|
|
|
Александр Чумаков Вице-президент Российского Зелёного Креста Член-корреспондент РАЕН Замкнутый цикл ТБО
Человечество, вернее некоторые его представители, во все времена ставило перед собой запредельные задачи, которые большинству обывателей казались или вздорными или романтически нереальными, недостижимыми. Так было с радиосвязью, со звукозаписью, с кино, с телевидением, с воздухоплаваньем, с проникновением в космос. Достижимы ли космические высоты в области жилищно-коммунального хозяйства? Возможен ли мир, где всё чисто? Где чистые дожди падают на чистую землю, стекают чистыми потоками в чистые реки и озёра, и устремляются к чистым морям. Реален ли такой идеал, тот "Космос", к которому необходимо стремиться? Можно ли научиться жить без отходов, без их проникновения в воздух, воду, землю? Какие для этого есть предпосылки? Что такое отходы? Как они появляются, из чего состоят? Любой произведенный товар рано или поздно становится отходом. В каком-то смысле цивилизация не производит ничего, кроме отходов. Весь поток товаров после их использования удаляется, выбрасывается в окружающую среду как ненужный. Между тем отходы, эти бывшие товары - содержат в себе и вещество, и энергию и прошлый труд, затраченный на этапе изготовления. Я помню свою учительницу, Ольгу Никандровну, которая в сельской бревенчатой школе удивительно точно описала суть и структуру промышленного производства. Дети, - говорила она , - не играйте перышками, не выбрасывайте их. Ведь это только кажется что они ничего не стоят. Чтобы получить это маленькое стальное перышко ценой в одну копейку, геолог должен был найти руду и уголь, металлург выплавить металл, инженер придумать, а рабочие построить заводы, электростанции и дороги. Крестьяне должны вырастить хлеб и им накормить и геолога, и рабочего, и инженера, и воина, чтобы враги не пришли на нашу землю. Если вы выбросите перышко, значит весь ранее затраченный труд стольких людей пропадёт даром. Вот так, простыми словами Ольга Никандровна объясняла нам, ученикам третьего класса, суть промышленного производства, кооперации и мультипликативного эффекта от появления или уничтожения любого предмета. А пока... Как когда-то подсчитал академик Никита Николаевич Моисеев: 20 составов по 20 вагонов по 20 тонн - вот объем сырья перемещаемого для обеспечения 1 человека на протяжении его жизни, объёма, который обречен стать отходами. Для сравнения - индейцу из Амазонии хватит и одного вагона. Так нужна ли цивилизация?
Проблема бытовых отходов. Проблема отходов, в первую очередь бытовых и сельскохозяйственных, - одна из тех областей, где едва ли не каждый считает себя специалистом. Однако и здесь существуют свои неявные подводные камни. Чтобы обнаружить их, необходимы разносторонние знания из разных областей, таких как статистика, экономика, материаловедение, медицина и санитария, химия и физика твердых, жидких и газообразных веществ, метеорология, гидрография и т.д. Отходы, к сожалению неизбежны. Человек как открытая биологическая система может существовать, только потребляя из внешней среды вещество, энергию, информацию и выделяя в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности. В патриархальном хозяйстве эти отходы собирали и превращали в ценный компост, который использовали для восстановления плодородия почв после каждой уборки урожая. Цивилизация изменила этот естественный порядок взаимодействия человека и природы. Пищевые отходы смешивают с массой не биологических отходов, бумагой, пластиком, черными и цветными металлами. В результате все без исключения компоненты отходов теряют свои положительные свойства, становятся токсичными и в таком виде захораниваются на свалках, отравляя окружающую среду. Как остроумно заметил один из ученых - проблема ТБО это искусство смешивать полезные продукты в бесполезный мусор. Собственно, проблема отходов не стояла бы так остро, если бы были реализованы механизмы их начального разделения на компоненты и найдены способы их раздельной переработки в рамках естественных биологических цепочек, либо на технологических линиях, обеспечивающих многократное использование вещества отходов. Историческая справка Проблема мусора появилась одновременно с появлением городов. Во все века она циклически следует за развитием производительных сил, впрочем, всегда с некоторым отставанием. Примерно за 500 лет до нашей эры в Афинах был издан первый из известных эдикт, запрещавший выбрасывать мусор на улицы, предусматривавший организацию специальных свалок и предписывавший мусорщикам сбрасывать отходы не ближе чем за тысячу двойных шагов (~ 1 миля) от города. В Древнем Риме также существовали своеобразные экологические службы по обеспечению водоснабжения, созданию и обслуживанию систем канализации со специальными бассейнами – отстойниками и системами удаления мусора. Однако подобно многим античным изобретениям, практика утилизации отходов была забыта в средние века. В одном красочном описании Лондона XIII века говорится об узких улочках, похожих на тропинки, извивавшихся между нависшими по обеим сторонам домами. Посередине каждой из таких улочек в Темзу стекали сточные воды, куда бросали отходы мясники, сливали ненужное варево кожевенники и мыловары. Таким образом, Темза, играла роль главного коллектора лондонской канализации. Грязная речная вода просачивалась в подземные водоносные слои и отравляла колодцы, поэтому воду горожанам поставляли из пригородных, чистых колодцев водовозы. Многие вместо воды пили вино и пиво. Всякие массовые заболевания объясняли “отравлением колодцев”, но на самом деле причиной их были заразные болезни: чума, холера, тиф, оспа. Жители европейских городов вплоть до XIV века продолжали выбрасывать в окно и мусор и экскременты, не интересуясь, есть ли под окнами прохожие. Узкие улицы были полностью покрыты толстым слоем отбросов. Поэтому ходули, особенно весной, считались необходимой “обувью” каждого горожанина. Только во второй половине XV века впервые в Европе городские власти Нюрнберга установили ответственность за нарушения в области сбора и утилизации отходов. Мусор надлежало вывозить за городские ворота и складировать в сельской местности. Постепенно с ростом городов свободные площади в их окрестностях уменьшались, а неприятные запахи и возросшее количество крыс, вызванное свалками, стали невыносимыми. Отдельно стоящие свалки были заменены ямами для хранения мусора, а затем в густо населенных районах этому способу, как требующему слишком больших площадей и способствующему загрязнению подземных вод, было предпочтено сжигание. Надо отметить, что и этот способ не нов. Уже около двух тысяч лет назад над Иерусалимом висело облако ядовитого дыма от "геенны огненной" - городской свалки в Енномовой долине, где сжигали мусор (пробы гренландского льда дают прямые свидетельства этого загрязнения атмосферы). Первую систему сжигания мусора в специализированных печах опробовали в 1874 г в Ноттингеме, в Англии. Сжигание сокращало объем мусора на 70-90 %, поэтому данный способ вначале быстро развивался. Густонаселенные города Европы и Америки начали внедрять мусоросжигательные печи, однако вскоре от них пришлось отказаться из-за ухудшения состава воздуха и трудностей при утилизации ядовитой золы По этой причине захоронение отходов вновь вышло на первый план при решении проблемы отходов, и к началу 70 годов XX века до 90 % отходов депонировали на свалках и полигонах. И конечно, последствия захоронения мусора не замедлили сказаться на загрязнении почв, подземных вод, в том числе питьевой воды в колодцах (помните Лондон XIII века?). Желая уменьшить эти риски, власти объявили мораторий на разработку новых площадей под свалки. Новым шагом в депонировании отходов стало создание специализированных полигонов. Такие полигоны оснащены специальными водонепроницаемыми геомембранами для гарантированного изоляции отходов от контакта с грунтовыми водами. В состав оборудования полигона входят также установки для сбора и очистки фильтрата и системы улавливания свалочного газа выделяющегося в теле свалки при разложении органической составляющей ТБО. Этот газ состоит в основном из горючего метана и инертного углекислого газа. После очистки свалочный газ (или иначе биогаз) используют в качестве топлива для производства тепла и электроэнергии. Такие станции созданы в Китае, Индии, Норвегии, Голландии, Соединенных Штатах. Одна из крупнейших станций во Фреш Килс на Стэйтен Айлэнде даёт в день до 5 млн. куб. м газа, который продают Бруклинской газовой компании. Этим количеством газа можно отопить 50000 домов. Запасов газа хватает на долгие годы т.к. биогаз продолжает выделяться и спустя десятилетия после закрытия свалки. Отдельные опыты по извлечению и использованию биогаза проводились и в России, однако широкого распространения они не получили. Параллельно с распространением депонирования ТБО на специализированных полигонах развивалось промышленное сжигание мусора на мусоросжигательных заводах (МСЗ). Большинство из них используют технологию сжигания общей массы, то есть топливом служит мусор, который не перебирали и который краном переносится в специальную печь. Другие применяют технологию, где топливом служит мусор, из которого удалены металлы и стекло, и в который добавили немного угля. На некоторых подобных станциях также отделяют определенные, имеющие низкие теплотворные способности, органические отходы, с тем, чтобы использовать их в качестве удобрений. Технология массового сжигания на некоторое время вновь стала наиболее привлекательной, пока не было обнаружено, что содержащиеся в отходах пластмассы при сжигании в общей массе способны выделять опасные яды – диоксины, которые при попадании в организм принципиально из него не выводятся и оказывают в любой концентрации губительное действие, подобное действию радиации. За последние 10 лет не известно ни одного случая строительства нового МСЗ в Европе, а многие старые закрыты, поскольку по выбросам они не удовлетворяют требованиям ЕС. Результатом введения ЕС, США и Канадой в начале 90-х гг. новых, жёстких норм на выбросы мусоросжигающих заводов, стало их массовое закрытие или реконструкция, в основном касающаяся систем очистки. На реконструкцию МСЗ голландцы уже затратили свыше 1 млрд долларов. К началу 1996 г. закрылись почти все МСЗ Великобритании, являющейся пионером мусоросжигания (кроме двух под Лондоном, прошедших дорогостоящую реконструкцию, и несколько ТЭЦ, работающих с добавлением брикетированного мусора). Во многих штатах США, провинциях Канады строительство новых МСЗ запрещено законодательно. В России до сих пор дебатируются два способа избавления от всех видов отходов: захоронение (складирование) на свалках и их сжигание на мусоросжигательных заводах. При этом в российских условиях затраты на сжигание (ТБО) пятикратно превышают затраты на их захоронение. Сегодня стала очевидной необходимость сокращения количества отходов и их комплексной переработки. К концу XX века, несмотря на очевидные достижения в области складирования отходов, в общественном сознании постепенно сформировалась справедливая идея о том, что закапывание отходов в землю или сброс их в море – это недопустимое перекладывание наших проблем на плечи потомков. Все большее количество стран стремятся внедрить полную или частичную переработку отходов. Финансирование программ обращения с отходами перераспределяется в пользу перерабатывающих станций как альтернативы захоронению. Эти программы могут оказать существенное влияние на развитие экономики регионов за счет комплексного использования сырьевых и энергетических ресурсов, заключенных в отходах при одновременном экологическом оздоровлении подотчётных территорий. Российские реалии Издавна в хрониках X-XII веков иностранцы называли Русь Гардарикой – Страной городов. Нынешняя стремительная урбанизация только укрепляет это представление. Сегодня более половины населения России проживает в городах в условиях, когда личная свобода и личный выбор меркнут перед могуществом, вернее убожеством коммунальных систем. На диаграмме представлены данные по расселению горожан в городах различной величины. Всего в 1095 городах России проживает 95,4 млн. человек, причем 83% городского населения сосредоточено в мегаполисах с населением более миллиона человек и в городах с населением от100 до 500 тысяч жителей. Твердые бытовые, а точнее муниципальные отходы, это то, что мы с вами ежедневно выбрасываем в мусорное ведро, а также отходы ресторанов, торговых предприятий, учреждений и муниципальных служб . На одного городского жителя в год накапливается до тонны таких отходов, из которых перерабатывается лишь 35 кг – остальное валят в отдалённые (и не очень) места, создавая свалки и полигоны. Сегодня муниципальные отходы становятся одним из основных источников загрязнения городов и пригородов. Состав ТБО зависит от климатической зоны, сезона и типа поселения. Средний процентный состав компонентов ТБО характерный для крупных городов России показан на диаграмме.
Загрязнение территорий можно уменьшить, если перед захоронением выбрать из отходов нужное вторсырьё: макулатуру, пластмассу, текстиль, черные и цветные металлы и др. Специальные мусоросортировочные комплексы позволяют, таким образом, в 3-4 раза уменьшить объём ТБО, вывозимых на свалку и получить доход от продажи вторичного сырья. Структура потенциальных доходов от продажи вторсырья и энергии показана на диаграмме.
Содержание вторсырья в ТБО существенно зависит от благосостояния жителей (определённого по стоимости 1 м 2 занимаемой жилплощади).
Исследования показали также, что состав отходов поступающих на полигон или мусоросортировочный завод может быть существенно обеднён из-за стихийного отбора малообеспеченными слоями населения ценных компонентов, в первую очередь макулатуры, пластика и стекла, сбыт которых приносит наиболее существенный доход . В таблице приведены средние цены на вторсырьё.
Анализ известных способов утилизации тбо и методов управления отходами Несмотря на очевидную выгодность переработки отходов, в России по-прежнему до 96–98% ТБО свозится на свалки, из которых до 88% находится в неудовлетворительном санитарном состоянии. Нелогичность такого отношения к отходам заметна в условиях крупных городов и особенно отдаленных территорий. Там проблемы сезонности доставки новых товаров, стоимости транспортировки (составляющей до половины стоимости товара) заставляют изыскивать возможность многократного использования вещества, энергии и прошлого труда, заключенных в однажды доставленных товарах, непосредственно на месте потребления. Как правило, эта возможность не реализуется из-за отсутствия свободных финансовых средств и косности мышления. Между тем, упущенная выгода от использования сырьевого и энергетического потенциала отходов многократно превышает сметную стоимость создания предприятий, способных полностью и с выгодой переработать отходы в новые товары и энергию. Немногочисленные предприятия по частичной переработке некоторых видов отходов пока не в состоянии решить проблему, а некоторые (особенно мусоросжигательные заводы) способны нанести невосполнимый экологический ущерб. Из распространённых методов обращения с отходами можно выделить следующие: Захоронение отходов на полигонах проводится коммунальными службами для изоляции и обезвреживания ТБО, с возможностью после закрытия полигонов и рекультивации использования освободившегося земельного участка. Полигон размещают на ровной территории, чтобы атмосферные осадки не смывали отходы и не засоряли ими соседние земли и водоёмы. Размер санитарно-защитной зоны от свалки до жилья не менее 500м. При проектировании, строительстве и эксплуатации полигона необходимо решить следующие проблемы: загрязнение грунтовых вод, образование метана и просадка грунта. Неграмотный выбор мест захоронения отходов и нарушение мер предосторожности могут привести к попаданию опасных стоков от полигона в подземные водоносные горизонты. Образующийся в теле свалки метан периодически самовозгорается и провоцирует тление отходов с выделением диоксинов из содержащихся в ТБО пластиков. По мере разложения отходы проседают, поэтому зданий на месте свалок не строят и эти территории долгое время остаются без хозяйственного применения. Разложение ТБО довольно медленный процесс, так бумага разлагается за 10 лет, консервная банка - за 90 лет, фильтр от сигареты – за 100 лет, полиэтиленовый пакет - более 200 лет, пластмассы – за 500 лет, стекло - более чем за 1000 лет поэтому проблема полигонов это проблемы не только ныне живущих, но и будущих поколений.
Известны два типа МСЗ: со сжиганием на колосниковых решетках и с использованием технологии "кипящего слоя", п ри тем п ературе с жигания 900 - 950 С. При таких сравнительно низких температурах из-за содержащихся в отходах пластиков образуются высокотоксичны е диоксин ы. Для их улавливания используют сложные, но ненадежные системы оч и стки и поглощения ядовитых выбросов сорбентами. Отработанные сорбенты содержат диоксины с периодом полураспада око л о 200 л е т поэтому их помещают на длительные сроки (сотни лет) в специальные хранилища. Мусоросжигательные заводы оказывают постоянную нагрузку на бюджет, т.к. принципиально не окупаются, в том числе из-за дополнитель н ых затрат на захоро н ение образующихся вредных продуктов и очистку дымовых газов. Термохимические технологии переработки:
Биологические технологии переработки: Применяются после извлечения из тбо основных утильных продуктов для переработки органической составляющей ТБО.
Сочетание в едином комплексе мусоросортировочного завода, установок с анаэробной переработкой органической части ТБО и энергоблоком для выработки электроэнергии и тепла позволяет перерабатывать ТБО полностью и с выгодой использовать их сырьевой и энергетический потенциал. В результате обращение с отходами становится прибыльным и возникает возможность предотвратить или уменьшить рост тарифов на вывоз мусора. Принципиальная схема такого комплекса показана на рис.
Сравнительные технико-экономические и экологические показатели промышленных технологий обезвреживания и утилизации ТБО
Экологические показатели
Выход продуктов переработки на 1 т ТБО
Сравнение методов показывают, что несомненными преимуществами обладает комплексная промышленная переработка с использованием сырьевого и энергетического потенциала отходов. Между тем до сих пор недооцениваются эффект от использования энергетического и сырьевого потенциала заключенного в отходах и его влияние на развитие сопряженных областей народного хозяйства (транспорт, металлургия, горнорудная, химическая, лесная, целлюлозно-бумажная промышленность, сельскохозяйственное производство и т.п.). Масштаб проблемы становится ясным на примере использования ТБО, которых в России вырабатывается около 40 млн. т/год. В таблице приведено количество утильных продуктов и размер упущенного годового дохода от их реализации в натуральном выражении и процентах
Как видно упущенный прямой годовой доход от реализации утильных продуктов из ТБО составляет ~ 30 млрд. руб., что сопоставимо с ~1,5% доходной составляющей бюджета РФ.
Если сырьевой рынок поэтапно переориентировать с ископаемого сырья на твердые бытовые отходы можно существенно снизить удельные энергетические и трудовые затраты на производство товаров и повысить их конкурентоспособность. Прямой доход от реализации полимерных отходов может составлять до четверти совокупного дохода от переработки ТБО. На примере пластика можно проследить влияние так называемого мультипликативного эффекта от использования отходов в качестве сырья. Сырьём при производстве пластика служат природные углеводороды, в основном нефть. При оценке эффекта необходимо учитывать удельные капитальные вложения на геологоразведку, освоение и эксплуатацию месторождений, затраты на строительство и эксплуатацию газо – и нефтепроводов, нефтеперерерабатывающих комплексов и т.д. При использовании вторичного пластика из отходов указанные затраты существенно сокращаются. По оценкам суммарный мультипликативный эффект от переработки отходов пластика с учетом роста налогооблагаемой базы, создания новых рабочих мест, увеличении платёжеспособного спроса населения и т.д. превышает прямой экономический эффект от реализации отходов пластика в 2-2,5 раза. Очевидна экономическая привлекательность такого подхода, поэтому в последнее время всё чаще заменяют природное сырьё на вторичное Аналогичные показатели достигаются и при переработке других компонентов ТБО . Прямой годовой экономический эффект от реализации утильных продуктов ТБО составляет не менее 6$ на душу обслуживаемого населения. С учетом мультипликативного эффекта этот показатель необходимо увеличить, по крайней мере, до 12-15$/чел год.
