Разумовский В.М. (ред.) Экология и природопользование

Подождите немного. Документ загружается.

III. РЕСУРСНО-ЦИКЛОВОЙ ПОДХОД

К ЭКОЛОГИЗАЦИИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

В географической оболочке происходит непрерывный процесс оборота

веществ. Вещества многократно используются, не сокращаясь в количестве

и не образуя отходов. Процессы, связанные с использование обществом

природных ресурсов, также носят циклический характер, но ведут к истоще-

нию невозобновимых ресурсов и загрязнению природной среды отходами

производства. Возможно ли организовать взаимоотношения общества и

природы таким образом, чтобы последняя не теряла своих качеств? Ниже

представлены три концепции, позволяющие не только эффективно исполь-

зовать природные ресурсы, но и рационально территориально организовать

производство, что способствует повышению эффективность экономики.

Первая концепция, энергопроизводственных циклов, увидела свет в

40-х гг. ХХ в. Несмотря на то что автор Н.Н. Колосовский не ставил це-

лью сохранение окружающей среды, повышение эффективности произ-

водства автоматически влечет за собой снижение затрат ресурсов и произ-

водственных отходов.

Вторая концепция, ресурсных циклов, родилась в 70-х гг. ХХ в., ко-

гда перед человечеством встала угроза экологической катастрофы.

И.В. Комар, автор этой концепции, во главу угла ставил вопрос рациона-

лизации природопользования, продуманной организации производства.

Третья концепция, оценки жизненного цикла продукта, услуги, про-

цесса, пришла к нам из-за рубежа. Она относится к 90-м гг. ХХ в. Ее цель –

повысить экоэффективность экономики, заставить общество изменить

стиль жизни ради сохранения жизни на Земле. Она не безупречна, имеет

противников, но миссию свою выполняет.

Концепция энергопроизводственных циклов

Любой район страны обладает индивидуальным сочетанием трудо-

вых, сырьевых, энергетических ресурсов, благодаря которым обеспечива-

ется производство товаров для местных нужд. Промышленная политика

государства строится таким образом, чтобы в каждом районе на основе

местных ресурсов создать производства, работа которых будет в данных

условиях давать максимальный эффект, т.е. «экономически наилучшее

использование всех возможностей при наименьших затратах»[5].

В промышленном производстве устойчиво повторяется тип произ-

водственного процесса. Например, «традиционное» производство чугуна

практически одинаково в различных районах страны. Для этого «типово-

го» процесса всегда требуются определенные виды сырья: железная руда

определенных кондиций, коксующийся уголь, марганец, флюсы (извест-

няки и доломиты). С этим основным производственным процессом техно-

логически целесообразно сочетать цементные заводы, стекольные заводы,

а с производством кокса – химические производства (химического волок-

на, пластмасс, анилиновых красок, иногда азота и т.п.). Металлургическое

производство часто сочетают с машиностроением и производством метал-

локонструкций. Так, вокруг основного производства формируется устой-

чивое сочетание связанных с ним производств – территориально-

производственный комплекс.

Проведенный Н.Н. Колосовским анализ производств показал, что ис-

ходные процессы существуют и для других видов массового сырья и энер-

гии. При этом выявляются присущие им сочетания производственных про-

цессов, обуславливающие возникновение других типов производственно-

территориальных сочетаний (комплексов) в отдельных районах страны.

Эту «типическую, устойчиво существующую совокупность произ-

водственных процессов, возникающих взаимообусловленно (соподчинен-

но) вокруг основного процесса, для данного вида энергии и сырья»

Н.Н. Колосовский назвал энергопроизводственным циклом.

Энергопроизводственный цикл (ЭПЦ) – вся совокупность производ-

ственных процессов, последовательно развертывающихся в экономиче-

ском районе на основе сочетания данного вида энергии и сырья, от первич-

ных форм – добычи и облагораживания сырья – до получения всех видов

готовой продукции, которые можно производить на месте, исходя из при-

ближения производства к источникам сырья и энергии и рационального

использования всех компонентов сырьевых и энергетических ресурсов [5].

