Текст книги "Путь созидания. Мировоззрение. Концепция. Идеология."

3.22. Экономия и рациональное использование ресурсов

Современная цивилизация существует за счет использования природных ресурсов, относительно легко добываемых из мест их концентрации – месторождений полезных ископаемых и биоценозов. Изготовленные людьми средства и предметы обеспечения жизнедеятельности после их использования, исчерпания срока службы оказываются в своем большинстве выброшенными, отправленными на свалку. Изъятые при получении продуктов питания из почв и лесов органические и минеральные вещества в основном объеме в биоценоз не возвращаются. На настоящем уровне технологического развития и психологии хозяйственной деятельности идет процесс рассеивания по Земле необходимых для жизни людей ископаемых элементов и комплексов. Если человечество на изменит подход к их использованию, оно подойдет к пределу, когда концентрированные их месторождения будут исчерпаны, а использование рассеянных по планете материалов потребует существенного увеличения трудовых и энергетических затрат. Не готовое технологически к использованию рассеянных материалов человечество неизбежно деградирует. Источники концентрированного расположения полезных материальных ресурсов должны остаться как неприкосновенный запас, обеспечивающий выживание людей после катастроф, которые могут привести к потере достигнутых технологических возможностей.

Экономия и рациональное использование трудовых и материальных ресурсов является одной из основ успешного обеспечения текущих потребностей людей и возможностей последующей жизни человечества.

В решении этой задачи важная роль принадлежит в отказе людей от психологии избыточного потребления и материального накопления, в воспитании у них бережного отношения к продуктам питания, личному и общественному имуществу, экономии потребления энергии. Избыточное потребление и неэкономное расходование материальных и энергетических ресурсов является паразитированием на ресурсах Земли.

Важнейшими элементами экономии являются выпуск надежной и долговечной техники и предметов быта, обеспечение ремонтоспособности техники с минимальными затратами труда, сокращение трудоемкости, материалоемкости и энергоемкости выпуска продукции, повторное использование материалов, выстраивание цепочек оборота материалов, разработка новых технологий, сберегающих ресурсы и энергию.

Выпуск техники и предметов быта с большим сроком службы позволяет удовлетворить потребность в них производства и граждан при меньших объемах их производства. Высокая надежность и ремонтоспособность позволяют повысить коэффициент использования техники сократить затраты труда на ремонт в процессе эксплуатации.

Надежность и долговечность обеспечиваются за счет технических, конструктивных и технологических решений, выбора материалов и комплектующих изделий на этапе разработки, обеспечения качества и дисциплины технологического процесса производства, соблюдения правил эксплуатации и доработки по результатам опыта эксплуатации. В период активной конкурентной борьбы за рынки сбыта и противостояния социализма и капитализма были разработаны методы обеспечения надежности и долговечности, накоплен большой опыт их реализации. Выпускалась прочная, не терявшая внешнего вида, долго служившая одежда и обувь, предметы бытовой техники служили десятилетия, создавалась надежное промышленное оборудование, многие образцы которого работают по настоящее время. Методы и опыт обеспечения надежности и долговечности известны, опробованы на практике и могут успешно использоваться и развиваться обществом созидания.

Затраты труда, материалов и энергии на производство изделий и продуктов зависят, как и надежность, от качества разработки изделий и технологических процессов, организации производственного процесса, от интеллекта и заинтересованности разработчиков и участников производства. Разработать оптимальную конструкцию и идеальный технологический процесс практически невозможно. После начала производства идет итеративный процесс их совершенствования. Важную роль в обеспечении успешности этого процесса играет общая заинтересованность разработчиков и производителей, которая достигается применением эффективных методов материального и морального стимулирования по конечному результату.

Повторное использование имеющихся в обороте хозяйственной деятельности людей материалов, позволяет сократить добычу природных ископаемых и их переработку до состояния непосредственного использования. Ели теоретически предположить, что люди будут повторно вводить в оборот все использованные материалы и составляющие их элементы, их не нужно будет дополнительно добывать из природы. Полностью закрытый цикл оборота дает гипотетическую возможность уйти от угрозы уничтожения человечества за счет исчерпания жизненно необходимых материальных ресурсов Земли. Останется только решить проблему неограниченного в рамках потребностей человечества источника энергии.

На современном уровне технологического развития и сознания людей реализовать близкий к полному замкнутому циклу оборот материалов невозможно, но совершенно реально и легко существенно увеличить их повторное использование.

В настоящее время практически во всех странах в погоне за прибылью производятся не подлежащие ремонту товары с искусственно ограниченным сроком службы, которые при выходе из строя выбрасываются на свалку. Существует большое количество промышленных отходов, которые не перерабатываются, при том, что многие их них являются в своей сути ценным сырьем.

