Природоохранные технологии

Природоохранные технологии

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 42

Особую важность для экологии представляют природоохранные технологии. То есть не технологии вообще, а конкретные технологии, направленные на ликвидацию того или иного вредного воздействия на окружающую среду.

Не претендуя на широту обобщений, можно предложить некоторый перечень видов природоохранных технологий :

1. Очистка и обезвреживание отходящих газов.

2. Очистка сточных вод.

3. Переработка, обезвреживание и утилизация твердых отходов.

4. Рекультивация загрязненных территорий и акваторий.

5. Стабилизация окружающей среды при сельскохозяйственном производстве.

6. Замещение энергетических ресурсов новыми экологически чистыми источниками энергии из возобновляемого сырья.

7. Реализация систем замкнутого водопользования.

8. Замещающие технологии экологически чистых материалов и продуктов.

9. Экологически чистая геотехнология.

10. Экологический мониторинг техногенных воздействий на окружающую среду.

Многие из перечисленных природоохранных технологий могут быть реализованы с использованием способов и процессов биотехнологии. В силу специфики биотехнологических процессов, остановимся более подробно на роли биотехнологии в осуществлении перечисленных выше природоохранных технологий.

1. Очистка сточных вод. Здесь биотехнология практически вне конкуренции. Наряду с открытыми еще в начале века системами аэробной и анаэробной очистки с использованием аэротенков, других специальных видов биоокислителей, биофильтров и метантенков, работающих на естественных биоценозах, разрабатываются адаптированные к различным загрязнениям консорциумы микроорганизмов, пригодные для переработки особо токсичных отходов, системы биосорбции тяжелых металлов и многое другое.

2. Переработка, обезвреживание и утилизация твердых отходов. Начало этим технологиям было положено способами переработки избыточного активного ила, накапливающегося при работе станций биологической очистки стоков. Такой ил часто сам является серьезным источником загрязнения окружающей среды. Методы метанового брожения с получением горючего биогаза и удобрений, а также методы биокомпостирования в аэробных условиях, используемых для переработки активного ила, были затем использованы для переработки навоза, окультуривания свалок и превращения их в установки по биопереработке отходов. Разрабатываются также методы биологической переработки отработанных полимерных материалов, таких как сельскохозяйственные пленки, биодеградации нефтесодержащих осадков, биорегенерации резины отработанных шин с получением каучука-регенерата. Перечень перерабатываемых с помощью биотехнологии отходов растет, т.к. почти для каждого вещества можно подыскать микроб, для которого это вещество является субстратом.

3. Очистка и дезодорация газовых выбросов и глобальное кондиционирование атмосферного воздуха. Наряду с традиционными системами для очистки газовых выбросов все чаще используются биоскрубберы в жидкофазном и твердофазном исполнении с использованием иммобилизованных микроорганизмов. Разрабатываются также «превентивные» системы, снижающие содержание серы в используемом топливе, чтобы не допустить выброса в атмосферу окислов серы. Среди таких систем – биотехнологические способы обессерирования каменного угля и нефти, которые интенсивно разрабатываются в ряде стран. Важной экологической проблемой является снижение содержания углекислоты и повышение содержания кислорода в атмосферном воздухе (борьба с пресловутым «парниковым эффектом»). Сегодня мы с горечью констатируем, что зеленый покров планеты, который помогает в решении этой проблемы, неумолимо сокращается. Надо думать о новых способах восстановления газового баланса. В космических системах жизнеобеспечения ужу опробовано применение для этих целей культивирования микроводорослей хлореллы. Может быть, будут найдены и другие разновидности водорослей, что позволит вместо зеленых насаждений организовывать плантации микроводорослей, очищающих атмосферу и одновременно дающих кормовой или даже пищевой продукт.

4. Биоремедиация загрязненных территорий. Развитие цивилизации часто сопровождается образованием техногенных пустынь – территорий, загрязненных различными вредными веществами. На слуху прежде всего нефтяные загрязнения, но список загрязнителей достаточно велик. Смыслом биоремедиации является очистка этих загрязнений с помощью микроорганизмов, вносимых в почву, или путем активизации деятельности аборигенной почвенной микрофлоры. Это – специальный вид технологии, несколько напоминающий сельскохозяйственные. Они включают рыхление и вспашку почвы, увлажнение или осушение, внесение удобрений и структураторов почвы. Выполняются работы либо по месту загрязнения, либо с вывозом грунта на специально оборудованные участки. В 1997г. в Германии состоялась первая международная конференция по биоремедиации. Спектр загрязняющих веществ, по которым проводятся работы, весьма велик. Это нефтепродукты, полиароматические углеводороды, нитроаромтаика, нитроцеллюлоза, тринитротолуол, нафталин, антрацен, фенантрен, полиалкилводород, бифенилы, иприт и другие ОВ, гептил, ионы металлов – хром, свинец, никель, цинк и многое другое.

5. Стабилизация окружающей среды при сельскохозяйственном производстве. При выращивании сельскохозяйственных растений современные технологии оказывают серьезное воздействие на окружающую среду. Минеральные удобрения, например, вымываются из почвы и приводят к эвтрофикации водоемов. Еще хуже ситуация с химическими пестицидами и инсектицидами, которые могут оставаться и в конечных продуктах сельского хозяйства – зерне, оовщах, фруктах. Не решена окончательно проблема утилизации больших количеств накапливающейся соломы. Биотехнология предлагает для решения этих вопросов биоудобрения, биоинсектициды, феромоны, технологии биоконверсии соломы с получением белкового корма твердофазной ферментацией, специальные силосные закваски для силосования трав. Имеются сообщения о биотехнологических способах деградации отработанных полимерных пленок и мульчи. С животноводством связаны биодеградация и метановое сбраживание навоза с получением удобрений и биогаза, пробиотики и ростовые гормоны для животных, кормовые антибиотики и вакцины животных, кормовой белок, получаемый микробиологическим способом из различных источников сырья, в основном отходов. Современная биотехнология и генная инженерия позволяет использовать получаемую из изолированных культур ткани безвирусную рассаду картофеля и других культур, трансгенные растения и животных с измененными характеристиками, обеспечивающих высокую хозяйственную продуктивность и экологичность сельскохозяйственного производства.

6. Замещение энергетических ресурсов. В этой области можно отметить следующие возможности биотехнологии:

— Получение биогаза путем биоконверсии различных органических отходов или специально выращиваемых быстрорастущих растений.

— Получение моторного топлива с использованием «биоспирта» – технического спирта, полученного путем биоконверсии сельскохозяйственных отходов, содержащих сахара, крахмал или лигноцеллюлозу. В Бразилии уже сейчас в качестве моторного топлива используют газохол – смесь бензина со спиртом.

— Получение водорода из отходов органического происхождения.

— Есть информация о культивировании специальных видов микроводорослей, накапливающих углеводороды, Пока что их эффективность невелика. Но нельзя исключать, что с помощью генной инженерии будут созданы хозяйственно рентабельные биотехнологические производства углеводородов, что позволит заместить убывающие запасы нефти возобновляемым углеводородным топливом.

— Особенно блестящие экологические перспективы сулит промышленное использование биофотолиза воды цианобактериями или их ферментными системами с получением водорода, хотя и здесь для практического решения задачи нужно решить много технических и биологических вопросов.

7. Реализация систем замкнутого водопользования. В таких системах отработанные водные потоки очищаются внутри самого производства, и очищенные – вновь используются в производстве. На Киришском биохимическом заводе, например, за счет такого решения удалось полностью исключить сброс промышленных стоков в водоемы. Интересно, что при этом снизились расходы и другого сырья – аммонийных и фосфорных солей, которые не сбрасывались в водоемы, а повторно использовались. При достаточно больших концентрациях органических загрязнений в отработанных потоках в системах замкнутого водопользования должна быть биотехнологическая стадия отработки воды.

8. Замещающие технологии экологически чистых материалов и продуктов. Этот раздел по существу касается многих продуктов разного назначения, производимых биотехнологией и имеющих свойства, снижающие экологическую нагрузку на природу. В качестве первого примера можно привести биоразлагаемые полимеры (полиоксибутират, полилактат), разлагающиеся с помощью почвенной микрофлоры и тем самым выгодно отличающиеся от полиэтилена, полипропилена, упаковка из которых создает ясно выраженную экологическую нагрузку на окружающую среду.

