Основы промышленной экологии

По Гекелю
ЭКОЛОГИЯ – это наука об отношениях организмов с окружающей средой
В энциклопедическом словаре 1990 года -
«наука об отношениях растительных и животных организмов и образуемых ими сообществ с между собой и с окружающей их средой»

Промышленная экология рассматривает (изучает) взаимосвязь (и взаимозависимость) материального, в первую очередь промышленного, производства, человека и других живых организмов со средой их обитания, т.е.
предметом изучения промышленной экологии являются эколого-экономические системы.
«Промышленная экология является системно ориентированным подходом к объединению экономической деятельности людей и управлению материальным производством с фундаментальными биологическими, химическими и физическими глобальными системами».

Жизнь на Земле не существует вне организмов, популяций, сообществ и экосистем.
Экосистема

Необходимые компоненты экосистем

Большой геологический круговорот элементов
Континентальное выветривание горных пород. Образование подвижных соединений.
Перенос этих соединений в моря и океаны.
Отложение на дне морей и океанов. Метаморфоз.
Новый выход пород на дневную поверхность.

Биологический (малый) круговорот
Извлечение и поглощение растениями углерода и кислорода из атмосферы и азота, водорода, кислорода, кальция, фосфора и др. элементов.
Построение растительных организмов.
Разложение отмерших растительных организмов и освобождение заключенных в них элементов.
Вовлечение элементов в новый круговорот.

Сравнение малого и большого кругооборота
Большой – вымывание элементов с поверхности.
Малый удерживает биологически важные элементы и поднимает их на поверхность.
Малый – не замкнут, часть элементов выходит, другие вовлекаются в него.
По мере развития жизни на Земле масса элементов участвующих в малом круговороте возрастает.

ТЕХНОГЕННЫЙ КРУГООБОРОТ ВЕЩЕСТВА

В природных экосистемах производство и разложение сбалансированы, в них нет отходов: отходы одних организмов служат средой обитания для других и таким образом осуществляется практически замкнутый кругооборот веществ в природе.
В природных экосистемах около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот.
В социально-экономических системах около 90% материальных ресурсов переходит в отходы, а основное количество энергии используется в производстве и потреблении.
Поэтому главной задачей промышленной экологии является нахождение путей для рационального использования природных ресурсов, предотвращения их исчерпания, деградации и загрязнения окружающей среды, а в конечном итоге - совмещение техногенного и биогеохимического кругооборотов веществ.

Возможные пути развития человечества

Кракая история охраны природы за 60 лет

БЕЗОТХОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ –
СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭКОЛОГИИ И ОСНОВА ПРОИЗВОДСТВ
ПРИ УСТОЙЧИВОМ РАЗВИТИИ

Время исчерпания мировых запасов важнейших металлов при различных сценариях

ТЕХНОЛОГИЯ
основные понятия
Слово «технология» греческого происхождения и имеет дословный перевод «наука о ремесле». С современной точки зрения мы можем определить
технологию как науку о способах массового производства продукта.

Понятие «технология» имеет несколько значений.
1)Технология – преобразующая, творческая, продуктивная деятельность человека, направленная на создание культуры как второй природы, а не только связанная с материальным производством (Е.А.Лутцева).
2)Технология - совокупность производственных методов и процессов в определённой отрасли производства, а также научное описание способов производства (Ожигов).
3)Технология - (от греч . techne - искусство, мастерство, умение ), совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материала или полуфабриката, осуществляемых в
процессе производства продукции;
научная дисциплина, изучающая физические, химические, механические и др. закономерности, действующие в технологических процессах. Технологией называют также сами операции
добычи, обработки, транспортировки, хранения, контроля, являющиеся частью общего производственного процесса (БСЭ).

Технологии бывают механические и химические
Механическая технология
изучает процессы, связанные с изменением формы и физических свойств перерабатываемого сырья главным образом, путем механических операций.
Например, изготовление изделий из древесины – деревообрабатывающие технологии, изготовление изделий из металла – машиностроение и т.д.
Химическая технология
изучает процессы, связанные с изменением состава и химических свойств перерабатываемого сырья за счет протекания химических реакций.

химические технологии
неорганические
1) основной неорганический синтез – производство кислот щелочей, солей и минеральных удобрений;
2) тонкий неорганический синтез – производство препаратов, реактивов, лекарственных препаратов, редких металлов и т.д.;
3) металлургия –
производство черных и цветных металлов;
4) силикатные производства –
производство вяжущих веществ, керамики и стекла;
5)ядерно-химическая технология.
Органические
основной органический синтез;
тонкий органический синтез;
переработка нефти и газов;
4) нефтехимический синтез;
5) переработка растительного и животного сырья;
6) высокомолекулярные технологии –
производство синтетического каучука, пластмасс, химических волокон и других высокомолекулярных соединений;
7) биотехнологии –
производство кормовых дрожжей, аминокислот, ферментов, антибиотиков и т.д.

