Безотходные технологии кратко. Безотходное производство. Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность

Введение
По мере развития современного производства с его масштабностью и темпами роста все большую актуальность приобретают проблемы разработки и внедрения безотходных производств и технологий. Скорейшее их решение в ряде стран рассматривается как стратегическое направление рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды.
Безотходное производство - производство, в котором полностью используются не только основные сырьевые ресурсы, но и попутно получаемые отходы производства, в результате чего снижается расход сырья и сводится к минимуму загрязнение окружающей среды. Безотходное производство может использовать отходы собственного производственного процесса, и отходы других производств.
Безотходная технология - технология, подразумевающая наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии в производстве, обеспечивающее защиту окружающей среды.
В концепцию безотходности технологий и производства значительный вклад внесли советские ученые, такие как: А. Е. Ферсман, Н. Н. Семенов, И. В. Петрянов-Соколов, Б. Н. Ласкорин и др. По аналогии с природными экологическими системами безотходные технологии и производства базируются на техногенном круговороте веществ и энергии. Необходимость в создании безотходных технологий и производств возникла в 50-х гг. 20 в. в связи с истощением мировых природных ресурсов и загрязнением биосферы в результате бурного развития, наряду с химизацией сельского хозяйства и ростом транспорта, ведущих отраслей энергетики и обрабатывающей промышленности (переработка нефти, химическая промышленность, ядерная энергетика, цветная металлургия и др.).
Целью данной работы является изучение безотходных технологий и производств.
Задачи исследования:
1.Изучить понятие «безотходное производство».
2.Рассмотреть основные принципы создания безотходного производства, требования к безотходному производству.
4.Изучить понятие «безотходные технологии».
5.Проанализировать принципы создания безотходной технологии.
6.Рассмотреть направления и разработки безотходной технологии в отдельных отраслях промышленности.

1.Безотходное производство.
Безотходным производством является такое производство, в котором все исходное сырье в конечном итоге превращается в ту или иную продукцию и которое при этом одновременно оптимизировано по технологическим, экономическим и социально-экологическим критериям. Принципиальная новизна подобного подхода к дальнейшему развитию промышленного производства обусловлена невозможностью эффективно решать проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов только путем совершенствования методов обезвреживания, утилизации, переработки или захоронения отходов. СССР явился инициатором идеи безотходного производства. Примером безотходного производства является производство мрамора. Все отходы, получаемые при механической обработке мраморных блоков, и некондиционные блоки перерабатываются в мраморную крошку.
Концепция безотходного производства предусматривает необходимость включения в цикл использования сырьевых ресурсов сферу потребления. Другими словами, продукция после физического или морального износа должна возвращаться в сферу производства. Таким образом, безотходное производство представляет собой практически замкнутую систему, организованную по аналогии с природными экологическими системами, в основе функционирования которых лежит биогеохимический круговорот вещества. При создании и развитии безотходных производств обязательно использование всех компонентов сырья.
В настоящее время несмотря на то, что практически все сырье, применяемое в промышленности, является многокомпонентным, в качестве готовой продукции используется, как правило, только один компонент. Максимально возможное - это комплексное использование энергии при безотходном производстве. Здесь также можно провести прямую аналогию с природными экосистемами, которые, будучи практически замкнутыми по веществу, не являются изолированными, так как поглощают энергию, которую получают от Солнца, трансформируют ее, связывая небольшую часть, и рассеивают в окружающее пространство. Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства подчеркивает, что оно, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования. Создание безотходного производства представляет собой длительный и постепенный процесс, требующий решения ряда взаимосвязанных технологических, экономических, организационных, психологических и других задач. Эти задачи могут и должны решаться, как это и следует из определения безотходного производства, на различных уровнях: процесс, предприятие, производственное объединение.
2.Основные принципы создания безотходных производств.
Отходы производства - остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующиеся при получении заданной продукции, которые частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют стандартам (техническим условиям). Эти остатки после соответствующей обработки могут быть использованы в сфере производства или потребления.
Отходы потребления - это непригодные для дальнейшего использования (по прямому назначению) изделия производственно- технического и бытового назначения (например, изношенные изделия из пластмасс и резины, вышедший из строя шамотный кирпич теплоизоляции печей и др.).
Побочные продукты образуются при физико-химической переработке сырья наряду с основными продуктами производства, но не являются целью производственного процесса. Они в большинстве случаев бывают товарными, на них имеются ГОСТ, ТУ и утвержденные цены, их выпуск планируется. Чаще всего это содержащиеся в сырье компоненты, не используемые в данном производстве, или продукты, которые получаются при добыче или обогащении основного сырья; их принято называть попутными продуктами (например, попутный газ при добыче нефти).
Вторичные материальные ресурсы (BMP) - совокупность отходов производства и потребления, которые могут быть использованы в качестве основного или вспомогательного материала для выпуска целевой продукции.
Между промышленностью и окружающей средой до сих пор доминирует открытый тип связи. Производственный процесс начинается с использования природных ресурсов и завершается превращением их в средства производства, предметы потребления. За процессом производства следует процесс потребления, после чего использованные продукты выбрасываются.
Таким образом, открытая система базируется на принципе одноразового использования исходного материала природы.
Каждый раз производственная деятельность начинается с использования некоторых новых природных ресурсов, и каждый раз потребление заканчивается выбросами отходов в окружающую среду. Как было показано выше, весьма небольшая часть природных ресурсов превращается в целевые продукты, большая часть их попадает в отходы.
Биосфера функционирует по принципу встроенности систем: каждая форма конструируется за счет деструкции других форм, составляя звено всеобщего кругооборота вещества в природе. Производственная деятельность вплоть до самого последнего времени строилась по другому принципу - максимальной эксплуатации природных ресурсов и игнорирования проблемы деструкции отходов производства и потребления. Этот путь был возможен лишь до тех пор, пока масштабы отходов не превышали границ способности экологических систем к самовосстановлению.
Таким образом, назрела необходимость перехода к принципиально новой форме связи - к замкнутым системам производства, предполагающим возможно большую встроенность производственных процессов во всеобщий круговорот вещества в природе.
При замкнутой системе производство строится, опираясь на следующие фундаментальные принципы:
1. возможно более полное использование исходного природного вещества;
2. возможно более полное использование отходов (регенерация отходов и превращение их в исходное сырье для последующих ступеней производства);
3. создание конечных продуктов производства с такими свойствами, чтобы используемые отходы производства и потребления могли быть ассимилированы экологическими системами.
Сложившееся сегодня положение в области ресурсопотребления и масштабы промышленных выбросов позволяют сделать вывод о том, что имеется только один путь решения проблемы оптимального потребления природных ресурсов и охраны окружающей среды - создание экологически безвредных технологических процессов, или безотходных, а на первое время - малоотходных. Это единственный способ, подсказанный самой природой.
В ноябре 1979 г. в Женеве на совещании по охране окружающей среды в рамках Организации Объединенных Наций (ООН) была принята «Декларация о малоотходной и безотходной технологии и использовании отходов». Под малоотходным понимают такое производство, вредные последствия деятельности которого не превышают уровня, допустимого санитарными нормами, но по техническим, экономическим, организационным или другим причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение.
Биосфера дает нам природные ресурсы, из которых в сфере производства получаются конечные продукты, при этом образуются отходы. Продукты используются либо в сфере производства, либо в сфере потребления, и вновь образуются отходы. Под отходами понимаются вещества, не обладающие на первых порах потребительской ценностью. Во многих случаях при необходимости после соответствующей обработки они могут быть использованы как вторичное сырье (вторичные материальные ресурсы) или как вторичные носители энергии (вторичные энергоресурсы). Если по техническим или технологическим причинам невозможно или экономически невыгодно перерабатывать отходы, то их необходимо выводить в биосферу таким образом, чтобы по возможности не наносить вреда естественной окружающей среде.
3.Требования к безотходному производству.
На пути совершенствования существующих и разработки принципиально новых технологических процессов необходимо соблюдение ряда общих требований:

