Охрана атмосферного воздуха

 

3. Основные принципы  рационального природопользования:

безотходные технологии

 

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». В соответствии с Декларацией под безотходной технологией понимается такой принцип функционирования промышленности и сельского хозяйства региона, отрасли, а также отдельных производств, при котором рационально используются все компоненты сырья и энергия в цикле и не нарушается экологическое равновесие.

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.

Конечно, концепция безотходной технологии в некоторой степени носит условный характер. Под безотходной технологией понимается теоретический предел, идеальная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере, а лишь частично (отсюда и малоотходная технология), но с развитием технического прогресса - с все большим приближением. Технологические процессы с минимальными выбросами, при которых способность природы к самоочищению в достаточной степени может предотвратить возникновение необратимых экологических изменений, называют иногда малоотходными технологиям. Однако название "безотходная технология" получило наибольшее распространение.

Стратегия безотходной технологии исходит из того, что неиспользуемые отходы являются одновременно не полностью использованными природными ресурсами и источником загрязнения окружающей среды. Снижение удельного выхода неиспользуемых отходов в расчете на товарный продукт технологии позволит произвести больше продукции из того же количества сырья и явится вместе с тем действенной мерой по охране окружающей среды.

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.

 

Можно составить следующий баланс по сферам производства и потребления, исходя из закона сохранения материи:

где R - расход природных ресурсов, кг/с; А - масса образующихся отходов в сферах производства и потребления, кг/с; фт - средний коэффициент использования отходов, кг/кг; S - масса веществ, накапливающихся в сферах производства и потребления вследствие постоянного роста производства, кг/с.

 

Анализ балансового уравнения показывает, что снижение удельного количества неиспользуемых отходов производства и тем самым удельного расхода природных ресурсов Rвозможно:

1. за счет уменьшения  удельного выхода отходов;

2. за счет повышения  коэффициента использования отходов.

Выбор одного из путей зависит как от технологических возможностей, так и от экономических условий. Первичная цель безотходной технологии - настолько уменьшить выводимый в единицу времени в биосферу поток массы неиспользованных отходов, чтобы сохранялось естественное равновесие биосферы и обеспечивалось сохранение основных природных ресурсов.

 

В создании безотходной технологии определились следующие четыре принципа:

 

1. разработка и внедрение  различных бессточных технологических  схем и водооборотных циклов  на базе эффективных методов  очистки (например, в гальваническом производстве);

2. разработка и внедрение  принципиально новых технологических  процессов, исключающих образование  любых видов отходов;

3. создание территориально-промышленных  комплексов, т.е. экономических районов, в которых реализована замкнутая  система материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса;

4. широкое использование  отходов в качестве вторичных  материальных и энергетических  ресурсов.

Анализ существующей ситуации, расчеты и прогнозы на будущее убедительно показывают, что реализация безотходных производств во всех отраслях промышленности возможна при условии активного использования достижений науки и техники, и в первую очередь химической технологии.

Особенность химической технологии состоит в том, что она способна превратить в ресурсы не только свои собственные отходы, но и отходы других производств. В связи с этим химия и химическая технология способствуют решению таких коренных проблем охраны природы, как комплексное использование сырья и утилизация отходов, обезвреживание производственных выбросов.

 

 

 

 

 

 

4. Химическая нагрузка на организм человека

 

Красители

 

Для придания продуктам питания цвета и улучшения их вида в пищевой промышленности используются натуральные и синтетические красители. Главная цель в данном случае заключается в стремлении повысить продажи. Красители совершенно не влияют на вкусовые качества пищи и процесс ее усвоения организмом человека. Красители добавляют в лимонад, кока-колу и ей подобные напитки, сладости, пудинги, мороженое, алкоголь, маргарин и сыры. Натуральные красители вырабатываются методом экстрагирования из целого ряда фруктов и овощей, например из красной столовой свеклы, сладкого перца, апельсинов или шпината. Искусственные красители синтезируются химическим путем. Пищевые продукты, содержащие натуральные красители, считаются, в целом, неопасными для здоровья. По отношению к искусственным красителям следует проявлять осторожность. Они могут быть причиной аллергии и при определенных условиях даже вызывать рак. Следует особенно предупредить об опасности азокрасителей ( содержащих ализарин ).