Разработка любой химической технологии опирается на знания трёх общеинженерных дисциплин

Основные понятия химической технологии
1. Химическое производство – совокупность процессов и операций, осуществляемых в машинах и аппаратах и предназначенных для переработки сырья путем химических превращений в необходимый продукт.

Основные понятия химической технологии
Природные ресурсы – часть всей ссовокупности природных условий существования человечества и компоненты окружающей его среды, используемые в процессе общественного производства для удовлетворения материальных и культурных потребностей общества.
Природные ресурсы включают в себя совокупность минеральных ресурсов недр и мирового океана, почву, воду, воздух, растительный и животный мир.

Основные понятия химической технологии
Первичные минеральные ресурсы (ПМР) - часть природных минеральных ресурсов, являющихся исходным сырьем процессов переработки полезных ископаемых для производства (выделения) полезных компонентов , представляющих ценность для промышленности.
Вторичные минеральные ресурсы (ВМР) – минеральное сырье, содержащееся в отходах производства или потребления , переработка которого технологически возможна и экономически целесообразна для получения конечной продукции, эквивалентной по своим свойствам продукции из первичного минерального сырья.
Вторичное сырьё – отходы производства или потребления, заменяющие первичное сырье и применяемые для производства основной или дополнительной продукции.

Основные понятия химической технологии
Ценные компоненты сырья – составляющие сырьё компоненты, извлечение которых возможно и экономически целесообразно при современном уровне техники.
Попутные компоненты – компоненты первичного и вторичного минерального сырья, не являющиеся ведущими при типизации сырья, извлечение или вовлечение в химический передел которых возможно и экономически целесообразно при современном уровне техники.

БЕЗОТХОДНОЕ ИЛИ ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО
«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.»
«Декларация о малоотходной и безотходной
технологии и использования
отходов», 1979 г.

БЕЗОТХОДНОЕ ИЛИ ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО
«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 на нарушают ее нормального функционирования»
ЕЭК ООН, 1984 г.

БЕЗОТХОДНОЕ ИЛИ ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО
«Чистая технология – это метод производства продукции при наиболее рациональном использовании сырья и энергии, который позволяет одновременно снизить объем вырабатываемых в окружающую среду загрязняющих веществ и количество отходов, получаемых при производстве и эксплуатации изготовленных продуктов.»
ЕЭК ООН

При создании безотходных производств приходится решать ряд сложнейших
организационных, технических, технологических, экономических, психологических и других задач. Для разработки и внедрения безотходных производств можно выделить ряд взаимосвязанных принципов.

Принцип системности
Каждый отдельный процесс или производство рассматривается как элемент динамичной системы — всего промышленного производства в регионе (ТПК), как элемент эколого-экономической системы в целом, включающей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популяции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, биогеоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Таким образом, принцип системности, лежащий в основе создания безотходных производств, должен учитывать существующую и усиливающуюся взаимосвязь и взаимозависимость производственных, социальных и природных процессов.

Комплексность использования ресурсов
Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов.
Как известно, практически все сырье является комплексным, и в среднем более трети его количества составляют сопутствующие элементы, которые могут быть извлечены только при комплексной его переработке.

Цикличность материальных потоков
К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести замкнутые водо- и газооборотные циклы.
В конечном итоге последовательное применение этого принципа должно привести к формированию сначала в отдельных регионах, а впоследствии и во всей техносфере сознательно организованного и регулируемого техногенного круговорота вещества и свя­занных с ним превращений энергии.
В качестве эффективных путей формирования цикличных материальных потоков и рационального использования энергии можно указать на комбинирование и кооперацию производств, создание ТПК, а также разработку и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования.

Ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду
Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреационные ресурсы, здоровье населения.
Следует подчеркнуть, что реализация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффективным мониторингом, развитым экологическим нормированием и много­звенным управлением природопользованием.

Рациональность организациипроизводства
Определяющими здесь являются требование разумного использования всех компонентов сырья, максимального уменьшения энерго-, материало- и трудоемкости производства и поиск новых экологически обоснованных сырьевых и энергетических технологий, с чем во многом связано снижение отрицательного воздействия на окружающую среду и нанесение ей ущерба, включая смежные отрасли народного хозяйства.
Конечной целью в данном случае следует считать оптимизацию производства одновременно по энерготехнологическим, экономическим и экологическим параметрам.