Книга служит цели информирования специалистов в области устойчивого развития городов, устойчивого проектирования и строительства.
Скачать 4.74 Mb.
|
| Глава 7. УСТОЙЧИВАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ (ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, ЭНЕРГЕТИКА, ТРАНСПОРТ И Т.Д.) «Чем же в действительности является технология? Возможностью разрешить любую проблему? Источником всех зол? Физическим воплощением человеческого гения?… Cредством контроля человека над природой?[27] "Машина радикально меняет отношения между человеком и природой... Она не только покоряет природные стихии, но она покоряет и самого человека; она не только в чем-то освобождает, но и по-новому порабощает его". (Н.А. Бердяев) «Мы перестаем быть хозяевами техники и, напротив, становимся ее рабами, а техника – некогда жизненно важный элемент созидания – поворачивается к нам другим своим ликом – ликом богини разрушения…» (Э. Фромм) Одним из важнейших направлений обеспечения устойчивого развития является экологизация всех направлений деятельности человека. Можно ли представить здоровый, чистый и устойчиво развивающийся экологичный город с плотными шумными транспортными потоками, с грязными заводами, дымящими трубами? Разумеется, нет. Любой город не может стать устойчиво развивающимся экологичным городом даже при достижении полной экологичности всех зданий и сооружений. Поселения могут стать полностью экологичными только при условии экологичности всей техники и технологий в городе: сюда относится вся деятельность людей (промышленность, энергетика, сельское хозяйство в пригородах и др.) и все средства транспорта. Для архитектора и инженера – строителя все сведения по экологизации деятельности представляют непосредственный интерес, так как позволяют экологически грамотно проектировать производственные здания, инженерные сооружения, различные производственные комплексы. Кроме того, эти знания помогают формированию экологичного мышления специалиста – архитектора и строителя. Экологичная (биопозитивная) техника в будущем, в идеале должна быть негэнтропийной, природоподобной. Однако это очень отдаленная задача, требующая совершенно нового подхода и принципиально недостижимых пока технологий. Но даже и современная энтропийная техника и технологии могут быть в значительной степени экологичны, биопозитивны. Биопозитивными должны быть материалы, технологии, объекты техники, способы их утилизации (рециклирования). Только в этом случае, учитывая невероятное множество материалов, технологий, объектов техники, можно рассчитывать на постепенное восстановление природной среды. В связи с этим интересен анализ техники и технологий в природе, не наносящих ей вреда. Человечество постоянно обращало взгляд на устройство объектов в природе, но вначале следование принципам природы было внешним, весьма упрощенным (машущие крылья, одетые на руки человека, и пр.). Человек издавна создавал биоморфный мир, проектировал биоподобные структуры и их функции. Э. Капп в 1877 году предложил теорию органопроекции, согласно которой объекты техники подобны естественно выросшим органам человека, расширяющим область деятельности и восприятия. Русский физик П. Флоренский в 20-х годах нынешнего столетия писал, что "...Техника есть сколок с живого тела, или, точнее с жизненного телообразующего начала; живое тело... есть прообраз всякой техники. Ибо... одно и то же творческое начало - в инстинкте зиждет подсознательно тело с его органами, а в разуме - технику с ее орудиями..." (далее рассматривается функциональное родство пар органов - орудий: плечевой сустав - весы, рука - обрабатывающие станки, ухо - музыкальные инструменты и аппараты звукозаписи, глаз - фотоаппарат, нервная система - технические системы связи, кости - несущие конструкции и др.) [35]. Биоморфизм техники базировался на представлении о высокой степени целесообразности структуры и функций живых организмов как следствия длительного процесса эволюции и отбора наиболее жизнеспособных форм, наиболее приспособленных к условиям существования. Техника и технологии развивались по пути от биологических прототипов (или "катализаторов" - природных объектов или явлений, обусловивших появление технического решения) к усложненным решениям, зачастую не имеющим видимого общего с первоисточниками. Развитие промышленных технологий в будущем, видимо, позволит несколько экологизировать ряд современных технологий, и в то же время уже сейчас в недрах старых загрязняющих среду технологий созревают новые природосберегающие и природовоспроизводящие решения. Замкнутые технологии, глубокая очистка и утилизация отходов, снижение энергопотребления и материалоемкости, сокращение потребления природных ресурсов постепенно станут обычны для всех технологий. Далее последуют природоподобные и "умные" технологии, которые потребляют только восполнимые ресурсы и одновременно позволяют накапливать новые антропогенные месторождения и запасать энергию (табл. 7.1). Таблица 7.1
