Ресурсосберегающие технологии

Экономия металлов

При металлообработке литьем и прокатом 60-70 % металла уходит в стружку. При изготовлении деталей прессованием из так называемых пресс-порошков (представляют собой порошок сложных оксидов железа) потеря материалов не превышает 5-7 %. Данный метод позволяет сэконо­мить энергию, а также снизить загрязнение атмосферы и водоемов, которое сопровождает обычные металлургические процессы.

В машиностроении вместо обработки металла резанием все шире распро­страняются точное литье, листовая и объемная холодная штамповка, кото­рые минимизируют отходы. Многие машины (экскаваторы, станки, тракто­ры) весят слишком много. Усовершенствованные технологии позволяют уменьшить вес готовых изделий и намного сократить расход рудного сырья. Новый способ окраски автомобилей в электростатическом поле позволяет сократить потери краски и значительно уменьшить загрязнение воздуха.

Благодаря созданию новых технологий более дефицитные ресурсы удает­ся заменить менее дефицитными: медь — стекловолокном, железо и алюми­ний — пластиками.

Комплексное использование сырья

Ценными «месторождениями» антропогенной природы являются отвалы отходов с предприятий по обогащению руд цветных металлов. Из медных руд, кроме меди, можно получать еще не менее 20 полезных элементов (серу, цинк, золото, серебро, молибден и другие), которые пока в составе шлака по­ступают в отходы. Разумеется, чтобы использовать эти клады, нужны новые технологии. Стимулом к их разработке становится истощение запасов пер­вичных ресурсов.

Очень перспективен вариант использования первичных ресурсов сразу в нескольких отраслях хозяйства. Так, попутный газ, огромное количество которого теряют при добыче нефти, может служить сырьем для химической промышленности.

Экономия древесины

Несмотря на то что вместо природных материалов все чаще применяют синтетические материалы, древесина остается сырьем для многих отраслей промышленности. Кроме того, она является источником энергии. Натураль­ное дерево обходится дорого. Поэтому есть надежда, что в будущем потреб­ление натуральных пиломатериалов будет снижаться. Расход древесины

можно сократить, заменяя ее древесны­ми панелями и совершенствуя техноло­гии производства бумаги из вторичного сырья (рис. 84).

Древесные панели изготовляют прес­сованием отходов лесообрабатывающе­го производства и мягкой древесины, полученной с плантаций быстрорасту­щих культур. Хорошо известен такой материал, как древесностружечные пли­ты (ДСтП, или ДСП), производимые из смеси опилок, стружек и клея. Однако ДСП не рекомендуют применять в по­мещениях, где люди проводят много времени, так как вводимые в смесь склеивающие вещества испаряются из

готовых изделий на протяжение многих лет и могут оказывать негативное воздействие на организм. Кроме того, ДСП довольно хрупкие и боятся вла­ги. Более совершенный, долговечный и экологичный материал — древесно­волокнистые плиты (ДВП), изготовленные по улучшенным технологиям. Древесину растирают до тонких древесных волокон, затем нагревают и спрессовывают. Смола, выделяющаяся из волокон при нагревании, проч­но склеивает их между собой, поэтому не требуется вводить в древесную массу синтетические клеи. На основе древесины также получают цемент-но-стружечные плиты (ЦСП) для строительства крупных конструкций, причем самое последнее изобретение этого вида уже не содержит вредных химических реагентов и безопасно для здоровья.

За вторую половину XX в. производство древесных панелей возросло в два с половиной раза.

Нанотехнологии

Полезное достижение промышленной экологии — внедрение нанотехно­логии в область ресурсосбережения. Нанотехнологии (от греческого слова нанос — «карлик») включают в себя новейшие и перспективные методы рабо­ты с объектами макромира (мира, доступного вооруженному глазу) на микро­уровне (атомно-молекулярном уровне). Это прицельное, точное воздействие на отдельные молекулы и атомы инструментами, сопоставимыми по размеру с атомами и молекулами. Такие манипуляции позволят выполнять тончай­шую настройку функций и свойств макрообъекта. Нанотехнологии, по очевидным причинам, весьма привлекательны для таких научно-технических об­ластей, как вычислительная техника и информатика (модули памяти, способ­ные хранить триллионы битов информации в объеме вещества размером с бу­лавочную головку), радиотехника и средства связи, робототехника (создание нанороботов для осуществления «ультраточных» операций в промышленных процессах и медицине), биохимия и биотехнология (влияние на конкретные части клеточных мембран и молекулы, создание искусственных клеточных структур), медицина (направленная доставка лекарственных препаратов к конкретным поврежденным клеткам, устранение повреждений в клетках и тканях, например в стенках сосудов), космические разработки.

В ресурсосбережении нанотехнологии обещают принести богатые плоды. Уже сейчас простой кремниево-германиевый микрочип площадью 1 мм² мо­жет заменить тысячи транзисторов и связующих элементов. Только за по­следние 30 лет плотность упаковки рабочих элементов в электронных уст­ройствах увеличилась в миллионы раз. В результате во столько же раз уменьшились затраты материалов и труда на каждый элемент устройства или на запись одного бита информации.

Информатизация

Развитие современных информационных систем позволяет экономить ре­сурсы за счет замены их информацией. Использование компьютеров, Интер­нета и локальных компьютерных сетей снижает расход материалов (в пер­вую очередь бумаги) и энергии, затрачиваемых на полиграфическое произ­водство и доставку печатной продукции. Во многих случаях отпадает необходимость в дальних и длительных командировках, также связанных с затратами вещества и энергии.

