CC BY
320
УДК 502+349.6
Н.П. Тарасова, В. А. Зайцев,* В. А. Кузнецов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125047,ГСП, Москва, А-47, Миусская пл., д. 9 * e-mail: vzaitsev@muctr.ru
БЕЗОТХОДНЫЕ, ЧИСТЫЕ И ЗЕЛЁНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Анализ развития производств и динамики потребления сырья, энергии и образования отходов привели к неизбежному выводу, что дальнейшее развитие производств (и общества в целом) не может осуществляться на базе традиционных экстенсивных технологических процессов без учета экологических и социальных ограничений, и требует принципиально нового подхода. Этот подход получил название «мало - и безотходная технология», а позднее - «чистая» и «зеленая» технологии.
Ключевые слова: технологии; безотходные; чистые; зелёные.
Как известно, рост благосостояния людей зависит от темпов социально-экономического развития, а экономическое развитие в решающей мере зависит от масштабов, интенсивности и характера использования природных ресурсов.
Анализ развития производств, потребления сырья и энергии, а также образования отходов и состояния окружающей среды привели к неизбежному выводу, что дальнейшее развитие производств (и общества в целом) не может осуществляться на базе исторически сложившихся традиционных экстенсивных технологических процессов без учета экологических и социальных ограничений и требует принципиально нового подхода. Этот подход получил название «мало- и безотходная технология».
Впервые обсуждение мало- и безотходных производств было проведено в 1976 г. на Международном симпозиуме стран-членов СЭВ по теоретическим и технико-экономическим вопросам малоотходных и безотходных технологий (г. Дрезден, ГДР) с участием Секретариата ЕЭК и ЮНЕП. В достаточно полном виде представление о «безотходной технологии» было сформулировано на Общеевропейском совещании по сотрудничеству в области охраны окружающей среды (Женева, 1979 г). На этом совещании была принята специальная «Декларация о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов», в которой говориться: «Безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду» [1,2].
Идея многократного, цикличного
использования материальных ресурсов уже давно широко обсуждалась во всем мире. В настоящее время технически возможно (имеются разработанные технологические процессы и
соответствующее оборудование) повторно использовать 2/3 образующихся отходов, а в будущем промышленность будет, в основном, базироваться на возобновляемых и вторичных материальных ресурсах, и только на расширенное производство потребуется первичное, не возобновляемое сырье. Эта идея получила название «безотходная технология». Такой подход подсказан самой природой. В природных экосистемах образование живого вещества и его разложение сбалансированы, отходы одних организмов служат средой обитания для других, и таким образом осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ.
Переход к мало и безотходному производству требует принципиально нового подхода ко всем стадиям технологического процесса и оборудованию. Так, например, при разработке технологических процессов основное внимание следует обратить на разработку принципиально новых процессов, при внедрении которых существенно снижается или практически исключается образование отходов и отрицательное воздействие на окружающую среду, на комплексное использование всех компонентов сырья и максимально возможное использование потенциала энергоресурсов, возможность замены первичных сырьевых и энергетических ресурсов вторичными, создание энерготехнологических процессов, внедрение непрерывных процессов и т. д.
При организации мало и безотходных производств следует предусматривать возможности: создания замкнутых
водооборотных и газооборотных циклов; комбинирования производств на основе комплексного использования сырья и энергоресурсов; отраслевую кооперацию производств на основе переработки и утилизации вторичных ресурсов; разработку нормативов, ограничивающих воздействие на окружающую
среду, включая обоснование способов и конструкций установок и сооружений обезвреживания и ликвидации отходов; организацию непрерывного (независимого) контроля состояния окружающей среды в районе предприятия и т.д.
При разработке и выборе нового аппаратурного оформления следует
руководствоваться следующими положениями: предпочтение имеют принципиально новые аппараты (например, позволяющих проводить в одном аппарате несколько технологических процессов), необходима оптимизация размеров и производительности, герметизация аппаратов, при их изготовлении целесообразно использование новых более долговечных конструкционных материалов и т.д.
Особые требования предъявляются к сырьевым и энергетическим ресурсам: необходимо внимательно обосновывать их качество (например, рассматривать возможность использования технической воды, не питьевого, а более низкого качества); проводить предварительную подготовку сырья и топлива (извлекая из него токсичные компоненты, например, серу из топлива); предусматривать возможность замены сырья и энергоресурсов на нетрадиционные, местные, попутно добываемые и т.д.
