Табиғатты ұтымды пайдалану, аз қалдықты және қалдықсыз технологиялар

     Табиғатты тиімді пайдалану – бұл әлеуметтік процестерден ажырамайтын тарихи және диалектикалық процесс. Қоршаған ортаны қорғау және табиғи ресурстарды үнемді пайдалану мемлекеттік маңызды міндеттердің бірі.

   Қоғам мен табиғаттың өзара қарым-қатынасы, экономикалық дамудың барлық факторлары – еңбек ресурстары, өндіріс құралдары қоршаған табиғи ортаны қоғам өндірісін дамытуға бағындырылады. Сұраныстың бірте-бірте артуы табиғи ресурстарды кең түрде пайдалануға әкеліп соқтырады. Мұның өзі олардың бір мезгілде жұтаң тартуына, өндірістік қалдықтардың көбейе түсуіне, сөйтіп қоршаған табиғи ортаны ластауға себепкер болады. Осыған орай, екі мәселе туындайды:

 Біріншісі, табиғи ресурстардың қажеттілігі қаншалықты көп болғанымен оларды пайдаланудың ең тиімді жолдарын анықтау, тапшы ресурстардың бір түрін тапшылығы азырақ басқа түрлерімен ауыстыру, қалдықсыз өндірісті дамыту, шикізаттарды екінші қайтара пайдалану.

 Екіншісі, қоршаған табиғи ортаның жағдайын үнемі қадағалап, ластағыш заттар түрлерін анықтау, соның негізінде оларды мүлдем қысқарту немесе тоқтатып тастау шараларын қарастыру.

    Табиғи ресурстарды шаруашылық тұрғысынан үнемді пайдалану міндетінің барлығы бірінші кезекте қоршаған табиғи ортаны мүмкіндігінше сақтау, жаңа технологияны жетілдіру және зиянды заттарды азайту, олардың зиянды қалдықтарын тазарту, өңдеу жұмыстарымен ұштастырыла жүргізілуі тиіс.

      Табиғи ресурстарды тиімді пайдаланудың негізгі бағытына аз қалдықты және қалдықсыз технологияны ойлап табу және пайдалану жатады. Тіпті табиғи айналымдық процестердің өзі де қалдықсыз жүрмейді. Қалдығы аз және қалдықсыз технологиялық процестер және жүйелер табиғатта болып жатқан процестердің табиғи жүрісін бұзбау үшін жүргізілуі тиіс.

    Қалдығы аз және ресурстарды үнемдеу технологиясын ұйымдастыру бойынша келесідей ұсыныстар ұсынылды:

- барлық өндірістік процестер әртүрлі технологиялық кезеңде қалдық пайда болып, шикізат жоғалатын болғандықтан технологиялық кезеңдер санын минимумға дейін азайту;

-  технологиялық процестер үздіксіз жүруі тиіс, бұл шикізат пен энергияны тиімді пайдалануға мүмкіндік береді;

-  технологиялық жабдықтың бірлік қуаты оптималды түрде болуы тиіс, бұл пайдалы әсер екоэффициентінің максималды мәнге ие болуына және шығынның тым аз болуын қамтамасыз етеді;

- жаңа технологиялық жабдықтарды жасау кезінде олырды автоматтық жүйеде компьютерлік техника базасында қолдануды қарастыру қажет, ол зиянды заттардың лақтырылысы аз технологиялық процестердің енгізуге мүмкіндік береді.

- әртүрлі технологиялық проценстер кезінде бөлінетін жылуды тиімді пайдалану қажет, бұл ресурстар энергиясын, шикізатты үнемдеуге және қоршаған ортаға жылулық әсер етуді төмендетеді.

  Өндіріс және пайдалану қалдықтары тұрмыстық, өндірістік, ауыл шаруашылық, құрылыс және т.б. болып бөлінеді.

  Табиғи айналымдар тұйық күйде болады. Табиғи экожүйеде заттар мен энергия ұтымды жұмсалады және кейбір организмдердің қалдықтары басқалардың өмір сүруіне мүмкіндік береді. Антропогенді заттар айналымы тұйық емес, өйткені ол табиғи ресурстардың көп шығындарымен, қоршаған ортаны ластайтын көп қалдықтармен сипатталады. Тіпті ең тәуір деген тазалау қондырғысының өзі бұл проблеманы шеше алмайды, өйткені күресті оның зардаптарымен емес, проблеманың пайда болуы себебімен жүргізген дұрыс.Сондықтан да антропогенді айналым тұйықталуы үшін қалдықсыз және биотехнологияға көшу қажет.

