Эколого-экономическая эффективность реновационного производства технических изделий (предложение кардинального улучшения экологического состояния окружающей среды)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья

ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕНОВАЦИОННОГО ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (ПРЕДЛОЖЕНИЕ КАРДИНАЛЬНОГО УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ)

Намаконов Б.В., к.т.н., доцент

Автомобильно-дорожного института

Донецкого Национального технического университета

Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу. По словам исполнительного директора UNEP (экологическая программа объединенных наций при ООН) Ахима Стайнера скорость, с которой люди использовали природные ресурсы Земли на протяжении последних 20 лет, поставила само существование человечества под угрозу. Спрос человечества на природные ресурсы на треть превысил возможности Земли. Об этом идет речь в годовом отчете Всемирного фонда природы (WWF). Человечество, отмечается в отчете, бездумно потребляет природные ресурсы. Если все жители Земли будут так потреблять ресурсы, то вскоре людям будет мало одной планеты, понадобится, по крайней мере полторы [http://delo.ua/news/92039/].

Тенденции глобального потепления придается очень большое значение. Вопрос о том, произойдет оно или нет, уже не стоит. По оценкам экспертов Всемирной метеорологической службы, при существующем уровне выбросов парниковых газов средняя глобальная температура в настоящем столетии будет повышаться со скоростью 0,25°С за 10 лет. Ее рост к концу XXI века, по разным сценариям, (в зависимости от принятия тех или иных мер) может составить от 1,5 до 4°С. Значительный вклад в потепление климата планеты вносит избыток энергии, производство которой удваивается каждые 5 лет и которая превращается в тепло, перегревая атмосферу. Потребность в энергии развитых стран с каждым годом возрастает на 20 %. В 20 веке температура планеты увеличилась больше, чем за предыдущие 1000 лет.

В ежегодных докладах Международного агентства по изучению изменения климата (IPCC), Всемирного фонда природы (WWF) и многих других международных экологических организаций отмечается прогрессивное нарастание экологической напряженности, несмотря на решения и рекомендации форумов самого высокого уровня. Учёные уверенно утверждают, что изменение климата происходит через негативное влияние человека и именно человечество несет ответственность за загрязнение и за глобальное изменение климата.

Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун в сентябре 2009 года в нью-йоркской штаб-квартире Всемирной организации на открытии саммита по вопросам экологии заявил: "Пришло время действовать. Количество парниковых выбросов продолжает расти. Вскоре мы достигнем критических порогов. Это будут последствия, которые мы не сможем повернуть вспять. Ведущие ученые мира предупреждают, что нам осталось меньше десяти лет, чтобы предотвратить наихудшие сценарии, спрогнозированные международной комиссией по изменению климата. А ведь эти сценарии становятся все более реальными. Мы должны остановить глобальный рост количества вредных выбросов". Экологическая напряженность угрожающе и прогрессивно нарастает, а современная наука и техника не предлагает реальных практических решений по снижению загрязнений окружающей среды.

В связи с создавшейся на нашей планете социально-экологической ситуацией современное производство должно удовлетворять двум условиям. Первое - производство должно не только создавать материальные блага, но и обезвредить продукты своей деятельности. Второе - продукты производства после использования должны относительно легко снова превращаться в продукты производства.

Характерной особенностью развития современного общества является:

- прогрессирующие потребление первичных природных ресурсов, которые используются всего только на 1.5-2.0 % [1,2];

- устойчивая и прогрессирующая тенденция производства одноразовых изделий, обладающих наименьшей экологичностью, т. к. они, поглощая значительное количество первичных материалов и энергии, имеют небольшой срок службы. К категории "одноразовых" приближается сложная бытовая техника, некоторые промышленные изделия и даже автомобили, которые многие производители и потребители вообще не хотели бы ремонтировать;

- выбрасывание отработанных массовых изделий, которые сохранили в себе до 90 % остаточной стоимости, в том числе до 99 % материалов, которые уже привнесли значительные загрязнения в окружающую среду. В первую очередь это касается автомобилей, которые потребляют до трети мирового производства черных металлов; сельскохозяйственной, дорожно-строительной техники; технологического оборудования промышленных предприятий; транспорта и многих других технических изделий.