Увеличение времени эксплуатации ресурсоемкой продукции Удвоение срока службы изделия соответственно в два раза сокращает ис­пользование ресурсов, необходимых для его производства. И чем больше требуется сырья, тем существеннее экономия. Ремонт компьютеров, быто­вой техники, автомобилей вместо отправления их на свалку экономит дефи­цитные ресурсы и создает дополнительные рабочие места. К сожалению, ориентация на увеличение срока службы ресурсоемкой продукции пока не получила широкого распространения, так как невыгодна производителям товаров. К тому же современное общество настроено на потребление: в нем способность приобретать новые вещи считается престижной. По этой при­чине, например, в США лишь 17 % бывших в употреблении товаров дли­тельного пользования переходят к следующему владельцу.

Материальная революция и ее ограничения

Материальной революцией называют такую перестройку производства, которая приводит к заметному снижению количества отходов. За последние 20 лет некоторым производствам удалось достичь больших ус­пехов в этом направлении. Тем не менее возможности материальной револю­ции ограниченны. Выигрыш от любых решений, позволяющих экономить дефицитные ресурсы, относителен. Например, после замены металлов пла­стиком в автомобилях уменьшился расход природного сырья, но осложнил­ся рециклинг, так как пластики чаще всего заканчивают жизнь на свалках. Замена стеклянных бутылок алюминиевыми банками позволила значитель­но сократить затраты на транспортировку, а следовательно, уменьшить вклад в загрязнение окружающей среды и исчерпание энергетических ресур­сов. Но рециклинг стекла осуществить проще и он экологически менее опа­сен, чем утилизация алюминиевых банок. Всего за пять лет, начиная с 1991 г., вес мобильного телефона уменьшился в десять раз, соответственно уменьшились и затраты материалов на его изготовление. Количество або­нентов за это время выросло в восемь раз, при этом мобильные телефоны не заменили стационарные, а стали лишь дополнением к ним. Таким образом, общий расход материалов на телефонизацию не сократился, а возрос.

Никакие самые революционные достижения техники не спасут мир от ис­тощения ресурсов и загрязнения окружающей среды, если не будет снижен уровень потребления.

основные понятия

§ рециклинг

§ ресурсосберегающие технологии

§ комплексное использование сырья

§ нанотехнологии

• материальная революция

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каков экономический и экологический выигрыш от рециклинга?
2. Приведите примеры ресурсосберегающих технологий.
3. Каким образом удается реализовать принцип комплексного использо­вания сырья?
4. Каковы возможности для экономии древесины?
5. Что такое нанотехнология?
6. Как информатизация позволяет сэкономить материальные ресурсы?

СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ

За последние 20 лет в Европе и США использование вторичных ресур­сов стекла и металлов удвоилось. В Евросоюзе в ближайшем будущем планируется вовлекать в рециклинг до 80 % металлов, 60-70 % бумаги и пластиков. Однако процесс идет не так быстро, как хочется эколо­гам.

Для изделий, выполненных из нескольких разных материалов, подбира­ют такие технологии производства, которые позволяют облегчить ре­циклинг. Французская фирма «Рено» выпускает автомобили, которые легко разбираются на блоки, поступающие на переработку. По оценкам экологов, пользование услугами прачечных в сравнении с применением домашних стиральных машин сокращает потребление материалов (и, соответственно, образование токсичных отходов) в 10-80 раз в пересчете на одну стирку.

В Германии строго соблюдают очень экологичный закон об упаковке и упаковочных отходах, вошедший в силу в начале 1993 г. Производите­ли упаковочного материала ответственны за его судьбу и наказываются штрафами, если упаковка после применения попадает на свалку. Это привело к повышению уровня повторного использования материалов в 5-20 раз.

Нефть можно экономить, увеличив полноту ее переработки и выход так называемых светлых продуктов — авиационного топлива, и в первую очередь бензинов. На большинстве российских заводов из нефти пока получают лишь 60 % светлых нефтепродуктов (остальное уходит в ма­зут). Только отдельные установки дают до 80 %. Если перевести все заво- I ды на современные технологии, то из 2 т нефти можно будет получать | столько бензина, сколько сегодня его получают из 3 т. Существуют большие возможности для уменьшения потерь древесины при лесозаготовках. Так, в Бразилии в пиломатериалы превращается всего 30 % вырубаемых лесов, в России — около 60 %. В Японии исполь­зуют до 99 % надземной части дерева, включая пни и кору, из которой готовят субстрат для выращивания грибов.

В 1950-2000 гг. производство бумаги в мире увеличилось в шесть раз и превысило 300 млн т в год. Ожидается, что к 2010 г. оно достигнет 400 млн т. В современной бумаге доля целлюлозы, производимой из древесины ценных пород, составляет уже менее 10 %, а 36 % — вторич­но переработанная бумага и 50 % — целлюлоза, получаемая из древе­сины с плантаций быстрорастущих деревьев (тополя, ивы) и малоцен­ных лесов (березовых, осиновых и т. п.). Уровень переработки макулату­ры год от года возрастает: в Германии и Южной Корее он превысил 70 %, в Швеции, Японии, Канаде и США — 50 %.