осуществление производственных процессов при минимально возможном числе технологических стадий (аппаратов), поскольку на каждой из них образуются отходы, и теряется сырье;
применение непрерывных процессов, позволяющих наиболее эффективно использовать сырье и энергию;
увеличение (до оптимума) единичной мощности агрегатов;
интенсификация производственных процессов, их оптимизация и автоматизация;
создание энерготехнологических процессов. 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.

Основные направления безотходной и малоотходной технологии

безотходная и малоотходная технология представляют собой одно из современных направлений развития промышленного производства. Возникновение этого направления обусловлено необходимостью предотвратить вредное воздействие отходов промышленности на окружающую среду. Безотходные производства подразумевают разработку таких технологических процессов, которые обеспечивают максимально возможную комплексную переработку сырья. Это позволяет, с одной стороны, наиболее эффективно использовать природные ресурсы, полностью перерабатывать образующиеся отходы в товарную продукцию, а с другой - снижать количество отходов и тем самым уменьшать их отрицательное влияние на экологические системы.

Безотходную и малоотходную технологию применяют во всех отраслях промышленности. Их развитие идет по следующим направлениям: разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов, уменьшающих количество отходов; разработка и внедрение методов и оборудования для переработки отходов в товарную продукцию; создание бессточных водооборотных систем, в которых осуществляется очистка воды (см. Очистка сточных вод).

Малоотходная и безотходная технологии и их роль в защите среды обитания

Принципиально новый подход к развитию всего промышленного и сельскохозяйственного производства - создание малоотходной и безотходной технологии .
Понятие безотходной технологии , в соответствии с Декларацией Европейской экономической комиссии ООН (1979) означает практическое применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и защитить окружающую среду.
В 1984 г. эта же комиссия ООН приняла более конкретное определение данного понятия: «Безотходная технология - это такой способ производства продукции (процесс, предприятие, территориально-производственный комплекс), при котором наиболее рационально и комплексно используются сырье и энергия в цикле сырьевые ресурсы - производство - потребитель - вторичные ресурсы - таким образом, что любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее нормального функционирования».
Под безотходной технологией понимают также такой споб производства, который обеспечивает максимально полное пользование перерабатываемого сырья и образующихся при Тгом отходов. Более точным, чем «безотходная технология», ледует считать термин «малоотходная технология», так как в |финципе «безотходная технология» невозможна, ибо любая тех-ологическая деятельность человека не может не производить тходы, хотя бы в виде энергии. Достижение полной безотходное™ нереально (Реймерс, 1990), поскольку противоречит вто-му началу термодинамики, поэтому термин «безотходная технология» условен (метафоричен). Технологию, позволяющую юлучить минимум твердых, жидких и газообразных отходов, Называют малоотходной и на современном этапе развития на-но-технического прогресса она является наиболее реальной. Огромное значение для снижения уровня загрязнения ок-ужающей среды, экономии сырья и энергии имеет повторное спользование материальных ресурсов, т. е.рециркуляция. Так, шзводство алюминия из металлолома требует всего 5 % энер-затрат от выплавки из бокситов, причем переплав 1 т вторич-ого сырья экономит 4 т бокситов и 700 кг кокса, снижая одно-ременно на 35 кг выбросы фтористых соединений в атмосфе-у (Вронский, 1996).
В комплекс мероприятий по сокращению до минимума ко-ичества вредных отходов и уменьшения их воздействия на ок-ужающую природную среду, по рекомендации различных авторов, входят:
- разработка различных типов бессточных технологических систем и водооборотных циклов на основе очистки сточных вод;
- разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы;
- создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного ее использования;