К сожалению, в техносфере в настоящее время господствует принцип экономической рентабельности, приведший к господству наиболее производительных машин и технологий, к созданию наиболее продуктивных видов живых организмов и к эксплуатации самых богатых залежей полезных ископаемых. Экономический (искусственный) отбор в технике происходит в неестественном масштабе времени, асинхронно со временем эволюции окружающей среды. При этом получают преимущество технологии, наиболее быстро перерабатывающие в нужные материалы самые богатые месторождения природных ресурсов [3]. В биосфере же используется естественный экологический отбор в естественном масштабе времени, синхронный для меняющихся объектов и природной среды. Миграция химических элементов в природе носит медленный характер, обычно она связана с перемещением в земной коре веществ, находящихся в жидком, паро - или газообразном состояниях (подземные воды, магма). Биогенная миграция, связанная с деятельностью растительного и животного мира, в результате человеческой деятельности получила резкое ускорение. В ходе естественной миграции распределение веществ стало резко неравномерным, образовались богатые геохимические узлы, месторождения. Антропогенная миграция (в том числе добыча веществ, их переработка и др.) происходит асинхронно с природными процессами, техновещество ускоренно повышает активность без связи с реакцией окружающей природной среды. Широкое применение новых материалов человеком начинается только после нахождения способа их искусственного получения (сталь, каучук, алюминий, медь и др.), для чего разрабатываются в первую очередь наиболее богатые месторождения руд. Все это происходит в "человеческие" сроки (сопоставимые с продолжительностью жизни человека), тогда как образование месторождений - это медленный процесс, длящийся в соответствии с природными общеземными интервалами времени - сотни и тысячи лет [3]. Человеческая деятельность не приводит к сохранению или накоплению полезных ископаемых. Так как сроки обеспеченности человечества минеральными ресурсами сравнительно невелики (отметим, что прогнозы в этой области неточны из-за совершенствования технологий, повышения степени утилизации отходов, разведки новых месторождений), в настоящее время обращается внимание на материалы, которые больше всего распространены в земной коре - кремний (27,72 %) и алюминий (8,13 %), или на возобновимые материалы (древесина и другие органические материалы), а также на наиболее поддающиеся рециклированию (алюминий и др.). Одновременно совершенствуется конструирование с целью снижения материалоемкости. Миниатюризация техники – это одно из направлений ее экологизации. Видимо, проблема отказа от гигантизма в создании техники и технологий является многоплановой. Среди возможных преимуществ миниатюризации техники и технологий - резкое сокращение ущерба от аварий, снижение расходов при модернизации, конверсии, утилизации и рециклировании, большие перспективы экосовместимости, в том числе соответствия размеров техники размерам компонентов ландшафта и тела человека (следовательно, визуального и эстетического соответствия ландшафту), улучшения технологии утилизации отходов. Несколько странное для человека стремление к созданию гигантских объектов техники (небоскребы, огромные самолеты, корабли, гиганты - заводы, невероятных размеров ракеты и др.) мало объяснимо. Интересно, что в человеке, по-видимому, нет заложенного природой стремления к гигантизму во всем - от объектов техники до скоростей передвижения: известно, что при больших скоростях, при виде гигантских сооружений (например, летящего огромного самолета и др.) у человека "захватывает дух"; может быть, это и есть предусмотренная природой отрицательная реакция на гигантизм? (Здесь уместно вспомнить, что в сказках разных народов "страшные" действующие лица, чудовища практически всегда представляли собой увеличенные во много раз соразмерные человеку окружающие его предметы и животных - например, великанов, гигантских змей, птиц, пауков и др.). Таким образом, "гиганты" вызывали всегда страх или, по крайней мере, настороженность. Не является ли в таком случае миниатюризация естественным для человека переходом к "нестрашной" технике, соразмерной с живой природой? Известные экологи Одумы постоянно подчеркивают необходимость миниатюризации. Безотходные, энергосберегающие технологии. Любые экологичные технологии только условно могут быть названы безотходными, так как в