Расхода природных ресурсов

Ресурсосбережение. Некоторые пути снижения

Человечество не может существовать без использования ресурсов планеты, многие из которых при нынешнем развитии техники и технологий могут быть исчерпаны практически без остатка. Это, в свою очередь, окажет без всяких сомнений прямое негативное влияние на условия существова­ния как будущих поколений, так и на функционирование биосферы как глобальной экосистемы.

Ресурсосбережение - уменьшение расхода сырьевых ресурсов, используемых в про­мышленности, при сохранении или увеличении количества ко­нечной продукции. Ресурсосбережение — один из важных элементов развития мирового сообщества в соот­ветствии с моделью устойчиво­го развития.

Мировая добыча всех видов исчерпаемых ресурсов непрерыв­но возрастает. Подсчитано, что при сохранении современных темпов добычи полезных иско­паемых большинство рудных ресурсов будет исчерпано за ближайшие 50—100 лет. Технология ресурсосбережения заключается в производстве и реализации конечных продуктов с минимальным расходом вещества и энергии на всех этапах производственного цикла (от добывающих до «распределяющих» отраслей) и с наименьшим воздействием на природные экосистемы и человека. Это выражается прежде всего в энергетической эффективности — соотношении между затрачиваемой (или имеющей­ся) энергией и полезным продуктом, получаемым при этих затратах.

Например, превра­щение высококачественной энергии, извлекаемой из ядерного топлива в тепловую с температурой в несколько тысяч градусов и далее в высококачественную электроэнергию, а затем использование этой энергии для поддержания температуры в доме на уровне 20° С, является чрезвычайно расточительным процессом. Поэтому основным принципом использования энергии должно быть соответствие ее ка­чества поставленным задачам. Во многих странах для обогрева жилищ стали применять солнечную энергию, энергию термальных источни­ков, энергию ветра и др.

Выделяются модели двух типов общества: 1) «одноразового» по­требления и создающего отходы; 2) природосберегающего типа.

Пер­вый тип характерен для наиболее промышленно развитых стран - «постиндустриального» общества, который базируется на использова­нии как можно большего количества энергии и вещества и с большой скоростью превращает высококачественную энергию в низкокачественную, ресурсов в отбросы, в загрязняющие компоненты.

Основой второго типа является разумное использование энергии и рециркуля­ция вещества, вторичное использование невозобновимых ресурсов, сокращение потребления и потерь энергии и ресурсов. В этой модели будущего общества на всех уровнях (локальном, региональном, глобальном) не должен быть превышен порог экологической устойчивости окружающей среды. При этом для ограничения потерь ресурсов и предотвращения загрязнения необходимо учитывать информацию о воздействиях на окружающую среду на «входе» в нее. Например, значительно проще и дешевле предотвратить попадание токсичного загрязнителя в подземные воды, служащие источником питьевых вод, чем пытаться очистить уже загрязненную воду.

Уменьшение сроков разложения отходов также является одним из направлений ресурсосбережения. Одним из наиболее долговечных на настоящий момент загрязнителей окружающей среды являются пластмассы (по некоторым данным наиболее легко разлагающиеся виды пластмасс требуют для осущест­вит этого процесса не менее 100 лет). Производство пластмасс к началу 2000 г. достигло в мире более 105 млн т. При этом на США приходится около 30 млн т, на долю Японии почти 15 млн т, ФРГ около 10 млн т и т. д.

В связи с этим в ряде стран ведутся разработки новых видов пластмасс — синтетических органических материалов, разлагающихся биологическим путем. В качестве примера можно привести достигнутые одной из фирм Бельгии успехи в изготовлении изделий, состоящих из полиэтилена и компонентов, содержащих окислитель, катализатор и до 6 % кукурузного крахмала. При попадании этих изделий в почву вместе с отходами крахмал разрушается почвенными бактериями, а в результате реакции окислителя с содержащимися в почве солями металлов образуются соединения типа различных перекисей, которые в течение 2—3 лет превращают остатки пластмассы в воду и углерод. Уже получены результаты для полупро­мышленного производства пластмасс, содержащих до 50 % кукурузного крахмала. Единственной, но во многом определяющей проблемой является пока высокая стоимость этих пластмасс.

3.2.1. Пути снижения расходов природных ресурсов

при добыче и производстве

Основными направлениями ресурсосбережения являются:

1. Экономия ресурсов за счет со­вершенствования технологии.

В настоящее время огромное ко­личество, например, металла теряется потому, что уходит в стружку. Многие машины (экскаваторы, станки, тракторы) ве­сят слишком много. Совершен­ствование технологии перера­ботки металлов и уменьшение веса готовых изделий позволит намного сократить расход руд­ного сырья. Возможна эконо­мия нефти при увеличении глу­бины нефтепереработки и по­вышении выхода светлых про­дуктов, в первую очередь — бензина. На большинстве на­ших заводов получается лишь 60% светлых нефтепродуктов (лишь отдельные установки да­ют до 80%), в ФРГ — 90%. Если перевести все заводы на совре­менные технологии нефтепере­работки, то из двух тонн нефти можно будет получать бензин в том же количестве, в котором его сегодня получают из трех. Экономия воды возможна при внедрении оборотных систем водоснабжения. Новые технологии, кроме того, позволяют заменять более де­фицитные ресурсы на менее де­фицитные. К примеру, стекло­волокно заменяет дефицитную медь, пластики — железо и алюминий.

2. Комплексное использование природных ресурсов.

Одни и те же ресурсы могут использо­ваться несколькими отраслями хозяйства. Так, сократить рас­ход щебенки для производст­ва строительных материалов можно заменой шлаком и золой от ТЭС (разумеется, при контроле их возможной радиоактивности). Попутный газ, теряемый при добыче нефти, может быть сырьем для химической промышленности. Из медных руд можно извлекать еще не менее 20 полезных элементов (серу, цинк, золото, серебро, молиб­ден и т. д.).