- создание принципиально новых производственных процессов, позволяющих исключить или сократить технологические стадии, на которых происходит образование отходов.

Начальным этапом этих комплексных мероприятий, нацеленных на создание в перспективе безотходных технологий, является внедрение оборотных, вплоть до полностью замкнутых, систем водопользования.

Оборотное водоснабжение

Оборотное водоснабжение - это техническая система, при которой предусмотрено многократное использование в производстве отработанных вод (после их очистки и обработки) при очень ограниченном их сбросе (до 3%) в водоемы (рис. 20.1; Иванов, 1991).

Рис. 20.1. Схема оборотного промышленного и городского водоснабжения: 1 - цех; 2 - внутрицеховое оборотное водоснабжение; 3 - локальное (цеховое) очистное сооружение, включая утилизацию вторичных отходов; 4 - общезаводские очистные сооружения; 5 - город; 6 - городские канализационные очистные сооружения; 7 - третичные очистные сооружения; 8 - закачка очищенных сточных вод в
подземные источники; 9 - подача очищенных вод в городскую систему водоснабжения; 10 - рассеивающий выпуск сточных вод в
водоем (море)

Замкнутый цикл водопользования

Замкнутый цикл водопользования - это система промыш-
даогр водоснабжения и водоотведения, в которой многократ-
использование воды в одном и том же производственном
цессе, осуществляется без сброса сточных и других вод в
родные водоемы.
Одним из важнейших направлений в области создания без-одных и малоотходных производств является переход на но-экологическую технологию с заменой водоемких процес-в безводными или маловодными.
Прогрессивность новых технологических схем водоснабже-& определяется тем, насколько в них уменьшилось, по сравняю с ранее действующими, водопотребление и количество щчных вод и их загрязненность. Наличие большого количе-*а сточных вод на промышленном объекте считается объек-ным показателем несовершенства используемых техноло-еских схем.
Разработка безотходных и безводных технологических про-юв - наиболее рациональный способ защиты окружаю-й среды от загрязнения, позволяющий значительно умень-ть антропогенную нагрузку. Однако исследования в этом правлении еще только начинаются, поэтому в различных [астях промышленности и сельского хозяйства уровень эко-гизации производства далеко не одинаков.
В настоящее время в нашей стране достигнуты опреде-яные успехи в разработке и внедрении элементов экологией безопасной технологии в ряде отраслей черной и цвет-металлургии, теплоэнергетики, машиностроения, хими-кой промышленности. Однако полный перевод промыш-[Ного и сельскохозяйственного производства на безотходно и безводную технологиии и создание полностью эколо-зированных производств сопряжены с весьма сложными "блемами различного характера - организационными, нано-техническими, финансовыми и другими, и поэтому со-менное производство еще долгое время будет потреблять своих нужд огромное количество воды, иметь отходы и дные выбросы.

Безотходные и малоотходные производства
Создание даже самых совершенных очистных сооружений не может решить проблему охраны среды. Истинная борьба за чистоту окружающей среды - это не борьба за очистные сооружения, это борьба против необходимости таких сооружений. Совершенно очевидно, что экстенсивными методами проблему не решить. Интенсивный же путь решения глобальной экологической проблемы - это снижение ресурсоемкого производства и переход к малоотходным технологиям.

Возможность стабилизации и улучшения качества окружающей среды за счет более рационального использования всего комплекса природных ресурсов в условиях ускорения социально-экономического развития связана с созданием и развитием безотходного производства.

Безотходным производством , строго говоря, является такое производство, в котором все исходное сырье в конечном итоге превращается в ту или иную продукцию и которое при этом одновременно оптимизировано по технологическим, экономическим и социально-экологическим критериям. Принципиальная новизна подобного подхода к дальнейшему развитию промышленного производства обусловлена невозможностью эффективно решать проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов только путем совершенствования методов обезвреживания, утилизации, переработки или захоронения отходов.

Концепция безотходного производства предусматривает необходимость включения в цикл использования сырьевых ресурсов сферу потребления. Другими словами, продукция после физического или морального износа должна возвращаться в сферу производства. Таким образом, безотходное производство представляет собой практически замкнутую систему, организованную по аналогии с природными экологическими системами, в основе функционирования которых лежит биогеохимический круговорот вещества.

При создании и развитии безотходных производств обязательно использование всех компонентов сырья. В настоящее время несмотря на то, что практически все сырье, применяемое в промышленности, является многокомпонентным, в качестве готовой продукции используется, как правило, только один компонент. Максимально возможное - это комплексное использование энергии при безотходном производстве. Здесь также можно провести прямую аналогию с природными экосистемами, которые, будучи практически замкнутыми по веществу, не являются изолированными, так как поглощают энергию, которую получают от Солнца, трансформируют ее, связывая небольшую часть, и рассеивают в окружающее пространство.

Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства подчеркивает, что оно, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования.

Создание безотходного производства представляет собой длительный и постепенный процесс, требующий решения ряда взаимосвязанных технологических, экономических, организационных, психологических и других задач. Эти задачи могут и должны решаться, как это и следует из определения безотходного производства, на различных уровнях: процесс, предприятие, производственное объединение. Наиболее полно и последовательно основные принципы безотходного производства могут быть реализованы на региональном уровне при создании безотходных территориально-производственных комплексов. В основу создания безотходного промышленного производства на практике должны закладываться в первую очередь принципиально новые технологические процессы и оборудование.

Безотходное производство предполагает кооперирование производств с большим количеством отходов (производство фосфорных удобрений, тепловые электростанции, металлургические, горнодобывающие и обогатительные производства) с производством - потребителем этих отходов , например предприятиями строительных материалов. В этом случае отходы в полной мере отвечают определению Д. И. Менделеева, назвавшего их «пренебрегаемыми продуктами химических превращений, которые со временем становятся исходной точкой нового производства».

Наиболее благоприятные возможности для комбинирования и кооперирования различных производств складываются в условиях территориально-производственных комплексов. Важнейшей задачей является создание и внедрение принципиально новых технологических схем и процессов, при которых резко сокращается или полностью исчезает образование каких-либо отходов.

Утилизируя двуокись серы , содержащуюся в отходящих газах теплоэнергетики и металлургии, можно получить столько серной кислоты, сколько ее ежегодно производят все сернокислотные заводы нашей страны, т. е. но сути дела удвоить производство этого ценнейшего продукта большой химии. Уже существуют промышленные установки для каталитической очистки отходящих газов, которые позволяют извлекать из дыма до 98-99% сернистого газа при любом, даже самом незначительном, его содержании и окислять его, превращая вредный промышленный выброс в серную кислоту. Использовать полученную таким способом кислоту в промышленности тоже не просто: она содержит различные примеси, зачастую получается разбавленной. Зато в сельском хозяйстве она может найти неограниченный рынок сбыта, так как это химический препарат для почв содового засоления. Для химической мелиорации годится серная кислота сколь угодно разбавленная, практически с любыми примесями. Это позволяет строить более экономичные, упрощенные установки для утилизации сернистого газа.

В качестве примера комплексной безотходной переработки минерального сырья можно привести технологическую схему переработки нефелинов. Из этого отхода добычи апатита извлекают чистый глинозем для производства металлического алюминия, великолепную так называемую тяжелую соду, поташ, двукальциевый силикат-белит для высококачественных быстротвердеющих цементов, концентраты редких элементов в виде минералов - сфена, аригина и др.

ПИЩЕВАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ

Лекция 7

Дополнительная

Основная

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вопросы для самоконтроля

1) В чем состоит суть биоконверсии?

2) Какие отходы могут быть использованы в качестве сырьевых компонентов для биоконверсии?

3) Какие ферменты участвуют в биологической деградации лигноцеллюлозы?

4) Что такое компосты? Виды компостов?

1. Биотехнология: Теория и практика / Н.В. Загоскина, [и др.]. – М.: Изд-во: Оникс. - 2009. – 496 с.

2. Биопрепараты: Сельское хозяйство. Экология. Практика применения. – М.: ООО «ЭМ-кооперация», 2008 – 296 с.

1) Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. - СПб.: Наука, 1995, 600с.

2) Биотехнология / Под ред. А. А. Баева. – М: Наука, 1984. – 309с.

3) Сельскохозяйственная биотехнология / под. ред. В.С. Шевелухи. – М.: Высшая школа 2003. – 469 с.

Безотходная технология - технология, подразумевающая наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии в производстве, обеспечивающее защиту окружающей среды. Это принцип организации производства вообще, подразумевающий использование сырья и энергии в замкнутом цикле. Замкнутый цикл означает цепочку первичное сырьё - производство - потребление - вторичное сырьё.

Принципы безотходной технологии:

Системный подход

Комплексное использование ресурсов

Цикличность материальных потоков

Ограничение воздействия на окружающую среду

Рациональная организация.

Отходы производства - остатки сырья, материалов и полупродуктов, образующиеся при получении заданной продукции, которые частично или полностью утратили свои качества и не соответствуют стандартам (техническим условиям). Эти остатки после соответствующей обработки могут быть использованы в сфере производства или потребления.

Хранение отходов в естественном виде возможно без потерь в течение 2-3 дней. При длительном хранении они теряют свои питательные свойства, закисают, загнивают, забраживают, загрязняя окружающую среду.

К малоиспользуемым в настоящее время отходам относятся: фильтрационный осадок (дефекат) в сахарной промышленности, последрожже-вая и послеспиртовая барда в спиртовой отросли, картофельный сок в крахмальном производстве, табачная пыль, а также углекислый газ брожения и вторичный газ брожения в спиртовой и пивоваренной отраслях.

Ежегодно из образующихся в сахарной отрасли свыше 2 млн т дефеката используется лишь 70 %. Для одного завода мощностью переработки свеклы 3 тыс. т в сутки требуется для складирования дефеката до 5 га земли. Из 5 тыс. т картофельного сока используется лишь до 20 %. Углекислый газ брожения в спиртовой отросли используется на 20 %, остальное выбрасывается в атмосферу, усиливая парниковый эффект.

Экологическое совершенствование производства предполагает экономию потребляемых ресурсов окружающей среды и сокращение массы отходов, размещаемых в ней. И то и другое достигается путем внедрения малоотходных технологий, создания систем безотходного производства, вывода из эксплуатации устаревших основных фондов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду.

В настоящее время в значительной степени пересмотрены ранее сформированные подходы к производству и качеству выпускаемой пищевой продукции. Важно, что от этапа увеличения выпуска продукции для удовлетворения растущих потребностей человека мы переходим к этапу увеличения качества выпускаемой продукции при все возрастающих требованиях к экологической чистоте производственных процессов. Внедряются эффективные технологические процессы, разрабатываются принципиально новые подходы к организации безотходных или малоотходных энерго- и ресурсосберегающих технологий.

За рубежом активно ведут разработки по комплексному использованию сырья и безотходной переработки образующихся вторичных ресурсов с применением микробиологической биотрансформации сырья, главным образом в направлении обогащения его белком, синтезируемым бактериями, дрожжами или грибами в целях получения кормов, кормовых и пищевых добавок.

В Японии при изготовлении пищевых продуктов используют кости рыб, стебли конопли, кожуру цитрусовых, отруби, жмых, спиртовую барду и пивную дробину. При получении кормов и удобрении в Японии используют панцири креветок и крабов, рисовую шелуху, соевым жмых, барду и обезжиренные бобы или остатки отжатого соевого творога «тофу».

В США при получении пищевых продуктов используют скорлупу орехов (миндаль), сахарную мелассу, чайные остатки, жмых, остатки теста и хлеба, подсырную сыворотку.

Великобритания в производстве продуктов питания рационально использует шелуху какао бобов и кормовые белки из свекловичного жома.

В России также ведутся аналогичные исследования и внедряются в производство. Например, свекловичный пектин используется при производстве колбас, в молочной промышленности при изготовлении кисломолочных напитков, творожных масс. Пищевые свекловичные волокна могут найти применение и в кондитерской промышленности при изготовлении хлебобулочных изделий, в том числе профилактического назначения, при производстве готовых блюд, горчицы, соусов, супов, кетчупов, изделий консервной и рыбной промышленности. При этом снижается калорийность изделий, повышается их биологическая ценность, экономится дорогостоящее основное сырье.

Одним из видов пищевых отходов, представляющих значительный интерес для предприятий пищевой промышленности и заготовочных предприятий общественного питания, являются выжимки ягод. Их следует рассматривать как дополнительные источники ценнейших веществ природного происхождения (сахара, органические кислоты, витамины, минеральные вещества). Однако в большинстве случаях отходы соковых производств используют на корм скоту, превращают в компост или просто сжигают.

Учитывая промышленные масштабы выращивания и переработки черноплодной рябины, клюквы и брусники, а также содержание в выжимках ценных биологически активных и пектиновых веществ, переработка выжимок является актуальной задачей. С другой стороны, решение этой задачи позволит улучшить комплексную переработку и использование сельскохозяйственного сырья, в частности, вторичных продуктов производства.

В настоящее время при производстве мучных кондитерских и х/б, а также колбасных и паштетных изделий используется традиционная рецептура и традиционные технологические схемы производства. Предложены различные варианты использования данных видов вторичных сырьевых ресурсов для производства кулинарных, мясных, мучных кондитерских и булочных изделий.

Разработаны рецептуры и технологии приготовления мясорастительных паштетов с выжимками ягод брусники и клюквы, маринадов овощных и овощей пассированных с выжимками ягод брусники, клюквы, жимолости, облепихи.

Создание промышленных технологий производства концентрированных белковых продуктов из растительного сырья - одно из основных направлений увеличения ресурсов продовольствия и кормов, а также безотходное производство.

В большинстве промышленно развитых стран (США, Японии, Бельгии, Дании и др.) уже накоплен практический опыт по переработке бобовых с получением белков и разнообразного ассортимента высококачественных пищевых продуктов на их основе. Как правило, эти производства работают по экологически чистой безотходной технологии, выпуская помимо пищевых высококонцентрированных белков также высококачественные корма и биологически активные препараты.

Современные технологии получения белковых продуктов из растительного сырья строятся на двух основных технологических подходах:

1. Глубокое фракционирование макронутриентов сырья с максимизацией выхода белков, их очистка, концентрированно и при необходимости модификация функциональных и медико-биологических характеристик.

2. Оптимальное фракционирование макро- и микронутриентов сырья с получением белково-липидных и белково-углеводных композитов заданного состава с максимальным сохранением фитохимического потенциала сопутствующих микронутриентов.

Для российской пищевой промышленности наибольший интерес представляют белковые продукты из растительного шрота (изоляты, концентраты, обезжиренная мука, текстурированные белки). Технологии их производства можно отнести к первому подходу, так как при их получении ставится задача достижения максимального выхода белкового компонента после исчерпывающего извлечения липидов.

Изоляты и концентраты - более очищенные формы белков. Они используются в питании без каких-либо ограничений и в совокупности с другими пищевыми компонентами могут служить основным источником белка в рационе человека.

В нашей стране традиционно развита рыбоперерабатывающая промышленность, где возможности биотехнологии чрезвычайно широки. Многочисленные исследования показали, что морепродукты особенно богаты природными биологически активными веществами (БАВами), которые могут быть использованы в качестве функциональных ингредиентов. Это ферменты, витамины, аминокислоты, полиеновые жирные кислоты, фосфолипиды, биополимеры и гормоны, а также минеральные и др. вещества, играющие незаменимую роль в организме.

В создавшихся условиях обеспечение населения пищевыми продуктами с повышенным лечебно-профилактическим эффектом, в том числе за счет вовлечения в сферу производства морепродуктов, включая неиспользуемые биоресурсы, является актуальным. Отходы рыбной промышленности также можно перерабатывать с дальнейшим получением БАД, белков, экстрактов и др.

Воздействие вредных факторов окружающей среды, несбалансированность современного питания (дефицит пищевых волокон, белка, витаминов, минеральных солей микроэлементов) обостряют потребность в специальных продуктах питания, проблему которых частично может решить рациональное использование вторичного пищевого сырья, являющегося результатом традиционных технологических процессов производства пищевой продукции.

При всем огромном арсенале современной газоочистительной техники радикальным решением все-таки остается создание технологических процессов, основанных на комплексном использовании сырья, вообще не дающем отходов, способных загрязнять природную среду.

Возможность стабилизации и улучшения качества окружающей среды путем более рационального использования всего комплекса природных ресурсов связана с созданием и развитием безотходного производства. Ресурсосбережение является решающим источником удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства. Важно добиться, чтобы прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах на 75-80% удовлетворялся в результате их экономии, т. е. максимального исключения потерь и нерациональных расходов. Важно широко вовлекать в хозяйственный оборот вторичные ресурсы, а также попутные продукты.

Под безотходной технологией понимают такой принцип организации производства, при котором цикл «первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия. Безотходное производство может быть создано в рамках комбината, отрасли, региона, а в конечном счете - для всего народного хозяйства.

Примером естественного «безотходного производства» являются некоторые природные экосистемы - устойчивые совокупности совместно обитающих организмов и условий их существования, тесно связанных друг с другом. В этих системах осуществляется полный круговорот веществ. Конечно, экосистемы не вечны и развиваются во времени, но они обычно настолько устойчивы, что способны преодолевать даже некоторые изменения внешних условий.

Безотходное производство может мыслиться лишь теоретически, поскольку законы природы не позволяют полностью превращать энергию в работу. Да и, потери вещества не могут быть нулевыми. Довести их до нуля, грусть даже ценой огромных затрат, невозможно уже потому, что; системы улавливая после какого-то предела сами начнут «производить» новые отходы в большем количестве, чем то, для которых они были созданы. Более того, все без исключения промышленные химические реагенты не являются абсолютно чистыми и содержат то или иное количество примесей. Ссылки на закон сохранения материи, из которого якобы вытекает возможность создания идеально безотходных производств, представляются просто наивными. Да и экосистемы при нормальном существовании вовлекают в круговорот не все вещества: после гибели животных, птиц и рыб остаются скелеты, моллюски-раковины. Но цель - максимально приблизиться к теоретическому пределу - определяет и средства ее достижения. В данном случае это комплексная переработка сырья, создание газообразных систем, разумное кооперирование, сочетание производств в рамках комбинатов и территориально-производственных комплексов. Понятие о безотходном производстве позволяет сформулировать требования к новым технологиям и новым аппаратам.

В определении безотходного производства учитывается стадия потребления, что налагает ограничения на свойства производимых продуктов потребления, влияет на их качество. Главные требования - надежность, долговечность, возможность возвращения в цикл переработки или превращения в экологически безвредную форму.

Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства основывается на том, что производство, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования.

Создание безотходного производства представляет собой длительный и постепенный процесс, требующий решения ряда взаимосвязанных технологических, экономических, организационных, психологических и других задач. В основу создания безотходного промышленного производства на практике должны закладываться в первую очередь принципиально новые технологические процессы и оборудование.

Новосибирские ученые предложили оригинальную идею - создание безотходного промышленного центра на основе управляемого взаимодействия выбросов многих предприятий. Другими словами, нужен газовый аналог обычной канализации.

Как это можно реализовать практически? Не останавливая производственных процессов на предприятиях, проложить систему подземных труб для транспортировки газовых выбросов к распределительному устройству. Зная состав выбросов, с помощью этогоустройства можно объединить их в группы и направить в простейшие реакторы первой ступени, где они, взаимодействуя между собой, образуют жидкие и твердые вещества. Те выбросы, которые не вошли ни в одну из групп, направляются в обход реакторов первой ступени.

Газообразные продукты из реакторов последней ступени подводятся к газовому коллектору, откуда попадают в подземную газовую магистраль, отводящую газ за город к единому специализированному предприятию. Оно должно быть оснащено аппаратурой и специальными реакторами, так что поступающие газы утилизируются либо обезвреживаются и выпускаются в атмосферу.

Подключение предприятий к газовой канализации можно выполнить в очень короткое время без нарушения существующих систем выбросов.

Авторы считают, что в нашей стране накоплен огромный опыт сооружения и эксплуатации трансконтинентальных газопроводов, оснащенных насосными станциями и работающих под давлением в десятки атмосфер. По сравнению с ними создание системы, предусматривающей транспортировку за черту города газовых выбросов под давлением немного выше атмосферного на расстояние в несколько километров, - весьма несложная задача.

