технические. По экспертным оценкам в США на первую - политическую - приходится 60%, вторую - экономическую - 30%, а на долю технической остается всего 10%. У нас ситуация примерно следующая: 50, 35 и 15 %. Последняя величина больше из-за сложности приобретения оборудования, систем автоматизации и контроля. С финансами у нас также больше проблем, чем у американцев. Ну, а главная причина интернациональна - вопрос приоритетов в обществе и у руководителей промышленностью - предпринимателей. Многие руководители считают, что природоохранная деятельность требует больших средств, является второстепенной и уводит от основной цели предпринимательства. Поэтому во всех странах уделяется исключительно большое внимание стимулированию природоохранной деятельности. И ключевым здесь является природоохранительное законодательство. Еще древнегреческий ученый Платон в книге «Законы» писал, предвосхищая современный принцип «кто загрязняет, тот и платит»: «Применение любых снадобий легко загрязняет воду. Поэтому вода нуждается в защите согласно следующему принципу, тот, кто сознательно загрязняет воду, обязан, помимо уплаты штрафа, очистить ручей или водоем предписанным методом». На законодательную базу России особое влияние оказал Судебник 1497 г. Его суть - это зашита государства и всего состояния на его территории, защита личности человека. И в основе - принципы нравственности и справедливости. В Законе РФ «Об охране окружающей природной среды» раздел посвящен экономическому механизму охраны окружающей природной среды, а статья «Экономическое стимулирование охраны окружающей природной среды» гласит: «В Российской Федерации осуществляется стимулирование рационального природопользования и охраны окружающей природной среды путем: