Круговорот вещества

РЕСУРСНЫЙ ЦИКЛ КАК АНТРОПОГЕННЫЙ

Сложные и разнообразные процессы взаимодействия общества и природы проявляются в использовании природных ресурсов, связанных с приложением труда. Человек меняет природу в своих интересах, создает средства производства, крупные населенные агломерации. Для получения энергии, создания необходимой продукции он находит, добывает и перемещает к местам переработки необходимые природные ресурсы, вовлекая их в ресурсный цикл, под которым понимают совокупность превращений и пространственных перемещений определенного вещества (или группы веществ) природы, происходящих на всех этапах использования его человеком (включая выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение из природной среды, переработку, потребление и возвращение в природу) и протекающих в рамках общественного звена общего круговорота данного вещества (или веществ) на Земле. Концепция ресурсных циклов разработана советским географом И. В. Комаром, выделившим следующие основные ресурсные циклы: энергоресурсов и энергии, металлорудных ресурсов и металлов, неметаллического ископаемого сырья, лесных ресурсов и лесоматериалов, почвенно-климатических ресурсов и сельскохозяйственного сырья, ресурсов фауны и флоры.

Одним из важнейших критериев рациональности функционирования и развития ресурсного цикла является обеспечение необходимых человеку полноценных свойств и качеств окружающей среды.

Рассмотрим ресурсный цикл на примере целлюлозно-бумажного производства. На начальном его этапе находится заготовка древесины, добыча сырья для получения реагентов варочных растворов, забор воды, выработка энергии путем сжигания ископаемого топлива.

В процессе получения энергии или при варке древесины с целью получения целлюлозы неизбежны твердые, жидкие и газообразные отходы сырья, материалов, происходит износ оборудования. Получение энергии сопровождается полным разрушением ископаемых энергетических ресурсов, превращением их в иные продукты, а получаемая при варке древесины целлюлоза используется на последующих этапах ресурсного цикла, где требуется вовлечение в цикл дополнитель­ных ресурсов, например, веществ, необходимых для отбелки целлюлозы, производства из нее бумаги, картона и др. Далее конечная продукция поступает в пользование в виде книг, писчебумажных принадлежностей, упаковочных материалов, технических продуктов. Многие побочные продукты, например, отработанные щелока, могут частично использоваться для получения канифоли, мыла, скипидара, спирта, кормовых дрожжей и других продуктов, а частично возвращаться в исходный вид для повторного ис­пользования.

Понятие «цикл» означает замкнутость процесса. В биосфере происходит замкнутый биологический и геологический круговорот веществ. Ресурсный же цикл, который иногда называют «антропогенным круговоротом вещества», фактически не замкнут (рис. 3).

На каждом его этапе неизбежны потери, связанные с техногенным типом развития экономики (преобразование природных комплексов под воздействием производственной деятельности человека).

Считается, что на всех этапах ресурсного цикла в окружающей среде рассеивается около 98 %, в лучшем случае — 90 % добываемого сырья. Это рассеивание характеризуется двумя основными особенностями. Во-первых, рассеиваются в большинстве случаев не исходные, а трансформированные (иногда радикально) ресурсы, а во-вторых, возврат в природу происходит не в места бывшей локализации ресурса, а в совершенно иные. Эти трансформированные или утраченные в ресурсном цикле вещества оказываются чуждыми живым организмам, т. е. рассматриваются в качестве загрязняющих веществ. Многие из них весьма токсичны. Известно, например, что содержание ртути и мышьяка в бытовых отходах в тысячи раз больше, чем в незагрязненной почве; цинка, кобальта, кадмия, хрома — в десятки и сотни раз.

Оказавшись на свалках, они потом проникают в поверхностные и грунтовые воды. Горение и биохимическое разложение органической части отходов сопровождается выбросом в атмосферу большого количества отравляющих веществ. Возникает реальная угроза жизни.

Нередко загрязняющими веществами оказываются не только заведомо токсичные и вредные отходы производства, но и практически безвредные вещества, образующиеся в качестве попутных продуктов (массы навоза в сельском хозяйстве, утонувшая в воде при лесосплаве древесина и др.).

Рис. 3. Упрощенная схема ресурсного цикла

Нарастающий разрыв между природой и человеком, миром естественным и миром социальным возник и углубился неспроста. В его основе лежат постоянно растущие потребности людей и ограниченные рамками биосферы природные ресурсы. Потребности человечества достигли громадных масштабов. Промышленное производство, например, каждые 8–10 лет удваивается, вовлекая в переработку все больше и больше сырьевых ресурсов. Многократно возросло и потребление.

Вывод отсюда очевиден: удовлетворить постоянно растущие запросы человечества только за счет вовлечения в оборот новых природных ресурсов становится все труднее, не всегда целесообразно, а порой и невозможно. Ведь многие природные ресурсы не возобновимы и запасы их ограничены.

Нужны иные подходы к природе и иные способы природопользования. Тут нам может помочь не кто иной, как сама природа. Биосфера Земли представляет собой гигантскую фотосинтезирующую фабрику, которая работает на принципе безотходности. Общество, создавая новые производства и реконструируя старые, может воспользоваться моделью биосферы.

Решающее значение для подобной технологической трансформации имеет научно-технический прогресс. Только на основе его достижений можно обеспечить переход от традиционных ресурсоемких технологий к ресурсосберегающим малоотходным и безотходным технологиям. Целью развития малоотходных и ресурсосберегающих технологий является создание замкнутых технологических циклов с полным использованием поступающего сырья и не вырабатывающим отходов, выходящих за их рамки.

Человечество знает относительно замкнутые экономические системы. Это натуральное сельское хозяйство, где количество отходов минимально. Система «земледелие — животноводство» утилизирует отходы внутри себя: земледелие дает животноводству корма, а также отходы переработки зерна, подсолнуха, сахарной свеклы и других куль-тур; в свою очередь животноводство обеспечивает земледелие чрезвычайно полезными для плодородия органическими удобрениями. В результате создается более или менее замкнутый круговорот веществ.

Известен афоризм «загрязнение среды — это природные ресурсы, оказавшиеся не на своем месте», поэтому предотвращение поступления отходов в окружающую среду на всех этапах ресурсного цикла является основой охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Рассмотрим некоторые примеры. Полезные ископаемые, как уже говорилось ранее, относятся к числу невозобновимых. Если при добыче десятков миллионов тонн теряется хотя бы доля процента полезного ископаемого, то фактические потери составят десятки тонн. Поэтому разработка полезных ископаемых должна вестись так, чтобы по возможности полностью использовать химические элементы, не выбрасывать в отвалы даже бедные руды, до конца исчерпывать месторождения, сохранять полезные ископаемые в процессе транспортировки к местам переработки.

При переработке сырья образуется много побочных продуктов и отходов. Так, при производстве фосфорных удобрений образуются отходы, известные под названием фосфогипса, которые сбрасывают в отвалы. Между тем известно, что фосфогипс поддается утилизации при обжиге в цементной промышленности, что позволяет снижать расход топлива и повышать производительность печей.

На ОАО «Гомельский химический завод» образуется около 300 тыс. т фосфогипса в год, основная часть которого складывается в отвалы, где уже накопилось почти 17 млн т отходов.

Многотоннажные отходы образуются в Бобруйске и Речице при переработке древесины на гидролизных заводах (в отвалах накоплено более 2 млн т лигнина), которые можно использовать для производства топливных брикетов.

По технологии, разработанной Пензенской архитектурно-строи-тельной академией, прессованные строительные изделия из растительного сырья можно изготовить без какого-либо постороннего связующего, а лишь за счет лигнина, содержащегося в сырье (лигнина в прессуемой массе должно быть не менее 25 %). Изделия получаются повышенной прочности и стойкости к водопоглощению и разбуханию.

Большое значение приобретает комплексное использование сырья. В лесной и деревообрабатывающей промышленности его основой является производство технологической щепы, которое позволяет применять древесину, а также отходы лесозаготовок и лесопиления в качестве исходного сырья для целлюлозно-бумажной промышленности и производства древесных плит.

В Швейцарии, например, на предприятиях деревообрабатывающей промышленности из прессованных опилок формируют гранулы диаметром 5–10 мм и длинной 30 мм. Одна тонна таких гранул дает около 5 МВт/ч энергии (650 кг гранул занимает 1м³).

Важнейшее значение имеет утилизация материалов, выходящих из пользования. Так, применение 1 т металлического лома освобождает от необходимости добывать несколько тонн минерального сырья, а использование макулатуры — от необходимости вырубать лишние лесные массивы (4 м³).

ОАО «Гомельпласт», освоив переработку вторичных материалов, стало изготавливать банки для чистящих паст, ведра для садово-огородных работ и прочую продукцию.

Таким образом, улавливание и использование отходов, образуемых в ресурсном цикле, одновременно решает две задачи: позволяет экономить природные ресурсы, в полной мере осуществляя задачу ресурсосбережения, и одновременно сохранять чистоту природных систем.

Дата добавления: 2014-01-07