Красители обозначаются литерами Е с 100 по 180, 579, 585.

 

Консерванты

 

Консерванты используются для удлинения сроков годности пищевых продуктов. Среди них также различаются натуральные и синтетические субстанции. Натуральные консерванты, к которым относятся, например, уксусная или молочная кислота, в целом считаются безопасными. Синтетические консерванты иногда вызывают аллергию, вплоть до приступов астмы, головные боли и тошноту и способны даже повлиять на наследственность. Особенно важно избегать пищевых продуктов, содержащих нитраты. В промышленном производстве продуктов питания добавка нитратов в соленые продукты ( соленую рыбу, мясо ) призвана подавлять жизнедеятельность бактерий. В организме человека нитраты превращаются в нитраты, которые препятствуют усвоению кислорода, т.е. ведут к кислородному голоданию организма.

Консервантам присвоены литеры Е с 200 по 290, 1125.

 

Антиоксиданты

 

Подобно консервантам, антиоксиданты призваны защищать продукты питания от порчи, причем это осуществляется путем подавления реакции взаимодействия с кислородом. К наиболее известным антиоксидантам относится аскорбиновая кислота ( витамин С ), которая синтезируется химическим путем, однако совершенно безвредна. Витамин Е как антиоксидант содержится в сливочном масле и маргарине и защищает их от прогоркания. Вызывает сомнение употребление в пищу продуктов с синтетическими антиоксидантами. Они вызывают, в частности у детей, аллергическую реакцию и головные боли.

Литеры консервантов - Е с 300 по 322, 574.

 

Эмульгаторы

 

С помощью эмульгаторов можно смешивать продукты питания с такими субстанциями, с которыми они в обычных условиях не смешиваются, например жиры с водой и воздхом. Благодоря эмульгаторам вода не осаждается на поверхности маргаринов, майонеза и десертов. Среди известных натуральных эмульгаторов можно назвать, например, лецитин и жирные кислоты. Их считают безвредными. Кроме того, за счет включения в продукты воздуха эмульгаторы делают консистенцию продуктов более густой, кремообразной или вспененной.

Литеры эмульгаторов - Е 322, 442, с 470 по 495.

 

 

Регуляторы кислотности

 

Само название этих веществ говорит о том, что они регулируют содержание кислоты в пищевом продукте. Область применения регуляторов кислотности довольно узка, так как ряд пищевых продуктов, в которых следует нейтрализовать уровень кислотности, вообще-то невелик. Все без исключения регуляторы кислотности считаются безвредными.

Регуляторам кислотности присвоены литеры Е 170, с 261 по 263, 500.

 

Подкислители

 

С помощью кислот производители стремятся улучшить вкусовые качества продуктов. Подкислители создают ощущение свежести. Помимо этого, кислоты являются наполнителями и базами. Как правило, в качестве подкислителей применяют вещества натурального происхождения, которые поэтому безвредны.

Литеры подкислителей - Е 260, 270, 296, 297, 330, 334, 574.

 

Загустители и желирующие добавки

 

Строго говоря, в области химии пищевых продуктов загустители и желирующие добавки относятся к разным видам добавок, но на практике этим различием можно пренебречь, так как большинство загустителей обладают одновременно и желирующими свойствами. Наиболее известными добавками этой группы являются агар-агар и пектин.Сюда же относятся модифицированный картофельный и кукурузный крахмалы. Загустители и желирующие добавки используются при изготовлении желе, мармелада и конфитюров, пудингов, десертов, мороженого, выпечки, а также в производстве колбасных изделий. Домашним хозяйкам эти вещества известны как связующие добавки в супы, соусы и десерты.