Равновесные природные и производственные циклы с получением синтетических ресурсов

Глобальные проблемы человечества в 21 веке

Ограниченность ресурсов

Линейная и циркулярная экономика

200у.е.
30 у.e./год
Вопрос: на сколько лет цивилизации хватит запасов ресурсов?

Время использования запасов ресурсов
Для модели линейной экономики это время составит:
200 : 30= 6,67 лет;
Для модели циркулярной экономики. Идеальный вариант:
N=2; (200 : 30)∙2 = 13,33 лет;
N=3; (200 : 30)∙3 = 20 лет;j
N=5; (200 : 30)∙5= 33,33 лет;
N=7; (200 : 30)∙7= 46,67 лет;
N=10; (200 : 30)∙10= 66,67 лет

Но это идеальный расчет. Реальная модель циркулярной экономики отличается от идеальной тем, что в ней неизбежно есть потери!

Потери на раздельный сбор
В систему раздельного сбора попадает лишь часть коммунальных отходов!

Потери на раздельный сбор в лучшем случае 30-40%, а иногда могут достигать 90%!

Потери из-за несовершенства технологий

Также потери увеличивает неудовлетворительное состояние и качество вторсырья!

Переработанного сырья нужно совсем немного!

В некоторых случаях, масса конечного продукта оказывается меньше массы исходных компонентов из-за потерь. Нередко для компенсации изменения свойств или недостатка сырья, в конечный продукт добавляются первичные материалы

Потери, связанные с ограниченностью возможностей вторичной переработки изделий
Центральной проблемой рециклинга является изменение
и потеря свойств перерабатываемых изделий

Именно это и является главной причиной того, что многие изделия изготавливаются только из первичных материалов!

Неопределенность состава негативно сказывается и на самой переработке, и на условия эксплуатации этих изделий!

Выпадение из производственного цикла
2
4
5
1
3
6
100
Потери приводят к выпадению ресурсов
из производственного цикла и его затуханию!

Время использования запасов ресурсов
Для реальной модели циркулярной экономики:
Определяется как время первичных циклов и время, которое добавляют к нему последующие циклы переработки
(200 : 30)∙1 + t2 + t3 + t4 + t5 + t6
Для увеличения этого времени очень важно уменьшать потребление первичных ресурсов!

Гораздо более весомый вклад на время использования ресурсов оказывает банальная экономия первичных материалов!

Сводная таблица времени использования запасов ресурсов
Ресурсы-это время жизни нашей Цивилизации!
Показатели использования
ресурсов для реальной циркулярной экономики за счет потерь близки к показателям линейной экономики

Прогноз на будущее

Освоение техногенных месторождений

Но потери, связанные с недостатком самой системы переработки, неизбежно приведут к деградации ресурсов!

Истощение ресурсного потенциала

Название диаграммы
Время использования запаса ресурсов, лет

Причинами, по которым реальная циркулярная экономика далека от теоретический, являются:
Замкнутость и отсутствие
интеграции с природными циклами
2. Низкий материальный и
энергетический КПД
4. Недолгий производственный цикл
3. Отсутствие возможности воспроизводства ресурсов
5. Некомпенсированный производственный цикл

Замкнутость приводит к тому, что все наши ресурсы рано или поздно переходят в деградированное вещество, и отчуждаются в природную среду в неравновесном состоянии!

Ресурсы
Отходы

I
III
СХЕМА ОБРАЩЕНИЯ С МАТЕРИАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ И ОТХОДАМИ
I- ресурсное взаимодействие; II- внутренний цикл; III- взаимодействие отчуждения; Р- система ресурсов, регулирующая преобразование из ресурсов и в ресурсы; У- система утилизации, регулирующая преобразование в отходы и из отходов
к природным циклам
к природным циклам
У
Р
II