Состояние систем обращения с ТБО в крупных городах России Несмотря на отдельные успехи, в большинстве городов отсутствует современные системы обращения с твердыми бытовыми отходами. До сих пор властями рассматриваются экономически нерентабельные и экологически вредные проекты строительства полигонов или мусоросжигательных заводов. Москва В Москве ежегодно образуется около 3,7 млн. тонн твердых бытовых отходов, в том числе 2,6 млн. тонн - в жилом секторе. До 92% твердых бытовых отходов по-прежнему не перерабатываются, а вывозятся в Московскую область на полигоны, число которых достигло ~ 300, из них 126 являются несанкционированными свалками. Оставшиеся 8% мусора, в основном сжигаются на специальных заводах и только около 50 тыс. тонн используется как вторсырье. Планируется сооружение еще серии мусоросжигательных заводов. В год на каждом заводе будет сжигаться до 300 тыс. т отходов и вырабатываться 12 МВт электроэнергии. Стоимость завода ~170 млн. Ђ. Стоимость 1 МВт установленной мощности, таким образом, превысит 1 4 млн.Ђ, что примерно в 20 раз превышает существующие нормы для энергоустановок. Екатеринбург Твердые бытовые отходы в объёме 650 тыс. тонн в год размещаются на двух полигонах. Всего в Свердловской области находится 740 полигонов ТБО. Из них только 50 построено по утвержденным проектам, всего 92 имеют техническое оснащение. Из-за переполненности полигонов власти обсуждают несколько альтернативных проектов создания городской системы обращения с отходами, включая строительство мусоросжигательного завода. Вопрос о целесообразности сжигании ТБО остается открытым т.к. из-за высокой влажности местного мусора его калорийность невысока — всего 1000-1500 ккал/кг, а до 70-80% стоимости завода составляют расходы на очистку дымовых газов. Новосибирск Основной полигон, принимающий отходы из 9 районов Новосибирска, сможет работать еще максимум 5 лет, до закрытия ещё двух свалок осталось и того меньше – 2 года. Чтобы решить эту проблему, планируется создать сеть из 10-15 предприятий по переработке мусора. Для создания первого такого завода выделен земельный участок и разработан бизнес-проект. Как промежуточный вариант рассматривается проект строительства станций по прессованию бытовых отходов. Впоследствии прессованные брикеты мусора могут быть утилизированы на мусоросжигающих заводах. Эффект же предполагается получать уже сегодня – за счёт компактного складирования, сокращения затрат на транспортировку и большей экологической безопасности. Ростов-на Дону Годовой объем городского мусора составляет 400 тыс. тонн. Для его утилизации введен в эксплуатацию мусоросортировочный комплекс общей производительностью 40 тыс.тонн в год, подготовлен к пуску мусоросортировочный комплекс производительностью 240 тыс. т в год и планируется создание еще одного аналогичного комплекса. Комплексы позволяют сортировать мусор и прессовать в брикеты, как утильные продукты, так и неутилизируемый остаток, который большегрузными машинами будет вывозится на полигон площадью в 50 га. Там брикеты складируют в штабеля и засыпают грунтом. После таких операций прекращается процесс разложения отходов и не выделяется горючий биогаз. В городе реализована интегрированная система управления доставкой, приемом и размещением отходов на мусороперерабатывающих комплексах и полигонах ТБО. Отходы принимаются и оплачиваются по фактическому весу путём взвешивания автомобилей в движении на электронных весах. При этом город оплачивает только те отходы, которые доставлены и экологически безопасно захоронены на полигоне ТБО. Приведенные данные по обращению с ТБО крупных городов России позволяют сделать следующие выводы:
Контуры будущего Один из основоположников учения о ноосфере В.И.Вернадский утверждал: жизнь на планете возможна лишь как результат совокупной согласованной деятельности растений, микроорганизмов и животных, населяющих ее. Такая естественная среда обитания по определению гарантирует биологическую полноценность, т.е. пригодность для существования в ней всех организмов, включая Человека, в ряду поколений, без ограничения времени. Из этого следует, что поддержание жизнедеятельности в искусственной среде обитания возможно лишь с помощью тех же природных механизмов биогенной регенерации, которыми была создана и продолжает создаваться жизнь на Земле. К сожалению, этот, по сути антиурбанистический, тезис на долгое время был забыт. Резонные положения одного из основоположников научной экологии неумолимо размываются на нынешнем этапе развития цивилизации. Сегодня в мире более половины жителей земли проживают в городах и мегаполисах, где основные биогенные связи или нарушены или предельно деформированы. Причем это касается не только, и не столько развитых стран, сколько развивающихся стран Латинской Америки, Африки, Юго-Восточной Азии. К сожалению и Россия, хотя и в меньшей степени пока продолжает следовать аналогичным путём. Возможно ли преодолеть эту тенденцию и что для этого необходимо предпринять?
