Устойчивое развитие биосферы

Биологическую переработку  можно производить многими способами. Частные лица могут оборудовать возле дома небольшие контейнеры для удобрений, предприятия перерабатывают органические отходы в герметичных емкостях в промышленных масштабах.

Для упрощения дальнейшей переработки органических отходов  их можно сортировать (например, отходы пищевого и растительного происхождения). Для этих целей в Торонто, Канада, проводится программа «Зеленый контейнер».

Энергосодержащие отходы можно сразу использовать в качестве топлива или подвергнуть их переработке для производства какого-либо другого вида топлива.

Один из главных методов  системы управления отходами – предотвращение их накопления. Для внедрения этого понятия необходимо изменить мировоззрение людей  В этот метод входит вторичное использование различных предметов, ремонт испорченных электроприборов вместо покупки новых, использование изделий многократного использования (например, тряпичные пакеты для продуктов вместо полиэтиленовых), распространение многоразовых предметов обихода, разработка изделий, требующих для производства меньше сырьевого материала.

Методы сбора и транспортировки  мусора существенно различаются  в разных странах. Например, в Австралии у каждого дома расположены три контейнера, предназначенных для перерабатываемых отходов, различного мусора и садовых отходов. Также многие пользуются специальными контейнерами для компоста. В 2003 году было проведено исследование, показавшее, что 99% опрошенных австралийских семей отжают свои отходы на вторичное использование или переработку, что дает основание полагать, что автралийцы стремятся сократить количество свалок в их стране. Из отходов в Австралии вырабатывают энергию: свалочный газ, образующийся в местах скопления мусора, идет на выработку электроэнергии.

В Европе многие семьи пользуются услугами частной службы уборки мусора «Envac», которая собирает отходы через подземные трубопроводы посредством вакуумной системы.

В Китае в городе Тайбэй ограничили объем производимых отходов как предприятий, так и отдельных семей, а вывозится мусор только если он упакован в пакеты с верной маркировкой. Результатом этой политики явилось значительное сокращение объема отходов.

 

Для достижения устойчивого  равновесия очень важно просвещение  в вопросах системы управления отходами, а также пропаганда наиболее экологичных методов переработки отходов.  

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

 

Водородная энергетика –  развивающаяся отрасль энергетики, основанная на использовании водорода в качестве источника энергии. Водородная энергетика является нетрадиционным видом энергетики. Водород является самым распространенным элементом на поверхности земли и в космосе. Теплота сгорания водорода очень высока; продукт сгорания водорода в кислороде – вода, которая потом вновь вводится в оборот водородной энергетики.

Существует множество  способов промышленного производства водорода. С помощью паровой конверсии природного газа в настоящее время производится около половины всего водорода. При этой технологии водяной пар смешивается в метаном при температуре 700—1000 °C под давлением в присутствии катализатора. Также один из старейших и наиболее распространенных методов получения водорода – газификация угля, при котором уголь вместе с водяным паром нагревают до температуры 800-1300°C без доступа воздуха. Также водород можно получать с помощью атомной энергии; это возможно при проведении различных процессов: химических, электролиза воды, высокотемпературного электролиза. Также водород получают из биомассы с использованием биохимического или термохимического метода. Термохимический метод заключается в следующем: биомасса нагревается до температуры 500—800 °C без доступа воздуха, в результате выделяются H₂, CO и CH₄. При использовании биохимического способа водород вырабатывают различные бактерии.

К началу 2009 года в мире работало около двух тысяч водородных автомобильных заправочных станций. Большая часть водородных заправочных станций продает газообразный водород; время заправки транспорта водородом сопоставимо с временем заправки бензинового транспорта. Около 50% заправочных станций находится в Северной Америке.

Одно из основным препятствий к быстрому развитию водородного транспорта – отсутствие водородной инфраструктуры.