Анализ реальных энергопроизводственных циклов одного вида в раз-

личных регионах страны показал, что они имеют общие черты. Объединив

наиболее существенные черты циклов одного вида, Н.Н. Колосовский выявил

обобщенный (генерализованный) цикл. Таких генерализованных циклов раз-

личных видов было выделено восемь. Они использовались для целей райони-

рования страны. Эта совокупность генерализованных ЭПЦ включает [3]:

1. Пирометаллургический цикл черных металлов. Он основан на

добыче и использовании железных руд, марганца, хрома, никеля и других

легирующих металлов, известняка, на большом потреблении коксующего-

ся угля (кокса), воды.

2. Пирометаллургический цикл цветных металлов. Центральные

производственные процессы связаны с добычей огромных масс горной

породы, значительными затратами на обогащение, большой потребностью

в воде, топливе, электроэнергии. Главная проблема этой цепочки – ком-

плексное (и экологически чистое) применение всех полезных компонен-

тов, содержащихся в добытой породе.

3. Нефтеэнергохимический цикл. Он основывается на добыче неф-

ти, сопутствующих газов нефтедобычи и природного газа, перегонке неф-

ти и химической переработке продуктов нефтеперегонки, попутных и

природных газов, потреблении мазута и газа в качестве топлива для элек-

тростанций. Этот ЭПЦ очень сложен, разветвлен и многостадиен.

4. Совокупность гидроэнергопромышленных циклов. ЭПЦ основы-

вается на комплексном использовании водных ресурсов рек и озер для гид-

роэнергетических, ирригационных, транспортных, водопромышленных,

бытовых и других целей. В него входят и очистка сточных вод, регулиро-

вание химического состава речных и озерных вод, обеспечение их чистоты.

5. Совокупность циклов перерабатывающей индустрии. Этот

ЭПЦ опирается на продукцию многих ЭПЦ и многообразие химических

элементов. Он привлекает для получения готовой продукции и металлы, и

синтетические материалы, и сельскохозяйственное сырье, и сырье океани-

ческого происхождения. В него входят производства: машиностроения, в

том числе и точного, естественных и искусственных волокон, медицин-

ская промышленность.

6. Лесоэнергетический цикл. ЭПЦ базируется на лесном сырье (от

лесных разработок и вывоза древесины до лесопиления и ее химической

переработки).

7. Совокупность аграрно-индустриальных циклов. В этом ЭПЦ

сельское хозяйство приобретает промышленный характер и служит осно-

вой для формирования пищевой и легкой промышленности.

8. Гидромелиоративный индустриально-аграрный цикл, который

строится на процессах, связанных с ирригацией.

Для изучения внутренней структуры районов и подрайонов степень

генерализации должна быть сильно уменьшена. Для локальных комплексов,

комбинатов, «узлов» циклы применяются такими, какие они есть для данно-

го конкретного сочетания энергии и сырья, т.е. генерализация недопустима.

С момента появления работы Н.Н. Колосовского в 1947 г. в про-

мышленности стали использоваться новые технологические процессы.

Возникли новые циклы, а существующие подверглись структурным изме-

нениям в связи с переходом к новым видам сырья, топлива и технологиче-

ским процессам.

ЭПЦ различаются по стадиям развития:

– начальная (добыча и производство сырья, топлива и их обогаще-

ние);

– средняя (переработка обогащенного сырья с производством кон-

струкционных материалов и продуктов основной химии);

– конечная (обработка этих материалов).

ЭПЦ имеют стадии, звенья и ветви. Стадии возникают по вертикали

и характеризуются последовательностью переработки исходного сырья

вплоть до получения готовой продукции: начальная, промежуточная и ко-

нечная. Звенья – по горизонтали. Они появляются параллельно на одной и

той же основе (например, в составе гидроэнергопромышленного цикла –

электрометаллургия, электрохимия и электротермия). Ветви возникают

обычно в результате утилизации производственных отходов и на контак-

тах разных циклов.

В соответствии с конкретными условиями в отдельных районах дан-

ный цикл может быть полным (законченным) и неполным (усеченным).

Каждый полный цикл может давать законченные готовые изделия, полу-

фабрикаты, части готовых изделий.

В экологическом аспекте использование концепции ЭПЦ позволяет

в каждом районе страны создать территориально-производственную сис-

тему, наиболее эффективно использующую природные ресурсы, «отходы»

основного производственного процесса, производственную инфраструк-

туру (например, транспортную). Это позволяет сократить негативное воз-

действие производства на окружающую среду.

