БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

10. ОРГАНИЗМЫ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

10.9. Охрана окружающей среды

10.9.6. Реутилизация отходов

Современный человек дает огромное количество отходов. Многие из них содержат ценные вещества, которые можно извлечь и использовать повторно, снизив гем самым потребность в добыче дополнительных ресурсов. Очевидный пример — использование металлолома вместо железной руды. Энергозатраты и загрязнение, связанные с реутилизацией, зачастую гораздо меньше, чем при добыче и переработке первичного сырья. Например, в Европе использование стального лома позволяет экономить до 50% энергии, а алюминиевого — до 95%! Многие производства сейчас сокращают применение упаковочных материалов, чтобы не только снизить затраты на их изготовление, но и уменьшить объем отходов, а, значит, и загрязнение среды.

Очень важный положительный момент реутилизации связан именно с уменьшением загрязнения среды. В Британии основная часть бытового и муниципального мусора вывозится на свалки, которые быстро переполняются, особенно на густонаселенном юго-востоке страны. В 1996 г. правительство Великобритании, отреагировав на Программу-21, обложило их новым налогом, который призван стимулировать производителей и потребителей снижать объем отходов и реутилизировать их в качестве вторсырья и топлива.

При доле реутилизации муниципально-бытового мусора от 1 до 8% ставилась задача довести этот показатель к 2000 г. до 25%.

Однако с реутилизацией связаны следующие трудности:

1) необходима тщательная сортировка и очистка отходов. Например, один осколок жаростойкой стеклянной посуды «Пайрекс» в партии стеклянного боя может сделать вторичный продукт непригодным для использования;

2) цены на утиль сильно скачут. Например, в 1996 г. за мукулатуру платили втрое меньше, чем в 1995 г.;

3) необходимо сделать процесс сдачи вторсырья более доступным для населения. В большинстве случаев действует система «самообслуживания», когда потребитель несет сдавать утиль на определенный пункт приема, что ограничивает круг участников процесса. В последнее время для его расширения проводится эксперимент с разъездными сборщиками по типу мусоровозов.

Значительная часть муниципального мусора может быть подвергнута биоразложению. В ходе этого процесса выделяется горючий газ метан, обладающий, кроме того, выраженными «парниковыми» свойствами. С помощью надежной системы улавливания можно собирать его и использовать как топливо для производства электроэнергии. На свалке в Макинге (Эссекс), обслуживающей несколько лондонских районов, действует электростанция мощностью 3,5 МВт, что достаточно для работы завода или обеспечения энергией 30 000 человек. Одновременно такая утилизация метана снижает риск его возгорания при бесконтрольном выделении, а образующийся при горении углекислый газ дает гораздо меньший «парниковый эффект».

В будущем сжигание отходов с получением энергии станет, вероятно, основным направлением избавления от них. Оно снизит потребность как в ископаемом горючем, так и в площадях под свалки.

Для очистки канализационных стоков используют микроорганизмы, распространенные в почве и пресных водах. Если эти жидкие отходы сбрасывались без обработки, то неизбежное разложение большого количества содержащейся в них органики приведет к быстрой и очень сильной дезоксигенации водоемов, куда они поступают. Очистка включает естественные процессы микробного питания и дает в качестве побочных продуктов богатый азотом ил и метан. Если ил не загрязнен тяжелыми металлами (например, свинцом из этилированного бензина), то после высушивания его можно использовать как удобрение. Ил широко применяют в рекультивации для улучшения структуры «почвы» и обогащения ее питательными веществами (разд. 10.5.2). Метан (биогаз) можно сжигать, получая электроэнергию и тепло для работы самих очистных станций, а иногда и других предприятий или небольших поселков.

Новые источники энергии

В Британии в качестве источника энергии используется в основном ископаемое топливо, т. е. невозобновляемый ресурс. Примерно 10% электричества дают АЭС, которые не только зависят от невозобновляемых запасов урана, но и создают риск радиоактивного загрязнения, а также проблемы захоронения опасных отходов и ликвидации самих отслуживших свой срок ядерных реакторов. Озабоченность неизбежным истощением этих топливных ресурсов и связанным с их использованием загрязнением среды заставляет искать альтернативные источники энергии.

