4.1. Екологічна технологія

Основним фактором руйнування навколишнього середовища є суспільне виробництво. Науково-технічна революція, що багатократнозбільшила масштаби і потужність господарської діяльності людей, стала основною причиною сучасної екологічної кризи.

Екологічною називається технологія, що покликана на основі вивчення взаємодії суспільного виробництва з навколишнім середовищем розробляти екологічно безпечні прийоми та засоби інженерно-господарської діяльності людей. Отже, взаємодія технологічних та природних процесів є предметом вивчення екологічної технології. Характер взаємодії зумовлюється функціональною структурою природно-господарських систем (ПГС), які і є об’єктом вивчення екологічної технології. Підприродно-госпо­дарськими системамирозуміють територіальні системи, що охоплюють різні господарські об’єкти (промислові, енергетичні,транспортні, комунальні сільськогосподарські тощо) та певну час­тинунавколишнього природного середовища, на яку вони безпосередньо впливають. У процесі взаємодії структурних компонентів ПГС між господарськими об’єктами і природним середовищем відбувається обмін речовин та енергією. Якщо цей обмін вписується в природний кругообіг речовин та енергетичні потоки, не порушує речовинно-енергетичного балансу соціоекосистеми, на території якої розташована ПГС, то таку природно-госпо­дарську систему можна вважати оптимізованою. На жаль, таких ПГС дуже мало. Тому метою екологічної технології є оптимізація діючих і створюваних природно-господарських систем, яка полягає у відрегулюванні речовинно-енергетичного обміну і встановленні між технологічними та природними процесами динамічної рівноваги, яка б була противагою перед пошкодженням і руйнуванням навколишнього середовища.

До основних прикладних завдань екотехнології належать:

• розробка ефективних засобів очищення промислових, комунальних та тваринницьких стічних вод і промислових та транс­портних викидів в атмосферу;

• розробка маловідходних, ресурсо- та енергозберігаючих, екологічно чистих технологій;

• розробка засобів утилізації відходів тощо.

Розглянемо кожне з цих завдань окремо.

Очищення стічних вод. Очищення стічних вод здійснюєтьсямеханічними, хімічними, біологічнимиметодами. Вибір технології очищення залежить від показників забруднення, можливостей повторного використання вод для виробничих потреб, стану водойм. Показниками забруднення є каламутність, вміст рухомих часточок, загальний вміст розчинних речовин, кислотність, концентрація кисню тощо. Схема очищення повинна забезпечувати мінімальне скидання стічних вод у водойми, максимальне використання їх і найбільш повне вилучення цінних домішок.

Існує три типи очисних споруд: локальні(цехові),загальні(заводські),районні(міські). Також розрізняють три види очищення –первинне, вторинне, третинне.Первиннеочищення – виділяють великі частинки твердих речовин.Вторинне– це очищення за допомогою біохімічних процесів – виділяють основну масу органічних речовин, після цього можна стічну воду скидати у моря, ріки, озера, де подальше очищення відбувається природним шляхом.Третинне– під дією мікроорганізмів.

Очищення газодимових викидів. Не менш складною є проблема очищення газових викидів в атмосферу. Здебільшого промислові та транспортні вихлопні гази передаються по трубопроводах, які повинні, відповідно, обладнуватися газопилоочисними спорудами. Очищення повітря від газових шкідливих домішок здійснюється трьома способами:абсорбцією,адсорбцієютахімічнимперетворенням.

Абсорбція– явище, що полягає у поглинанні газів певними рідинами (абсорбентами), які розчиняють або зв’язують гази, що пропускають через них.

Адсорбціягазів полягає у їх поглинанні поверхнею твердих тіл (адсорбентів).

Хімічне перетворення газів– це спалювання або каталітичне перетворення їх, внаслідок чого шкідливі газоподібні речовини трансформуються у нешкідливі, які викидаються в атмосферу або використовуються у виробництві.

Безвідходні технології. В цілому, методи очищеннязабруднених стоків та газових викидів є досить дорогими. Значно перспек­тивнішими є заходи, спрямовані на зменшення або й повну лік­відацію шкідливих відходів, що забруднюють довкілля. Справа в тому, що всі виробничі технологічні процеси можна поділити на замкнуті та незамкнуті. Для замкнутих характерна відсутність обміну речовин із зовнішнім середовищем. Це процес, у якому відсутні викиди твердих, рідких і газоподібних речовин –відходів. Незамкнута технологічна система має органічні зв’язки із зов­нішнім середовищем, від якого вона отримує вихідну сировину та енергію і в яке віддає готову продукцію та викидає відходи. Сучасна технологія виробництва в основному є незамкнутою, яка нераціонально використовує природні ресурси і має значнівідходи. Саме вдосконалення технології виробництва і прагнення збли­зититехнологічний процес до замкнутої системи є основним зав­данням вирішення проблеми раціонального використання природних ресурсів і охорони навколишнього середовища.

Практична реалізація даного напряму пов’язана з пошуком нових джерел сировини для виробництва, нових безвідходних за своєю суттю технологічних процесів, нових видів продукції. Досить важливою у цьому напрямі є розробка нових матеріалів із заздалегідь заданими властивостями і заміна ними традиційних матеріалів, що потребують багатостадійної технології одержання й обробки їх. Для цього потрібні принципово нові технології, які ґрунтуються на нових відкриттях та вимагають цілком нової техніки.

Отже, маловідходні технології – основний шлях охорони навколишнього середовища від техногенного впливу. Основними напрямами маловідходних виробництв є:

• комплексне використання сировини;

• створення замкнених газо- та водооборотних систем;

• розробка та впровадження принципово нових технологій;

• удосконалення існуючих процесів та виробництв.

Утилізація відходів промисловості. Важливим сучасним напрямом екологізації виробництва є утилізація, тобто повторне використання відходів. Вловлені відходи повинні або одразу повертатись у технологічний процес, або поступати на вторинну обробку. Це дає змогу не тільки зменшити забруднення, а й суттєво знижувати затрати на основне виробництво.

З позиції екологізації виробництва, виводити відходи з ви-робничого циклу і викидати їх нераціонально з двох причин:

• по-перше, продукт, який містить у собі ще деяку кількість цінних компонентів, ми виводимо із виробничого процесу, інакше кажучи, «викидаються гроші на вітер»;

• по-друге, забруднюємо природні об’єкти, ускладнюючи екологічну ситуацію у районі діяльності виробництва.

Тому найбільш раціональним заходом є регенерація первин­них відходів, тобто залишення їх у циклі виробництва з метою додаткової переробки і вилучення невикористаних елементів або сполук.

Існує три напрями регенерації відходів:

• перший – полягає у поверненні відходів у той самий виробничий процес, з якого його отримано. Це можливо, коли відходи мало відрізняються за своїми властивостями від властивостей вихідних сировинних матеріалів;

• другий – це використання відходів в інших виробничих процесах. Якщо вилучення корисних компонентів ускладнене, первинні відходи переробляють багаторазово, доки не буде вилучено усі необхідні компоненти;

• третій – використання відходів (після вилучення потрібних компонентів або без нього) у вигляді сировини для інших виробництв з метою отримання продуктів тривалого використання.

Проблема утилізації відходів виробництва викликає з кожним роком усе більше зацікавлення. 3 одного боку, це пов’язано з виснаженням деяких видів ресурсів, з іншого – з природоохоронним аспектом, а також мінливістю отримання продукції з меншими затратами. Є відходи, які поки що досить важко залучити у виробництво. Насамперед це стосується відходів кольорової металургії. Їх у десятки і навіть у сотні разів більше, ніж в інших галузях. Інша особливість кольорової металургії – необхідність використання отруйних речовин, що забруднюють відходи, а, відповідно, і навколишнє середовище. Найбільше поширені серед них сполуки важких металів, S, As, Se, Tl. Небезпечні також залишки самих кольорових металів, що потрапляють у відходи – Pb, Zn, Сu, Cd, Hg тощо.

Окрема проблема – шлаки кольорових металів, їх вихід на одиницю металу, що виплавляється, досить великий: на 1 т Сu, наприклад, припадає 10–30 т шлаків, а на 1 т Ni – 150 т шлаків, у той час як на 1 т чорних металів припадає лише 0,2–1,0 т шлаків. У шлаках кольорових металів досить часто вміст деяких кольорових металів більший, ніж у вихідній руді, однак вилучення цих цінних елементів ускладнено через багатокомпонентність відходів. Завдання переробки шлаків за складністю і масштабами цілком співмірне із завданням освоєння нових родовищ.

Важливою є також утилізація вторинних текстильних та шкіряних матеріалів, полімерної сировини, макулатури, склобою тощо. Вторинні шкіряні матеріали застосовуються у випуску товарів народного споживання, використовуються для виготовлення клею, технічного жиру. Склобій, крім виробництва склотари і будівельної кераміки, може знайти застосування у шляховому будівництві і при виготовленні пористих наповнювачів теплоізоляційних матеріалів.

Регенерація рідких відходів (стічних вод) передбачає очищення їх від забруднень (у тому числі і теплового) з наступним поверненням у виробництво, тобто організацією замкнутого водовідного циклу. Можливе і повне їх очищення з поверненням у природні водойми за умови цілковитої екологічної безпеки. Теплові відходи необхідно утилізувати, використовуючи як вторинні енергетичні ресурси.

Регенерація відходів у загальному масштабі сприяє вирішенню проблем мінімізації відходів, а в окремих випадках – досягнення цілковитої ліквідації їх. Однак водоспоживання має свої обмеження: кількість відходів часто перевищує реальні можливос­ті їх споживання, а затрати на утилізацію їх бувають надто високі. Тому найбільш перспективними напрямами екологізації вироб­ництва потрібно вважати розробку принципово нових мало-відходних технологій.