Можно также отметить биоудобрения и биоинсектициды, стиральные порошки с ферментами. Созданы биопрепараты против комаров, которые заражают их личинки и препятствуют размножению, и в то же время не оказывают воздействия на человека и окружающую среду, чем выгодно отличаются от химических средств. Конкурируют с обычными пищевыми продуктами такие продукты биотехнологического происхождения, как глюкозо-фруктозные сиропы, получаемые ферментативной обработкой крахмалистого сырья, подкислители – лимонная, молочная и другие органические кислоты, пищевые красители и биоконсерванты микробного происхождения (низин, дигидроксиацетон), пищевкусовая добавка – глутамат натрия, подсластители типа аспартама (в 200 раз слаще сахара), есть даже попытки создать мясо из мицелиальной биомассы съедобных грибов.

9. Биогеотехнология. При добыче природных ископаемых биотехнология также имеет ряд точек приложения.

— Биометаллургия – бактериальное выщелачивание цветных и драгоценных металлов из сульфидных руд вместо пиролитических процессов или использование аминокислотных гидролизатов микробных масс для выщелачивания золота из оксидных руд вместо неэкологичного процесса цианирования.

— Использование биополисахаридов (ксантанов), получаемых биотехнологическим путем, для повышения нефтеотдачи пластов при добыче нефти.

— Микробиологические методы борьбы с метаном в шахтах.

— Биосорбция благородных и редких металлов из морской воды.

10. Биомониторинг воздействия техногенных факторов на окружающую среду. Чаще всего с помощью биологических методов мониторинга контролируют интегральное воздействие загрязнителей на окружающую среду. Наиболее известным примером такого мониторинга является определение БПК – биологической потребности в кислороде, характеризующего собой «обобщенный субстрат» для активного ила или «обобщенный загрязнитель» с точки зрения чистоты воды. Подобного рода интегральных биотестов существует множество, и они продолжают разрабатываться. В иммунодиагностикумах, например, используются свойства антител животных клеток связывать строго определенные виды белков и других биополимеров.

Наконец, концентрации многих загрязняющих веществ определяются с помощью биосенсоров, основанных на специфических реакциях ферментов с измеряемым веществом. Здесь уже определяется не интегральное воздействие, а конкретная концентрация конкретного вещества.

Date: 2015-06-11; view: 13024; Нарушение авторских прав

Понравилась страница? Лайкни для друзей:

ЧТО ТАКОЕ ПРИРОДНОПОДОБНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Что такое Природоподобные Технологии? Набираем в поисковике: «Природоподобные Технологии Википедия», данные отсутствуют (на начало 2019 года). Набираем «Конвергентные Природоподобные Технологии», тоже нет ответа. Придётся самим разобраться.

Слова — Природоподобные Технологии звучат из уст Президента РФ В. Путина, из уст Директора НИЦ «Курчатовский Институт» М. Ковальчука. Раз так, это понятие скоро войдёт в нашу жизнь капитально.

Понятие конвергентности (процесс сведения или сближения) говорит, что наука сводит все части разрозненных знаний в Целое – в осознанно Природоподобное. Мы сможем сразу формировать техноуклад Новой Эпохи, по принципам, как бы, всё, что мы делаем рукотворное, прошло естественный отбор. Мы будем знать и осознанно применять принципы жизнестойкости, равновесия и гармонии Природы.

Развитие Природоподобных Технологий только начинается, мы в самом начале новой цивилизации, и подходим к ней с нескольких сторон. Курчатовский Центр идёт от элементарных частиц, но не только. Курчатовцы оправдывают себя как Центр научной мысли в принципе, есть и серьёзные исследования, например, на молекулярном уровне.

Примеры Природоподобных Технологий есть на разных микро и макроуровнях. Тема нашей частной научной группы – это практика применения Природоподобия в идеологической, политической и социальной сферах, на уровне осязаемой человеком Соразмерности в бытовой, хозяйственной и оборонной инженерии.

Развитие Природоподобных Технологий в России идет впереди планеты всей, в том числе, в тех разделах, которыми занимается наша частная научная группа в гуманитарной и в инженерной сферах.

Это подтверждается анализом явно запущенно-ущербных идеологии и социальных норм ряда развитых государств. Анализом тех инженерных объектов, которые рождает наша цивилизация, например, видны обильные ошибки в строительстве частных домов, особенно опасны ошибки в высотном строительстве, в частности, небоскрёбов, сверх высоких небоскребов, в создании крупных судов, объектов военного и космического назначения, атомной отрасли.

В мире вообще массово производятся объекты с очень спорной жизнеспособностью, скорее с её отсутствием.

Сложно представить, чего добился бы пассионарный Илон Рив Маск, особенно в ракетостроении и программах дальнего космоса, зная некоторые приёмы Природоподобия.

В бизнес проектах видно кто «попал», видно заранее, еще на стадии строительства, в том числе, такая ситуация с крупными сухогрузами, с танкерами, с самыми высокими небоскрёбами, новыми микрорайонами, городами будущего, или кто попал на риск аварийной эксплуатации с некоторыми авианосцами, а так же с подводными лодками, например, спущенными на воду в 2018 году в США.

Мы выявили ряд норм – Стандартов Природы, которые характеризуют жизнеспособность и, соответственно, если эти Стандарты нарушены, жизнь этого рукотворного объекта и в этом рукотворном объекте может быть ущербной.

В первую очередь, это Стандарты Шагов Природной Соразмерности. Трава относится к кустам, как кусты относятся к деревьям – здесь существует правило сборки частей в Целый организм, которое имеет свои особенности в каждой размерной группе. Именно поэтому «конструкция» травы отличается от «конструкции» кустов и, тем более, деревьев.

Стандарты, так же, касаются факторов «постоянных» и «переменных» размеров. В Природе есть размеры, которые как бы – «фиксируются», а есть размеры, которые Природа «проскакивает». Этому есть ряд характерных примеров, например молния бьёт скачками, или скачкообразный рост бамбука, заснятый на камеру и прокрученный в быстром режиме.

Создайте инженерный объект из «переменных» размеров и Вы получите объект, несущий состояние разрушения, тяги к изменению.

Важнейшей, даже ключевой, темой Стандартов Природы являются — особенности формирования Пространства. Эти особенности впервые открыты нашей научной группой, во всяком случае, подобной информации нет нигде в открытых источниках.

Сегодня, при помощи выработанных нами Стандартов, можно охарактеризовать любой рукотворный объект на соответствие Природной экологии и жизнестойкости, в том числе любой объект на стадии создания или планирования, например, Сверхвысотное здание, оборонный или космический объект.

Природоподобные Технологии в экологии – обязательны, точнее, без них экология ущербна, или это просто псевдоэкология.

Нам даже пришлось организовать частный научный Центр Стандартов Природоподобных Технологий, и мы можем, уже сейчас, дать экспертное заключение о соответствии проектируемого или существующего объекта – Стандартам Природоподобия.

Природоподобные Технологии в строительстве, на сегодня, наше любимое поле. Инновационные возможности позволяют скомпоновать идеальные, с точки зрения Природы, спальное место и спальню (кто-нибудь хочет наконец выспаться), дома, домовые хозяйства, храмы, храмовые комплексы, посёлки и города будущего, новые столицы (столицу России), в них человек будет чувствовать себя «как на Природе», в своей родной среде, в «своей тарелке».

Особо надо отметить, что «здоровье» высотного строительства, сильно зависит от приёмов Природоподобия, а самый высокий небоскрёб в мире, или сеть самых высоких небоскрёбов, создать без употребления Стандартов Природоподобия, это всё равно, что построить «заминированные» дома (что, зачастую, собственно и происходит), которые могут «взорваться» в любое время, уж слишком опасны нарушения Природной Соразмерности на крупных Шагах, плюс к тому, нарушения Стандартов Природы банально разоряют.

Природоподобные Технологии в сельском хозяйстве позволяют, используя некоторые приёмы Природного Земледелия и Стандарты Природной Соразмерности, создавать аграрные хозяйства, специальные водоёмы, поля, сады, парки, террасы с эффектом «райских кущей» — биоценозного взрыва.

Этот подход решает навсегда аграрный вопрос в России и в мире в целом, и по экологичности продукции, и по продуктивности, и по рентабельности отрасли. Качество сельхозпродукции выращенной на монокультурной грядке и в Природоподобном биоценозном соседстве – две разницы из серии — «навсегда».

Пару слов о Природоподобных Технологиях в политике, идеологии, государственном и социальном строительстве, экономике, а так же в психологии межличностных отношений, семье, проблемах поколений, проблемах мужчины и женщины. Основной принцип регулирующий эти аспекты, это некий Природный регулятор равновесия зависящий от предпочтений и акцентов в личном, общественном и экономическом смысле.