действительности технологические процессы даже в природной среде дают небольшое количество отходов, постепенно накапливаемых на Земле в виде осадочных пород. Поэтому можно говорить о малоотходных технологиях, дающих незагрязняющие природную среду отходы в объеме, сопоставимом с объемом отходов в биосферных циклах. Согласно определению Европейской экономической комиссии ООН, "безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально - производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство-потребление - вторичные сырьевые ресурсы таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования". Из смысла определения вытекает, что в безотходную технологию включается также и сфера потребления, что в производстве используются все компоненты сырья и не нарушается природная среда. В безотходном или малоотходном производствах устраняют как причину образования отходов (применяя новые безотходные технологии), так и следствие (используя образующиеся отходы как сырье для последующих производств). Таким образом, создают последовательно расположенные или даже замкнутые в круговой цикл производства. Такой же актуальной, как безотходность, является проблема энергоэкономичности производства: энергоэкономичность технологий и особенно - изделий массового использования (бытовые электроприборы, двигатели, электроника и др.). Проблема создания энергоэкономичных технологий и изделий исключительно интересна: при применении, например, энергоэкономичной бытовой техники и замене устаревшей техники в США станут ненужными к 2000 году 22 крупные электростанции. Японские специалисты подсчитали, что при замене устаревших технологий в сталеплавильном производстве в СНГ на современные энергосберегающие не понадобились бы почти все АЭС. В северном полушарии 40% энергии идет на отопление и горячее водоснабжение зданий, поэтому очень перспективно строительство энергосберегающих домов. Исследование проблемы безотходности и энергосбережения рекомендуется начинать с анализа потоков материалов и энергии, построения материального и энергетического баланса [3]. Составляя материальный и энергетический балансы для любого производства, можно установить его состав, концентрации, расходные характеристики на любой стадии и в любом месте производственного процесса: например, объемы и состав твердых отходов, концентрацию загрязнений в жидких стоках, количество попадающих в атмосферу сернистых соединений, объем продуктов очистки и др. Возможны следующие этапы составления материального баланса: построение технологической схемы с указанием всех известных потоков материалов и количественных параметров, определение области решения задачи (например, промежуток времени - 1 сутки, или масса поступающего на производство сырья -1т), определение сквозных компонентов (элементов, веществ, проходящих через производственную систему без изменений - вода, воздух, инертные твердые вещества и др.), определение границ системы; материальный и энергетический баланс производства или комплекса оценивается с точки зрения его влияния на окружающую среду, затем при необходимости используются методы промышленной химии, биохимии, разделения, комплексные многоступенчатые системы для обработки и очистки отходов. Уже сейчас разрабатываются и применяются новые технологии, позволяющие резко сократить выбросы вредных веществ: например, при производстве стали предложены новые методы прямого восстановления железа из руды, в которых исключаются промежуточные процессы, особенно сильно загрязняющие среду. Интересны разработки безотходных технологий, в основе которых находится анализ безотходных процессов в природе (уподобление отдельных производств популяциям, а их комплексов - биогеоценозам). Предлагается территориально объединять разнотипные, качественно различные производства, различно обрабатывающие сырье. При этом отходы одного производства служат сырьем для другого, создаются цепи производств, отходы в конце цепи минерализуются до уровня простых химических элементов или соединений, используемых как начальное сырье; внутри комплекса (биогеоценоза) создается подсистема предприятий, собирающих не успевшие утилизироваться или минерализоваться отходы. В реакторах этой подсистемы усредняются различные контрастные вначале отходы, из них создаются стабильные вещества, которые можно долго хранить. В глубинах земли захороняют неутилизируемые в настоящее время отходы для создания искусственных месторождений для возможного использования их в отдаленном будущем. К сожалению, все это – весьма упрощенные способы экологизации, исключительно далекие от углубленной экологизации будущего. Череповецкий химкомбинат "Аммофос" сбрасывает отходы в отстойник площадью 200 га и объемом 15 млн. т. Ежегодно