На запасные части в промышленности расходуется до 40 % всего выплавляемого чёрного металла, третья часть цветного металла и пластмасс. В тоже время свыше 80 % изношенных, но пригодных для эффективного восстановления деталей выбрасывается безвозвратно или частично поступает на переплавку, при которой более половины металла теряется. Особенно это характерно для автомобильной, сельскохозяйственной и дорожной техники, ремонт которой осуществляется в мелких кустарных мастерских в основном заменой изношенных деталей. Конечно, ни соответствующего качества, ни производительности эти предприятия обеспечить не могут, но даже при этом экологическая эффективность их деятельности достаточно высока, и она должна поощряться за счет экологических налогов на "грязную" продукцию.

Сегодня в мире большинство материалов используется только один раз и безвозвратно теряется. Это около 2/3 алюминия, 3/4 стали и бумаги и ещё больше пластмасс. Все потери материалов связаны не только с экономическими затратами, но и с огромным экологическим загрязнением при первичном производстве этих материалов. Поэтому необходима жёсткая регламентация первичной материалоёмкости продукции, которая обусловливает объём добычи природных ресурсов и определяет производственную экологичность конструкции изделия. Эта задача может быть решена только на государственном и межгосударственном уровне эффективным стимулированием экологически чистых технологий, ужесточением налогового законодательства на первичные природные ресурсы и стандартизацией экологического качества изделий.

По данным Международного газового союза свыше 90 % добываемых энергетических ресурсов используют стационарные промышленные предприятия. Сжигание 1кг. углерода сопровождается выбросами 3,7кг. его двуокиси, других токсинов и 7000 ккал. тепловой энергии. В промышленных регионах (Кузбасс, Донбасс, Норильск и др.) выбросы составляют 98 % от общего загрязнения атмосферы. Если учесть, что эти предприятия потребляют до 90 % добываемых природных ресурсов, а их сбросы на один - два порядка превышают выбросы, то можно утверждать, что свыше 90 % всех загрязнений окружающей природной среды дают стационарные промышленные предприятия (горнодобывающая, металлургическая, энергетическая, машиностроительная, химическая отрасли и др.). Сегодня на 1 тонну продукции получается свыше 10 тонн отходов.

Потребление невозобновляемых природных ресурсов является главной причиной загрязнения окружающей среды, которое многократно превышает локализационные возможности планеты Земля. Основным потребителем этих ресурсов являются стационарные промышленные предприятия.

Таким образом, снижение объема загрязнений в первичном производстве продукции позволит существенно улучшить состояние биосферы. Для этого необходимо многократно уменьшить материало- и энергоёмкость технических изделий и сократить добычу полезных ископаемых. Однако это невозможно, т. к. в обозримом будущем человечество не сможет отказаться от первичных природных ресурсов. Так называемые "экологически чистые" технологии тоже требуют природных ресурсов и решают только некоторые локальные вопросы экологической чистоты какого-либо производства. Существующему традиционному промышленному производству эту задачу осилить невозможно, так как оно базируется на переработке первичных ресурсов и теоретически предопределяет значительное количество отходов даже в, так называемом, экологически чистом технологическом варианте. Как видно, в этом направлении первичное производство технических изделий упирается в "теоретический тупик".

Утилизация использованной техники, на которую часто возлагают большие экологические надежды, также требует дополнительных природных ресурсов, сопровождается дополнительными загрязнениями и потерями утилизируемого материала до 60 %. В результате переработки отходов загрязнения при производстве продукции снижаются не более чем на 50 %, в то время как планета перенасыщена ими многократно. Поэтому даже самая совершенная утилизация далеко не решает проблему загрязнения окружающей среды.

Значительное снижение загрязнений окружающей среды может решить промышленное крупносерийное реновационное производство технических изделий, отслуживших свой первый эксплуатационный цикл. Технико-экономические основы реновационного (вторичного) производства машин были разработаны в 50 годы и подтверждены практически наличием крупной ремонтной отрасли в машиностроении, металлургии, ремонте самолетов, речных и морских судов, подвижного состава железнодорожного транспорта, сельхозтехники и т.д. Современные технологии восстановления изделий обеспечивают себестоимость до 30-50 % от новых и позволяют не только сохранить номинальные параметры, но и значительно их улучшить.

Анализ показывает, что реновационное производство имеет огромный экологический потенциал. После окончания первого эксплуатационного регламента выбраковывается до 20 % деталей, ещё 20 % - пригодны для дальнейшего использования без всяких ремонтных воздействий, а 60 % деталей могут быть восстановлены до номинальных параметров с себестоимостью 30-50 % от новых.