Этот принцип равновесия в Природоподобии, опирающийся на проявления закона Триединства, точно реагирует последствиями на наши доминанты, что инженерно, буквально регулирует причины и следствия в личном, социальном, экономическом и государственном строительстве.

Природоподобные Технологии переводят нас в следующую эпоху по всем аспектам жизни и цивилизационно-определяюще поведут нас в новом тысячелетии.

P.S. В качестве свежего примера применения Природоподобных Технологий на практике, вполне уместно привести пример проекта частного дома, идеального с точки зрения Природоподобия. Наша научная группа именно этот проект разработала в 2018-2019 году.

Дом проектировался так, как бы его вырастила сама Природа, если бы в ДНК было такое задание, с учётом утилитарных запросов человека, достижений прогресса, а так же с учётом, как бы уже пройденного естественного отбора. В нём удалось свести каждую часть к отражению принципов, которые использует Природа, но что особенно ценно, впервые, все части собраны в Целое — согласующееся с Шагами Природных Ростовых Групп.

Технологии из природы


Мы — дети техногенной цивилизации. На протяжении всей своей истории человечество старается «обуздать» природу, стать «хозяином», безоглядно извлечь ресурсы, считая себя чем-то отдельным от экосистемы планеты. Однако банальная истина «мы — часть природы» не перестаёт от этого быть истиной. И время от времени это проявляется в том, что мы заимствуем у природы те или иные идеи, не сумев успешней решить какую-то задачу. Зачастую даже неплохо получается.
Эволюция живых существ длится на Земле около 3,8 млрд лет. Бесчисленное количество видов появлялось и исчезало, возникали новые органы, механизмы адаптации, поведенческие шаблоны. Всё это оттачивалось на протяжении огромного, по человеческим мерками, временного периода. И современный живой мир просто переполнен идеями, решениями, алгоритмами и технологиями, которые только и ждут, чтобы их заметили и применили в подходящих случаях.
Самый известный пример заимствования идеи из природы — самолёт. Конфигурация, ставшая основой для подавляющего числа летательных аппаратов, которые тяжелее воздуха, копирует птиц: крылья, фюзеляж (тело), хвостовое оперение для стабилизации в полёте. Профиль крыла, обеспечивающий подъёмную силу, также взят у птиц.

Другой пример «природной» технологии ежедневно используется сотнями миллионов людей по всему миру. «Липучка», она же велкро (Velcro, комбинация слов velvet и crochet (фр.)) — вид застёжки, разработанный в 1948 году швейцарцем Георгом де Местралем (George de Mestral). Легенда гласит, что идея «липучки» пришла Георгу в голову после очередной прогулки с собакой, когда ему пришлось очищать одежду и шерсть питомца от репьев.

Изучив растение под микроскопом, Георг обнаружил маленькие крючки на концах узеньких листочков. Дальше начались эксперименты с разными материалами, что привело к созданию современной версии «липучки» из нейлона и полиэстера.

Недавние успехи в создании супергидрофобных покрытий во многом тоже стали возможны благодаря природному дизайну.

Суть заключается в том, что поверхность материала покрыта мириадами нановолосков/трубочек определённой формы, создающих своеобразную воздушную прослойку между самим материалом и попадающей на него жидкостью. В результате смачивания поверхности не происходит. Если угол между поверхностью и стенкой капли превышает 90 градусов, то такое покрытие считается гидрофобным, и при определённых условиях его всё же можно намочить. Если же угол превышает 150 градусов, то это уже супергидрофобное покрытие, которое никогда не намокает.


Куда менее известен другой пример заимствования природной технологии — создание искусственного листа. Исследователю Дэниелу Носера (Daniel Nocera) удалось создать относительно дешёвую конструкцию электрической батареи, действующей по принципу листа дерева.

Устройство размером с игральную карту состоит из силиконовой подложки, управляющей электроники и катализаторов, сделанных из никеля и кобальта. Помещённый в сосуд с водой (около 3,5 л) и выставленный на солнце, такой искусственный лист начинает разлагать воду на водород и кислород. А они, в свою очередь, должны накапливаться в баллонах и питать топливные ячейки, дающие электричество. Четыре года назад прототип искусственного листа мог работать в течение 45 часов без снижения производительности и был примерно в 10 раз эффективнее листа настоящего, хлорофиллового. По мнению разработчика, один такой лист мог выработать достаточно водорода и кислорода для дневного снабжения электричеством среднестатистического американского загородного дома.
Последние десять лет учёные уделяют немало внимания небольшой медлительной рептилии — геккону. Он способен передвигаться по совершенно гладким вертикальным поверхностям, например, стеклу. Лишь сравнительно недавно удалось выяснить, как он это делает: лапы геккона покрыты крошечными волосками, на концах которых находятся плоские лопатки-листочки. Они столь малы, что между ними и поверхностью возникают силы Ван-дер-Ваальса — силы межатомного притяжения. Притяжение лопаток очень невелико, но они берут количеством. В результате геккону хватает «липкости», чтобы ползать по стеклу, как муха. С момента открытия этого эффекта многие исследовательские группы по всему миру пытаются создать достаточно эффективные искусственные аналоги. Есть уже несколько довольно глубоко проработанных изобретений, например, Geckskin. Это гибкая лента, которую можно «приклеить» к любой достаточно гладкой поверхности, выдерживающая приличную нагрузку. Естественно, никакой клей, на самом деле, не используется.

Птицы вдохновили людей не только на полёты. Флоридский институт исследования людей и машин (Florida institute for human & machine cognition, IHMC) совместно с Массачусетским технологическим и ДАРПА разрабатывают очень быстро бегающего робота. Источником вдохновения для исследователей стал страус. И им уже удалось добиться впечатляющих результатов:

Современная робототехника вообще испытывает большое влияние со стороны природных решений. Например, при создании сверхмалых летающих дронов/роботов — микро-БЛА — разработчики сплошь и рядом обращаются к теме орнитологии и энтомологии. Это совершенно логично: никто лучше насекомых не освоил приземное воздушное пространство, а в более крупном масштабе безраздельно властвуют птицы.

Перечислять можно очень долго. Мы заимствуем формы, устройство, принципы взаимодействия, поведенческие схемы и многое другое. Но почему-то по-прежнему считаем себя хозяевами природы. Пора признать, что это далеко не так, природа просто терпелива и снисходительна к нам. Возможно, переход от заимствования идей к дружественным биосфере технологиям позволит сохранить хотя бы часть нашей привычной среды обитания. Например, внедрение по-настоящему биоразлагаемой упаковки – одно это уже внесёт огромный вклад в светлое будущее человечества.

Технологии природы

В этом цикле из трёх интересных документальных фильмов речь идёт о наиболее совершенных изобретениях, которые уже созданы природой, и к пониманию которых стремится прийти человек. Сможем ли мы в начале третьего тысячелетия создать настоящие, а не мнимые природосберегающие технологии?

См.также статьи Дмитрия Мыльникова на эту интереснейшую тему:

«Прекрасный мир, который мы потеряли». ]]>Часть 1]]> ]]>Часть 2]]> ]]>Часть 3]]>

Технология от природы. «Волшебство движения»

Наука обращается к природе за новыми решениями. Идеи можно почерпнуть, где угодно, наблюдая за бегающими, ползающими и летающими тварями. Мы узнаем, о том, как создавал свои планеры Леонардо да Винчи, как братья Райт учились менять направление полёта, подобно ястребу, а также о том, чем могут помочь изобретателям стрекозы, мухи, пингвины и другие живые существа.

Технология от природы. «Материальный мир»

Исследуя принцип строения природных материалов, мы попытаемся выяснить, как можно их использовать. В чём секрет древесины, как создаются осиные гнёзда, и почему оленьи рога не ломаются в поединке между самцами. Как рыба-кузовок стала прототипом автомобиля, из чего делают контактные линзы, и откуда взялась водоотталкивающая краска.

Технология от природы.»Энергия жизни»

Чтобы понять, как использовать силу падающей воды и солнечный свет, мы отправимся в путешествие по заповедным местам. Изучим строение глиняного термитника со сложной системой вентиляции и подземными садами. А потом на примере обычной комнатной мухи и рыжего таракана нам покажут, как насекомые помогают человеку в освоении иных миров.

