Ресурсные циклы

Ресурсный цикл — обмен веществ между природой и обще­ством, включающий извлечение естественных ресурсов из при­родной среды, вовлечение их в хозяйственный оборот с после­дующей утилизацией, а также возвращение трансформированной природной субстанции в окружающую среду.

Каждый ресурсный цикл тесно связан с соответствующим подразделением общественного производства, использующего тот или иной вид естественных ресурсов (энергетических, рудных, лесных и т.д.), которое, в свою очередь, обрастает множеством сопутствующих производств на основе разностороннего потребления базовых и дополнительно вовлекаемых ресурсов.

Вместе с тем ресурсный цикл охватывает не только производственную, но и все остальные стадии обмена веществ между обществом и природой. Важно и то, что ресурсные циклы, основанные на ис­пользовании возобновляемых природных ресурсов (например, по­чвенных, растительных), включают также стадию воспроизвод­ства этих ресурсов, связанную с воздействием человека на соот­ветствующие звенья биологического круговорота веществ.

Аналогом ресурс­ного цикла является жизненный цикл продукции — новое понятие, введенное международными стандартами ИСО серии 14 000.

Ресурсный цик­л включает основные этапы: сырье — производст­во — эксплуатация (потребление) — реновация — утилизация отходов. На каждом этапе превращения природного ресурса в ко­нечный продукт имеются потери используемого вещества. При добыче полезных ископаемых в отвалы направляется «пустая порода». Значительны потери при транспортировке сырья к месту переработки. При выработке энергии, например с ис­пользованием органического топлива, оно полностью превра­щается в иные соединения — золу, шлаки, оксиды углерода и др. Отсутствие технологий, обеспечивающих комплексную пе­реработку сырья (т. е. использующих все его компоненты) на стадии производства изделий, приводит к образованию боль­шого количества отходов.

Перемещение с этапа на этап требует дополнительных транспортных затрат, вызывающих в свою очередь загрязне­ние биосферы отходами транспортных средств. В среднем в процессе ресурсного цикла по целевому назначению использу­ется не более 5% добытого вещества (а зачастую не более 1%), остальные 95% (99%) так или иначе попадают обратно в окру­жающую среду в виде отходов, не удовлетворив никаких по­требностей человека. Так, по данным Госкомэкологии РФ, в начале 90-х годов количество ежегодно извлекаемых природных ресурсов составляло 53 т на одного жителя России. Добы­ча и переработка этой массы сырья ежегодно требовала около 7000 кВт-ч электроэнергии и 800 т воды. В итоге в расчете на одного человека в год получалось 2—3 т конечной продукции, а остальная масса возвращалась в ОС в виде отходов.

Конечная продукция в свою очередь также является отхо­дами, только отложенными во времени. Изготовленные изде­лия (машины, оборудование, предметы потребления), полу­ченные химические соединения, все, что произвел че­ловек, включая шедевры искусства и памятники истории, рано или поздно изнашивается, выходит из строя, разру­шается и рассеивается в окружающей среде. Вовлекаемые в ресурсный цикл вещества полностью возвращаются в окружающую среду. Однако замкнутость ресурсного цикла существенно отличается от замкнутости биогеохимического или биотического цикла.

Изъятый ресурс возвращается в биосферу в существенно измененном виде, в том числе с новым для природы сочетани­ем химических элементов. Такие соединения не могут быть ас­симилированы в биосфере обычным путем. Кроме того, добы­тые для переработки природные ресурсы возвращаются не точ­но на место изъятия, а попадают в другие экологические системы; характерный пример — добыча фосфатов, их исполь­зование в качестве минерального удобрения и последующая эвтрофикация водоемов. Следовательно, антропогенный ре­сурсный цикл является главным источником загрязнения ок­ружающей среды.

Ресурсный цикл подобен пищевой (трофической) цепи в природных экосистемах и так же, как они, достаточно условен. Места добычи, производства, потребления и утилиза­ции в этом цикле в большинстве случаев не совпадают, тогда, как в природных экосистемах существуют не цепи, а разветв­ленные трофические сети. Благодаря этому обеспечивается наиболее эффективное использование всех ресурсов среды, в том числе происходит переработка отходов тут же на месте. В природе цепи трансформации всех веществ максимально за­мыкаются в циклы (круговороты) и понятия «загрязнение» не существует. Реализация ресурсного цикла в пределах одного предприятия невозможна даже теоретически. Подтверждением служит пример Робинзона Крузо, который, во-первых, не обошелся без инструментов и оружия со своего затонувшего ко­рабля, а во-вторых, в конечном итоге создал условия жизни на уровне, никак не привлекающем современного человека.

В полной мере это недостижимо и в рамках одного промышленного узла. Максимально возможное совершенствование ресурсного цикла (хотя очень далекое от уровня совершенства трофической сети) достигается при создании территориально-производственных комплексов (ТПК). В этом случае в производство вовлекается наибольшая часть комплексного потенциала сырья, включая вскрышные породы, образующиеся при добыче ископаемых, побочные продукты и отходы производства.

Основными направлениями совершенствования ресурсно­го цикла при некотором фиксированном уровне потребления общества являются:

• уменьшение потерь на этапах добычи и транспортиров­ки ресурсов;

• разработка технологий, позволяющих использовать для производства (потребностей человека) максималь­но возможное количество компонентов извлекаемого сырья;

• уменьшение материалоемкости продукции, энергоем­кости производства и эксплуатации продукции;

• увеличение срока службы изделий.

Совершенствование ресурсного цикла идет по пути со­здания новых технологий, оптимизации технических решений (в том числе оборудования), исходя из принципа минимизации экологического ущерба. Очевидно, что принципиально новые решения вызывают изменения на всех этапах ресурсного цик­ла. От одного и того же «усовершенствования» на разных эта­пах ресурсного цикла могут быть получены различные как по величине, так и по знаку экологические эффекты (или ущер­бы). Например, разработка и широкое внедрение нового хла­дагента велись 20—30 лет с целью замены в холодильных ус­тановках экологически очень опасного аммиака на инертное, нетоксичное, пожаробезопасное вещество. Изначально хлорфторуглероды (фреоны) казались идеальным решением про­блемы, и лишь всестороннее изучение ресурсного цикла пока­зало серьезную ошибочность этого вывода, ибо они оказались смертоносны для озонового слоя Земли.

Другой пример: экологически более чистые виды топлива, которые меньше загрязняют атмосферу при совершении тако­го же количества работы, выгодны для использования на транспорте, но не выгодны при производстве, так как требуют более сложной переработки углеводородного сырья, большего расхода энергии, а в результате становятся дороже.

Еще одним примером является широкомасштабная компания по введению новых европейских стандартов на допустимые выбросы в атмосферу от автотранспорта. Двигатели внутреннего сгорания автомобилей — основные источники загрязнения атмосферы в городах и гус­тонаселенных регионах. Принятые нормы допустимых выбро­сов автомобилей, введенные с 2000г., столь высоки, что им удовлетворяют только лишь самые современные марки ма­шин. При этом известно, что и эти марки совершенно бесперс­пективны для модернизации с целью соответствия уже приня­тым европейским нормам последних лет. Таким образом, европейские страны в ближайшие годы сознательно идут на затраты (как экономические, так и эколо­гические), связанные с производством и практически полной за­меной парка легковых и грузовых автомобилей, ради резкого снижения объема выбросов в атмосферу, гарантируемого новы­ми нормами. Аналогичное происходит и в авиадвигателестроении.