Биотехнология в охране окружающей природной среды
Урок 22
Тема занятия: Перспективы и принципы создания неразрушающих природу производств.
Изучить конспект;
Ответить на вопросы (письменно)
Научно-технический прогресс - это непрерывный процесс открытия новых знаний и применения их в общественном производстве, позволяющий по-новому соединять и комбинировать имеющиеся ресурсы в интересах увеличения выпуска высококачественных конечных продуктов при наименьших затратах.
В широком смысле на любом уровне - от фирмы до национальной экономики - под научно-техническим прогрессом подразумевается создание и внедрение новой техники, технологии, материалов, использование новых видов энергии, а также появление ранее неизвестных методов организации и управления производством.
По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения мало- и безотходных технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
На многих фирмах, особенно на крупных заводах (к примеру, по производству железобетона), идут огромные ресурсные затраты, в связи с чем им необходима для повышения рентабельности и уменьшения затрат, экономия топлива, энергии, необходимых материалов. На таких предприятиях одной из задач должно быть внедрение ресурсосберегающих технологий.
|
|
|
Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания
Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства — создание малоотходной и безотходной технологии.
Понятие безотходной технологии, в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.
В 1984 г. эта же комиссия ООН привяла более конкретное определение данного понятия: «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 — потребитель — вторичные ресурсы — таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».
Под безотходной технологией понимают также такой способ производства, который обеспечивает максимально полное использование перерабатываемого сырья и образующихся при этом отходов. Более точным, чем «безотходная технология», следует считать термин «малоотходная технология», так как в принципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая человеческая технология не может не производить отходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен (метафоричен). Технологию, позволяющую получить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, называют малоотходной и на современном этапе развития научно-технического прогресса она является наиболее реальной.
|
|
|
Огромное значение для снижения уровня загрязнения окружающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное использование материальных ресурсов, т. е.рециркуляция. Так, производство алюминия из металлолома требует всего 5 % энергозатрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторичного сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одновременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосферу.
В комплекс мероприятий по сокращению до минимума количества вредных отходов и уменьшения их воздействия на окружающую природную среду, по рекомендации различных авторов, входят:
|
|
|
— разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;
— разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;
— создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;
— создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.
Начальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования.
Оборотное водоснабжение — это техническая система, при коброй предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы (рис.3).
Замкнутый цикл водопользования — это система промышленного водоснабжения и водоотведения, в которой многократное использование воды в одном и том же производственном процессе, осуществляется без сброса сточных и других вод в природные водоемы.
|
|
|
Одним из важнейших направлений в области создания безотходных и малоотходных производств является переход на новую экологическую технологию с заменой водоемких процессов безводными или маловодными.
Прогрессивность новых технологических схем водоснабжения определяется тем, насколько в них уменьшилось, по сравнению с ранее действующими, водопотребление и количество сточных вод и их загрязненность. Наличие большого количества сточных вод на промышленном объекте считается объективным показателем несовершенства используемых технологических схем.
Разработка безотходных и безводных технологических процессов — наиболее рациональный способ защиты окружающей природной среды от загрязнения, позволяющий значительно уменьшить антропогенную нагрузку. Однако исследования в этом направлении еще только начинаются, поэтому в различных областях промышленности и сельского хозяйства уровень экологизации производства далеко не одинаков.
Достигнуты успехи по внедрению новых методов добычи сырья, которые позволяют уменьшить количество сырья и материалов для производства единицы продукции, использовать отходы одного производства в технологическом процессе другого.
Данные технологии основаны на следующих подходах:
Механизация и автоматизация добычи сырья, позволяющая переходить к более массовым способам его получения
Рационализация и интенсификация производственных процессов добычи и обработки руд и сопутствующих материалов
Применение геодезических методов разведки залежей минеральных ресурсов и разведки износа
Разработка применение методов обогащения, повышения извлечения полезных компонентов даже из относительно бедных руд, но залегающих большими массивами
В настоящее время в нашей стране достигнуты определенные успехи в разработке и внедрении элементов экологически безопасной технологии в ряде отраслей черной и цветной металлургии, теплоэнергетики, машиностроения, химической промышленности. Однако полный перевод промышленного и сельскохозяйственного производства на безотходную и безводную технологии и создание полностью экологизированных производств сопряжены с весьма сложными проблемами различного характера — организационными, научно-техническими, финансовыми и другими, и поэтому современное производство еще долгое время будет потреблять для своих нужд огромное количество воды, иметь отходы и вредные выбросы.
Биотехнология в охране окружающей природной среды
В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.
Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (В. П. Журавлев и др., 1995).
Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:
— утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
— биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
— микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
— компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
— создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.