Природоохранные технологии. Применение экологически чистых и безотходных производств

Человечество существует за счёт природной среды. Биосфера обеспечивает нас всем необходимым для нашей комфортной и нормальной жизнедеятельности: это и различные вещества, энергия, информация. Но в отличие от животных, которые всё потребляют в естественном, готовом виде, люди всё преобразуют и приспосабливают к своим потребностям, то есть производят предметы потребления.

Со временем, люди, всё больше подчиняя себе дикую природу, совсем забыли, что о ней нужно заботиться. Ведь запасы природных богатств ограничены и зачастую невосполнимы. Современная обстановка на планете сложилась так, что качество окружающей природной среды с каждым днём всё ухудшается. Так, например, неразумное воздействие человека на природу привело к сокращению площадей лесов, уменьшению плодородности пахотных земель, опустыниванию, сокращению численности многих видов животных и растений, засорению водоёмов, а также загрязнению атмосферы и так далее.

В чём причина такого отрицательного воздействия человека на природу? Конечно же это несовершенство производства и нерациональная организация природопользования. Со временем образовался своего рода конфликт между обществом и природой, который создаёт угрозу появления необратимых изменений в природных системах.

В связи с этим возникла необходимость в контроле за изменениями в окружающей среде.

Нужно разобраться в чём же суть этого контроля.

Понятно, что для выявления изменений состояния биосферы под влиянием деятельности человека необходима целая система наблюдений. Такую систему в настоящее время принято называть мониторингом.

Вообще, экологический мониторинг или мониторинг окружающей среды ­– это комплексная система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды, в первую очередь уровней загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, под действием природных и антропогенных факторов.

Из определения можно заметить, что мониторинг включает в себя три основные процедуры: это наблюдение, оценку состояния и прогноз возможных изменений. Но самым важным элементом экологического мониторинга всё же является оценка состояния природной среды.

Источниками информации при проведении оценки служат данные, которые получают в процессе наблюдений за окружающей средой. Этапами этой оценки являются выбор показателей и характеристик объектов окружающей среды и их непосредственное измерение. Набор параметров должен отвечать на вопрос «Каково состояние объекта?».

Что касается объектов экологического мониторинга, то его объектами являются атмосфера, гидросфера, почва, биота (то есть совокупность видов растений, животных и микроорганизмов), урбанизированная среда и население.

Основная цель экологического мониторинга – это предупреждение критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей, благополучия других живых существ, различных природных и созданных людьми объектов.

Кстати, в нашей стране такой контроль осуществляет РОСГИДРОМЕТ – Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Особую важность для экологии представляют природоохранные технологии. Это технологии, которые направленны на снижение вредного воздействия на окружающую среду.

К природоохранным технологиям можно отнести: переработку бытового мусора и промышленных отходов; рациональное использование лесов и пахотных земель; рациональное использование минеральных ресурсов; рациональное использование водных ресурсов.

Одна из важнейших современных проблем человечества – это утилизация бытовых и промышленных отходов.

В настоящее время существуют следующие способы утилизации мусора: захоронение, сжигание, обезвреживание и переработка. Кстати, последний способ – самый перспективный и рациональный.

Не секрет, что от всего, что производят люди, с каждым днём всё больше и больше становится мусора. Нужно обратить внимание, всё что нас окружает со временем, как бы мы этого хотели или не хотели, становится мусором. Любая вещь – это будущие отходы. Выбрасывая их, большинство людей не задумываются и не хотят задумываться о том, что происходит с мусором дальше. А ведь его сжигают, засоряя при этом атмосферу; закапывают в землю, что приводит к загрязнению грунтовых вод; выбрасывают в океан и тем самым каждый год убивают миллионы морских животных и птиц.

Вот только задумайтесь, один человек ежедневно выбрасывает около 2 кг мусора, почти 60 кг в месяц, и больше 700 кг в год. Но ведь абсолютно всё, что производят и используют в своей жизнедеятельности люди можно переработать. Как бы странно это ни звучало для вас, но в бытовом мусоре содержится много ценных веществ: таких, как органические соединения, годные для удобрения, бумага и картон, стекло, пластмасса, кожа, дерево, металлы и так далее.

В настоящее время разрабатывают много проектов и строят специальные заводы по переработке мусора. Такие заводы более безопасны для окружающей среды и в тоже время более экономичны, чем мусоросжигательные установки. Сократить накопление отходов позволяет многоразовое использование стеклянных бутылок, сбор пластмассовых бутылок и полиэтиленовых пакетов для их переплавки.

Наиболее эффективным способом предотвращения накопления отходов является их вторичная переработка, или рециклинг. Главная задача рециклинга – сделать так, чтобы мусор стал продуктом, который будут покупать, продавать и производить из него другие материалы, но не закапывать и не сжигать. Рециклинг – это перспективное направление создания промышленных производств с безотходной технологией.

Безотходной технологией называют такой принцип организации производства продукции, который подразумевает использование сырья и энергии в замкнутом цикле. То есть чтобы выполнялась следующая цепочка: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы. Такое производство позволяет сделать как можно меньшим воздействие на окружающую среду и не нарушать её нормальное функционирование.

Современные технологии позволяют получать из отходов сырьё для строительных материалов и дорожных покрытий. Переработанный мусор востребован в металлургической и лёгкой промышленности. Так, к примеру, рассмотрим привычную для всех пластиковую бутылку. Кстати, это самый распространённый мусор на нашей планете.

А вы когда-нибудь задумывались о том, что безобидная с виду пластиковая бутылка является одним из самых опасных бытовых отходов? Пластик разлагается веками и при сжигании выделяет токсичные вещества.

Но если его отправить на перерабатывающий завод, то в результате мы можем получить много полезных вещей. Например, перерабатывая пластик получают полиэфирное волокно – это качественный синтетический материал. Из него в последствии производят синтетические подушки, одеяла, искусственный мех, кровельные материалы и так далее. А ещё, переработав тонну пластиковых бутылок, можно сэкономить 750 кг нефти.

Что касается других отходов, то, например, из бумажных отходов можно получить картон, туалетную бумагу или топливные брикеты, древесные отходы можно переработать в пеллеты или в отопительные брикеты, из пластмассовых и стеклянных отходов можно получить новые изделия. А из 670 алюминиевых банок можно сделать новый велосипед.

А теперь можно поговорить о рациональном использовании лесов и пахотных земель. Для чего нам это нужно? Леса покрывают около 30% суши Земли. Земельные ресурсы, почвенный покров – это основа всей живой природы. Веками создавалось это природное богатство.

Но с ростом человечества всё больше территорий, занятых лесами, сокращается. Так, например, леса вырубают для пастбищ и земледелия, под строительство промышленных объектов, городов, транспортных коммуникаций; из леса изготавливают различные товары народного потребления, так он является высококачественным строительным материалом. Лес используют как топливо. А ещё леса сокращаются и деградируют от загрязнения воздушной среды и почв.

По официальным данным, за последние 200 лет планета Земля уже потеряла половину своего лесного массива. Уничтожение лесов такими быстрыми темпами ведёт к катастрофическим последствиям для всего мира. Ведь, как мы знаем, лес – это «лёгкие планеты», и с уменьшением лесов сокращается поступление кислорода в атмосферу.

Отношение человечества к лесным ресурсам должно измениться. Нельзя рассматривать лес лишь с хозяйственной точки зрения. Для дальнейшего существования человечества необходима охрана лесов и лесовосстановительные работы. Что же мы можем для этого сделать?

Во-первых, постараться остановить расширение городов, которые поглощают сельскохозяйственные земли и увеличивают риск перевода лесных земель в пахотные.

Во-вторых, совершенствовать и использовать биохимические технологии ухода за лесом.

В-третьих, стараться более широко использовать заменители древесины. Например, пластик может применяться для упаковки; стекловолокно, бетон, кирпич могут заменить строительные материалы.

В-четвёртых, повышать возможности использования вторичного леса для производства древесины.

И, в-пятых, обязательно заниматься возобновлением леса. А для этого нужно увеличивать площади лесов, искать более эффективные технологии борьбы с вредителями лесов, пожарами, ураганами; выводить сорта деревьев более высокого качества, которые будут быстрее расти, иметь лучшее строение волокна, будут более устойчивыми к болезням и вредителям.

Дальнейшее расширение площадей пахотных земель невозможно без уничтожения лесов. А значит, люди должны искать способы для повышения плодородия почв, находящихся под сельскохозяйственными культурами. Для этого нужно постараться в большей степени заменить синтетические препараты, которые используются в качестве удобрений, на органические удобрения, например, навоз; а также применять севооборот – это чередование культур, способствующее повышению плодородия почвы.