дамба поднимается на 4м. Загрязнения из дымовой трубы высотой 250 м рассеиваются в радиусе до 75 км, высотой 100 м - до 20 км. Япония благодаря поощрению экологически чистых технологий и высоким штрафам на грязные производства вышла в число наиболее экологически чистых стран мира. В ФРГ к 2000 году в экоиндустрии будет работать 1 млн. чел. (совершенствование техники уменьшения выбросов и загрязнений, мониторинг, здоровье населения, посадка лесов и др.). Экологичные биотехнологии. Согласно определению [70], биотехнологией считается совокупность методов и приемов получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью биологических агентов. Биотехнологии - это совместное использование биохимии, микробиологии и химических технологий для промышленного применения полезных качеств микроорганизмов. Экологичные биотехнологии - это использование биотехнологий для цели защиты окружающей среды (очистка сточных вод, твердых отходов, почвы, биодеградация отходов, бактериальное выщелачивание минерального сырья, решение ряда проблем в сельском хозяйстве, и др.). В более широком смысле биотехнологии - это промышленные технологии с использованием природных агентов, принципов, приемов, то - есть природоподобные технологии. Согласно одному из принципов биопозитивности, природоподобные биотехнологии должны стать технологиями будущего. Ввиду того, что в биотехнологии входят, как частные случаи некоторые новые технологии, которые могут быть опасны для человека и природы (генная, клеточная и экологическая инженерия, инженерная биология), экологичные биотехнологии при их создании должны удовлетворять соответствующим принципам биопозитивности. Широко ведутся исследования и разработки по применению микроорганизмов в самых различных отраслях техники: создание биомолекулярного компьютера (ячейки памяти и логические элементы на основе веществ бактерий позволят достичь плотности упаковки до миллиарда элементов на 1 кв. см.); штаммы бактерий уничтожают синтетические химикаты; бактерии очищают сточные воды от ртути; культивирование бактерий для промышленного получения целлюлозы дает возможность существенно удешевить производство бумаги, тканей, ряда медикаментов; бактерии очищают грунтовые воды от нитратов; с помощью микроорганизмов, нагревающих воду при ферментации в резервуаре с соломой и опилками, растапливают снег путем поступления тепла через трубы, проложенные под тротуаром, и др. Некоторые достижения в области создания экологичных технологий весьма показательны: например, во Франции доказана возможность сращивания костей при переломах, при лечении парадонтоза с помощью пасты из устричного перламутра. Перламутр, размолотый в порошок и смешанный с костными клетками, наносится на кости и позволяет срастить их с прочностью, сравнимой с прочностью кости. При этом не происходит отторжения сращиваемого материала организмом. Одним из интересных направлений биотехнологии с использованием природоподобия является бактериальное выщелачивание минерального сырья, позволяющее с помощью микроорганизмов создавать новые экономичные и незагрязняющие методы гидрометаллургической переработки относительно бедных руд, концентратов и даже отвалов горнодобывающей промышленности. Микроорганизмы играли очень важную роль в процессе распределения химических элементов в литосфере. Особенно активна роль микроорганизмов в распределении тех элементов, которые необходимы для поддержания метаболизма у большинства микроорганизмов и являются обычными компонентами сложных биологических реакций, а именно - железа и серы. Железо и сера могут окисляться и восстанавливаться различными микроорганизмами, которые таким путем получают энергию для роста. Сейчас микроорганизмы уже исследуются или используются для получения следующих металлов из минералов: получение железа из пирита, марказита, пирротита, большинства сульфидных рудных тел (добывается также сера); медь - из халькопирита, халькоцита, борнита, овеллита; цинк, кадмий - из сфалерита; никель - из миллерита, пентландита; кобальт - из карролита; молибден - из молибденита; свинец, серебро - из галенита; серебро - из аргентита; мышьяк - из арсенопирита. Для получения металлов могут быть использованы бедные руды или отвалы [70]. Интересно, что обнаружено избирательное взаимодействие минералов и специализированных на данный минерал бактерий ("металлофильность" микроорганизмов). Из бедных руд и даже из сточных вод с помощью микроорганизмов могут быть извлечены марганец, медь, уран, золото. Достоинствами бактериального выщелачивания являются также отсутствие высоких рабочих давлений и температур, легкая нейтрализация образующихся жидких стоков и отсутствие вредных газообразных продуктов, возможность проведения процесса