Продукты утилизации газов можно использовать в народном хозяйстве, тепло, поступающее от горячих газов из дымовых труб предприятий, могло бы пойти на промышленные и бытовые нужды города, в том числе и на энергетическое обеспечение предлагаемой системы.

Безотходное производство требует рециркуляции газовых потоков. Примером такой организации технологического процесса является система использования аспирационного воздуха после очистки на рукавных фильтрах в корпусах обогатительных фабрик асбестовых комбинатов. Подобная система позволяет не только очистить воздух до требуемых нормативов, но и получать дополнительную продукцию и поддерживать требуемую температуру внутри корпусов в зимний период без дополнительных затрат тепла.

Безотходное производство предполагает кооперирование производств с большим количеством отходов (производство фосфорных удобрений, тепловые электростанции, металлургические, горнодобывающие и обогатительные производства) с производством - потребителем этих отходов, например предприятиями строительных материалов. В этом случае отходы в полной мере отвечают определению Д. И. Менделеева, назвавшего их «пренебрегаемыми продуктами химических превращений, которые со временем становятся исходной точкой нового производства».

Наиболее благоприятные возможности для комбинировании и кооперации различных производств складываются в условиях территориально-производственных комплексов.

На машиностроительной фирме «Хитачи Зоссен» около города Осака пущена в эксплуатацию первая в Японии установка по получению серной кислоты из отходящего сернистого газа такой низкой концентрации, перерабатывать который традиционными способами невозможно. Установка изготовлена японской фирмой в соответствии с приобретенной ею в нашей стране лицензей на производство принципиально новых промышленных аппаратов, действующих на основе так называемого нестационарного каталитического процесса, или, как назвали его химики США, «русского процесса», впервые в мире разработанного и осуществленного в Институте катализа Сибирского отделения РАН.

Производя полезный продукт, установка эта одновременно выполняет и природозащитную роль, так как очищает промышленные выбросы завода от вредного их содержимого. На изготовление ее требуется в несколько раз меньше металла, чем на традиционную. Она автотермична, т. е. не только не требует обычных затрат тепла на поддержание химической реакции, но и сама вырабатывает высокотемпературное тепло, пригодное для отопления или для технологических целей.

На комбинатах «Печенеганикель», Медногорском медно-серном, Красноуральском горно-металлургическом и некоторых других действуют установки по производству серной кислоты из отходящих газов низкой концентрации. Здесь ежегодно получают из воздушных выбросов около 500 000 т серной кислоты, тем самым осуществляя первые шаги в разрядке сложной экологической обстановки. Только одна установка на Кольском полуострове снизила суммарные выбросы сернистого газа в этом регионе на 15%.

Время выдвинуло на первый план экологическую роль малоотходной технологии. Сегодня она как никакой другой метод с самыми минимальными капитальными вложениями и затратами энергии в состоянии обезвредить газообразные промышленные выбросы (кроме сернистого газа) от различных органических веществ, окислов азота, угарного газа. При всей напряженности экологической ситуации в стране действуют около полутора десятков промышленных установок нетрадиционного катализа по обезвреживанию воздушных выбросов; три - на Новосибирском металлургическом заводе, одна - на Бийском олеумном, несколько - в Кемерово и Омске, одна - в Москве. Однако предприятиям во много раз дешевле обходится штраф за загрязнение атмосферы, нежели монтаж дешевой обезвреживающей установки. Изменить положение сможет только введение оплаты предприятиями по достаточно высокой шкале количества вредных выбросов. Тогда станет ясно, что установка сбережет миллионы рублей и нет другого выхода, как быстро ее смонтировать.

Концерн «Мется-Серла» стал первой в Скандинавских странах бумагоделательной компанией, чьей продукции присвоен «северный экологический знак». В соответствии с решением Совета Министров северных стран им с 1990 г. отмечаются те виды промышленной продукции, которые произведены с максимальным учетом требований по защите окружающей среды. Отныне сразу три сорта выпускаемой концерном бумаги получили право маркироваться изображением лебедя.

В 1990 г. на заводе в городе Каскинен (Финляндия), принадлежащем входящей в состав концерна фирме «Мется-Ботниа», была выпущена первая крупная промышленная партия целлюлозы, изготовленной без применения хлора. Событие более чем примечательное, учитывая, что именно отбелка хлором и его соединениями приводит к образованию многих вредных веществ (в том числе диоксинов), которые, попадая с промышленными стоками в окружающую среду, наносят ей наибольший вред. Вместо агрессивных хлористых соединений финские бумажники успешно применили при отбелке кислород, ферменты и перекись водорода. Из целлюлозы, полученной на базе новой технологии, производится бумага, соответствующая по белизне журнальным сортам.

В 2000 г. Северное машиностроительное предприятие в Северодвинске, специализирующееся на строительстве атомных подводных лодок, изготовило уникальную установку для безхлорного отбеливания целлюлозы по заказу Котласского ЦБК. Подобного отечественного оборудования, исключающего из технологического процесса варки целлюлозы экологически опасный хлор, до сих пор не было. Проект установки, в которой вместо хлора используется кислород, разработан конструкторами Севмаша. Основу кислородной станции составляет химический реактор в виде башни, высотой 40 м и диаметром 4 м из особо прочной стали. Котласский ЦБК высоко оценил работу северодвинских корабелов.