А ещё можно поговорить о рациональном использовании минеральных ресурсов. Но прежде надо напомнить, что минеральные ресурсы (или ресурсы земных недр) – это природные вещества минерального происхождения, которые используются для получения энергии, сырья и материалов.

Минеральные ресурсы относятся к не возобновляемым природным запасам нашей планеты. Именно поэтому главная проблема – это истощение мировых запасов полезных ископаемых. Ежегодно из недр земли извлекается около 100 млрд тонн минеральных ресурсов, из которых 90 млрд тонн попросту превращается в отходы. Так, за последние 40 лет глобальное потребление минеральных ресурсов возросло в 25 раз, а отходов производства стало в 10–100 раз больше.

Поэтому ресурсосбережение и снижение уровня загрязнения окружающей среды – две основные задачи рационального использования минеральных ресурсов.

Чтобы рационально использовать минеральные ресурсы нашей планеты, учёные постоянно работают над совершенствованием способов добычи и переработки всех полезных ископаемых. Важно не только добыть как можно больше минерального сырья, но и использовать его по максимуму, и позаботиться о полной утилизации отходов. Так, например, при разработке комплексных руд не только добываются основные компоненты, но и попутно извлекаются сопутствующие полезные вещества, такие как кобальт, никель, титан, ванадий, фосфор и другие элементы. При разработке месторождений проводят целый комплекс работ, направленных на защиту окружающей среды: атмосферы, почвы, воды, растительности и животного мира. С целью сохранения запасов минерального сырья разрабатывают синтетические материалы – аналоги, которыми можно заменить наиболее дефицитные ископаемые. Чтобы создать потенциальные запасы минеральных ресурсов, большое внимание уделяют геологической разведке.

А теперь давайте обсудим способы рационального использования водных ресурсов.

Гидросфера – это одна из самых важных составляющих нашей планеты. Она занимает около 70% поверхности земного шара. В то же время 97–98% воды – это солёные воды морей и океанов. И только лишь 2–3% – пресная вода, необходимая для жизни.

Вода – это источник жизни, без неё не могут существовать ни животные, ни растения, ни человек. Как мы уже знаем, наше тело на 70% состоит из воды. Тела животных содержат, как правило, не менее 50% воды.

Рост городов, бурное развитие промышленности и сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов всё больше усложняет проблемы обеспечения водой. Только за последние 50 лет потребление воды возросло вчетверо. Однако большая часть водных ресурсов тратится попусту: испаряется, теряется из-за утечек и так далее.

Сейчас многие учёные занимаются поиском способов рационального использования водных ресурсов. А для этого они предлагают полностью исключить сброс сточных вод в природные водоёмы. Все организации, деятельность которых влияет на водный режим, обязаны: проводить на используемых территориях гидромелиоративные, агротехнические и санитарные мероприятия, которые будут улучшать водный режим; использовать водные источники, не превышая установленных норм; а также сооружать и использовать очистные устройства искусственной или естественной очистки воды.

В завершении хочется сказать, что наша планета не так велика и все природные процессы, которые протекают на ней, тесно взаимосвязаны. Уничтожение лесов в одной стране приводит к сокращению природных богатств всей планеты, выбросы химических веществ на одном континенте могут вызвать рак кожи у людей, живущих в других частях света, поступление в атмосферу углекислого газа в одном месте ускоряет изменение климата Земли в целом. Но люди могут изменить ситуацию. Ведь, как мы поняли, современные технологии способны превратить мусор в сырьё для новых материалов, сделать окружающую среду чище и сэкономить энергоресурсы. С их помощью человечество может спасли Землю от экологической катастрофы и сохранить её для следующих поколений. Беречь природу задача каждого из нас!

Природоохранные технологии

Введение

    Природоохранной является любая деятельность, направленная на сохранение качества ОС на уровне, обеспечивающем устойчивость биосферы.

    Направления природоохранной деятельности:

    • Очистка вредных выбросов;
    • Устранение самих причин загрязнения.

Одной из важнейших проблем окружающей среды является

    проблема сбора, удаления и ликвидации или утилизации твердых производственных отходов и бытового мусора. Она решается путем организации свалок, переработки мусора на компосты с последующим использованием в качестве органических удобрений или в биологическое топливо (биогаз), а также сжигания на специальных заводах. Специально оборудованные свалки называются полигонами и представляют собой довольно сложные инженерные сооружения, особенно если речь идет о хранении токсичных или радиоактивных отходов. Под складирование более 50 млрд. т накопленных в России отходов занято 250 тыс. га земельных угодий.

Природоохранные технологии на полигонах ТБО

    Под рекультивацией полигонов хранения отходов понимается в основном комплекс работ по устройству системы поверхностной изоляции, созданию плодородного корне-обитаемого почвенного слоя и восстановлению живых компонентов биоты (микроорганизмы, грибы, высшие растения), так называемая биологическая рекультивация.

    Большинство функционирующих и закрытых полигонов в России недостаточно оборудованы инженерными сооружениями, позволяющими обеспечить максимальное снижение загрязнения окружающей среды. Принятая система унитарного сбора ТБО (без разделения на органические, неорганические, опасные и т.п. компоненты) также усиливает недостатки технологии хранения отходов на полигонах.

    Первоочередным этапом разработки природоохранных мероприятий на полигонах ТБО должна стать оценка данных по следующим характеристикам:

    • месторасположение полигона ТБО или свалки;
    • тип полигона (свалки);
    • период эксплуатации;
    • виды, характеристики и количество размещенных отходов;
    • метод складирования;
    • толщина слоев складирования;
    • наличие экранов, дренажных и газосборных систем;
    • химико-биологические характеристики свалочной массы;
    • гидрогеологические условия прилегающих территорий.

    В такой ситуации потребуется проведение инженерно-геологических изысканий и исследование свалочных масс в лабораторных условиях для получения информации по следующим вопросам:

    • каковы состояние свалки или полигона ТБО (активность, степень биодеградации) на текущий момент времени и прогноз на ближайшие 20-40 лет;
    • есть ли опасность выбросов биогаза и возникновения пожара на свалке
    • существует ли опасность загрязнения прилегающих территорий полигона за счет эмиссий фильтрата;
    • приведут ли процессы биодеградации свалок к просадкам грунта;
    • насколько эффективна изоляция полигона, примененная при его строительстве и закрытии?

Различают 3 основных этапа существования полигона

Природоохранные технологии в бурении

    Обеспечение нормативного качества природной среды при строительстве скважин возможно принципиально двумя путями — совершенствованием основных технологических процессов в направлении резкого повышения уровня их экологичности и созданием специальных технологий утилизации отходов бурения и нейтрализации их вредного воздействия при сбросе в объекты окружающей среды с оптимальным рассеиванием остаточного загрязнения в лито- и гидросфере.

    Проектирование системы оборотного водоснабжения буровой начинается с составлением схемы водопотребления и водоотведения с указанием качественной и количественной характеристик воды в каждой технологической операции и научно обоснованных требований к качеству используемой воды. Проектирование системы оборотного водоснабжения должно проходить в увязке с основной технологией. Для этого следует разработать:

    • рациональную научно обоснованную схему использования технической воды в водопотребных точках буровой с учетом требований к качеству воды во всех технологических операциях и многократного повторно-последовательного ее применения;
    • рациональную систему канализации БСВ; локально замкнутую систему технического водоснабжения буровой;
    • рациональную технологию очистки и доочистки буровых сточных вод с учетом возможности безопасного сброса в объекты природной среды, откачки в нефтепромысловый коллектор для использования в системе поддержания пластового давления или закачки в поглощающие горизонты на захоронение.
    • Образующиеся при очистке БСВ осадки следует максимально утилизировать или обезвреживать.

    После разработки схемы водопотребления и водоотведения должна производиться оценка качества БСВ как по концентрационному признаку, так и характеру загрязнения

    Принципиальная схема водообеспечения буровой, обеспечивающая решение природоохранных задач, должна в общем случае предусматривать следующие блоки:

    • инженерную систему канализации стоков и их отвод в места организованного сбора;
    • блок очистки БСВ;
    • блок накопления очищенных стоков;
    • водораспределительную емкость для направления технической воды на точки водоиспользования с целью вовлечения ее в водооборот.

    Одной из актуальных проблем природоохранных технологий в бурении является максимальная утилизация образующихся отработанных буровых растворов и шлама.