В мировых масштабах, помимо ископаемого топлива, основным доступным и к тому же пополняемым резервуаром энергии является биомасса (древесина, древесный уголь, отходы обработки урожая, навоз и другие органические остатки). Этот источник обеспечивает 14% мировых энергетических потребностей, а в развивающихся странах выходит на первое место (35%). Биотехнология помогает получать готовое к употреблению альтернативное топливо из образующейся естественным путем органики. Например, Бразилия ведет широкомасштабную переработку извлекаемого из тростника сахара в этанол, которым разбавляют бензин, получая так называемый газохол, или бензоспирт), что снижает расходы бензина. В Северной Америке с этой же целью сбраживают зерновые, например кукурузу, пшеницу и ячмень, а в Европе можно было бы использовать для производства бензоспирта разводимую на месте сахарную свеклу. Этанол — экологически более чистое горючее, чем нефтепродукты, поскольку он не содержит серы и не требует свинцовых добавок.

Известно и много других возобновляемых источником энергии: солнечное излучение, ветер, реки, приливы, волны, подземное тепло. Этот потенциал почти безграничен, если найти рентабельные пути его использования.

Шире всего применяется гидроэнергетика. Во всем мире мощность ГЭС составляет 500 000 МВт: они дают около 23% всего электричества. Большая часть неиспользованных гидроэнергоресурсов сосредоточена в развивающихся странах. Крупные плотины, например Итаипу в Бразилии, дают дешевое электричество, но системы его распределения зачастую несовершенны, что ограничивает рентабельность таких проектов. Кроме того, с ними обычно связаны серьезные экологические и социальные проблемы, а именно:

1) переселение из зоны затопления людей, становящихся «экологическими беженцами»;

2) затопление ценных сельскохозяйственных угодий и лесов;

3) повышение опасности возникновения болезней, возбудители или переносчики которых размножаются в стоячих водах (водохранилищах), например шистосомоза;

4) нарушение режима речного стока;

5) усиление эрозии почвы.

Заиление и подкисление часто ограничивают срок рентабельного использования крупных гидроэнергетических комплексов, иногда всего до 30 лет.

Тем не менее использование большей части возобновляемых энергоресурсов меньше вредит окружающей среде, чем установки на ископаемом топливе, включая АЭС. Серьезной проблемой, однако, остается невозможность перевода на альтернативную основу широкомасштабного централизованного энергоснабжения. Сами возобновляемые ресурсы, например морские волны, ветер и солнечное излучение, слишком неравномерно распределены по планете и даже в оптимальных условиях обладают невысокой мощностью на единицу площади соответствующих электростанций. Зачастую их производительность сильно флуктуирует из-за переменной облачности, скорости ветра и т.д., поэтому требует резервного энергоснабжения традиционным способом.

Однако возобновляемые ресурсы можно включить в уже существующие схемы электрификации, повысив их мощность. Например, ветровые установки, еще слабо распространенные в Британии, широко применяются в ряде других стран. В Калифорнии солнечные нагреватели помещений и воды стали обычным элементом современных архитектурных проектов. На олимпиаде 2000 г. в Сиднее (Австралия) предлагалось 10 МВт энергии получать непосредственно от Солнца. Приливная электростанция с успехом работает в эстуарии реки Ране на севере Франции. Вместе с тем, хотя предложено несколько схем выработки электроэнергии прибойными волнами, коммерчески рентабельного варианта их использования пока не найдено.

Возобновляемые энергоресурсы идеально подходят для снабжения мелких изолированных потребителей, например на островах, в высокогорьях или в пустыне. Они особенно перспективны в развивающихся странах, где большое количество солнечной энергии можно эффективно использовать в местной промышленности, школах, клиниках, на насосных станциях и т. п.