3. Использование вторичных ре­сурсов.

Подразумевает повторное исполь­зование отходов в качестве сы­рья или источника энергии в целях ресурсо- и энергосбережения. Реутилизация — один из обя­зательных элементов модели общества устойчивого разви­тия. Возможны различные ва­рианты реутилизации, начиная от многократного использова­ния молочных бутылок и нава­ривания новых протекторов на автопокрышки и до сложной переработки вторичных ресур­сов — лома черных и цветных металлов, битого стекла, маку­латуры и т. д. В будущем плани­руется вовлекать в рециклинг до 80 % металлов, 60—70 % бу­маги и пластиков. Использова­ние вторичного сырья будет стимулироваться экономичес­кими механизмами природо­пользования — увеличением стоимости первичных ресур­сов.

3.2.2. Новые методы добычи сырья и новые виды энергии

Новые методы добычи сырья благодаря техническому про­грессу должны сокращать количество сырья и материалов для производства единицы продукции, должны совершенствовать технологические процессы производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции.

В настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более массовым способам его получения.

Рост добычи угля осуществляется более эффективным от­крытым способом, который в 2—3 раза дешевле подземного с использованием мощных экскаваторов и автомобилей — само­свалов большой грузоподъемности. В промышленно развитых странах в подземно-шахтной добыче угля ручной труд уже не применяется и при проходке, и при добыче. Появились мощные механизмы, с помощью которых осуществляются проходка, крепление, выемка угля, откатка и навалка, а затем и погрузка. Применение на горных работах экскаваторов-драглайнов с вме­стимостью ковша 80 м³ и длиной стрелы 100 м, автосамосвалов грузоподъемностью 240 т коренным образом изменило технологию открытой добычи угля и руд цветных и черных металлов.

Рост добычи нефти также связан с ускорением научно-тех­нического прогресса, увеличением механизации и автоматиза­ции всех работ. Современная техника допускает бурение сква­жин глубиной до 5 тыс. м и более, не только вертикальных, но и наклонных. Использование буровых стационарных платформ типа «шельф» позволило обеспечить добычу нефти в открытом море на глубине до 300 м. Большое значение имеют совершен­ствование способов извлечения нефти на поверхность и повы­шение степени ее извлечения с 30—35 % по отношению к ее содержанию в недрах до 50—60 % с закачкой в нефтяные пла­сты пара при температуре до 100—110 °С и теплой воде.

Механизируется и автоматизируется добыча природного га­за. Применение современных методов разведки дает возмож­ность ускорить открытие и изучение его новых месторождений. Ускоряется и удешевляется проходка скважин. Возрастают объемы добычи, повышается извлечение газа и конденсата из недр, повышается выход полезных компонентов, шире исполь­зуется попутный нефтяной газ (его сжигание в факелах состав­ляет около 11 млрд м³, т.е. столько, сколько потребляется в год для нужд всего населения России). Увеличение диаметра газопро­водов и более высокое рабочее давление в них позволяют уско­рить и удешевить передачу газа в районы потребления от Урен­гоя до Парижа, Праги, Берлина.

Рационализируются и интенсифицируются производствен­ные процессы добычи и обработки железной руды и сопутст­вующих железу компонентов, полиметаллических руд и др. Применяются геофизические методы разведки залежей различ­ных металлических руд и разведка из космоса. Широкое разви­тие получают методы обогащения, повышения извлечения ме­талла до 80—85 % даже из относительно бедных руд (до 0,2— 0,5 % с содержанием извлекаемых металлов), но залегающих большими массивами.

Широкое применение механизации, мелиорации земель и химизации в сельском хозяйстве позволило более чем удвоить получение зернобобовых на единицу площади, удвоить чис­ленность крупного рогатого скота и утроить количество свиней в 1990 г. по сравнению с дореволюционным уровнем, увели­чить сборы технических культур, фруктов и ягод. Общая пло­щадь сельскохозяйственных угодий при этом долгие годы оста­валась без изменения. Использование мощных землеройных и других механизмов, а также взрывных работ способствовало осуществлению крупнейших изменений в водном хозяйстве страны: были построены каналы и плотины, созданы обширные водохранилища, изменены условия водоснабжения.

Научно-технический прогресс сыграл важную роль в изме­нении энергетической базы общества в течение XIX и XX вв., что отразилось на использовании природных ресурсов и харак­тере загрязнения окружающей среды. За последние 30—40 лет энергетическая база промышленно­сти и городов значительно изменилась: доля угля и паровой энергетики сократилась. Главным видом топлива стали нефть и газ. Доля угля в добыче топлива во всем мире снизилась. Одно­временно существенно возросла добыча нефти. Увеличилась доля природного газа.

Однако к концу текущего столетия доля нефти в добыче и потреблении топлива снижается из-за постепенного истощения ее залежей. В перспективе доля газа будет возрастать. В част­ности, увеличится применение газа в качестве топлива для дви­гателей внутреннего сгорания. О новых (альтернативных) видах энергии см. в п. 2.14.

ª Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается технология ресурсосбережения?

2. Что такое энергетическая эффективность?

3. Какой тип общества характерен для развитых стран и какие экологические проблемы возникают в них при потреблении ресурса?

4. Какие способы снижения срока разложения веществ предлагаются в настоящее время и какие препятствия существуют для их широкого применения?

5. Назовите основные принципы и направления ресурсосбережения.

6. Что такое реутилизация? Приведите примеры.

7. Какие новые методы добычи сырья позволяют увеличить интенсивность и рациональность его использования, снизить ресурсоемкость производства?