Распространение водородных заправочных станций по регионам мира:

Страна	1995-2004	Построено новых в 2005	Построено новых в 2006
Северная Америка	46%	65%	59%
Япония	14%	15%	7%
Германия	13%	0	7%
Остальная Европа	14%	15%	0
Другие страны	13%	5%	27%

 

Планируется следующее строительство  для развития водородной инфраструктуры:

• Водородное шоссе в Калифорнии (200 заправочных станций на главных шоссе штата).
• Водородное шоссе в штате Нью-Йорк
• Канадский водородный коридор (900 км между Виндзором и Монреалем).
• Норвежское водородное шоссе (580 км между городами Осло и Ставанжер.
• Водородное шоссе Иллинойса.
• Водородное шоссе в Сингапуре.
• The northern H – соединение заправочными станциями путей между Манитобой, Дакотой, Миннесотой, Айовой и Висконсином.
• 20 заправочных станций между городами Нью-Йорк и Буффало.

 

Многие страны разработали  свои программы по введению водородного  транспорта:

 В Южной Корее планируется  построить водородную экономику  к 2040 году,  при которой на  топливных элементах будет производиться  20% всей энергии и 23% электричества,  потребляемого частным сектором. С 2010 года правительство будет  дотировать покупателю 80% от стоимости  стационарной энергетической установки на водородных топливных элементах. С 2013 года по 2016 году будет дотироваться 50 % стоимости, а с 2017 года до 2020 года — 30 %.

В Индии был создан ИНКВЭ  – Индийский Национальный Комитет  Водородной Энергетики, который в 2005 году опубликовал «Национальный План Водородной Энергетики», которым предусмотрены крупные инвестиции в развитие водородного транспорта. Значительная часть этих инвестиций пойдет на исследования и демонстрационные проекты, позволяющие оценить эффективность и перспективность развития водородного транспорта. Цель этого плана: обеспечить страну 1 миллионом водородных транспортных средств, работающих на водороде, а также строительство водородных станций.

США планирует реализовать  водородную экономику к 2025 году, Исландия планирует полностью перейти  на водородную экономику к 2050 году. К 2020 году ЮАР планирует занять 25% мирового рынка катализаторов для  водородных топливных элементов.  

УСТОЙЧИВОЕ СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО

 

Существует множество  приемов, позволяющих придать устойчивость сельскому хозяйству.

Примером успешной реализации устойчивого хозяйства может  служить агролесоводство , то есть совместные посадки деревьев и сельскохозяйственных культур, чаще всего бобовых. Особенно часто этот прием используется в регионах, где отсутствует лесной покров: в полузасушливых районах, в холмистой местности. В таких районах агролесоводство помогает контролировать почвенную эрозию, а также восстанавливать плодородность почвы одновременно с производством сельскохозяйственной продукции.

При развитии устойчивого  сельского хозяйства применяется  биологическая борьба с вредителями, полагающаяся на различные природные механизмы, такие как хищничество, паразитизм, растительноядность и т.д. Этот метод с успехом используется против насекомых, клещей, сорных растений и растительных заболеваний. Например, для борьбы с яблонной тлей разводят божьих коровок, чьи личинки питаются яблонной тлей.

Биологическая борьба с вредителями  чаще всего требует человеческого  вмешательства. Биологическая борьба основана на знании экологии и понимания работы природных механизмов по регулированию популяций растений и животных, а также функционирования экологических систем. Природные факторы по борьбе с вредителями-насекомыми – хищники, паразиты и патогены, так называемые агенты по биологическому контролю. Агенты по контролю растительных болезней называются антагонистами.

Агенты по биологическому контролю популяции сорных растений - различные растительноядные существа, например, божьи коровки и златоглазки, питающиеся тлей и уничтожающие за свою жизнь огромное количество вредителей.

Используемые для биологического контроля паразиты – существа, которые  в юношеской стадии обитают на хозяине насекомом, постепенно убивая его.

 

Еще один метод контроля, характерный для устойчивого  развития сельского хозяйства – использование биологических пестицидов, препаратов, предназначенных для биологической борьбы с вредителями и содержащих живые организмы или продукты их жизнедеятельности. К биологических инсектицидам относятся продукты нескольких видов, среди них энтомопатогенные грибки, энтомопатогенные нематоды, энтомопатогенные вирусы.