    Основополагающими принципами концепции малоотходной технологии строительства скважин применительно к полужидким и твердым отходам бурения, т.е. ОБР и шламу, являются:

    • создание и внедрение технологических процессов комплексной переработки отходов с получением товарной продукции с соответствующими потребительскими свойствами;
    • создание и внедрение принципиально новых технологических процессов с образованием минимально возможных объемов отходов бурения.

    Основными требованиями к природоохранным технологиям являются:

    • соблюдение в полной мере экологических нормативов ведения буровых работ,
    • максимальная утилизация производственно-технологических отходов бурения.

    Заботясь о совершенствовании инженерной охраны окружающей природной среды, надо помнить, что никакие очистные сооружения и безотходные технологии не смогут восстановить устойчивость биосферы, если будут превышены допустимые (пороговые) значения сокращения естественных, не преобразованных человеком природных систем, в чем проявляется действие закона незаменимости биосферы.

§7. Природоохранные технологии

Экологический мониторинг.

Особое значение в современных экономических условиях приобретает использование достижений научно-технического прогресса для решения природоохранных задач. Это в первую очередь касается оптимизации и совершенствования экологически безвредных и ресурсосберегающих технологических процессов, создания комплексных безотходных производств, широкого применения водооборотных схем, систем контроля за выбросами загрязняющих вешеств в окружающую среду и состоянием природных объектов и всей биосферы с целью ранней диагностики начавшихся изменений.

Все возрастающая опасность отрицательного воздействия интенсификации промышленного и сельскохозяйственного производств на здоровье людей требует надежной оценки состояния природной среды.

Информационная система наблюдения и анализа состояния природной среды, в первую очередь уровней загрязнений и эффектов, вызываемых ими в биосфере, получила название мониторинга.

Рассмотрите блок-схему мониторинга, предложенную Ю.А. Израэлем (1974).

Информационная система (мониторинг)

Мониторинг включает три основных процедуры: наблюдение, оценку состояния и прогноз возможных изменений.

Важнейший элемент мониторинга — оценка состояния природной среды. Этапами этой оценки являются выбор показателей и характеристик объектов окружающей среды и их непосредственное измерение. Набор параметров должен отвечать на вопрос «Каково состояние объекта (природной среды)?».

Новая промышленная технология непременно должна проходить экологическую экспертизу, т.е. опенку по веем параметрам монитори н га.

И только в том случае, если эта технология кроме технических достоинств отвечает природосберегающим требованиям, она имеет право на внедрение.

Переработка бытового мусора и промышленных отходов.

Большую проблему с точки зрения экологии представляет утилизация бытовых и промышленных отходов. В России на санкционированных и несанкционированных свалках, хранилищах, полигонах скопилось около 86 млрд. т твердых отходов производства и потребления, или более 530 т на каждого жителя страны. Коммунальные отходы от этого числа составляют примерно третью часть. Из этой массы на мусоросжигательные заводы поступает приблизительно 5%, остальное идет на полигоны и свалки.

Кроме того, на территории России накоплено 1,1 млрд. т опасных отходов. К ним относятся радиоактивные отходы, пестициды, запрещенные к употреблению или пришедшие в негодность запасы химического оружия, диоксины, которые содержатся в отходах хлорного производства и целлюлозно-бумажных комбинатов.

Сельскохозяйственные отходы в России значительно меньше промышленных. Наиболее опасны из них навозные стоки крупных животноводческих комплексов, которые ежегодно выбрасывают 140—150 млн. т разжиженного навоза и помета. Только 67% из них используется в виле удобрений, а остальная часть сбрасывается и становится источником загрязнения поверхностных, подземных и, как следствие, питьевых вод.

Ежегодное накопление различных видов твердых отходов в России — 10—15 т на человека, в том числе токсичных 0.8 т и разжиженного навоза 1 т. Степень утилизации отходов невелика: для инертных веществ (вскрышные породы, зола, строительный мусор) она не превышает 20—30%, для опасных — 10—25%. Сельскохозяйственные отходы утилизируются примерно на 70%, а радиоактивные в основном хранятся или подвергаются захоронению. В Европе приходится 10—11 т отходов на душу населения; доля бытовых — 6%, в России — 3%.

Многие виды отходов в странах Европы успешно утилизируются. Так, в ФРГ сельскохозяйственные отходы утилизируются на 90%, корпуса автомобилей — на 98%, отработанные масла — более чем на 90%, покрышки автомобилей — почти полностью. Вместе с тем такие виды отходов, как строительный мусор, отходы горнодобывающей промышленности, в основном складируются, как и 50% промышленных шламов. С 1970—1980 гг. в ФРГ скопилось столько мусора и отходов, что для его перевозки потребовалось бы 2,7 млн. довольно больших грузовиков. Сцепленные в один автопоезд, они бы 40 раз покрыли расстояние от Кельна до испанской границы. Размещение 1 т бытового мусора на свалках обходится Германии примерно в 1000 долларов. Развивается нелегальный вывоз опасных отходов в страны Африки и Азии, а также размещение там предприятий по их сжиганию.

Особую угрозу для экологии представляют «дикие» свалки, откуда ядовитые вещества и микроорганизмы, попадая в подземные воды, распространяются на многие километры. На таких свалках сильно размножаются крысы, являющиеся переносчиками ящура, лихорадки, сыпного тифа, чумы, гельминтов.

В то же время в бытовом мусоре содержится много ценных веществ: органические соединения, годные для удобрения, бумага и картон, стекло, пластмасса, кожа, дерево, металлы. Поэтому разрабатываются проекты и строятся специальные заводы по переработке мусора. Они более безопасны для окружающей среды и одновременно более экономичны, чем мусоросжигательные установки. Сократить накопление отходов позволяет многоразовое использование стеклянных бутылок, сбор пластмассовых бутылок и полиэтиленовых пакетов для переплавки и т.д.

Нет нужды доказывать, что техника все больше совершенствуется. Все больше производится сложных машин и механизмов, которые состоят из самых разнообразных материалов: черных и цветных металлов, пластмасс, дерева, резины, стекловолокна и композитов. Срок службы таких изделий определяется не их физическим износом, а моральным устареванием. Все чаще технически «здоровые» изделия и материалы оказываются на свалке. Но ведь можно их использовать как сырье для новых механизмов, т.е. ре- циклироватъ. Цикличность материальных потоков — перспективное направление создания промышленных производств с безотходной технологией.

Безотходная технология

Безотходная технология — это такой способ производства продукции, при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле: сырьевые ресурсы — производство — потребление — вторичные сырьевые ресурсы. Это позволяет сделать минимальным воздействие на окружающую среду и не нарушать ее нормального функционирования.

Большинство современных производств загрязняют окружающую среду выбросами в воздух и в воду своих отходов. Однако эти отходы содержат в себе нужные для хозяйствования вещества: металлы, стекло, бума1у и др. Задача заключается лишь в том, чтобы разработать механизмы выделения этих компонентов из отходов. Наиболее перспективным проектом является создание таких производственных технологий, когда отходы одного процесса используются в качестве сырья для другого. В результате объем твердых, жидких и газообразных отходов, сбросов и выбросов будет минимальным.

Ученые считают, что уже сейчас имеется достаточно технических знаний и оборудования, чтобы повторно использовать 2/3 образующихся отходов. Главный тормоз — неправильная организация производства, отсутствие у производителей экологических знаний и культуры природопользования, низкие цены на природные ресурсы и незначительные штрафы с предприятий, загрязняющих окружающую среду.

Наиболее широко из безотходных технологий в нашей стране используются замкнутые системы промышленного водоснабжения. Создаются установки для получения их отходов биогаза. Небольшие установки (объемом от 1 м3 до 500 м3) используются на фермах, более крупные — на сахарных, слирговых и других заводах, а также на свалках бытовых и промышленных отходов. Конструкции установок одинакового объема могут сильно отличаться в зависимости от вида сырья, занимаемой площади, необходимой степени очистки газа. Проблемами технологий производства биогаза занимается новая область науки и промышленного производства — биотехнология. В мире эксплуатируется более 8 млн. установок для производства биогаза.

Экологически устойчивое развитие человечества.

Устойчивое развитие — это улучшение жизни людей в условиях устойчивой биосферы, т.е. в условиях, когда хозяйственная деятельность не влечет превышения допустимого порога возмущения биосферы или когда сохраняется такой объем естественной среды, который способен обеспечивать устойчивость биосферы с включенной в нее хозяйственной деятельностью человека.