На рис. 1 представлена схема ЭПЦ, основанного на использовании

лесных ресурсов.

Рис. 1. Схема ЭПЦ, основанного на использовании лесных ресурсов [2]

Концепция ресурсных циклов

Концепция ресурсных циклов возникла в начале 70-х гг. ХХ в. Ее

автор И.В. Комар по-новому взглянул на проблемы природопользования и

пришел к выводу о необходимости организации процесса использования

обществом природных ресурсов таким же рациональным образом, как это

происходит в природной среде.

В природе существуют круговороты веществ, характеризующихся

переходом вещества из одного компонента природной системы в другой

без образования отходов. Человечество с момента своего возникновения

стало активно использовать природные ресурсы, т.е. «вмешиваться» в

природные круговороты веществ. Использование человеком природных

ресурсов представляет собой определенную форму обмена веществ между

обществом и природой, носящую циклический характер:

Однако в отличие от природных циклов на каждом этапе этого про-

цесса образуются отходы, лишь часть из которых можно использовать для

производства продукции. Большая доля отходов производства и потреб-

ления возвращается в природную среду, загрязняя ее.

Такой обмен веществ представляет особое, общественное звено

общеземного круговорота природного вещества. Рост производствен-

ных возможностей общества, основанный на достижениях научно-

технической революции, постоянное увеличение численности населе-

ния, а, следовательно, и потребности в природных ресурсах ведут к воз-

растанию значения этого общественного звена в круговороте веществ на

Земле.

Процесс обмена веществ между обществом и природой имеет поли-

циклический характер. Суммарный поток вещества делится на отдельные

ресурсные циклы (РЦ), представляющие собой «совокупность превраще-

ний и пространственных перемещений определенного вещества или

группы веществ, происходящих на всех этапах использования его чело-

веком (включая его выявление, подготовку к эксплуатации, извлечение

из природной среды, переработку, потребление, возвращение в приро-

ду) и протекающих в рамках общественного звена общего круговорота

данного вещества или веществ на Земле» [6].

Особенностью РЦ является появление в процессе их осуществления

ряда побочных подциклов, основанных на разностороннем использовании

Добыча

вещества

Переработка

Использование

Возвращение в

природную

среду

основного ресурса и вовлекаемых в хозяйственный оборот первичных ма-

териалов.

И.В. Комар выделял шесть основных РЦ с наиболее важными под-

циклами:

1. Цикл энергоресурсов и энергии с подциклами энергохимическим и

гидроэнергетическим.

2. Цикл металлорудных ресурсов и металлов с коксохимическим

подциклом.

3. Цикл неметаллического ископаемого сырья с подциклами: горно-

химическим, минеральных строительных материалов, особенно ценных и

редких нерудных полезных ископаемых.

4. Цикл лесных ресурсов и лесоматериалов с лесохимическим под-

циклом.

5. Цикл почвенных и климатических ресурсов и сельскохозяйствен-

ного сырья.

6. Цикл ресурсов фауны и флоры с подциклами, развивающимися на

базе водных биоресурсов, ресурсов охотничьего хозяйства и полезных ди-

корастущих плодов и растений.

Три последних цикла основаны на использовании возобновимых ре-

сурсов. Их отличительная черта – объединение конечных и начальных

стадий процессами воспроизводства этих ресурсов.

Всем РЦ свойственно возвращение в хозяйственный оборот в раз-

личных формах и объемах извлеченного из окружающей среды и уже

использованного вещества, часто в виде применения вторичных ресур-

сов. Этот «внутриобщественный оборот» веществ значительно снижает

объемы использования новых ресурсов, сокращает затраты труда и

средств.

Сменяющие друг друга стадии любого цикла в той или иной мере

пространственно отделены. На каждой из них происходит различное по

эффективности взаимодействие человека с природой, отдельного цикла с

соответствующими круговоротами веществ на Земле.

В общеземных круговоротах РЦ составляют только какую-либо

часть звена, поэтому не могут быть законченными. Однако в рамках об-

щества это законченный процесс.