Повсеместно используется одноразовая пластиковая упаковка, не подлежащая повторному использованию не стандартизированная стеклянная тара. Упаковка и тара потребительских товаров, перемешанная с пищевыми отходами, бумагой, использованной одеждой, бытовыми предметами и бытовой техникой выбрасываются на свалки твердых бытовых отходов (ТБО). Вокруг крупных городов растут огромные зловонные горы отходов. В океане существуют целые плавающие острова из использованной пластиковой тары.

В развитых странах есть некоторые попытки организации полезного использования пластиковой и стеклянной тары, бумаги, отходов дерева и пр. Такие условно чистые отходы собираются раздельно от других бытовых отходов и перерабатываются для повторного применения или используются в качестве топлива. Но это только робкое начало. Причем зачастую раздельный сбор отходов является фикцией для успокоения экологических борцов – собранная отдельно пластиковая и другая тара, и условно чистые отходы, которые могут легко перерабатываться в полезную продукцию, вывозятся на общую свалку ТБО.

Для ликвидации ТБО из них делают специальное топливо или применяют прямое сжигание. При их сжигании в атмосферу выбрасываются отравляющие вещества, в том числе цианистые соединения, хлористый водород, оксиды азота и др., а также сверхтоксичные диоксины и фураны, не подвергающиеся естественному разрушению в среде обитания человека и в нем самом. Утилизация отходов становится одновременно и процессом сокращения населения.

Особенно опасным бывает сжигание отходов в составе технологических процессов. Примером является производство цемента, когда в топку на каменном угле или природном газе дополнительно вбрасывается топливо из бытовых отходов, отработанные автомобильные шины. Поскольку технологическая линия не содержит специальных систем очистки продуктов сгорания, перечисленные выше токсичные и сверхтоксичные вещества выбрасываются в атмосферу и частично переходят в состав цемента. В составе большого общего объема выбросов технологического воздуха и продуктов сгорания удельная концентрация вредных веществ не превышает установленных норм, однако абсолютная величина их значительна. Все они осаждаются на близлежащей территории и наносят ущерб здоровью людей, включая работников предприятия и его руководителей.

Ученые и конструкторы разрабатывают технологии экологически чистой переработки промышленных и бытовых отходов, однако в системе ценностей, когда главным является получение прибыли, внедрение этих технологий идет трудно. В качестве примера можно привести разработанную в Республике Беларусь, прошедшую промышленную апробацию технологию парового термолиза, обеспечивающую экологически чистую переработку отработанных автомобильных шин, нефтяных шламов и гудронов, твердых бытовых и других отходов. В результате переработки получаются вторичные, полезные для промышленности продукты. Технология экономически выгодная, имеет приемлемые сроки окупаемости, но не внедряется. Существует и успешно функционирует более десяти лет только одно предприятие по переработке автомобильных шин на базе парового термолиза, построенное французской компанией благодаря выделению денег экологическим фондом.

В переработку и организацию цикла оборота материалов нужно вкладывать финансы, тратить время и отвлекаться от привычного, накатанного процесса непосредственной добычи денег, а отходы можно просто сдать на свалку, заплатив за это небольшие деньги.

Повторное использование материалов, сокращение количества отходов, экологически чистая переработка отходов, с полезным использованием продуктов переработки, являются одновременно и средством обеспечения экономической эффективности, и экономии ресурсов Земли, и решения задачи сохранения среды обитания.

Государство созидания обязано организовать максимально возможную переработку всех отходов с получением полезных продуктов, переработку использованной техники и предметов быта с полезным использованием входящих в них материалов, должно развивать и совершенствовать технологии переработки и вторичного использования материалов. На первом этапе можно достаточно быстро внедрить уже известные организационные и технические средства.

Например, для сокращения бытовых отходов целесообразно вернуться к практике использования многоразовой экологически чистой стеклянной тары для потребительских товаров со стандартизированным количеством типоразмеров, организовать ее сбор, сортировку и повторное использование. Существующее многообразие тары не имеет функциональной целесообразности, обусловлено конкуренцией производителей, фантазией маркетологов. Современный технологический уровень позволяет создать автоматизированную систему сбора и сортировки тары с возвратом залоговой стоимости, не требующую участия людей. В целях удовлетворения биологической потребности новизны дизайн массовой тары может претерпевать изменения с сохранением типоразмеров и конструкционных особенностей, обеспечивающих ее применение в производственных технологических линиях вместе с существующей (заменяемой) тарой.