Готовая продукция при моло- и безотходном производстве после физического и морального износа должна иметь возможность возвращения в производственный цикл (возможность рецикла).
Итоги по разработке и внедрению мало- и безотходных производств в разных странах были подведены на семинаре Европейской экономической комиссии ООН по малоотходной технологии (Ташкент, 1984 г). На этом семинаре было принято новое определение безотходной технологии: «Безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство - потребление -вторичные сырьевые ресурсы, таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования». Рекомендации ташкентского семинара были рассмотрены и одобрены на заседании Старших советников правительств и от имени этой международной организации направлены во все страны-участницы [3].
В СССР внедрение безотходных технологических процессов и производств проводилось в законодательном порядке. Так в 20 статье Закона СССР «О государственном
предприятии (объединении)», 1987 г. записано: «Предприятие обязано осуществлять организацию производства на базе безотходных технологий как главного направления сохранности природной среды».
В разных странах используются различные формы стимулирования разработки и внедрения современных ресурсосберегающих и минимально загрязняющих окружающую среду процессов и производств. В Российской Федерации, например, осуществляется стимулирование рационального природопользования и охраны окружающей природной среды путем:- «установления налоговых и других льгот, предоставляемых государственным и другим предприятиям, учреждениям и организациям, в т. ч. природоохранительным, при внедрении малоотходных и безотходных технологий и производств, использование вторичных ресурсов, осуществление другой деятельности,
обеспечивающей природоохранительный
эффект...» (ст. 24 Закон РФ «Об охране окружающей
природной среды», 1991 г.).
В этой связи особую важность приобретает количественная оценка эффективности сохранения окружающей среда и рационального использования природных ресурсов в современных производствах.
В основу критериев, ограничивающих вредное воздействие промышленных производств на окружающую среду, положены существующие санитарно-гигиенические нормативы - предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в различных компонентах окружающей среды. На их основе рассчитываются научно-технические показатели ограничивающие воздействие производств на окружающую среду. К таким показателям относятся нормативы предельно-допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу и предельно-допустимые сбросов (ПДС) в гидросферу. Эти показатели измеряются в единицах массы примеси во времени для каждого источника организованного выброса или сброса. При этом поступление вредных веществ от данного источника и от всех источников региона, с учетом дальнейшего развития инфраструктуры и рассеивания вредных веществ в атмосфере или гидросфере, не должны создавать концентрации превышающие предельно-допустимые.
На сегодняшний день, универсального критерия для количественной оценки степени безотходности производства нет. В различных отраслях промышленного производства имеются различные соответствующие показатели. Так, в цветной металлургии, широко используется коэффициент комплексности — доля компонентов,
извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству. В некоторых производствах такой величиной является степень использования в технологических процессах сырья и материалов.
В ряде отраслей химической промышленности введен коэффициент безотходности; разработана специальная методика его определения и отнесения соответствующего технологического процесса к категории безотходных, малоотходных и традиционных.
Коэффициент безотходности характеризует полноту использования в производстве материальных и энергетических ресурсов, а также интенсивность воздействия этого производства на окружающую среду:
Кб = / • Км • Кэн • Кэк , где / - коэффициент пропорциональности, определяемый эмпирически;
Кб - коэффициент безотходности (безразмерная величина 0<К<1);
Км - коэффициент полноты использования материальных ресурсов;
Кэн - коэффициент полноты использования энергетических ресурсов;
Кэ
коэффициент соответствия
экологическим требованиям [2].
Развитие понятий «безотходное производство» и «безотходная технология» произошло на заседании рабочей группы ЮНЕП/ИЕО в 1989 г. На этом заседании было дано новое название и определение такихпроцессов и производств. В международном сообществе получило
распространение определение - чистое производство - «Это производство, которое характеризуется непрерывным и полным применением к процессам и продуктам природоохранной стратегии, предотвращающей загрязнение окружающей среды таким образом, чтобы понизить риск для человечества и окружающей среды». Применительно к процессам - это рациональное использование сырья и энергии, исключение применения токсичных сырьевых материалов, уменьшение количества и степени токсичности всех выбросов и отходов, образующихся в процессе производства.
С точки зрения продукции, чистое производство означает уменьшение ее воздействия на окружающую среду в течение всего жизненного цикла (продукта) от добычи сырья до утилизации (или обезвреживания) после использования. Переход к чистому производству достигается путем улучшения технологии, применением ноу-хау и/или путем изменения управления производством и его организации» [4].