РЦ обычно тесно связаны между собой, являясь при этом относи-

тельно самостоятельными и специфичными во взаимоотношениях с ок-

ружающей средой. Они включают в себя все фазы превращений и пере-

мещений используемого природного вещества (группы веществ), проис-

ходящие в рамках общественного звена общего круговорота этого веще-

ства, и на каждой стадии РЦ необходимо обеспечить наиболее эффектив-

ное и полное использование природного вещества, вовлеченного в хозяй-

ственный оборот. Это является основой рационального природопользо-

вания.

Составной частью концепции РЦ является положение об их терри-

ториальной структуре, предусматривающее достижение оптимального

размещения производительных сил, рациональной территориальной орга-

низации хозяйства и соответствующей ей системы расселения, которые

способствуют наилучшему использованию природных ресурсов и сохране-

нию качества природной среды.

На основе интегрирования всех РЦ, происходящих в биосфере,

формируется их планетарная структура. Ее анализ позволяет определить

основные (глобальные) направления, по которым будет происходить

взаимодействие общества и природы по обмену веществ, выявить ос-

новные перспективные ресурсные базы для обеспечения общества на

Земле, определить значение отдельных составляющих различных круго-

воротов веществ, их распространение в пространстве, и, учитывая все

это, установить основные районы глобальных загрязнений и других

возможных негативных воздействий на природу в планетарном

масштабе.

Планетарная структура РЦ включает в себя региональные структу-

ры. Исследуя РЦ, присущие данному региону, т.е. прослеживая превра-

щение и перемещение природных веществ в пространстве и времени,

можно ограничить территорию размещения хозяйственных объектов, на

которых осуществляются отдельные фазы РЦ, сократив неблагоприятные

влияния данного процесса на окружающую среду. Определение побоч-

ных подциклов, формирующихся в ходе основного РЦ, позволяет более

эффективно использовать природное вещество и свести до минимума

производственные отходы, создав дополнительные производства. Для

долговременного взаимодействия между обществом и природой необхо-

димо создание замкнутых по используемым ресурсам производственно-

хозяйственных систем с максимально возможным кругооборотом в них

материальных ресурсов, с сохранением таким образом окружающей сре-

ды, обеспечением расширенного воспроизводства возобновимых ресур-

сов.

Если построить для каждого вида ресурса модель его РЦ, а затем со-

единить их в единый территориальный ресурсный цикл, то можно опреде-

лить оптимальное направление использования всего комплекса природ-

ных ресурсов для данного региона. При этом будут выявлены как отрасле-

вые, так и территориальная его составляющие, т.е. предприятия каких от-

раслей где следует разместить. Это облегчит создание рационального

управления природопользованием, основанного на переходе от отраслево-

го к территориальному принципу.

Определив экологическую емкость территории и проанализировав ее

ландшафтный потенциал, можно определить местоположение каждой ста-

дии интегрированного РЦ и, таким образом, воссоздать его общую компо-

новку в пространстве.

Кроме решения перечисленных выше народнохозяйственных про-

блем, положения концепции РЦ учитываются и при создании новых тех-

нологий использования природных веществ. В этом случае необходим

учет всей цепочки связей соответствующего РЦ на всех стадиях его функ-

ционирования и развития, а если необходимо, и всей совокупности РЦ как

звена общего круговорота веществ и энергии. При этом следует особое

внимание уделять проблеме отходов, причем, кроме поиска путей макси-

мальной утилизации их в производстве (в т.ч. в качестве вторичных ре-

сурсов), необходимо определить и способ наиболее рационального воз-

вращения их в природную среду, что неизбежно, так как связано с вечным

характером обмена веществ.

Таким образом, используя положения концепции РЦ И.В. Комара,

можно на основе анализа единого регионального РЦ:

оптимизировать отраслевую и территориальную структуры ре-

гиона;

осуществить рациональное комплексное использование природ-

ных ресурсов данного региона, ведущее к минимизации отходов и воз-

вращению их в природную среду в наиболее приемлемом состоянии или к

их полной утилизации;

создать новые эффективные и экологичные технологии использо-

вания природных веществ.

На рис. 2 представлен пример схемы РЦ для рыбных ресурсов.

Оценка жизненного цикла продукта, процесса, услуги

Характерным явлением для нашего времени является связь экономи-

ческого роста с увеличением энергетических затрат, объемов использова-

ния природных ресурсов, загрязнения окружающей среды, нарушением

естественных процессов, протекающих в экосистемах. Препятствием к

развитию экономики в этом направлении уже сегодня становятся экологи-

ческие ограничения. Следовательно, для устойчивого развития экономики

необходимо повышать эффективность использования природных ресур-

сов. Уже сегодня возможно в четыре раза увеличить производительность

используемых ресурсов, т.е. жить в два раза лучше и тратить в два раза

меньше – так называемый «фактор 4» [1], а для экономически развитых

стран предлагается «фактор 10».

Это возможно благодаря внедрению новых достижений науки и тех-

ники. В качестве примера можно привести данные, связанные с усовер-

шенствованием автомобилей [8].

Рис. 2. Блок-схема цикла рыбных ресурсов

Научное

обслуживание

Переработка рыбы

и морепродуктов

Добыча ресурсов

ихтиофауны

Промысловая оценка

запасов ихтиофауны

Запасы

ихтиофауны

Улов

Продукция

переработки рыбы

и морепродуктов

Отходы переработки

рыбы и

морепродуктов

Сетевязальное

и тарное

производства

Судостроение

и судоремонт

Производство

технической продукции

из отходов переработки

Потребители

пищевой

рыбопродукции

Торговля

Производство

кормов

Воспроизводство

ресурсов

ихтиофауны

Потребители

технической

рыбопродукции

За период с 1973 по 1986 г.г. потребление бензина новыми американ-

скими автомобилями сократилось в среднем вдвое: с 17,8 л до 8,7 л на

100 км пробега. Около 4% экономии удалось добиться, уменьшив размеры

автомобиля, а 96% – снизив вес и введя ряд усовершенствований. При

этом отказ от лишнего веса дал 36% экономии. Дальнейшие усовершенст-

вования привели к сокращению расхода бензина лишь на 10%. Поэтому в

середине 1991 г. автоконструкторы стали утверждать, что к концу сто-

летия этот показатель, без увеличения стоимости автомобиля и ухудше-

ния его технических качеств, удастся уменьшить не более чем на 5-10%.

Однако специалисты пришли к выводу, что при внедрении 17 усовершен-

ствований, уже получивших достаточно широкое распространение, уда-

лось бы добиться экономии еще трети объема топлива, по сравнению со

средним новым автомобилем 1987 г. выпуска, не жертвуя при этом его

размерами и ходовыми качествам. В этом списке приводились такие ши-

роко известные технические решения, как передний привод, четыре клапа-

на на цилиндр, верхнее положение распределительного вала и пятискоро-

стная коробка передач. В этот перечень не вошли даже такие обязатель-

ные вещи, как отжимные пружины на тормозах (как на мотоциклах), не

позволяющие колодкам прижиматься к диску и тормозить машину в ту

минуту, когда водитель ее разгоняет. По самым скромным подсчетам,

такая экономия, позволяющая добиться показателя расхода топлива 5,36

л на 100 км, обошлась бы в 14 центов на каждый сэкономленный литр.

В 1992 г. фирма «Хонда» выпустила модель автомобиля VX, ока-

завшуюся даже более экономичной (56% экономии, или 4,62 л на 100 км) и

более дешевой (экономия бензина обходится в 18 центов на литр), чем

подтвердила слова экспертов.

В конце ХХ в. родилось понятие «экоэффективность». В 1997 г. два

члена Всемирного совета бизнеса по устойчивому развитию (World

Business Council for Sustainable Development – WBCSD) опубликовали за-

явление, касающееся понятия «экоэффективность». Оно было выработано

в ходе дискуссий, проходивших в WBCSD.

Суть этого термина определялась шестью руководящими принципа-

ми [7]:

1) снижение материалоемкости товаров и услуг;

2) снижение энергоемкости товаров и услуг;

3) сокращение количества рассеиваемых токсичных веществ;

4) повышение уровня вторичной переработки материалов;

5) максимальное последовательное использование возобновимых

ресурсов;

6) повышение интенсивности использования продуктов.

Обращалось внимание на то, что выполнение этих принципов позво-

лит компаниям добиться конкурентных преимуществ, если их будут рас-