В короткие сроки можно организовать эффективную систему раздельного сбора твердых бытовых отходов и их последующую экологически чистую переработку с извлечением материалов для повторного применения, с выработкой электрической и тепловой энергии, с применением уже существующих технологий. На первом этапе необходимо обеспечить полную переработку образующихся ТБО, а в последующем переработать отходы существующих свалок.

Важным процессом обеспечения биологической жизни на Земле является оборот органики. Все органические вещества, вышедшие из земли, должны вернуться в землю. Там они перерабатываются микроорганизмами и становятся питанием для растений. В природе идет их натуральный оборот, благодаря чему существуют растения, питаются животные и живет человек.

Современное интенсивное сельское хозяйство основано на применении минеральных удобрений, вырабатываемых из добываемого из земли сырья. При сложившейся практике их масштабного использования через несколько столетий запасы сырья могут закончится. Сельскохозяйственное производство в современном его виде является паразитированием на биосфере и минеральных ресурсах Земли.

Интенсивное растениеводство, основанное на внесении минеральных удобрений, загрязняет почву балластом и вредными для человека веществами, входящими в состав удобрений, приводит к обеднению почвы, сокращению содержания органоминеральных компонентов и микроэлементов, необходимых для выращивания полноценно полезной для человека и животных продукции. Избыточные, не усваиваемые в полной мере элементы минеральных удобрений попадают в грунтовые воды и далее в реки и озера, нанося вред их экосистемам. Клетка организма содержит порядка семидесяти химических элементов. Ни один комплекс искусственных минеральных удобрений не содержит их полный состав. На почве, теряющей в результате длительного применения минеральных удобрений необходимые для организма человека элементы, нельзя вырастить полноценные продукты питания. Изменение компонентного состава почвы сельскохозяйственных полей интенсивного земледелия может происходить достаточно медленно и незаметно, процесс ее деградации может занять десятилетия, столетия. Очевидным фактом является то, что при современном подходе к промышленному растениеводству с исключительной ориентацией на урожай и прибыль, деградация произойдет неизбежно. В результате люди не смогут получать питание в полной мере соответствующее физиологическим потребностям.

Почва является живым миром с множеством организмов, питающимися органическими остатками и вырабатывающими необходимые для роста растений вещества. Для жизни плодородной почвы необходимо восполнение органики в объемах ее извлечения с выращенной продукцией. Для восстановления обедненной почвы сельхозугодий требуется внесение органики в объемах, превышающем извлечение. Использование органики позволяет превратить пески пустыни в плодородную почву.

Возврат в сельскохозяйственный оборот всех органических отходов или их полезных компонентов принципиально позволяет замкнуть круговорот минеральных веществ в производстве продуктов питания, как это существует в естественных биоценозах, и обеспечить производство полноценных экологически чистых продуктов питания без применения искусственных минеральных удобрений или при их минимальном дополнительном внесении.

Для повышения пользы внесения органических отходов необходима их предварительная переработка. Примером простой подготовки является компостирование, при котором органические отходы перерабатываются как в естественном биоценозе микроорганизмами и становятся ценным удобрением. В настоящее время разработаны и применяются на практике промышленные микробиологические технологии, обеспечивающие ускоренную переработку органики, в том числе не пригодной для прямого использования в сельхозобороте, с выработкой биоудобрений, существенно превышающих эффективность применения для земледелия исходной органики или традиционного компоста.

Одной из составляющих оборота органики являются отходы животных. Индустриальный подход к производству продуктов питания привел к созданию экономически выгодных крупных предприятий, отличающихся большим, не естественным для природы содержанием на ограниченной площади птиц и животных, вырабатывающих большое количество органических отходов. Хотя эти отходы являются натуральным удобрением, или основой для получения удобрений, при их большом количестве они создают экономические и экологические проблемы. Крупные птицефабрики и свинокомплексы являются серьезными источниками загрязнения окружающей среды, место расположения некоторых из которых являются по сути зонами экологического бедствия. По этой причине в свое время крупное производство мяса птиц и свинины стали перемещать из Западной Европы в Восточную, а затем на постсоветское пространство. Куриный помет вывозится в качестве удобрения на поля без соблюдения требуемого времени предварительной выдержки в хранилищах, вонь распространяется на десятки километров. Рядом с крупными свинокомплексами образуются зловонные поля аэрации площадью 50—100 гектаров, выбросы вредных веществ из которых распространяются на сотни километров.

