11.1 Энергия и промышленность

Промышленность использует значительные объемы энергии и, как следствие, вносит значительный вклад в связанные с энергией экологические проблемы. В Соединенных Штатах, например, на производственную деятельность тратится около 30% всей потребляемой энергии, и значительная часть этой энергии используется очень неэффективно. Рис. 11.1 показывает, что использование электроэнергии (в основном получаемой при сжигании ископаемого топлива) концентрируется в нескольких секторах промышленности, так что шесть отраслей потребляют более 85% общей промышленной энергии или энергетических эквивалентов. Однако эта информация ничего не говорит об эффективности, с которой эта энергия используется. Полезный показатель промышленного использования энергии, хотя и не полностью удовлетворительный, • - энергонапряженность, потребление энергии на доллар валового внутреннего продукта. Энергонапряженность отдельных корпораций в рамках той же отрасли сильно отличается. Обычно отрасли, имеющие дело в основном с сырьем, а не с конечными продуктами или полуфабрикатами, имеют более высокую энергонапряженность.

Хотя в центре внимания этой главы - изучение того, как используется энергия и как сократить ее использование при продолжении производственных операций, также имеет смысл упомянуть и о последствиях производства энергии, поскольку инженеры предприятий и процессов иногда имеют возможность выбирать источники энергии, которыми можно пользоваться. В этой связи в табл. 11.1 мы приводим виды загрязнителей воздуха, образующихся в различных процессах производства энергии. Таблица иллюстрирует хорошо известный факт, что энергия, получаемая при сжигании ископаемого топлива, потенциально более экологически опасна, чем энергия, производимая ядерными или возобновимыми источниками, по крайней мере в том, что касается атмосферы. Сжигание отходов — средний по воздействию метод, и его способность служить альтернативой захоронению отходов, а также источником энергии делает его пригодным для некоторых видов промышленного использования. В максимально возможной степени энергия, полученная для промышленного использования, должна быть из экологически предпочтительных источников.

18,5

Рис. 11.1

Потребление энергии в отдельных отраслях промышленности (Источ­ник: U.S. Department of Energy, Energy Information Administration, Manufacturing Energy Consumption Survey: Changes in Energy Efficiency 1980-1985, DOA/EIA-0516(85), Washington, DC, 1990.)

Энергоэффективность часто должна быть сбалансирована с токсичностью. Например, более эффективное освещение основано на использовании в лампах паров ртути, а многие катализаторы, которые сокращают потребление энергии в промышленности и в быту, либо токсичны, либо относятся к редким невозобновимым ресурсам. Сверхпроводящие материалы могут обеспечить возможность значительного сохранения энергии, но в них вероятно содержание токсичных материалов. Выявление и разрешение этих ситуаций «балансировки воздействий» сложная, но необходимая задача на пути развития продуктов и процессов в направлении устойчивости.

ТАБЛИЦА 11.1 Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу в

__________процессе производства энергии_______________ _

Процесс Вещества

С0₂ СН₄ N0,, S0₂ Н₂8 НС1 Частицы

Ископаемые источники энергии

Уголь

Нефть

Природный газ

Другие антропогенные источники энергии

Атомная энергия

Сжигание отходов

Сжигание биомассы Природные источники энергии

Гидротермальный поток

Солнечная энергия

Энергия воды

Энергия ветра