18) Малоотходные, безотходные и нанотехнологии

К безотходным относятся производства работающие без отходов или с отходами не загрязняющие природу.

Безотходная технология есть практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую среду. Под безотходной технологией, безотходным производством, безотходной системой понимают принцип организации и функционирование производств региональных промышленно производственных объединений территориально производственных комплексов в целом. При этом рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле (первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы), т.е. не нарушается сложившееся экологическое равновесие в биосфере. Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов. Поскольку отходы производства - это, по тем или иным причинам, неиспользованная или недоиспользованная часть сырья. Большое значение имеет разработка ресурсо - сберегающих технологий.

Малоотходная технология - промежуточная ступень при создании безотходного производства. При малоотходном производстве вредное воздействие на окружающую среду не превышает уровня допустимого санитарными органами, но по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захаранение.

О выполнении задачи создания безотходного или малоотходного производства судят по так называемому материальному индексу производства полученному как частное от деления масс расхода сырья и вспомогательных материалах на массу готовой продукции.

М.И. = (Мс. + Мвспом.) / Мг.п. = 1 (при отсутствие отходов).

Принципы безотходных технологий.

Основным является принцип системности. В соответствии с ним каждый отдельный процесс или производство рассматри­вается как элемент динамичной системы — всего промышлен­ного производства в регионе (ТПК) и на более высоком уровне как элемент эколого-экономической системы в целом, включаю­щей кроме материального производства и другой хозяйственно-экономической деятельности человека, природную среду (популя­ции живых организмов, атмосферу, гидросферу, литосферу, био­геоценозы, ландшафты), а также человека и среду его обитания. Другим важнейшим принципом создания безотходного про­изводства является комплексность использования ресурсов. Этот принцип требует максимального использования всех компонентов сырья и потенциала энергоресурсов. Как известно, практически все сырье является комплексным, Принцип комплексного экономного использования сырья в РК возведен в ранг государственной задачи и четко сфор­мулирован в ряде постановлений правительства. Конкретные формы его реализации в первую очередь будут зависеть от уровня организации безотходного производства на стадии про­цесса, отдельного производства, производственного комплекса и эколого-экономической системы. Одним из общих принципов создания безотходного производ­ства является цикличность материальных потоков. К простейшим примерам цикличных материальных потоков можно отнести за­мкнутые водо- и газооборотные циклы. К не менее важным принципам создания безотходного произ­водства необходимо отнести требование ограничения воздействия производства на окружающую природную и социальную среду с учетом планомерного и целенаправленного роста его объемов и экологического совершенства. Этот принцип в первую очередь связан с сохранением таких природных и социальных ресурсов, как атмосферный воздух, вода, поверхность земли, рекреацион­ные ресурсы, здоровье населения. Следует подчеркнуть, что реа­лизация этого принципа осуществима лишь в сочетании с эффек­тивным мониторингом, развитым экологическим нормирова­нием и многозвенным управлением природопользованием. Общим принципом создания безотходного производства яв­ляется также рациональность его организации. Требования к безотходному производству

На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

1) осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологически стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;

1. применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;

2. увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;

3. интенсификация производственных процессов, их оптимиза­ция и автоматизация; создание энерготехнологических процессов.

4. Сочетание энер­гетики с технологией позволяет полнее использовать энергию химических превращений, экономить энергоресурсы, сырье и ма­териалы и увеличивать производительность агрегатов. Приме­ром такого производства служит крупнотоннажное производство аммиака по энерготехнологической схеме.

Назовем основные имеющиеся направления и разработки безотходной и малоотходной технологии в отдельных отраслях промышлен­ности.

Энергетика. В энергетике необходимо шире использовать новые способы сжигания топлива, например, такие, как сжигание в кипящем слое, которое способствует снижению содержания загрязняющих веществ в отходящих газах, внедрение разработок по очистке от оксидов серы и азота газовых выбросов; добиваться эксплуата­ции пылеочистного оборудования с максимально возможным КПД, при этом образующуюся золу эффективно использовать в качестве сырья при производстве строительных материалов и в других производствах.

Горная промышленность. В горной промышленности необходимо: внедрять разработан­ные технологии по полной утилизации отходов, как при откры­том, так и при подземном способе добычи полезных ископаемых; шире применять геотехнологические методы разработки место­рождений полезных ископаемых, стремясь при этом к извлече­нию на земную поверхность только целевых компонентов; использовать безотходные методы обогащения и переработки при­родного сырья на месте его добычи; шире применять гидрометаллургические методы переработки руд.

Металлургия. В черной и цветной металлургии при создании новых предприя­тий и реконструкции действующих производств необходимо вне­дрение безотходных и малоотходных технологических процессов, обеспечивающих экономное, рациональное использование руд­ного сырья:

вовлечение в переработку газообразных, жидких и твердых отходов производства, снижение выбросов и сбросов вредных веществ с отходящими газами и сточными водами; при добыче и переработке руд черных и цветных металлов — широкое внедрение использования многотоннажных отвальных твердых отходов горного и обогатительного производства в качестве строительных материалов, закладки выработанного пространства шахт, дорожных покрытий, стеновых блоков и т. д. вместо специально добываемых минеральных ресурсов;

Бумажная промышленность. В бумажной промышленности необходимо в первую очередь внедрять разработки по сокращению на единицу продукции рас­хода свежей воды, отдавая предпочтение созданию замкнутых и бессточных систем промышленного водоснабжения; максималь­но использовать экстрагирующие соединения: содержащиеся в древесном сырье для получения целевых продуктов; совершен­ствовать процессы по отбеливанию целлюлозы с помощью кис­лорода и озона; улучшать переработку отходов лесозаготовок биотехнологическими методами в целевые продукты; обеспечи­вать создание мощностей по переработке бумажных отходов, в том числе макулатуры.

Нанотехноло́гия — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.

Нанотехнология, нанонаука — это наука и технология коллоидных систем, это коллоидная химия, коллоидная физика, молекулярная биология, вся микроэлектроника. Принципиальное отличие коллоидных систем, к которым относятся облака, кровь человека, молекулы ДНК и белков, транзисторы, из которых собираются микропроцессоры, в том, что поверхность таких частиц или огромных молекул чрезвычайно велика по отношению к их объёму. Такие частицы занимают промежуточное положение между истинными гомогенными растворами, сплавами, и обычными объектами макромира, такими, как стол, книга, песок. Их поведение, благодаря высокоразвитой поверхности, сильно отличается от поведения и истинных растворов и расплавов, и объектов макромира. Как правило, такие эффекты начинают играть значительную роль, когда размер частиц лежит в диапазоне 1-100 нанометров: отсюда пришло замещение слова коллоидная физика, химия, биология на нанонауку и нанотехнологии, подразумевая размер объектов, о которых идет речь.