В настоящее время существуют хорошо отработанные технологии анаэробного (бескислородного) метанового брожения, позволяющие получить из органических отходов птиц, животных и остатков растений экологически частое биоудобрение в несколько раз превышающее по эффективности исходные органические отходы при их прямом использовании как удобрения, а также горючий биогаз для выработки электрической и тепловой энергии. В закрытых реакторах биогазовых установок (БГУ) осуществляется переработка органики бактериями с сохранением всех полезных для земледелия компонентов. Продукт брожения не имеет неприятного для человеческого восприятия запаха и опасных для здоровья летучих веществ. Полученное биоудобрение может сразу вноситься в почву или храниться в закрытых пространствах до его использования без вреда для людей и окружающей среды. Данная технология широко применяется в развитых странах. В Европе на конец 2017 года эксплуатировалось 13 400 промышленных БГУ, работающих на органических отходах и растительном сырье и 4 394 установки, работающие на свалочном и канализационном газе. В 2020 году суммарная электрическая мощность БГУ в Европе составила 17,46 Гигаватт – эквивалент мощности 17-ти крупных атомных энергоблоков.

Широкое распространение в развитых странах биогазовых установок было вызвано коммерческим интересом производства электроэнергии. Однако главная ценность биогазовых установок не в получении энергии, а в уменьшении выбросов вредных веществ и в переработке органики для выработки экологически чистых биоудобрений, как составной части организации круговорота органических веществ в производстве продуктов питания. В направлении использования продукта переработки органики БГУ в качестве удобрения сделаны только первые значимые шаги. Для обеспечения максимальной эффективности их применения необходимо выполнить дополнительно комплекс научных исследований и технологических разработок, создать методики и реализовать соответствующие организационные мероприятия.

Задача внедрения биогазовых технологий еще далека от полного решения. Проблемным, например, на настоящее время является переработка органических отходов птицефабрик и свинокомплексов, отличающихся высоким содержанием аммиака. Принципиально отходы птицефабрик и свинокомплексов можно успешно перерабатывать в биогазовых установках после определенной предварительной подготовки с удалением из них части аммиака. Возможна разработка технологий брожения устойчивых к высокой концентрации аммиака. Для этого просто необходимы дополнительные затраты, на которые владельцы птицефабрик и свинокомплексов не идут по причине опасения повышения себестоимости продукции и недоверия к мнению ученых и инженеров, а государственные чиновники не желают понимать, или не могут понять вследствие ограниченного миропонимания и интеллекта важность финансирования этого направления.

В целях оптимизации сельскохозяйственного производства целесообразно создавать комплексные предприятия, объединяющие животноводство и растениеводство в открытом и закрытом грунте, включающие, например, птицефабрику, свинокомплекс или ферму крупно рогатого скота стойлового содержания с убойный цехом, биогазовый энерготехнологический комплекс и теплицы. Биогазовый комплекс обеспечивает переработку в закрытом цикле органических отходов животных, отходов убойного цеха, растительных отходов теплиц, с получением экологически чистого биоудобрения, выработку электрической и тепловой энергии для нужд предприятия и жилого сектора, и выработку для теплиц углекислого газа, обеспечивающего ускорение роста растений. Все органические отходы поступают на переработку по мере их образования, что обеспечивает минимальное количество или даже полное отсутствие выбросов вредных веществ в окружающую среду. После их переработки в биогазовой установке осуществляется разделение полученного продукта брожения на фракции с получением твердого и жидкого биоудобрения и чистой воды. Твердая фракция удобрения применяется для формирования почвенной основы выращивания тепличных растений, жидкая фракция – для кормления растений через капельную систему. Применение такого биоудобрения обеспечивает выращивание принципиально другой по сравнению с традиционным выращиванием на минеральных удобрениях, высококачественной, экологически чистой тепличной продукции, обеспечивает высокую урожайность, сокращение сроков выращивания и созревания. Не использованное для теплиц биоудобрение вносится на поля сельхозугодий, избыток реализуется другим предприятиям. Полученная с биогазового комплекса чистая вода используется для технических нужд предприятия и полива растений на полях.

Все содержащие органику отходы сельскохозяйственных предприятий, предприятий пищевой промышленности, общественного питания и домохозяйств могут и должны перерабатываться и полезно использоваться. Часть отходов может применяться для производства корма животных, остальные – для получения биоудобрений и энергии.