    Табиғи ресурстарды қайта пайдалану, оларды тиімді пайдалану, шикізат пен олардың энергиясын үнемдеуге, қалдықтардың пайда болуын болғызбау үшін аз қалдықты технологияны қолданған дұрыс.

   Зиянды қалдықтардың санын азайту және олардың қоршаған табиғи ортаға әсерін төмендету мақсатында қолданылатын шаралар кешеніне келесілер кіреді:

- екінші материалды ресурстарды өндіру мақсатында қалдықтарды қайта өңдеу жүйесін ойлап табу;

- бұралқы суларды тазарту негізінде су айналымы циклын және қалдық сусыз технологиялық жүйені ойлап табу;

- оларды қайта пайдалану талаптарына сай өнімнің жаңа түрін жасау және шығару;

- қалдықтардың пайда болуына мүмкіндік беретін технологиялық кезеңдерді қысқартатын немесе жоятын жаңа өндірістік процестерді жасау.

  Агрегатты жағдайына байланысты қалдықтар қатты, сұйық және газ түрінде болып бөлінеді. Қалдықтар атмосфералық ауаны, жер асты және жер үсті суларын, топырақ пен өсімдіктерді ластаушы көз болып саналады.

    Тұрмыстық (коммуналдық) қалдықтар тұрмыстық жағдайда пайда болады. Олардың көп бөлігі қатты заттармен- ҚЗҚ (пластмасса, қағаз, шыны, тері және т.б.) және тамақ лақтырындылары түрінде кездеседі. Алайда олар сұйық (тұрмыстық-шаруашылық түріндегі сулар) және газ тәрізді (әртүрлі газдар лақтырылыстары) түрде де кездеседі.

    Өндірістік (өнеркәсіптік) қалдықтар (ӨҚ) - өнімді өндіру немесе жұмыс жасау кезінде толықтай немесе жартылай пайдалану қасиетінен айырылған шикізаттар, материалдар, жартылай фабрикаттар қалдықтары. Олар қатты түрде (металдар қалдықтары, пластмасса, ағаштар және т.б.), сұйық (өндірістік ақаба сулар, пайдаланылған органикалық еріткіштер және т.б.) және газ (өндірістік пештердің, автомашиналардың лақтырылыстары және т.б.) күйінде кездеседі. Өндірістік қалдықтар жартылай террикондарда, құйрықтысақтағыштарда, жарықтарда болады. алайда көму полигондарының жетіспеушілігінен рұхсат етілмеген үйінділерге (свалка) тасталынады.Олардың тек бестен бір бөлігі ғана зиянын туғызбай, сіңіп жоғалады.

Қауіпті қалдықтар - құрамында қауіпті қасиеті (токсикологиялық, жарылу, инфекциялық, жануы мүмкін)бар қалдықтар және де олар табиғи қоршаған орта мен адамдар денсаулығына қауіпті келеді.Оларға металдық және гальвандық шламдар, шыны қабатшалары қалдықтары, асбест қалдықтары, шаңдар, қышқылды шайырлар, гидрондар және дегтяны қайта өңдеу қалдықтары жатады. Радиоактивті изотоптары, диоксиндер, пестицидтер, бенз(а)пирен және басқа заттары бар қалдықтар өте қауіпті.

Радиоактивті қалдықтар (РАҚ) – ядерлі энергетика, соғыс өндірісінің және өнеркәсіптің басқа салалары, денсаулық сақтау өндірісінің қалдықтары, олардың құрамында бекітілген шамадан артық радиоактивті изотоптар концентрациясы бар. РАҚ әртүрлі белгілерге байланысты жіктеледі: агрегатты жағдайға байланысты қатты, сұйық және газ түрінде; бөліну кезеңінде қысқа өмір сүретін (жылға жетпейді), орташа өмір сүретін (1-ден жылдан 100 жылға дейін) және ұзақ өмір сүретін (100 жылдан артық өмір сүретін); өзіндік әрекеттілігіне байланысты әрекеттілігі төмен (0,1 Ки/м² төмен) және әрекеттілігі жоғары (1000 ки/м²); сәулелену құрамына байланысты α-, β-, γ- және нейтронды сәулелену болып бөлінеді.

Қазіргі кезде көптеген елдерде РАҚ көптеп жинақталған.