I
III
СХЕМА ОБРАЩЕНИЯ С МАТЕРИАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ И ОТХОДАМИ
I- ресурсное взаимодействие; II- внутренний цикл; III- взаимодействие отчуждения; Р- система ресурсов, регулирующая преобразование из ресурсов и в ресурсы; У- система утилизации, регулирующая преобразование в отходы и из отходов
к природным циклам
к природным циклам
У
Р
II
Рациональный полуцикл
Иррациональный полуцикл

I
III
СХЕМА ОБРАЩЕНИЯ С МАТЕРИАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ И ОТХОДАМИ
I- ресурсное взаимодействие; II- внутренний цикл; III- взаимодействие отчуждения; Р- система ресурсов, регулирующая преобразование из ресурсов и в ресурсы; У- система утилизации, регулирующая преобразование в отходы и из отходов
к природным циклам
к природным циклам
У
Р
II

I
III
СХЕМА ОБРАЩЕНИЯ С МАТЕРИАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ И ОТХОДАМИ
I- ресурсное взаимодействие; II- внутренний цикл; III- взаимодействие отчуждения; Р- система ресурсов, регулирующая преобразование из ресурсов и в ресурсы; У- система утилизации, регулирующая преобразование в отходы и из отходов
к природным циклам
к природным циклам
У
Р
II

I
III
СХЕМА ОБРАЩЕНИЯ С МАТЕРИАЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ И ОТХОДАМИ
I- ресурсное взаимодействие; II- внутренний цикл; III- взаимодействие отчуждения; Р- система ресурсов, регулирующая преобразование из ресурсов и в ресурсы; У- система утилизации, регулирующая преобразование в отходы и из отходов
к природным циклам
к природным циклам
У
Р
II

Синтез
Деструкция
ПРЯМОЙ ЦИКЛ
Добыча ресурсов
Отчуждение
Р
О
И
К
Р-ресурсы; И-изделия; О-отходы; К-консерваты
Производство
Использование и утилизация
Производство консерватов
Синтез ресурсов

Синтез
Деструкция
ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ
Воспроизведение и депонирование ресурсов
Очистка среды
Р
О
И
К

К
Р
И
О
Р-ресурсы; И-изделия;
О-отходы;
К-консерваты
Система управления прямыми и обратными процессами

Процессуальная запись позволяет абстрагироваться от пространственно- временных параметров процесса, и позволяет передать связь между различными циклами
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ВЕЩЕСТВА
Потребление
Производство
Добыча природных ресурсов
Получение сырья
Отходы от
добычи ресурсов
Отходы при
получения сырья
Отходы производства
Отходы потребления
Результаты преобразования:
Изменение природной среды

БОЛТ ОТХОДОВ
Взаимодействие с внешними циклами
Отходы от добычи сырья
Отходы от получения материалов
Коммунальные отходы
Производственные отходы
Сырьё
Материалы
Изделия

БОЛТ ОТХОДОВ ПРИ РАВНОВЕСНОМ ЦИКЛЕ
Взаимодействие с внешними циклами
Отходы от добычи природных ресурсов
Равновесный производственный
цикл
Отходы по окончании цикла
Сырьё
Изделия

РАВНОВЕСНЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦИКЛ
Взаимодействие с системой ресурсов
Взаимодействие с системой утилизации
Сырье
Отходы
И1
И2
И3
И4
И5
И6
И7
Количество циклов переработки И=7; заданный период t=10 лет
Изделия

РАВНОВЕСНЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦИКЛ
Равновесный производственный цикл отличается более долгим периодом использования ресурсов, в течении которого осуществятся определенная последовательность множественных переработок исходного сырья в изделия. Равновесный цикл состоит из итераций, в которых каждая последующая стадия переработки в изделия является продолжением предыдущей. Равновесный цикл поддерживается системами ресурсов и утилизации с помощью синтетических ресурсов, функциональных добавок и модификаторов. С их помощью осуществляется взаимосвязь с другими циклами.

К
Р
И
О
Р-ресурсы; И-изделия;
О-отходы;
К-консерваты