В России уже немало предприятий так организовали технологический процесс, что практически не имеют сбросов. К ним относятся Воскресенское объединений «Минудобрения», производственное объединение «Нижнекамскнефтехим», Белгород-Днестровский завод медицинских изделий из полимеров.

Среди огромного разнообразия строительных материалов, существующих сегодня в "Мире, главенствующее положение по-прежнему занимает цемент. В то же время сама технология получения

цемент в промышленном масштабе до последнею времени осталась практически неизменной: цементная промышленность работает на научных концепциях, созданных в XIX в. Главным недостатком основанных на этих концепциях технологий являются высокие температуры. Сегодня в цементной промышленности расходуется свыше 200 кг топлива на 1 т продукции. Российские ученые создали научную базу получения цемента на новой минералогической основе. Такой цемент, названный алинитовым, можно получать со значительной экономией топлива, радикально снизив температуру обжига клинкера - полупродукта цемента. Принципиально новые возможности появились и в области создания оборудования для получения алинитового цемента. На смену громоздким вращающимся печам придут компактные конвейерные технологии. Все это уменьшит выбросы в атмосферу.

Возможность стабилизации и улучшения качества окружающей среды путем более рационального использования всего комплекса природных ресурсов связана с созданием и развитием безотходного производства. Ресурсосбережение является решающим источником удовлетворения растущих потребностей народного хозяйства.

Важно добиться, чтобы прирост потребностей в топливе, энергии, сырье и материалах на 75-80% удовлетворялся в результате их экономии, т. е. максимального исключения потерь и нерациональных расходов. Важно широко вовлекать в хозяйственный оборот вторичные ресурсы, а также попутные продукты.

Под безотходной технологией понимают такой принцип организации производства, при котором цикл «первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия.

Безотходное производство может быть создано в рамках комбината, отрасли, региона, а в конечном счете - для всего народного хозяйства.

Примером естественного «безотходного производства» являются природные экосистемы - устойчивые совокупности совместно обитающих организмов и условий их существования, тесно связанные друг с другом. В этих системах осуществляется полный круговорот веществ. Конечно, экосистемы не вечны и развиваются во времени, но они обычно настолько устойчивы, что способны преодолевать даже некоторые изменения внешних условий.

В определении безотходного производства учитывается стадия потребления, что налагает ограничения на свойства производимых продуктов потребления, влияет на их качество. Главные требования - надежность, долговечность, возможность возвращения в цикл на переработку или превращения в экологически безвредную форму.

Важнейшей составной частью концепции безотходного производства являются также понятия нормального функционирования окружающей среды и ущерба, наносимого ей отрицательным антропогенным воздействием. Концепция безотходного производства основывается на том, что производство, неизбежно воздействуя на окружающую среду, не нарушает ее нормального функционирования.

Создание безотходного производства представляет собой длительный и постепенный процесс, требующий решения ряда взаимосвязанных технологических, экономических, организационных и других задач. В основу создания безотходного промышленного производства на практике должны закладываться в первую очередь принципиально новые технологические процессы и оборудование.

1.2 Критерии безотходности

В соответствии с действующим в России законодательством предприятия, нарушающие санитарные и экологические нормы, не имеют права на существование и должны быть реконструированы или закрыты, т. е. все современные предприятия должны быть малоотходными и безотходными.

Однако возникает вопрос, какая допустимая часть сырья и материалов при малоотходном производстве может направляться на длительное хранение или захоронение? В этой связи в ряде отраслей промышленности России уже имеются количественные показатели оценки безотходности. Так, в цветной металлургии широко используется коэффициент комплексности, определяемые долей полезных веществ (в %), извлекаемых из перерабатываемого сырья по отношению ко всему его количеству. В ряде случаев он уже превышает 80%.

В угольной промышленности введен коэффициент безотходности производства рассчитывается по формуле:

K б п = 0.33 * (К б т + К б ж + К б г),

где К б т, К б ж, К б г -- коэффициенты использования соответственно породы, образующейся при горных работах, попутно забираемой воды при добыче угля (сланца) и использования пылегазовых отходов.

Как известно, добыча угля является одним из самых материалоемких и экологически сложных в народном хозяйстве процессов. Для этой отрасли установлено, что производство является безотходным (правильнее -- малоотходным), если коэффициент безотходности превышает 75%. В случае использования наряду с вновь образующейся породой отвалов прошлых лет, коэффициент безотходности может быть более 100%.

Вероятно, в первом приближении для практических целей значение коэффициента безотходности (или коэффициента комплексности), равное 75% и выше, можно принять в качестве количественного критерия малоотходного, а 95% -- безотходного производства и в ряде других материалоемких отраслей народного хозяйства. При этом, безусловно, должна учитываться токсичность отходов.

Безотходная технология -- это идеальная модель производства, которая в большинстве случаев в настоящее время реализуется не в полной мере, а лишь частично (отсюда становится ясным и термин «малоотходная технология»). Однако уже сейчас имеются примеры полностью безотходных производств. Так, в течение многих лет Волховский и Пикалевский глиноземные заводы перерабатывают нефелин на глинозем, соду, поташ и цемент по практически безотходным технологическим схемам. Причем эксплуатационные затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента, получаемых из нефелинового сырья, на 10-15% ниже затрат при получении этих продуктов другими промышленными способами.