in situ. Эти методы получают все большее распространение: так, в США около 15 % меди извлекают с помощью выщелачивания отвалов. Штаммы углеводородоокисляющих бактерий можно использовать для удаления нефтяных загрязнений воды или почвы. Белая плесень успешно разлагает трудноразлагаемый лигнин (побочный продукт производства бумаги), разрушает ДДТ и отбеливает бумажную пульпу. Экобиотехнологии широко исследуют и применяют для аэробной и анаэробной очистки сточных вод [4, 70]. Для экологизации технологий предпочтительнее аэробная очистка, когда микроорганизмы используют растворенный в сточных водах кислород и при которой применяют гомогенные реакторы с активным илом (микрофлора с множеством бактерий, деградирующих загрязнения), и реакторы с неподвижной биопленкой - биомассой с большой удельной поверхностью. При анаэробной очистке микроорганизмы не имеют доступа к кислороду, и используется сбраживание ила. Несмотря на меньшую скорость очистки, анаэробные процессы имеют и некоторые преимущества: при них образуется меньшее количество ила, чем при аэробной очистке, и дополнительно образуется метан, который можно использовать как топливо. Кроме того, меньше затраты энергии на процесс очистки. Процесс очистки может быть периодическим или непрерывным. Нет сомнения, что переход к экологичным технологиям будет очень медленным, постепенным: видимо, вначале, на 1 этапе возможно сокращение выбрасываемых загрязнений, рециклирование, сокращение энергопотребления; 2 этап - полная замкнутость технологических циклов и достижение объема незагрязняющих отходов, равного природному, применение безотходных энергосберегающих технологий; 3 этап-использование только возобновимых ресурсов (в том числе энергии), применение экологичных природоподобных биотехнологий, вплоть до перехода к промышленному фотосинтезу. Штаммы углеводородоокисляющих бактерий можно использовать для удаления нефтяных загрязнений воды или почвы. Белая плесень успешно разлагает трудноразлагаемый лигнин (побочный продукт производства бумаги), разрушает ДДТ и отбеливает бумажную пульпу. | |||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Устойчивого развития умных городов Международная конференция «Информатизация и технологическая модернизация образования» в содружестве XXXIII- международной конференции... | | Отчет о результатах оценки соответствия Проекта Канкунской гэс критериям... Методика оценки соответствия гидроэнергетических Проектов критериям Устойчивого развития |
 | В. И. Вернадский Значение и место России и ноосферного русского образования... Ества их жизни, а также для сохранения всех форм жизни на планете Земля. В новом веке наступает эпоха ноосферного устойчивого развития... | | Информационно-управляющие системы Благодаря этому интересу возникли секции нашей конференции в разных регионах России и других странах. Проблема устойчивого развития... |
| Вопросы теории раздел Базовые положения теории устойчивого развития (УР) 48 Российской Федерации каждый имеет право на благоприятную окружающую среду, каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно... | | Рабочая программа по дисциплине «Экологический туризм основа устойчивого развития региона» Рабочая программа по дисциплине «Экологический туризм – основа устойчивого развития региона» составлена в соответствии с требованиями... |
| Обеспечение устойчивого сбалансированного развития региона на основе... Автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ленинградской области | | Рабочая программа дисциплины «Корпоративная социальная ответственность» А. Цели дисциплины: освоение студентами концептуальных и практических основ формирование корпоративной социальной ответственности... |
| Информация по исполнению мероприятий долгосрочной областной целевой... Волгоградской области в целом. Обеспечение необходимого уровня пожарной безопасности и минимизация потерь вследствие пожаров является... | | Урок Тема: Географические открытия XVII-XIX веков По 1-й линии развития – осознание роли географии в познании окружающего мира и его устойчивого развития |
| Информация о развитии и поддержке субъектов малого и среднего предпринимательства... ... | | Республики башкортостан доклад Создание условий для устойчивого развития сельских территорий |
| Фермерские хозяйства – основа устойчивого развития «Совершенствование социально-нравственных ориентиров, общечеловеческих ценностей» | | 1. Формирование концепции Устойчивого развития 6 Панельные данные как метод исследования влияния различных факторов на уровень выбросов 24 |
| 1. Формирование концепции Устойчивого развития 6 Панельные данные как метод исследования влияния различных факторов на уровень выбросов 24 | | 6 Вопросы терминологии 206 ... |