Энергетические проблемы
Казавшиеся неистощимыми такие источники энергии, как неять, газ, уголь, тают буквально на глазах. Ископаемое топливо при современных объемах энергопотребления приблизительно иссякнет через 150 лет, в том числе нефть – через 35, газ – через 50, уголь через 400 лет. Анализ показывает, что катастрофы можно избежать, если не повторять ошибок прошлого и искать альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии: солнечная, ветровая, океаническая, геотермальная и др. являются возобновляемыми. Их использование видится многим единственным выходом из надвигающегося энергетического кризиса. Но будущее альтернативных источников пока достаточно туманно. Сегодня крупномасштабное энергосбережение на базе альтернативных источников экономически не оправдывается. Энергозатраты на получение такой энергии часто равны или больше получаемой от этих источников энергии. Крупнейший советский физик П. Капица считал, что альтернативные источники не смогут серьезно потеснить традиционные энергоносители.
Солнечная энергия считается абсолютно экологически чистой. Следует отметить, что это не совсем верно. Например, для концентрации солнечной энергии необходимо множество зеркал, металл, кремний, свободная площадь и традиционное топливо. Отходы производства гелиотехники представляют экологическую опасность. Самые крупные солнечные электростанции (СЭС) построены в Калифорнии (типовая мощность - 30 тыс. кВт): одна станция может снабжать до 10 тыс. домов. Таких станций пока немного. Они есть в Испании, Италии, Израиле, Японии. Разумеется, СЭС могут быть размещены только в районах, где велико число солнечных дней в течение года. Солнечная энергия может ограниченно использоваться в бытовых водонагревателях, в калькуляторах, работающих на солнечных батареях, для зарядки аккумуляторов альпинистов и др. Но все это не решает энергетических проблем, а стоимость гелиоустановок пока очень высока. Только в районах с сильной солнечной радиацией СЭС могут быть экономичнее гидроэлектростанций (ГЭС).
Гидроэнергетика занимает важное место во многих странах. Но здесь тоже есть свои плюсы и минусы. Казалось бы, ГЭС - экологически чистые станции, не дающие никаких отходов. Но при сооружении гигантских водохранилищ, рукотворных морей не учитывались гибель миллионов кубометров ценной древесины, миллионов гектар затопленных сельскохозяйственных земель и лесов, разрушение водных биоценозов в приплотинных участках, ущерб, наносимый рыболовству и рыбоводству и т. д. Кроме того, в развитых странах осталось немного возможностей для гидростроительства. В Америке доля используемых гидроресурсов уже составляет 60 %, в Европе -более 30 %. Мощные ГЭС построены в Венесуэле (10 млн кВт), Бразилии (12,6 млн кВт), Китае (13 млн кВт). Средняя мощ-ность наших ГЭС (Нурекская, Рогунская, Куйбышевская, Братская и др.) - около 10 млн кВт.
Началась реализация идеи приливных электростанций (ПЭС), где турбины вращаются приливами и отливами. Во Франции успешно эксплуатируется ПЭС мощностью 240 тыс. кВт. Она практически является экологически чистой, а залив стал излюбленным местом отдыха и туризма. Природных возможностей для ПЭС у России больше, чем у других стран: Охотское море, европейские северные моря и др. Однако пока не начато строительство даже запланированной опытной ПЭС на Кольском полуострове.
Все чаще используется и гидротермальная энергия. В мире уже работают гидротермальные электростанции (ГТЭС) общей мощностью более 6 млн кВт. Доминируют здесь США, Филиппины, Мексика, Италия, Япония.
Ветровая энергия в последнее время вновь привлекает внимание. Ветряные электрогенераторы построены в Дании, Калифорнии, Индии, Китае, Греции, Нидерландах, Швеции. Строительство ветровых турбин - типичный путь развития энергетики малых стран.
Дорогая нефть толкнула некоторые страны на производство из сахарного тростника и кукурузы спирта, который в смеси с бензином используется в качестве горючего для автомашин. В Бразилии производство 1 л спирта дешевле, чем 1 л бензина. Но если цена на нефть падает до 20 долларов за баррель (159 л), такое производство становится экономически невыгодным. Для европейских стран бразильский опыт вообще непригоден. Так, в Германии для перевода 28 млн легковых машин на «алкогольное» топливо пришлось бы занять тростником половину площади всей страны. В США, правда, для производства спиртовых добавок к бензину стали использовать излишки кукурузы. Преимущество бензоспирта перед бензином - экологическая чистота.
Будущее, вероятно, принадлежит тем странам, которые вкладывают достаточные средства в разработку энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии. Примером могут служить лидеры перестройки энергетики - Япония и Швеция.
Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 98; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!