Экологичная (биопозитивная) техника в будущем, в идеале должна быть негэнтропийной, природоподобной. Развитие промышленных технологий в будущем позволит реализовать новые природосберегающие и природовоспроизводящие решения. Замкнутые технологии, глубокая очистка и утилизация отходов, снижение энергопотребления и материалоемкости, сокращение потребления природных ресурсов постепенно станут обычны для всех технологий. Далее последуют природоподобные и "умные" технологии, которые потребляют только восполнимые ресурсы и одновременно позволяют накапливать новые антропогенные месторождения и запасать энергию. Можно выделить следующие этапы ноосферной эволюции: Совершенствование применяющихся технологий и объектов техники Замкнутые технологии с минимизацией отходов Глубокая очистка всех выбросов Снижение энерго - и материалоемкости. Применение структур оболочек, мембран Сокращение потребления относительно возобновимых ресурсов - воды, воздуха Разработка новых технологий и объектов техники Проектирование техники с заранее заданным полным рециклированием Использование возобновимых, рециклируемых, саморазлагающихся материалов Экобиотехнологии с объемом отходов, равным природному Миниатюризация объектов техники Принципиально новые технологии и объекты техники "Умные" объекты техники и технологии с экспертными системами Природоподобные и "умные" эко-биотехнологии Технологии с накоплением техногенных месторождений для потомков Технологии с накоплением высококачественной энергии для потомков
К сожалению, в настоящее время в техносфере господствует принцип экономической рентабельности, приведший к господству наиболее производительных машин и технологий, к созданию наиболее продуктивных видов живых организмов и к эксплуатации самых богатых залежей полезных ископаемых. Экономический (искусственный) отбор в технике происходит в неестественном масштабе времени, асинхронно со временем эволюции окружающей среды. При этом получают преимущество технологии, наиболее быстро перерабатывающие в нужные материалы самые богатые месторождения природных ресурсов. В биосфере же используется естественный экологический отбор в естественном масштабе времени, синхронный для меняющихся объектов и природной среды. Миграция химических элементов в природе носит медленный характер, обычно она связана с перемещением в земной коре веществ, находящихся в жидком, паро - или газообразном состояниях (подземные воды, магма). Биогенная миграция, связанная с деятельностью растительного и животного мира, в результате человеческой деятельности получила резкое ускорение. Получающие все большее распространение биофермы позволяют получать экологически чистые продукты и при этом не ухудшать состояние почвы, не снижать содержание гумуса, а, напротив, наращивать его. Биофермы (альтернативное, органическое или биологическое сельское хозяйство) - это хозяйства, полностью исключившие любые средства агрохимии, то - есть минеральные удобрения и пестициды. На биоферме верхний питательный для растений слой почвы на 16 см толще, чем на обычной; на органической ферме не тратятся средства на минудобрения и пестициды, расходуется на 60% меньше горючего; водная эрозия уносит с биофермы в 4 раза меньше почвы, чем с традиционной; в почве биофермы гораздо больше микроорганизмов, более высока ферментная активность, на ней легче всходить семенам. Средняя урожайность на биоферме была выше на 13% чем на обычной ферме. В то же время стоимость продукции органической фермы ниже, так как ниже затраты.
Напрашивается вывод, что органическое земледелие экологичнее традиционного и соответствует экологическим постулатам, в частности, принципам естественности, обманчивого благополучия, правилу "мягкого" управления природой и др. Органическое земледелие позволяет получать более чистую продукцию, которую продают в специальных магазинах по более высокой цене. Органическое земледелие в основном соответствует и принципам биопозитивности -экосовместимости, биоаналогии и др.
Как идеал хозяйствования на земле можно рассматривать гелиофитозоотроны. Эти сооружения представляют собой замкнутые комплексы для производства широкого набора экологически чистой сельскохозяйственной продукции с использованием возобновимой энергии, полной утилизацией всех видов отходов и исключением каких-либо выбросов за пределы комплекса, отказом от потребления внешней энергии, воды, тепла. По сути дела гелиофитозоотроны - шаг к созданию изолированных и не вносящих никаких загрязнений в природу аграрно-промышленных комплексов, в которых возможно получение 2-3 урожаев в год. Гелиофитозоотрон может быть размещен недалеко от берега моря для использования морской опресненной воды и исключения потребления пресной воды. В состав гелиофитозоотрона могут входить:
Таким образом, объем продукции гелиофитозоотрона должен быть рассчитан с учетом полного обеспечения пресной водой и полной утилизации всех биологических отходов для производства удобрений и энергии. В то же время мощность всех установок для производства энергии должна быть рассчитана с учетом объема продукции и использования отходов. Поэтому проектирование гелиофитозоотрона должно производиться с использованием линейного программирования. При любых методах ведения сельскохозяйственного производства и дальнейшем росте численности человечества, видимо, не удастся сохранить и восстановить природную среду и одновременно обеспечить население Земли продуктами питания. По данным ЮНЕП в результате деятельности человека около 2 млрд. га почв или 15% поверхности суши Земли полностью или частично деградировано. Деградация агробиоценозов, деградация всепланетная и ускоряющаяся - ярчайшее свидетельство невежественности и неразумности основной массы землепользователей. Объективно, сегодня сельхозпроизводители действуют во вред себе и будущим поколениям. Наблюдаемое сегодня загрязнение и деградация почв нарушает условия существования растений и представляет серьёзную угрозу для здоровья и жизни человека. Хотя почвы обладают буферностью и относительно устойчивы к антропогенному воздействию их естественное восстановление - процесс длительный и сложный, поэтому одной из актуальных задач является восстановление и реабилитация нарушенных почв с помощью продуманных эффективных организационных и технологических приёмов Человек - открытая система, способная поддерживать свое материальное и энергетическое существование на сквозных потоках материи, энергии и информации в цепи биогенных превращений. Стандартная формулировка гласит: человек - открытая система, осуществляющая непрерывный поток обратной связи со средой, в которой обитает. Как модель интересна также концепция, согласно которой человек есть мембрана, отделяющая среды с существенно разными уровнями энтропии. Создавая жилище человек, инстинктивно стремится организовать вокруг себя упорядоченное пространство, чтобы сгладить этот скачок энтропии, иными словами отодвинуть границу мембраны. Но, обеспечивая жизнедеятельность, потребляя материю, энергию и выделяя отходы, человек повышает энтропию окружающего пространства и, следовательно, ухудшает среду обитания. Разрешить это противоречие призвана новая система хозяйствования, в которой все составляющие искусственной среды обитания, окружающие человека и составляющие суть цивилизации, построены в соответствии с требованиями экологии. Устойчивое развитие возможно только при тотальной экологизации промышленности, энергетики, сельского хозяйства, транспорта, систем ЖКХ - всех без исключения сфер деятельности человека.
|
Eng/Rus
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