Свыше 90 % деталей машин теряют работоспособность по причине изнашивания. Весовой износ, в результате которого изделие (например, автомобиль) становится непригодным к дальнейшей эффективной эксплуатации, не превышает 0,5 %, а по деталям прецизионной группы эта величина составляет менее 0,1 %. Для компенсации износа деталей при восстановлении наращиваемого первичного материала требуется в 10-100 раз меньше по сравнению с новой деталью. Следовательно, также в 10-100 раз снижается энергоёмкость изготовления изделий, потребление первичных ресурсов Земли и также в 10-100 раз уменьшаются загрязнения окружающей среды.

При реновации машин в десятки раз меньше, по сравнению с изготовлением их из первичных материалов, используется сырьевых и энергетических ресурсов, и в таком же соотношении снижается количество загрязнений. Например, при капитальном ремонте автомобильного двигателя в 10... 15 раз меньше расходуется электроэнергии, а количество выбросов сокращается в 200...250 раз (!) по сравнению с изготовлением нового (см. таблицу) [3].

Экологичность восстановления коленчатых валов, которая оценивается количеством вредных выбросов и объемом использованных энергоресурсов, в 21 раз лучше по сравнению с производством новых деталей из первичных ресурсов. Примерно аналогичный расклад получается по блоку цилиндров, гильзе, в целом по автомобилю и другим машинам [4], (Приложение 1).

Даже с учетом выбраковки части (до 20 %) изношенных деталей и получаемых загрязнений от реализации технологических процессов производственная экологичность восстанавливаемых изделий на один - два порядка лучше, а энергоёмкость в несколько раз меньше по сравнению с новыми, изготовленными из первичных ресурсов. Реновация машин наряду с экономией материальных, трудовых и природных ресурсов не только обеспечивает их номинальные технико-экономические показатели, но и многократно (а не жалкие 10...20 % выбросов по Киотскому протоколу и рекомендаций Евросоюза) снижает загрязнение окружающей среды.

Таблица. Выбросы вредных веществ при изготовлении и капитальном ремонте двигателя (кг/дв) (Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Снижение экологических нагрузок на окружающую среду при работе автомобильного транспорта. Итоги науки и техники. - М., ВИНИТИ, Автомобильный транспорт, т.19, 1996. - 340 с.)

Это - самое чистое и энергосберегающее производство, которое позволит в значительной степени решить нынешние экологические проблемы планеты. Реновационному производству на сегодня нет экологической альтернативы [5].

Современные крупные ремонтные предприятия с высокой эффективностью обеспечивают эксплуатацию различной техники: подвижной состав железных дорог, морские и речные суда, самолёты, оборудование металлургических, металлопрокатных, машиностроительных заводов и др. Эта крупнейшая отрасль, в которой задействовано до 30 % технологического оборудования и рабочей силы, не имеет должного научно-технического, организационного и экономического обеспечения. Совершенно не учитывается её значимый экологический потенциал, а потому полномасштабно не реализуется её главное предназначение - реновация изношенных деталей и машин.

Для реализации реновационного производства требуются минимальные затраты, т.к. оно базируется на существующих методах и способах промышленного производства. В стране не задействованы значительные промышленные мощности, простаивают крупные специализированные ремонтные предприятия. В нынешних кризисных экономических условиях создание реновационной индустрии изделий - это не только кардинальное решение проблем ресурсосбережения и экологии, но и развитие производства, создание без существенных инвестиций новых рабочих мест на базе имеющихся незагруженных предприятий. Оно позволяет в значительной степени компенсировать ущерб от ранее забранных природных ресурсов и при минимальных затратах снизить экологическую напряжённость. реновационное производство экологичное эффективность

При наличии развитой (и недогруженной) промышленной инфраструктуры и специалистов самых разных профессий реновационное производство не требует сколько-нибудь значительных инвестиций. Технические проблемы реновационного производства практически решены, однако, ряд научно-технических, организационных, социальных и других вопросов требует более глубокой проработки и конкретизации на государственном уровне.

Серьёзные препятствия в развитии реновационного производства объясняются во-первых социальными причинами, во-вторых недопониманием многими слоями общества высокой технико-экономической и экологической эффективности реновационнго производства. Сегодня для удовлетворения возрастающих потребностей производители получают невозобновляемые природные ресурсы (руда, уголь, газ, нефть и др.) с относительно небольшими энергетическими и другими затратами. Если учесть, что эти ресурсы используются всего на 1,5-2,0 % (свыше 98 % поступают в производственные отходы), то фактическая их полезность несопоставима с тем экологическим ущербом, который они привносят в окружающую среду. Тем не менее, человечество каждый год увеличивает объёмы добычи, что приводит к прогрессивному загрязнению биосферы.

Многие потребители, производители (особенно крупные монополисты), государственные чиновники и даже достаточно большое количество ученых весьма агрессивно выступают за изделия однократного применения с последующей утилизацией без каких бы то ни было ремонтов и реноваций. Однако это исключено даже теоретически, т.к. ресурс технического изделия является функцией многих переменных факторов и однозначное решение задачи равнопрочности для нескольких тысяч деталей, например, автомобиля невозможно. Поэтому даже самая долговечная машина к концу своего регламентного цикла будет иметь небольшой весовой износ (до 0,5 %) и детали разной степени изношенности, 60-70 % которых может быть восстановлена до номинальных параметров. "Одноразовое" мышление в отношении массовых изделий, исключающее его реновацию, ориентирует производителей на интенсивное потребление первичных природных ресурсов, чем наносится значительный и непоправимый ущерб природе. Это объясняется только чудовищным эгоизмом homo sapiens и наиболее страшным проявлением этого порока в лице современного олигархического капитала, что объективно предопределено самой сущностью человека как биологического вида. Устранить создавшееся положение можно только жесткими государственными и межгосударственными регламентами.

Широкое промышленное внедрение реновационных технологий позволит при номинальных параметрах выпускаемой продукции значительно сократить:

- затраты на производство массовых технических изделий (в том числе автомобилей, потребляющих около трети мирового производства черных металлов) на 50-70 %;

- энергоемкость производства в 10-15 раз;

- использование первичных природных ресурсов в 5-10 раз;

- загрязнение окружающей природной среды в 5-10 раз.

В современных условиях глобальной экологической опасности любая деятельность должна быть обоснована в первую очередь экологически. В условиях приближающейся экологической катастрофы все технические решения должны в первую очередь ограничиваться экологическими критериями, даже в ущерб некоторым потребительским. Никакие новые, наукоёмкие и высокие технологии и изделия не могут быть таковыми, если они не удовлетворяют экологическим критериям и стандартам, которые необходимо разработать и законодательно утвердить. В этом аспекте реновационное промышленное производство - это экологический прорыв в решении проблемы сохранения среды нашего обитания, поэтому оно заслуживает первоочередного и более пристального внимания в научной, производственно-технической и государственной сфере.

Актуальность поставленной задачи требует приоритетного её решения. С целю развития и стимулирования реновацоинного производства технической продукции предлагается:

1. Рассмотреть концепцию реновационного производства на государственном и межгосударственном уровне.

2. Разработать и принять законодательную базу для развития реновационого производства технических изделий, как самого энергосберегающего и экологически чистого производства.

3. Инициировать разработку и принятие международного стандарта экологического качества промышленной продукции.

Литература

1. Канило П.М., Бейс И.С., Ровенский А.И. Автомобиль и окружающая среда. - Харьков, Прапор, 2000. - 303с.

2. Акимова Т.А., Кузьмин А.П., Хаскин В.В. Экология природы - человек - техника. - Рекомендовано министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов технических направлений и специальностей вузов. - Москва, 2001. - 340 с.

3. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология. - М., Высш. Шк., учебник для вузов, 2001. - 273 с.

4. Намаконов Б.В. Экологические аспекты долговечности и реновации деталей машин. - М., Реновация, восстановление, модернизация, №2, 2010. - с. 49.

5. Намаконов Б.В. Экологичность промышленной реновации изделий. Монография. Международный издательский дом LAP - Lambert Academic Publishing, ISBN: 978-3-659-16058-5, 2012, 73 с.

Приложение 1

Рис. Затраты материалов, энергии и выбросы при изготовлении и восстановлении коленчатого вала двигателя ЗИЛ

Приложение 2

Диаграмма 1. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении блока цилиндров автомобиля ГАЗ-53, кг

Диаграмма 2. Загрязнения при производстве из первичных материалов

и восстановлении карданного вала, кг

Диаграмма 3. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении гильзы цилиндра, кг

Диаграмма 4. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении шатуна, кг

Диаграмма 5. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении распределительного вала, кг

Диаграмма. 6 Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении картера КПП, кг

Диаграмма 7. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении головки блока цилиндров, кг

Диаграмма 8. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении ведущей шестерни заднего моста, кг

Диаграмма 9. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении поршневого пальца, кг

Диаграмма 10. Загрязнения при производстве из первичных материалов и восстановлении коленчатого вала, кг

Размещено на Allbest.ru