Стоки бытовой канализации также содержат множество органических веществ, которые можно и нужно полезно использовать после соответствующей переработки. В настоящее время существуют и успешно применяются технологии полного цикла биологической очистки бытовых канализационных стоков с циклами аэробной и анаэробной переработки, обеспечивающие получение на выходе чистой воды, твердых и жидких удобрений, выработку электрической и тепловой энергии. Вода с очистных сооружений может использоваться для промышленных и сельскохозяйственных целей. Дополнительное применение мембранных технологий позволяет получить техническую воду чище, чем из природных источников. Полученные после цикла термофильного анаэробного брожения удобрения не содержат вредных бактерий и вирусов и могут применяться в сельскохозяйственном производстве. С психологической точки зрения их предпочтительнее использовать в более длинном цикле оборота органических веществ, применяя для ускорения роста деревьев и травы, для восстановления почв, либо через дополнительный короткий цикл природного оборота, используя для выращивания энергетических растительных культур (кукуруза, топинамбур, водоросли и др.), которые затем перерабатываются в биогазовых установках с получением энергии и удобрения для пищевых сельскохозяйственных культур.

Для улучшения эффективности переработки жидких и сырых бытовых отходов в будущем можно будет реализовать в жилых домах раздельные контура канализации кухонных стоков и измельченных пищевых отходов, туалетов, ванных и душевых и раздельные контура подачи воды. С помощью локальных мембранных установок вода из ванных и душевых может очищаться и сразу подаваться в контур воды туалетов, очищенная и обеззараженная вода из кухонь может повторно примяться для мытья посуды. Содержащие органические вещества стоки туалетов и кухонь перерабатываются разными установками очистки. Путем анаэробного брожения из первых получаются удобрения для лесного, ландшафтного хозяйства и выращивания энергетических растений, из вторых – экологически чистое биоудобрение для выращивания пищевых культур. Биореакторы переработки органических отходов являются экологически чистыми технологиями. Их можно располагать под землей в городах и любых населенных пунктах, что обеспечит минимальные затраты на сети канализации. Получаемая из биогаза энергия отпускается населению и близлежащими промышленным потребителями без потерь на передачу.

Агротехническая ценность биоудобрений, выработанных путем анаэробной переработки остатков растениеводства и органических отходов, существенно превышает ценность минеральных удобрений. Они содержат сбалансированный комплекс необходимых для роста растений минеральных и органоминеральных веществ в форме, обеспечивающей практически полное усваивание растениями, содержат микроорганизмы, которые способствуют интенсивному росту растений, снабжают их физиологически активными веществами, витаминами, доступным азотом, усиливают извлечение из почвы труднодоступного фосфора и других полезных элементов. Их использование даже в избыточных концентрациях не наносит вред почве и окружающей среде, не ухудшает качество продукции. Полезные элементы содержатся в них как в легко доступной минеральной форме, так и в органоминеральных соединениях, из которых они извлекаются по мере потребности растений в течение нескольких сезонов после внесения удобрения.

Данные биоудобрения содержат большинство компонентов гумуса – гуминовые кислоты, фульвокислоты, ферменты, так называемый первичный гумус, который в процессе биохимического взаимодействия с почвой становится полноценным почвенным гумусом. Увеличение содержания в почве гумуса улучает ее физико-механические и физические свойства, усиливает процессы почвенного обмена – адсорбцию удобрениями элементов питания почвы с улучшением питательного режима развития растений и повышением биологической активности.

Кроме функции обеспечения плодородия, гумус выполняет очень важную функцию биологического фильтра, подаренного нам Природой для защиты живого мира и нас, части этого мира. Компоненты гумуса обладают уникальным свойством связывать соли тяжелых металлов, радионуклидов и ароматических углеводородов, которыми насыщены выбросы промышленных предприятий. Это защитное свойство столь же важно для всего живого, как и защитное свойство озонового слоя вокруг Земли. Чем больше гумуса в почве, тем ярче выражено такое свойство почв. Пищевая и кормовая продукция, выращенная на высокогумусных почвах, является экологически чистой. Внесение биоудобрений – один из наиболее действенных путей сохранения гумуса в почве и повышения его количества. В странах, где производство гумусных удобрений освоено достаточно широко, быстро произошло оздоровление почвы, животных и людей.

Современное человечество расточительно относится не только к использованию оставшейся от его жизнедеятельности органики и полезных для земледелия веществ, но и к существующим в природе, выработанным на протяжении столетий и даже миллионов лет. Примером уничтожения ценной для жизни органики является использование в качестве топлива торфа. Широко применяется практика сжигания в топках не переработанного бурого каменного угля, в составе которого содержится 35—70% гуминовых кислот, которые могут достаточно легко извлекаться, применяться для земледелия, в том числе восстановления почвы.

Совершенствование технологий переработки отходов производства и жизнедеятельности людей является одним из важнейших направлений, необходимых для обеспечения выживания людей в ситуациях глобальных катаклизмов и предотвращения деградации или гибели от исчерпания ресурсов. В конечном итоге все бытовые и промышленные отходы должны перерабатываться с обеспечением повторного, максимально полезного использования входящих в них органических и минеральных веществ.