Микробиологические средства защиты растений имеют много достоинств:

• При правильном применении дают очень высокую эффективность
• Оказывают избирательное действие
• Обладают высокой экологичностью
• Совместимы с химическими и биологическими пестицидами

 

Также в настоящее время  большое внимание уделяется проекту  «Вертикальная ферма». В связи с быстрыми темпами роста городов и поглощениеем городскими территориями бывших сельскохозяйственных угодий, вертикальные фермы планируются как часть городской среды. По сути, это многоэтажные теплицы, которые должны стать не только источником свежих продуктов питания, но и декоративным элементом, поэтому большое внимание уделяется разработке их внешнего вида. Учитывая постоянный рост населения планеты, подобные вертикальные фермы могут стать острой необходимостью в связи с растущей нехваткой территорий сельскохозяйственного назначения. Главным отличием вертикальных ферм от традиционных - максимально интенсивное использование площади, многоярусное размещение насаждений, а также высокий уровень автоматизации.

На данный момент в разработке находятся два основных вида ферм: фермы, ориентированные исключительно на растениеводство, и комбинированные фермы, занимающиеся как растениеводством, так и животноводством.

Проекты вертикальных ферм вне зависимости от вида обладают рядом обобщенных характеристик:

• Они  используют энергию солнца и ветра, поэтому имеют полную энергетическую независимость.
• Воздействие вертикальных ферм на окружающую среду минимально, поскольку в проект включены системы сбора и очистки воды, переработки углекислого газа и отходов, а также максимально возможное использование энергии биомассы.
• Конструкция вертикальной фермы гибкая и позволяет при необходимости устанавливать дополнительные модули.
• В проект включена возможность строительства зеленых садов, бассейнов для рыбы и ферм с животными.

 

На данный момент разработано  несколько проектов вертикальных ферм. Наиболее известны следующие:

• Вертикальная ферма «Стрекоза» бельгийского архитектора Винсента Каллебо, имеющая форму крыльев стрекозы, сложенных вместе. Высота спроектированного здания – 600 метров, 132 этажа. Здание должно полностью обеспечивать себя энергией за счет солнца и ветра, место для строительства запланировано в центре Нью-Йорка, на острове Рузвельта.
• Вертикальная ферма «Plantagon», разработанная шведско-американской компанией. Это здание представляет собой сферический купол с размещенной внутри спиральной платформой, на которой происходит выращивание растений.
• Вертикальная ферма «Circular Symbiosis Tower», разработанная южнокорейскими архитекторами, представляет собой небоскреб, состоящий из платформ, расположенных по спирали вокруг несущего ядра здания. На этих платформах планируется разводить кормовые растений, а также использовать их для свободного выпаса коров. Коровы будут пастись там около 30 дней, а потом их переведут на другой уровень, а на этом будут пастись овцы или другие животные, которые будут питаться укороченными частями зеленых растений.
• Высотный дом-ферма «R4 apartment», разработанный сингапурскими архитекторами, также относится к категории вертикальных ферм. Этому проекту присуждена награда за создание экологичных зданий.

 

 

Предлагаемые проекты для вертикальных ферм: 

РАЗЛИЧНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ  ВНЕДРЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

 

 

Большое внимание уделяется  разработке жилищ, способных обеспечивать себя электроэнергией.

Пример подобного жилища – дом с нулевым потреблением электроэнергии, здание, обладающее высокой электроэффективностью и способное вырабатывать энергию из возобновляемых источников, таким образом полностью обеспечивая потребности обитателей в электроэнергии. 

Точных терминов для определения  таких зданий не существует, однако есть несколько используемых вариантов, среди них:

• Здания с нулевым потреблением энергии из общей сети, которые в течение года вырабатывают и подают в энергосети такое же количество энергии, которое потребляют из этих сетей.
• Здания с нулевыми выбросами углерода, которые не пользуются видами энергии, связанными с выбросами СО2.
• Здания с нулевым потреблением энергии из общей сети, не требующие подключения ни к каким сетям, кроме резервных.
• Здания с положительным энергобалансом, подающие в общие энергосистемы больше энергии, чем используют.