Если бы человечество вернулось в пределы допустимой хозяйственной емкости биосферы, то экологические проблемы исчезли бы автоматически, прекратились бы антропогенные изменения окружающей среды. Когда все человечество примет стратегию сохранения и наращивания нетронутой части природы, то проблема сокращения населения и мощности хозяйственной деятельности будет отодвинута на более поздние сроки. Для стабилизации окружающей среды необходимо сократить площадь нарушенных человеком земель с 61% в настоящее время до 20%. Таким образом, человек должен сократить площадь, освоенную хозяйственной деятельностью на суше, до 30 млн. км2. Параллельно усилиям по сокращению нарушенных хозяйственной деятельностью земель следует прилагать усилия по стабилизации населения и постепенному сокращению энергетической мощности хозяйственной деятельности за счет энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий.

История биосферы показывает, что почти 4 млрд. лет она преодолевала все потрясения: гасила последствия мощнейших вулканических извержений и падений крупных небесных тел, переходила на новые уровни устойчивости при оледеневшей или безлёдной Земле, а также при объединении и распаде материков, всегда стабилизируя окружающую среду и удерживая ее вдиапазоне, приемлемом для жизни. Возможно, что в прошлом в природе возникали виды-разрушители, но она отсекала их, а исчезнувший вид, как показывает палеонтология, уже никогда не появлялся вновь. Нет никаких оснований полагать, что законы существования и развития биосферы отменены для человека. Поэтому если «человек разумный» и дальше будет руководствоваться мифами и иллюзиями о своей главенствующей роли в природе и не предпримет мер для своего спасения в условиях приближающейся его усилиями экологической катастрофы, то природа найдет способ избавиться от этого вида-разрушителя. Подобной перспективы можно избежать, если встать на путь разумных, сбалансированных действий в рамках биосферной концепции развития, которая основана на законах физики, химии и биологии.

Мониторинг, экологическая экспертиза, утилизация, безотходная технология, устойчивое развитие.

Практическая работа

Уборка мусора около школы или в лесу

Теоретический аспект. Мусор не только опасен с экологической точки зрения, но и доставляет своим видом неприятные ощущения. Он сильно ухудшает восприятие природы, памятников архитектуры, культуры населения. Недаром с давних времен во всех странах в почете были люди аккуратные, хозяйственные, рачительные. Только у нерях было в домах и возле них грязно, не прибрано. Чистота на рабочем месте, дома, в школе и вокруг вас является показателем вашей культуры. Старайтесь сделать лучше и красивее все, что окружает вас. Вовлекайте в заботу о чистоте друзей, соседей и родственников. Самую большую ошибку совершает тот, кто не делает ничего, считая, что может сделать мало.

В США каждый год 23 сентября на 3 часа все население выходит на уборку пляжей, собирая при этом 2 млн. фунтов отходов. В нашей стране также проводятся субботники и воскресники по уборке территории.

Ход работы.

Уберите мусор возле школы или в парке, лесу. При этом желательно разделить мусор на компоненты — металл, растительные остатки, бумагу, пластмассу. Металл и бумагу можно сдать в пункты приема утильсырья, а остальные отходы вывезти на свалку.

  1. Что такое экологический мониторинг?
  2. Раскройте смысл безотходной технологии. Приведите известные вам примеры.
  3. Назовите способы утилизации отходов и мусора.
  4. Каковы перспективы экологически устойчивого развития человечества?

Природосберегающие технологии при освоении Юрхаровского газоконденсатного месторождения

Статья посвящена анализу природоохранных технологий, применяемых в практике разработки Юрхаровского месторождения в период с 2005 по 2014 гг.

Ключевые слова: нефтегазоконденсатные месторождения, добыча газа, нефтегазовая отрасль, Юрхаровское месторождение, природосберегающие технологии нефтегазодобычи.

В силу значительной динамики износа основных фондов, недостаточного использования и внедрения хозяйствующими субъектами природоохранного оборудования и технологий, минимизирующих воздействие на окружающую среду, отсутствия системного подхода в данной области, непрерывного экологического мониторинга, в последнее десятилетие отрицательное влияние предприятий нефтегазодобывающей отрасли на окружающую среду остается высоким. В связи с этим проблемы экологии выдвигаются на первый план в нефтегазовом секторе. ООО «Юрхаровнефтегаз», дочернее предприятие ОАО «НОВАТЭК» — владелец лицензии на разработку Юрхаровского нефтегазоконденсатного месторождения, не является в данном случае исключением: в число приоритетов экологической политики предприятия в первую очередь входят применение экологически эффективных технологий в нефтегазовой промышленности и сохранение природной среды в зоне размещения объекта разработки. Очевидно, что в современных условиях реализация важных нефтегазодобывающих проектов, в особенности осуществляющихся на территории северных морей, экосистемы которых характеризуются значительным видовым разнообразием, невозможна без обеспечения жестких требований экологической безопасности. Именно к числу подобных объектов, находящихся в богатом минерально-сырьевыми ресурсами арктическом регионе, относится и проект разработки Юрхаровского НГКМ.

Арктике свойственно наличие значительного числа особо охраняемых природных территорий разного уровня и режима, сохранение которых является одним из основных направлений современной российской государственной политики в области экологии. Одной из таких территорий является Тазовская губа, в районе которой расположено Юрхаровское НГКМ (включая сопредельную территорию суши как единую ресурсную базу). Тазовская губа имеет статус объекта высшей рыбохозяйственной категории, а сопредельная территория характеризуется значительным биоразнообразием. Здесь расположены места нерестилища ценных осетровых и сиговых рыб, гнездовья перелетных и местных птиц, в том числе занесенных в Красную книгу, а также зона оленеводства, рыболовства и обитания коренного населения. В связи с этим с данного месторождения в водные объекты не производятся промышленные сбросы; бурение скважин на Юрхаровском месторождении осуществляется безамбарным методом, исключающим возможность загрязнения почв, грунтовых и поверхностных вод. С аналогичной целью в настоящее время компанией — разработчиком месторождения осуществляется планомерный переход и дальнейшее развитие технологий наклонного и горизонтального бурения скважин, нагнетания и закачки промхозстоков в поглощающие пласты, замкнутого технологического цикла водообеспечения, рециклирования и других прогрессивных и щадящих окружающую среду технологий.

Акватория Тазовской губы также обладает рядом других особенностей, которые усложняют освоение нефтегазового потенциала и вызывают экологические риски для реализации проекта. К основным из них относятся следующие:

— короткий межледовый период — до 3 месяцев;

— образование ледовых полей толщиной до 2,5 м и стамух с килевой частью высотой до 8 м;

— низкие температуры воздуха — до -50 град. С;

— наличие вечной мерзлоты в грунтах на глубинах воды менее 5 м;

— высокая экологическая ранимость природной среды Арктики .

В связи с этим работы, проводимые в арктической зоне ООО «Юрхаровнефтегаз», находятся под пристальным вниманием населения, общественных организаций и руководителей Ямало-Ненецкого АО, природоохранных и рыбохозяйственных органов, федеральных контролирующих организаций. До начала строительства поисковых скважин была проведена разработка проектов по охране окружающей среды с согласованием их в территориальных и федеральных органах управления и получением положительного заключения Государственной экологической экспертизы в Росприроднадзоре. Одновременно проводилось согласование материалов на получение лицензии на водопользование и лимитов на размещение отходов производства. По вопросам безопасности регулярно проводятся общественные слушания с привлечением коренного населения.

По причине высокой чувствительностью северной природы к техногенным воздействиям в рамках разработки Юрхаровского НГКМ (месторождение имеет 1 залежь природного газа, 19 газоконденсатных залежей и 3 нефтегазоконденсатных залежи) уделяется особое внимание экологическим вопросам и применению современных природоохранных технологий. В этой области компанией-разработчиком накоплен значительный инновационный потенциал, который может быть адаптирован и применен при разработке других российских проектов по добыче нефти, газа и газового конденсата.

Неотъемлемым и обязательным элементом системы экологического менеджмента реализуемого предприятием — разработчиком месторождения как системной основы внедрения природосберегающих технологий, является прохождение регулярной международной сертификации в области экологической безопасности. Так, ООО «НОВАТЭК-Юрхаровнефтегаз» имеет сертифицированное подтверждение соответствия своей деятельности требованиям международного стандарта ISO 14001:2004, OHSAS 18001:2007 в области охраны окружающей среды и безопасности труда.