   6. Экологиялық тұрғыдан таза, альтернативті энергия көздерін пайдалану – экожүйелер мен қоғамның тұрақты дамуының маңызды құрамдас бөлігі

Қазіргі кезде жаңа кәсіпорындар салуға әуестенбей, ескілерді жөндеп, жаңа технологияға көшіп, зиянды қалдықтарды тазалайтын қондырғылар қоюмен айналысқан жөн.

Өндіріс мәдениетін көтеру, қызметкерлердің мамандығы мен білімін арттыру арқылы кәсіпорынның қоршаған ортаға зиянының төрттен бір бөлегін кемітуге болады.

Табиғи ресурстарды тиімді пайдалану үшін альтернативті энергия көздерін қолданған дұрыс.Ол үшін келесідей шаралар ұйымдастырылуы тиіс:

 1.Табиғат байлықтарын алмастыратын заттар іздестіру қажет.

 Мысалы, бізде тас көмір қорлары мұнай мен газдан көп. Егер мұнай мен газды отын ретінде пайдалана берсек, олар тез таусылады. Сондықтан отын орнына көмір мен қатар жер асты жылуын, күн сәулесі энергиясын, желдің қуатын пайдалануға көшіп, мұнай мен газды химиялық шикізат ретінде жұмсау керек.

Машиналар жасауға қажетті болатты, шойынды, қаңылтырды пластмассамен алмастыру олардың бағасын арзандатуға, салмағын азайтуға көмектеседі.

Техникалық қажеттерге қой жүні орнына химиялық талшықтар пайдалану 3 есе арзанға түседі. Ағаш ұнтақтарынан үй жиһаздарын шығарып ағаш ресурстарын үнемдеуге болады.

Қоры аз табиғат байлықтарын таусылмайтын энергия және зат түрлерімен ауыстыру қоршаған ортаға түсетін салмақты жеңілдетіп, табиғатты бір қалыпта сақтауға жасаған қамқорлық болып табылады.

2. Ғылыми техникалық жаңалықтарға сын көзімен қарап, экологиялық дұрыс баға беру қажет.

Ғылыми-техникалық жаңалықтар туралы сөз болғанда олардың пайдалы жақтарын көбірек айтып, көлеңке жақтарын елемеуге, азайтып көрсетуге тырысушылық бар.

Жаңа техника шығарғанда оның қуаты мен жүріс жылдамдығына, жанар-жағар май жұмсау мөлшеріне ғана қызықпай, экологиялық талаптарға да сай болуын ойлау керек. Өкінішке орай, біздегі ғылым сала бойынша құрылса, техниканы жобалау мен шығару да салалық негізінде ұйымдастырылған.

3. Экологиялық жүйеден алуға болатын табиғат байлықтарының түрлері мен мөлшерін анықтау қажет.

Әрбір экологиялық жүйенің адамдардың іс-әрекеті зардабына төзімділігіне, табиғат байлықтарының қорын ескере отырып, олардан алуға болатын табиғат байлықтарының мөлшерін білу өте қажет. Бұл мөлшер ортаға зиянсыз болып, оның азып-тозуына жол бермейтін болуы керек.

Ол үшін табиғатты ұтымды пайдаланудың ғылыми теориялық негізін жасап, оның көрсеткіштерін көпшілік ұсыну дұрыс.

Біздің ойымызша осындай көрсеткіштер қатарына мыналарды жатқызуға болар еді:

- қоршаған ортадан табиғат байлықтарын алу мөлшері;

- қоршаған ортаның ластану шегі;

- қоршаған ортаның техника мен технологияның жиналу шегі;

Ғылыми мекемелер, жеке ғалымдар әрбір экологиялық жүйе, облыс, қала мен аудан ерекшеліктерін, қоршаған ортаның адамдардың іс-әрекетіне төзімділігін ескере отырып, қоршаған ортадан алуға болатын ресурстар мөлшерін, ортаның ластану шегін, қандай және қанша техника мен технология болу.

Қазіргі кезде адамдарды қоршаған табиғи ортаны қорғау мақсатында биологиялық объектілердің, микробтар мәдениетінің, қауымдастықтардың, олардың метаболиттері мен препараттарының өміршеңдігі өнімдеріне негізделген технологиялық процестерді жасау және ойлап табу қажет болды. Ондай технологияға биотехнологияны жатқызуға болады. Биотехнология әдістері мен түрлеріне микробиологияның, биохимияның, биофизиканың, клеткалық және ген инженериясының, олардың топтасуының фундаменттік және әлеументтік жетістіктері жатады.

Биотехнологияның тарихы мыңдаған жылдардан бері келе жатыр. Оған мысал ретінде, нан пісіру, вино жасау, сыр жасау және т.б. жатқызуға болады. Алайда жыл сайын биотехнологияның жаңа бағыттары мен түрлері пайда болып жатыр.

Жүздеген жылдар бойы адамдар химиялық құрамы қарапайым руданы және металдың бағалы түрін ғана өндіріп келді. Осындай рудалардың қоры азайған соң жартылай металды және тым кедей рудаларды пайдалана бастады. Алайда осы руданы өндіру тәсілдерін қолдану кезінде қоршаған орта қалдықтар мен шлактармен (шикізаттың 2 %-ы ғана тиімді пайдаланылады) ластанып бастады. Руданы өндіру кезінде тек бағалы өнім ғана өндіріліп, қалғаны қалдық күйінде шұңқырлар ішінде жинақталды.

Антропогенді әсері төмен және біршама жетілдірілген әдіске гидрометаллургиялық әдіс жатады, оның бір түріне маталлдарды бактериальды-химиялық сілтімен өңдеу болып табылады. Осы процесс руда құрамындағы сульфадты минералдарды тионды бактериялармен қышқылдандыруға негізделген. Мұндай минералдарға темір сульфидтері, күміс, мышьяк, молибден, кобальт, цинк, никель сульфидтері жатады. Бұл кезде металдар ерімейтін сульфидті түрден еритін сульфатты түрге өтеді. Алынған концентрацияланған (50 г/л-ге дейін) темірі бар ерітінділер экстракцияға және электрхимиялық өңдеуге (басқа металдарды да өңдеу осыған ұқсас жүреді) жіберіледі.

Металдарды сілтімен өңдеу биотехнологиясы қабат ішінде, бұрын пайдаланылған бос тұрған карьерлер мен шұңқұрларда қолдана беруге болады. Бұл әдісті қолдану қоршаған ортаны қорғауды жақсартады (металдардың 5 %-ы ғана қазіргі уақытта осы тәсілмен өндірілуде, бұл әдісті қолдану перспективасы өсіп келе жатыр).

Тионды бактерияларды руда шикізатында күкірттің алдын-ала азаюы үшінде қолданылуы мүмкін.

Көмірлердегі күкірттің болуы 10-12 %-ға дейін болуы мүмкін. Оны жағу кезінде күкіртті ангидрид пайда болып, кейін ол күкіртті жаңбырлардың пайда болуына әсерін тигізеді. Көмірде күкірттің мөлшерін азайту технологиясы металдарға қолданылатын биотехнологияға ұқсас. Онымен қатар көмір құрамындағы вольфрам, никель, бериллий, ванадий, алтын, германий, қола, кадмий, цинкте күкіртпен бірге бөлініп шығады.

Тас көмірді өндіру кезінде жарылыстар мен өлім қаупін туғызатын метанда бөлінеді (статистика мәліметтері бойынша 1 млн т көмірді өндіру бір шахтердің өлімімен сәйкес келеді). Шахталарда метанмен күресу үшін биотехнология қолданылады, ол көмір қабаттарында және өңделген бос кеңістіктерде метанды қышқылдандыратын бактериялардың көмегімен метанды жұту процесіне негізделген.

Метанды қышқылдандыратын бактериялар үшін метан көміртегі мен энергия көзі (1/3-і биомассаның өсуіне, ал 2/3-і клетка сыртында органикалық қосылыстардың және көмірқышқыл газдың пайда болуына жұмсалады) болып қызмет етеді. Метанды қышқылдандыратын бактерияларферментерлерде өсіріледі, концентрацияланады, шахтада азот пен фосфор қосылған суспензия дайындалып, қабатқа 1 т көмірге 30-40 л көлемінде айдалады. Бактериялардың өсуі үшін қажетті оттегі компрессорлардың көмегімен жіберіледі. Метанның мөлшері бұдан соң 2 есеге азаяды, ал көмірді өндіру 1,5 есеге жоғарылайды.

Мұнайды өндіру кезінде оның қорының 50 %-ы қабатта қалып қояды. Қабаттың мұнайбергіштігін 10-16 %-ға көтеру жаңа кен орнын ашқанмен бірдей болады. Суды қабатқа айдаған соң микробтардың биохимиялық әпекеттілігін арттыру үшін айдау ұңғысының аймағында аэрация қолданылады. Бұл мұнайдың бұзылуына себепші болады, көмірқышқыл газ, сутегі, органикалық қышқыл пайда болып қабаттың анаэробты аймағына тап болып анаэробты метангенерациялық бактериялардың әсерінен бұзылады да метан пайда болады. Мұнайдың бұзылуы және метанның пайда болуы мұнайдың сығылуына, қабатта газ қысымының пайда болуына себепші болады, бұл мұнайбергіштіктің өсуіне (кей жағдайларда 30 %-ға дейін) және қоршаған ортаның антропогенді әсерін төмендетуге мүмкіндік береді.Шикізат қалдықтарын биотехнологияның көмегімен қайта өңдеу көмір, мұнай, газ секілді энергия көздерінің қорын ұзақ уақыт пайдалануға мүмкіндік береді.

Қатты қалдықтарды қайта өңдеу биотехнологиясы биогазды пайдалануға мүмкіндік беріп қана қоймайды, сондай-ақ энергетикалық жетіспеушілікті азайтады және де қоршаған ортаға антропогенді әсер етуді төмендетуге мүмкіндік береді.

Биотехнологияны қолдана отырып қалдықтарды пайдалану энергетикалық мақсатта қолдану анаэробты деструкция деп аталады. Анаэробты шіріту - әртүрлі микроорганизмдер тобының көмегімен мезофилді (t=30-33 ⁰С) жағдайларда жүргізілетін оттегісіз ферментативті кезеңді микробты процесс. Микроорганизмдермен қатты қалдықтардың әсерлесу уақыты 5-30 күн, бұл шикізатқа, ылғалдылыққа, орналасуға да байланысты болады.

Көп жағдайларда өңдеу кезінде ауыр фазада заттың 3-5% концентрациясы болады, олардың 75 %-ы органикалық компоненттер болады. Олардың 50 %-ы шіріту кезінде биогазға айналады. Газдың 65-70 %-ы метаннан, 25-29 %-ы көмірқышқылдан, қалғандары сутегіден, күкіртсутегіден, аммиактан тұрады. Газ бойынша орташа өнімділік, яғни 1 л-ге 1 кг биологиялық қышқылданған зат келеді. Биогазды пайдаланудың мүмкіндіктеріне келесілер жатады: жылыту үшін котельныйды пайдалану; газгенераторлық қондырғыда электр эгнергиясын алу; автомобиль жанар-жағар майы ретінде пайдалану немесе тұрмыстық баллон газ ретінде қолдану.

АҚШ-та, Японияда, Германияда жүздеп, Қытайда ондаған мың үй тұрмысында жеке қолдану және ауыл шаруашылық фермаларында электр энергиясын алу үшін ферментерлар қолданылады.

Полигондарда қатты тұрмыс қалдықтарын (ҚТҚ) қайта өңдеу, онымен бірге биогазды алу алдыңғыларға қарағанда ерекшелеу. Катаболизмнің бастапқы кезеңінде химиялық және физикалық процестермен бірге аэробты микробты процестер жүре бастайды. Оттегі қоры таусылған соң ҚТҚ-ның температурасы азайып, метанның пайда болуына көмектесетін микроаэрофилдердің, факультативті анаэробтардың ұлғаюы жүреді. Жылдың жылы мезгілінде метанның пайда болу қарқыны жоғары (жылына 3,1-ден 371 л/кг ҚТҚ). ҚТҚ-ның бөлшектерінің мөлшерінің 10-20 мм-ге азаюы метанның бөлінуін 4 есеге жоғарылатады.

Қалдық полигонында пайда болған биогазды полиэтиленнен жасалған тіке немесе көлденең перфорацияланған құбыр арқылы алуға болады. Конденсат пен шаң кеткен соң қалдықтың жану жылубергіштігі 17-20 МДж/м³ , одан әріде тазалайтын болса, онда 34-37 МДж/м³ болады.

Бақылау сұрақтары:

1.Табиғи ресурстардың түрлері.

2.Табиғи ресурстардың ролі.

3. Табиғи ресурстардың жіктелуі.

4. Табиғатты қорғау шаралары.

5. Табиғатты тиімді пайдалану, аз қалдықты және қалдықсыз технологиялар.

6. Азық-түлік қауіпсіздігі.

Әдебиеттер:

1.Асқарова Ұ. Б. Экология және қоршаған ортаны қорғау. Алматы – 2005 4-15 бет

2. Фурсов В.И., Амиргалиев М.Г., Краткий курс экологии. Алматы- 1996.

3.Саданов А.К., Аскарова У.Б., и др. Практикум по экологии. Алматы,1999.

4.Саданов А.К., Аскарова У.Б. и др. Экология. Учебник для студентов ВУЗов. Алматы.1999.

 

Тақырып