Необходимо отметить, что все требования, предъявляемые к организации безотходных производств, остаются неизменными при переходе к «чистому» производству. Дополнительные требования, при организации таких производств, предъявляются к токсичности сырья и получаемых продуктов и необходимостью учета всего жизненного цикла продукции, а также, к снижению экологических рисков производств.
В последнее время передовые позиции в развитии химической промышленности приобретают принципы зеленой химии[5, 6], которые получили широкое распространение в мире благодаря активной поддержке ИЮПАК, Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), Института зелёной химии (США) и других организаций.
По определению, принятому ИЮПАК, «Зелёная химия» это - «изобретение, разработка и применение химических продуктов и процессов, уменьшающих или устраняющих использование и образование опасных веществ и продуктов».
Зеленую химию следует рассматривать как дальнейшее развитие безотходной и чистой технологии в химической промышленности [6]. Поэтому нельзя не согласиться с тем, что зеленую химию следует рассматривать «как один из основных методов предотвращения загрязнения окружающей среды», однако, вызывает сожаление, тот факт, что по непонятным причинам громадный опыт, накопленный ЕЭК ООН, СЭВ и Россией в области разработки подходов к созданию безотходных и чистых технологий часто просто игнорируется. Так, например в подробном обзоре «Зеленая химия: 30 - летняя история» [7], как и в работе [8] нет даже упоминания о нем.
Как уже неоднократно отмечалось, главное в современном производстве - не переработка отходов, а организация технологических процессов по переработке сырья таким образом, чтобы отходы не образовывались в самом производстве. Ведь отходы производства - это часть, по тем или иным причинам, неиспользованного или недоиспользованного сырья, бракованная продукция, осадки и шламы очистных сооружений, не утилизируемые на данный период времени и поступающие в окружающую среду. Однако в большинстве случаев отходы являются сырьем для других производств и отраслей. Как еще в прошлом веке отмечал Д.И. Менделеев: «В химии нет отходов, а есть неиспользованное сырье». Конечной целью современного производства является максимально возможное удовлетворение потребностей людей (в пище, одежде, жилье, транспорте и т.д.) без ухудшения (а иногда и с улучшением) среды обитания человека, то есть - устойчивое развитие.
Тарасова Наталия Павловна, д.х.н., прфессор. кафедры ЮНЕСКО «Зелёная химия для устойчивого развития» РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Зайцев Валентин Алексеевич, д.т.н., профессор кафедры ЮНЕСКО «Зелёная химия для устойчивого развития» РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Кузнецов Владимил Алексеевич, д.т.н., профессор кафедры ЮНЕСКО «Зелёная химия для устойчивого развития» РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Малоотходные и безотходные технологии. Под редакцией Б.В. Громова и В. А. Зайцева. М.: СЭВ, 1983, 543 с.
2. Зайцев В.А. Малоотходные и безотходные процессы сегодня и завтра. М.: Знание, 1987, 32 с.
3. Report of the Seminar. Senior Advisers to ECE Governments on Environmental Problems. ENV/Sem. 15/2. November, 1984.
4. Report of the Workshop on Country-Specific Activities to Promote Cleaner Production. Industry and Environment Program Activity. Center UNEP, Paris, France. 17 - 19 September, 1991.
5. Anastas P.T., Warner J.C., Green Chmistry; Theory and Practice, Oxford University Press, New York, 1998,
p. 30.
6. Fabio Arico. Green Chemistry: 30 Years of History. http://www.ec2e2n.info/news/2014/1501_201401
7. Ekaterina Lokteva, Green Chemistry in the Russian Federation. http://www.ec2e2n.info/news/2014/1501_201401
8. Зайцев В.А., Кузнецов В.А., Тарасова Н.П. . «Зелёная химия» и безотходное производство. Тезисы докладов XVIII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии: т.5. - М.: Граница. 2007. - с.368.
Tarasova Nataliy Pavlovna, Zaitsev Valentin Alekseevih*, Kuznetsov Vladimir Alekseevih
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. * e-mail: vzaitsev@muctr.ru
No-Waste, Cleener and Green Technologies
Abstract
The analysis of the development of different branches of industry, of the resource and the energy consumption, and the waste formation has led to the inevitable conclusion that the industrial development (and the development of the society as a whole) can no longer follow the traditional extensive trajectory that does not take into the account the environmental and social limits. The new approach should be found. This approach has been defined as a «low-waste» and «no-waste technology», and later on- as a «cleener» or «green» technology.
Key words: technology, no-waste, cleener, green.