В настоящее время на предприятии ведется активная работа по экологической безопасности: проводится экологический мониторинг атмосферного воздуха, воды, почвы, донных отложений, осуществляется радиационный контроль. Для осуществления еще более оперативного и качественного контроля окружающей среды, наблюдения за воздействием и сохранностью редких видов флоры и фауны, снижения рисков экологических аварий и возможности попадания вредных веществ в Тазовскую губу в ближайшей перспективе планируется открытие собственной экологической лаборатории, проводится регулярный экологический аудит. Промышленное освоение и обустройство Юрхаровского месторождения в рамках реализуемой ООО «Юрхаровнефтегаз» политики ресурсосбережения и снижения энергозатрат, внедрения современных безотходных и малоотходных методов, сопровождается многочисленными природосберегающими технологиями. Приведем ряд из них. В первую очередь, остановимся на утилизации и обработке отходов бурения.

С целью выполнения положений Постановления Правительства РФ от 23 ноября 1996 г. № 1404 «Об утверждении Положения о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах» , согласно которым размещение отходов бурения в пределах водоохранной зоны Тазовской губы запрещено, ООО «Юрхаровнефтегаз» при производстве буровых работ используется оборудование для обезвоживания отходов бурения фирм «Свако» и «Кем-Трон». При проведении процесса обезвоживания отработанный буровой раствор подвергается химической обработке с целью преобразования твердой фазы, находящейся в растворе в коллоидном состоянии, в крупные конгломераты, которые эффективно извлекаются из раствора с помощью центрифуги.

Помимо этого, в настоящее время для промывки скважин на месторождении применяются малотоксичные биополимерный хлоркалиевый и полимер глинистый рецептуры буровых растворов, программы промывки которых исключают использование растворов на нефтяной основе с целью снижения негативного воздействия образующихся отходов бурения на объекты окружающей среды .

В 2008 году на месторождении была введена в эксплуатацию единственная в России установка по переработке бурового шлама, позволяющая эффективно решить проблему утилизации буровых шламов при бурении и обеспечивающая значительный экологический и экономический эффект.

Наиболее существенную проблему в рамках проекта составляла утилизация сточных буровых вод. В связи с тем, что буровые сточные воды после нейтрализации отходов, согласно проведенным специалистами компании и независимыми экспертами исследованиям (ФГУ «СибрыбНИИпроект», ФГУ «Специализированная инспекция аналитического контроля по Уральскому региону» (г. Екатеринбург), ФГУ «Специализированная инспекция аналитического контроля по Уральскому региону» (Тюменский филиал), ФГУ «Центр госсанэпиднадзора по Тюменской области»), характеризуются кислой реакцией среды и значительной величиной соленасыщения и могут оказать острое токсическое действие на флору и фауну, их сброс в водоемы и наземную поверхность не применяется. Взамен этого используется технология термического обезвреживания промышленных стоков, реализуемая на горизонтальной факельной установке ГФУ-5 (разработана ООО «ТюменНИИгипрогаз»). Внедренная впервые на территории Ямало-Ненецкого автономного округа технология термического обезвреживания, в т. ч. буровых сточных вод позволила в значительной мере снизить воздействие буровых работ на окружающую среду, снизить масштабы захоронения промстоков по широко применяемой на территории ЯНАО технологии закачки сточных вод в поглощающие скважины. В настоящее время рассматриваются дальнейшие пути оптимизации технологии в направлении подбора расхода газа для сжигания. .

Помимо этого, нужно отметить, что именно на Юрхаровском НГКМ был построен первый за последние 25 лет конденсатопровод общей протяженностью 340 км, работа которого обеспечивается энергией исключительно из экологически безопасных альтернативных источников. Солнечные панели и ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию для питания системы телемеханики и крановых узлов конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК». Их использование позволило отказаться от строительства дорогостоящей и менее экологичной высоковольтной линии электропередачи вдоль всей трассы и сократить время строительства кондесатопровода.

Использование на предприятии метода горизонтальных скважин большого диаметра (диаметр эксплуатационной колонны скважин достигает 245 мм, а длина горизонтальной секции ствола скважин превышает 1 000 м) и многозабойных горизонтальных скважин позволяет, получая дебиты до 4,5 млн.куб. м в сутки, снизить общее количество скважин и минимизировать вмешательство в естественную экологическую среду региона.

Применяемые для промысловой подготовки газа турбодетандерные установки, используемые на Юрхаровском месторождении, хотя и характеризуются технологически сопутствующими экологическими рисками (тем не менее, гораздо меньшими, чем при использовании метода дросселирования), в то же время позволяют добиться значительного снижения потребления электроэнергии и повысить эффективность подготовки газа при полном соблюдении экологических требований и условий качества товарного газа.

Еще одной уникальной инновационной разработкой, действующей на НГКМ, деятельность которой привела к снижению себестоимости добычи и минимизации экологических рисков является установка по производству метанола, который позволяет предотвратить образование гидратов в процессе добычи газа и конденсата. Введенные в 2007 и 2010 гг. опытная и полнофункциональная установки, функционируя при 70 % мощности, способны в настоящий момент не только обеспечить нужды месторождения, но и могут обеспечивать потребности других близлежащих объектов. Внедрение установок позволило в рамках реализации проекта полностью отказаться от закупок метанола и минимизировало экологические риски, связанные с доставкой химически активного продукта.

Добавим, что по итогам экспертной оценки оргкомитета конкурса «Национальная экологическая премия-2005» компания «НОВАТЭК» вошла в число экологически ориентированных предприятий в номинации «Экоэффективность» и стал лауреатом премии за внедрение природоохранных технологий в условиях Крайнего Севера с проектом «Рекультивация земель Юрхаровского месторождения». Компанией был успешно реализован биологический проект по рекультивации редкого почвенно-растительного слоя в прибрежной полосе Тазовской губы, который был разрушен при поисковом бурении в период 1970–1990-х гг. Восстановлены поврежденные в результате геологоразведочных работ обширные участки тундры и побережья Тазовской губы. С этой целью в почвы были внесены специальные пятикомпонентные травосмеси с удобрениями, эффективно прорастающие на песчаном грунте в климатических условиях Заполярья. Данная методика была опробована на четырех участках и показала высокую эффективность.

Эффективность реализуемых природоохранных технологий подтверждают и ряд результатов независимого экологического мониторинга. Так, например, в ходе проведенных в 2000, 2004, 2008 гг. инженерно-экологических изысканий на территории Юрхаровского месторождения сотрудниками ООО «ТюменьНИИгипрогаз» было установлено, что за восьмилетний период освоения НГКМ видовое разнообразие и места обитания популяции редких видов растений на территории сохранены . Низкие риски аварийности на объектах подтверждают результаты 5-летних мониторингов (с 2005 по 2009 гг.), которые свидетельствуют о том, что температуры грунтов в термометрических скважинах в пределах объекта в целом стабильны (повышение температуры грунтов на глубине 3–9 м в среднем на 0,3–1,00 °С может расцениваться как незначительное); мощность сезонно-талого слоя по трассе трубопроводов за наблюдаемый период не изменилась, что свидетельствует об отсутствии значительного температурного воздействия объекта на приповерхностный слой.

Таким образом, приведенные примеры в целом свидетельствуют об эффективном сокращении и предотвращении негативных воздействий на окружающую среду в ходе производственной деятельности, минимизации рисков и предотвращении угроз аварийности, направленности на рациональное использование природных ресурсов и энергии на исследуемом объекте с учетом современного уровня развития природоохранных технологий, соблюдения требований отечественного законодательства и международных стандартов в области охраны окружающей среды, обеспечения промышленной безопасности. Очевидно, что данная деятельность должна быть продолжена в направлении дальнейшей модернизации используемого технологического оборудования и технологий с учетом требований охраны окружающей среды и повышения промышленной безопасности, внедрения инновационного оборудования, методов, отвечающих данным требованиям и использования экологически предпочтительных материалов; проведения данной деятельности в сотрудничестве и под контролем коренного населения, общественных и научных организаций, природоохранных ведомств, информировании их о результатах оценки воздействия проекта на окружающую среду и предпринимаемых усилиях в данном направлении по их минимизации; повышения знаний и ответственности персонала компании — разработчика месторождения по вопросам охраны окружающей среды, промышленной безопасности с регулярной оценкой полученных знаний.

Литература:

3. Постановление Правительства РФ от 23 ноября 1996 г. № 1404 «Об утверждении Положения о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах»// Собрание законодательства Российской Федерации. Вып. от 19 января 2009 г. N 3. Ст. 415

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *