Примеры безотходного производства в мире. Азбука инвестора: безотходное производство. Смотреть что такое "Безотходная технология" в других словарях
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.
Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и предприятие «Вторалюминпродукт» ввели в эксплуатацию в городе Мценск уникальную пилотную установку производства чугуна и концентрата цветных металлов из техногенных отходов.
Эта разработка вызвала интерес отечественных энергетиков и производителей черных металлов. Дело в том, что более 95% выпускаемого в мире чугуна до настоящего времени производится в доменных печах. Это мощные агрегаты, выдающие в сутки тысячи тонн металла. Но обычные доменные печи требуют подготовленного высококачественного сырья, перерабатывать отходы в них технологически и экономически нецелесообразно или даже невозможно. А ведь только на российских предприятиях ежегодно образуется более 5 миллионов (!) тонн вторичного сырья.
Инновационная печь построена на барботажном принципе, в основе которого лежит подъем пузырей газа в расплаве. Конечной целью процесса является восстановление расплава со смешанным составом до чистого чугуна. Сначала в печи при температуре 1400-1500°С железорудный концентрат превращается в расплав, который затем продувают газообразным монооксидом углерода с примесями диоксида углерода и азота. Образующиеся при этом пузырьки значительно ускоряют химические процессы в ванне и интенсивно перемешивают железистый расплав и шлак (отходы от производства металлов).
Как сообщают разработчики, они усовершенствовали технологию «Ромелт», созданную в СССР на базе МИСиС еще в 1980-е годы, разделили реактор на две зоны: плавильную и восстановительную. На поверхность ванны расплава подаются железосодержащие материалы, энергетический уголь, флюсующие добавки. Уголь при этом вовлекается шлаковыми потоками в нижние зоны ванны, где за счет кислородного потока происходит его горение с выделением углекислого газа и паров воды. Далее расплав перетекает в восстановительную зону, где происходит его окончательное восстановление до чугуна.
По требованию заказчика состав шлака может быть подобран для последующей переработки в шлакокаменные изделия, теплоизоляционную шлаковату, выпуска промежуточных продуктов при производстве цемента. Еще одним преимуществом новой установки является сниженный удельный расход энергии. За счет уникальной конструкции агрегата расходы энергоносителей могут быть доведены до 500 килограммов угля и 500 нм³ кислорода на одну тонну получаемого чугуна. В результате перерабатываются бросовые техногенные отходы, а получают чугун, товарный шлак и концентрат цветных металлов. Отходов в новой российской технологии нет. Пилотный образец предназначен также для отработки технологии безотходной газификации многочисленных углеродсодержащих отходов, включая твердые бытовые отходы.
Широкое применение безотходных и малоотходных технологий-важное направление защиты окружающей среды от негативного воздействия промышленных отходов. Использование очистных устройств и сооружений не позволяет полностью лок кализуваты токсичные выбросы, а использование более совершенных систем очистки всегда сопровождается экспоненциальным ростом затрат на процессы очистки даже тогда, когда это технически возможноо.
Согласно решению. ЕЭК. ООН и. Декларации о малоотходных и безотходных технологий, а также об использовании отходов принято формулировка:"Безотходная технология является практическим использованием знаний, методов и средств для того, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресурсов и энергии и защитить окружающую средувище".
Малоотходная технология является промежуточным этапом при создании безотходного производства. При малоотходных производстве вредное воздействие на окружающую среду не превышает допустимые уровни, но из-за технических, экономических и организационные причины часть сырья и материалов превращается в отходы и направляется на длительное хранениея.
Основой безотходных производств является комплексное переработки сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы производства - это неиспользованная часть сырья. Большое значение при этом н приобретает разработка ресурсосберегающих технологиий.
Целесообразность использования отходов доказано практической работой многих предприятий различных отраслей промышленности
К основным задачам малоотходной и безотходной технологий относятся:
Комплексное переработки сырья и материалов с использованием всех их компонентов на базе создания новых безотходных процессов;
Создание и выпуск новых видов продукции с использованием требований повторного использования отходов;
Переработка отходов производства и потребления с получением товарной продукции или любое эффективное их использование без нарушения экологического равновесия;
Использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;
Создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов
В машиностроительной промышленности разработки малоотходных технологических процессов прежде всего связано с необходимостью увеличения коэффициента использования металла (КИМ), в деревообработке - увеличение коэффициентов ициента использования древесины (КИД) тощ.
В литейном производстве используются быстротвердеющие формовочные смеси. Этот процесс, при котором происходит химическое отвердение форм и стержней, прогрессивный не только с технологической, но и с. Санита тарно-гигиенического осмотра благодаря значительному сокращению пылевыделения. Коэффициент использования металла при таком литье увеличился до 95-98 %.
Новая технология изготовления разовых литейных форм предложила английская фирма"Бут", которая вообще отказалась от использования формовочных смесей с органическими связующими веществами. Увлажненный в водой песок формируется, а затем быстро замораживается жидким азотом. Полученные в таких формах отливки из чугуна и цветных сплавов имеют надлежащую структуру и гладкую поверхндку поверхню.
При термическом обработке металлов значительный интерес вызывают новые производственные методы, основанные на проведении процессов в замкнутых объемах с минимальным расходом исходных материалов и без выделения я продуктов химической реакции в окружающую среду распространенным является циркуляционный метод насыщения металлов и сплавов с использованием специальных установок (рис 63), в которых рабочее пространство герметичный поток создается реверсивных вентиляторовром.
Рис 63. Схема циркуляционных установок : а - камерная муфельная;
бы - шахтная муфельная; в - камерная безмуфельных г - шахтная безмуфельных
В отличие от прямотичного газового метода, при котором в атмосферу выбрасываются вредные вещества, циркуляционный метод уменьшает вредность технологического процесса химико-термической обработки металлов
Сейчас широко используют прогрессивный метод ионного азотирования (рис 64), который по сравнению с печным значительно экономичнее, повышает коэффициент использования электроэнергии, нетоксичен и соответствует вы имогам защиты окружающей средыща.
Рис 64. Схема электропечи для ионного азотирования : 1,2 - нагревательные камеры 3 - подвеска детали 4 - термопара б - обрабатываемые детали, 6, 7 - разъединитель, 8 - тристорне источник питания, 9 - блок измерения и регулирования температуры, 10 - газопром риготувальна установка, 11 - вакуумный насо
С целью улучшения экологического состояния в прокатном производстве широко используют новую технологию прокатки стали - винтовое прокатки металла (рис 65) для получения пустотелой спиральной буро овой стали. Такая технология прокатки металла позволила отказаться от дальнейшего металлообработки, не только сэкономить металл на 10-35%, но и улучшить условия труда рабочих и экономическое положение с авдякы снижению запыленности воздуха в шахтах, шума и вибрации на рабочих местацях.
Огромное количество промышленных отходов на сегодня накапливается в лесозаготовительной и деревообрабатывающей промышленностях. Отходами здесь ветви и сучья деревьев на лесосеках, куски древесины, кора, опилки, с затвердли остатки синтетических смол, лакокрасочных материалов и т.д.. Широкое внедрение в эти отрасли лесного комплекса безотходной и малоотходной технологии является одним из важнейших задач, стоящих перед предприятиями этой отраслизі.
Рис 65. Способы прокатки пустотелого буровой стали : а - прошивки б - редуцирования; в - формирование
Степень использования древесных отходов при безотходной или малоотходные технологии можно характеризовать коэффициентом ее использования, определяется по формуле
где. Уоем ~ объем основной продукции, изготавливаемой из древесным;. Удод - объем дополнительной продукции, которая производится из отходов основной продукции (горбыль, технологическая щепа, технологическая опилки клееные заготовки, товары народного потребления, топливо и др.), м8;. Ус - объем поступающего сырья в производство, м3.
Примером безотходной технологии в лесозаготовительном производстве может быть полное переработки срезанного дерева на основную продукцию (пиловочник, фанерный кряж, рудничный стояк и др.) и всех отходов от основной продукции (видторцювання, ветви, корневища, листья-шпильки и др.) на производство дополнительной продукции (технологическая щепа, дрова, хвойная мука, пищевые продукты, органические удобрения и др.н.).
Примером безотходной технологии в деревообрабатывающей отрасли можно считать агрегатное лесопиления, когда вместе с пиломатериалами образуется технологическая щепа, что в дальнейшем является сырьем для производства деревьев востружкових, древесноволокнистых плит, целлюлозы тощ.
На рис 66 приведена схема промышленного использования отходов лисопиляльно-деревообрабатывающих производств
Аналогичные примеры безотходных технологий можно привести при производстве шпона, клееной фанеры, тары, паркета, мебельных и столярных изделий и др.
С целью рационального комплексного использования всей древесины в лесопромышленном комплексе важным является выявление всех отходов от основного производства, для чего целесообразно составления баланса древ н.
В табл 64, 65 приведен баланс древесины в лисопиляльному производстве
Одним из важнейших факторов, влияющих на переход к безотходной технологии на лесоперерабатывающих предприятиях, является несовершенная методика определения объема лесоматериалов только по диаметру сортимент ту и его длиной на основе таблиц объемов. Поэтому необходимо на лесоперерабатывающих предприятиях является переход к искусственному определения объемов круглых лесоматериалов, пилопродукции и отходов с помощью с участниками измерительной техники, которая широко используется в странах. Западной. Европы и. Америки. Это позволило бы полнее использовать все древесные отходыди.
Перспективным для охраны окружающей среды является вибрационное резки и голкофрезерування древесины, которые не сопровождаются образованием опилок и пыли
Рис 66. Схема промышленного использования отходов лесопильно-деревообрабатывающих производств
Таблица 64. Баланс древесины в лисопиляльному производстве при комплексном использовании пиловника
Таблица 65. Баланс древесины при раскройке пиломатериалов на заготовки
Содержание
Введение………………………………………………………… ……………………………...3
1.Безотходное производство……………………………………………… ………………… ..4
2.Основные принципы создания безотходных производств………………………………...5
3.Требования к безотходному производству……… …………………………………………7
4.Безотходные технологии…………………………………………………… ……………….7
5.Принципы создания безотходной технологии…………………… ………………………..8
6.Направления безотходной технологии в отдельных отраслях промышленности………9
6.1.Энергетика………………………………………… …………………………………….....9
6.2. Горная промышленность. ………………………………………………………………....9
6.3. Металлургия………………………………………………… ……………………………...9
6.4. Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность. …………………………....9
6.5. Машиностроение.……………………………………… ………………………………….10
6.6. Бумажная промышленность………………………………………… ……………………10
Заключение…………………………………………………… ………………………………..11
Список литературы………………………………… ………………………………………….12
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.
Безотходная технология - принцип организации производства вообще, подразумевающий использование сырья и энергии в замкнутом цикле. Замкнутый цикл означает цепочку первичное сырьё - производство - потребление - вторичное сырьё. Термин "безотходная технология" впервые был предложен комиссией по охране природных вод СССР.
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.
и т.д.................
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.