Введение в профессию (Энерго- и ресурсосберегающие процессы)

Образование отходов в РФ и в других странах мира является одной из актуальных проблем. В динамике образования отходов характерна положительная тенденция по мере экономического развития. Также увеличилось количество отходов, накопленных в компаниях, которые ими практически не используются и наносят непоправимый ущерб окружающей среде. Но сначала мы рассмотрим понятие «отходы» и их природу [12].

Отходы – вещества или предметы, которые являются результатом экономической или человеческой деятельности и не имеют конкретной цели в месте происхождения или потеряли все или часть своих потребительских свойств.

Производственные отходы – это отходы, образованные юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, которые осуществляют хозяйственную деятельность (производство продукции, энергии, оказание услуг), побочные продукты и сопутствующие товары от добычи и переработки полезных ископаемых [2].

Отходы потребления – отходы, которые образуются в ходе человеческой жизни и не связаны с осуществлением хозяйственной деятельности, отходы, которые образуются в гаражных кооперативах, садовых товариществах и в результате других потребительских процессов , а также сметы улиц и дворов, которые образуются в общественных населенных пунктах.

Актуальность данной работы состоит в том, что научно-технический прогресс способствует увеличению номенклатуры образующихся отходов, что опасно для окружающей среды и людей.

В результате неправильного обращения с отходами многие участки загрязнены, что приводит к загрязнению почвы и гидросферы. В этом контексте решение проблемы обращения с отходами в нашей стране приобретает все большее значение в последние годы.

Но возникает главный вопрос: «Что делать с отходами?» Однако главное не в том, как сделать их невидимыми для глаз, а в том, чтобы вернуть их в производственный цикл, заменив природные ресурсы и соответственно сократив количество карьеров, шахт, обезлесение. Идеальным вариантом в этой области является глобальная перестройка экономики в сторону безотходного производства.

Одним из основных источников загрязнения в городских районах являются промышленные, являющиеся результатом производственного процесса, и твердые бытовые отходы (ТБО), возникающие в результате жизни людей в частных домохозяйствах и износа предметов домашнего обихода [11].

Городские сточные воды, в которых сочетаются промышленные, бытовые и дождевые воды, не менее важны в качестве загрязнителя окружающей среды.

Отходы – вещества или предметы, которые являются результатом экономической или человеческой деятельности и не имеют конкретной цели в месте происхождения или потеряли все или часть своих потребительских свойств.

В зависимости от степени опасности отходы классифицируются как опасные и безвредные.

Безвредные отходы – отходы не наносящие вред здоровью и не имеют опасных свойств для организма.

Опасные отходы – отходы содержащие вещества, которые имеют опасные свойства или их комбинацию, в таком количестве и форме, что такие отходы, в одиночку или в контакте с другими веществами, могут представлять прямой или потенциальный риск для окружающей среды, общественного здоровью [3].

Опасные отходы в свою очередь классифицируются по классам опасности:

- первый класс опасности – чрезвычайно опасные;

- второй класс опасности – высокоопасные;

- третий класс опасности – умеренно опасные; четвертый класс опасности – малоопасные.

Уровень опасности отходов и класс опасности опасных отходов определяется на основе определения свойств экологически опасных отходов, опасных для здоровья населения, имущества (токсичность, патогенность, взрывоопасность, пожароопасность, высокая реакционная способность, способность образовывать стойкие органические загрязнители при нейтрализации) и другие характеристики отходов [3].

Рост населения планеты «Земля», а вместе с этим и увеличение объемов образование различных видов отходов.

К примеру, образование отходов в экономике России составляет 3,4 млрд тонн в год, в том числе 2,6 млрд тонн/год — промышленные отходы, 700 млн тонн/год — жидкие отходы птицеводства и животноводства, 35—40 млн тонн/год — ТБО, 30 млн т /год — осадки очистных сооружений.

Средний уровень их использования составляет около 26 %, в том числе промотходы перерабатываются на 35 %, ТБО — на 3—4 %, остальные отходы практически не перерабатываются.

Но нет нерешаемых проблем и на данный момент экологические организации и целые государства применяют ряд мер по защите окружающей среды и уменьшению образование отходов, заключаются договора и соглашения на международном уроне.

Международное сотрудничество и принятие опыта зарубежных коллег, внедрения все более современных и более безопасных для окружающей среды технологий, безотходного производства и переработка отходов позволяет сохранить нашу окружающую среду.

Возможны следующие методы обращения с отходами и их вторичное использование:

1. Рекультивация ландшафтов, планировка территорий, отсыпка дорог, дамб и т.п., для чего используют скальные породы, галечник, гравий, песок, доменные шлаки и другие виды твердых промышленных отходов.

Реализация этого экономически выгодного направления утилизации отходов, тем не менее, незначительная - всего в этих целях используется примерно 10% объема имеющихся отходов.

2. Использование отходов в качестве сырья при производстве строительных материалов:

а) как пористые заполнители бетона, строительной керамики, кладочных растворов (пустая горная порода, галечник, песок);

Парниковый эффект – подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов.

Механизм парникового эффекта можно описать следующим образом: поверхность Земли, нагреваясь из-за поступающего от Солнца излучения, сама становится источником длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения. Часть этого излучения уходит в космос, а часть – отражается некоторыми газами атмосферы и нагревает приземные воздушные слои. Это явление, подобное удержанию тепла под прозрачной пленкой теплиц, получило название парниковый эффект.

Одно из главных положительных последствий парникового эффекта заключается в дополнительном «подогреве» поверхности нашей планеты, благодаря которому стало возможно появление жизни на Земле. Без парникового эффекта среднегодовое значение температуры воздуха у земной поверхности составляло бы всего -18оС.

