3.2.3. Выбор материалов

Характеристики материалов влияют на показатели функцио­нирования промышленной продукции, они определяют ее проч­ность, износостойкость, внешний вид, долговечность и др. Кон­струкционные материалы, используемые в продукции, эксплуа­тационные и вспомогательные материалы, необходимые для реализации технологического процесса, определяют также ха­рактеристики отходов промышленных предприятий.

При конструировании продукции и определении ее структу­ры в настоящее время предъявляются следующие требования к материалам:

• необходимые физические свойства (прочность, электро­проводность, коэффициент отражения, магнитная прони­цаемость и т. д.);

необходимые химические свойства (растворимость, окис-ляемость, реактивность и т. д.);

• низкая стоимость.

При экологическом проектировании проектировщики долж­ны уделять внимание ряду дополнительных требований:

• безопасность материалов для окружающей среды и чело­века;

• пожарная безопасность материала;

• содержание овеществленной в материале энергии: чем ниже потребность в энергии при производстве материалов, тем лучше (потребление энергии на производство 1 кг ма­териалов представлено на рис. 3.4);

• отсутствие ограничений предложения материалов на рын­ке, связанных с истощением природных ресурсов;

• возможность использования рециклированного материала;

• географическое распространение;

• возможность замены материала (если основной выбор ста­нет менее желателен в результате изменений издержек, эко­логических требований или какого-либо другого фактора) и др.

В мировой практике уже накоплен опыт по повторному во­влечению (рециклированию) использованного материала в про­изводственные процессы. Процесс рециклирования материалов оказывает значительно меньшее негативное воздействие на окру­жающую среду. Коэффициенты, характеризующие общий объем материалов, рециклированных в глобальной экономике, пред­ставлены в табл. 3.5.

Эффективность снижения негативного воздействия от про­изводства и эксплуатации материалов на окружающую среду во многом определяется экологической политикой государственно­го управления.

Прежде всего, государственные органы экологического управления должны определить материалы, которые являются потенциально опасными для здоровья человека и окружающей среды. Например, закон США «О чистом воздухе» и его измене­ния определили более 600 химических веществ как «опасные за­грязнители воздуха». Определены 17 химических веществ, сокра­щение применения которых является целью проекта закона «Промышленная токсичность» Агентства по охране окружающей среды США. К таким веществам относятся бензол, кадмий и его соединения, четыреххлористый углерод, хлороформ, хром и его соединения, цианиды, дихлорметан, свинец и его соединения, ртуть и ее соединения, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, никель и его соединения, тетрахлорэтилен, толуол, трихлорэтан, трихлорэтилен, ксилолы.

Замена материалов при структурном синтезе продукции или в результате изменения технологии должна аргументироваться не только экономической и технологической целесообразно­стью, но и обязательно проверяться на экологическую состоя­тельность. Вовлечение в производственные процессы новых ма­териалов может привести к быстрому сокращению периода их истощения. Недооценка этих факторов приводит к существен­ным экологическим просчетам. Например, фирма Sony десять лет вела исследования по разработке нового припоя с целью ис­ключить из его состава свинец (в настоящее время при пайке ис­пользуется оловянисто-свинцовый припой, состоящий пример­но из 60 % олова и 40 % свинца). Анализ разработанного нового припоя на основе олова, серебра, висмута, меди и германия по­казал, что висмут является исключительно побочным продуктом добычи свинца, период истощения которого составляет 20 лет. При широком использовании нового припоя период истощения германия сократился бы с 35 до 17 лет, серебра — с 16 до 14 лет.

Существуют методики оценивания экологической опасности конструкционных материалов, которые заключаются в определе­нии комплексного экологического показателя негативного воз­действия на атмосферу при производстве различных материалов (табл. 3.6).

В последнее время появилось понятие «экологический материал». Экоматериал — это материал, получение и использование которого приводит к минимальному воздействию на окружаю­щую среду, минимальному истощению ресурсов и минимальным регулирующим ограничениям для использования.

Используя это определение как ориентир, можно назвать шесть свойств экоматериалов:

• предложение материала неограниченно;

• низкое потребление энергии при добыче, переработке и производстве;

• незначительное воздействие на окружающую среду или его полное отсутствие;

• отсутствие существующих или ожидаемых правовых огра­ничений на использование материала;

• длительное использование.

• возможность рециклирования и повторного использования в конструкции промышленной продукции.