Причиной возникновения парникового эффекта стало огромное количество водяного пара и углекислого газа, поступавших в земную атмосферу сотни миллионов лет назад из-за чрезвычайно активной вулканической деятельности. Из-за высокой концентрации углекислого газа, в тысячи раз превышавшей нынешнюю, наблюдался «сверхпарниковый» эффект, из-за чего температура воды в Мировом океане была близка к точке кипения.

Со временем с появлением зеленой растительности углекислый газ стал активно поглощаться из земной атмосферы, парниковый эффект стал уменьшаться, пока не установилось равновесие, которое позволяло среднегодовой температуре удерживаться на значении +15оС.

Озоновая дыра — это локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. По общепринятой в научной среде теории, во второй половине XX века всё возрастающее воздействие антропогенного фактора в виде выделения хлор- и фторсодержащих фреонов привело к значительному утончению озонового слоя, например, доклад Всемирной метеорологической организации.

Эти и другие недавно полученные научные данные укрепили вывод предыдущих оценок в том, что совокупность научных доказательств свидетельствует о том, что наблюдаемая потеря озона в средних и высоких широтах в основном обусловлена антропогенными хлор- и бромсодержащими соединениями.

Механизм образования

В результате отсутствия солнечного излучения, во время полярных ночей озон не образуется. Нет ультрафиолета — нет озона. Имея большую массу, молекулы озона опускаются к поверхности Земли и разрушаются, так как неустойчивы при нормальном давлении.

К уменьшению концентрации озона в атмосфере ведёт совокупность факторов, главными из которых является гибель молекул озона в реакциях с различными веществами антропогенного и природного происхождения, отсутствие солнечного излучения в течение полярной зимы, особо устойчивый полярный вихрь, который препятствует проникновению озона из приполярных широт, и образование полярных стратосферных облаков (ПСО), поверхность частиц которого катализируют реакции распада озона.

Под феноменом «гибель лесов» в международных кругах в последнее время понимают в узком смысле заболевание и последующее отмирание древесной растительности в результате загрязнения окружающей среды. Заболевания лесов, связанные с развитием крупной промышленности, отмечались в Европе с середины ХХ в.

Основными причинами этого явления считаются кислотные осадки (из-за выбросов оксидов серы и азота), воздействие озона. Этот процесс может приостановить только сокращение вредных для растений и почвы выбросов загрязняющих веществ. Однако причин, приводящих к гибели лесных насаждений, достаточно много.

Опустынивание — это деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека. Опустынивание не означает расширение существующих пустынь.

Особое место в системе глобальных проблем современности принадлежит экологическим проблемам, имеющим транснациональный и трансгосударственный характер.

Научно-технический прогресс поставил перед человечеством ряд новых, весьма сложных проблем, с которыми оно до этого не сталкивалось вовсе, или проблемы не были столь масштабными. Среди них особое место занимают отношения между человеком и окружающей средой. В прошлом столетии на природу легла нагрузка, вызванная 4-кратным ростом численности населения и 18-кратным увеличением объема мирового производства.

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемый источник энергии и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, и последующее распределение и использование тепла (фокусирование солнечного излучения на сосуде с водой или солью для последующего использования нагретой воды для отопления, горячего водоснабжения или в паровых электрогенераторах).

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую, тепловую или в любую другую форму энергии, удобную для использования в народном хозяйстве.

Такое преобразование может осуществляться такими агрегатами, как ветрогенератор (для получения электрической энергии), ветряная мельница (для преобразования в механическую энергию), парус (для использования в транспорте) и другими.

Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью.

Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 18 метров.

Для получения энергии залив или устье реки перекрывают плотиной, в которой установлены гидроагрегаты, которые могут работать как в режиме генератора, так и в режиме насоса (для перекачки воды в водохранилище для последующей работы в отсутствие приливов и отливов). В последнем случае они называются гидроаккумулирующая электростанция.

Также гидротурбины для выработки электроэнергии могут устанавливаться на морское судно (SR-2000).

ПЭС используются во Франции, Великобритании, Канаде, Китае, Индии, США и других странах.

Биогаз – общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органичнеских субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).

Для эффективного производства биогаза из органического сырья создаются комфортные условия для жизнедеятельности нескольких видов бактерий при отсутствии доступа кислорода.

Биогаз широко применяется как горючее топливо в Германии, Дании, Китае, США и других развитых странах. Он подается в газораспределительные сети, используется в бытовых целях и в общественном транспорте. Сегодня начинается широкое внедрение биогазовых технологий на рынках СНГ и Прибалтики.

Преимущества атомных электростанций:

1. Низкий уровень сырьевого потребления (сырьем служит уран).

2. Это самые мощные по количеству выработанной электроэнергии станции. Одна АЭС обеспечивает большую территорию (часто - целый мегаполис).

3. Уровень оснащения - лучше, чем у ТЭС, есть множество перспектив для усовершенствования.

Недостатки атомных электростанций:

1. Выделяется смог и радиация, загрязняется вода.

2. Потребление урана (редкого ресурса).

3. Возможность экологической катастрофы (пример - Чернобыльская АЭС).


Вопрос 6. Возобновимые и невозобновимые ресурсы.

Природные ресурсы - важнейшие компоненты окружающей человека среды, используемые для удовлетворения всевозможных материальных и культурных потребностей общества.
По природным группам природные ресурсы делятся на минеральные, растительные, животного мира, климатические, ресурсы энергии природных процессов.
Солнечная энергия, энергия приливов, текущей воды и тепло земных недр являются неисчерпаемыми ресурсами, так как использование их человеком не приводит к видимому истощению как сегодня, так и в будущем.
Исчерпаемые ресурсы подразделяются на возобновимые и невозобновимые. К возобновимым природным ресурсам относятся чистый воздух, пресная вода, плодородие почв, растения и животные.