Что надо знать о мусорных экскретах Романов Вадим
Исследовав накапливаемый канализацией ил, Икеда нашёл в нём высокое содержание бактерий, перерабатывающих нечистоты в протеины. Выделив белки и добавив к ним усилитель реакции, был получен искомый продукт. В "мясе" содержатся требуемые количества белков, углеводов, жиров и минералов. Для лучшего сходства с настоящим мясом к продукту добавляют натуральный красный краситель, а также усилитель вкуса на основе сои. Первые добровольцы, рискнувшие попробовать результат работы учёных, утверждают, что по вкусу продукт действительно напоминает мясо.
Найденный японцами способ решения продовольственной проблемы имеет определённые преимущества перед другими способами, — отмечает сайт Inhabitat. В настоящее время около 18 % выбросов, создающих парниковый эффект, приходятся на долю мясной промышленности. Кроме того, скотоводство потребляет слишком много ценных ресурсов, а также даёт общественности повод рассуждать о жестокости к животным.
Шитбургеры, как их уже условно прозвали японцы, способны разрешить все эти проблемы (кроме естественной брезгливости). К тому же продукты из такого квазимяса содержат меньше калорий, чем привычные гамбургеры. Отметим, что пока на вопрос, заданный сайтом Inhabitat, о готовности отведать шитбургеров большинство читателей отвечают отрицательно. Однако имеются и в духе японского «харакире» и патриоты-добровольцы.
Учёные не теряют надежды, что со временем потребители преодолеют психологический барьер, и у шитбургеров найдётся достаточно покупателей, который поймут все преимущества такого безотходного производства.
В случае массового распространения продукта стоить он будет столько же, сколько сейчас — гамбургеры из натурального мяса. Пока же, учитывая расходы на научно-исследовательскую работу, они обходятся в 10 20 раз дороже традиционной продукции.
Отметим, что полностью отвергать эти разработки японских учёных не следует, так как они вполне могут быть использованы после доработки, если не для людей, то по крайней мере, для корма животным.2.2. Экскреты в решении проблем космонавтики
Успешные полеты космонавтов вокруг Земли на космических кораблях и орбитальных станциях и высадка человека на Луну, запуски автоматических межпланетных станций к Луне, Венере и Марсу создают реальные предпосылки полётов человека к другим планетам. Чтобы осуществить такие полёты, которые будут длиться многие месяцы и, возможно, годы, необходимо решить очень сложные инженерно-технические и медико-биологические проблемы [50].
Одна из таких проблем — разработка и создание системы, неограниченно долго обеспечивающая людей в космическом корабле и в случае высадки на другие планеты всем необходимым для нормальной жизни: кислородом, пищей, водой. Эта система должна, кроме того, очищать среду от углекислого газа и токсичных продуктов жизнедеятельности.
При нормальном функционировании организма человеку необходимо в сутки около 1 кг кислорода, 2,2 кг воды (для питья), около 0,5 кг сухой пищи и примерно 1,8 кг воды для санитарных нужд; всё вместе это составляет около 5,5 кг.
Получается, что годовой запас жизненно необходимых веществ для одного космонавта составляет около 2 т! Вес системы жизнеобеспечения растёт пропорционально увеличению числа членов экипажа и длительности полёта. Например, для экипажа из 5 космонавтов при трехгодовом полёте он составляет около 30 т без учёта аппаратурной части системы. Ясно, что стартовый вес корабля будет слишком большим. Такие корабли пока невозможно оторвать от Земли и вывести на межпланетную траекторию. Кроме того, взятые с Земли продовольственные запасы могут в конце концов истощиться и время полёта и пребывания космонавтов на других планетах окажется несовместимым с жизненными потребностями людей.
Возникает вопрос — может ли быть создана система, которая достаточно длительное время обеспечит жизнь людей в космическом полёте? Учёные пришли к выводу, что теоретически такую систему можно создать при использовании мусорных экскретов человека — отбросов, отходов, мусора и газов. Кроме того, на борту межпланетного корабля и на планетных станциях необходимо разместить и рационально скомпоновать сообщества различных организмов, которые обеспечивали бы полный биологический круговорот веществ, подобный тому, который существует на Земле. Зелёные растения на борту корабля при использовании солнечного света или бортовых источников ядерной энергии теоретически позволяют создать такие замкнутые экологические системы [50]. Они должны включать и экипаж космонавтов, благодаря чему в непрерывном круговороте будет находиться одно и то же взятое с Земли количество веществ. Человек, поглощая кислород, будет выдыхать углекислый газ, растения же, поглощая его, а также усваивая воду и минеральные соли, будут вновь и вновь создавать пищевые вещества и выделять кислород. Движущей силой этого процесса явится световая энергия. Твёрдые и жидкие отбросы жизнедеятельности человека после их биологической трансформации могут быть использованы для получения животного белка, для минерального питания растений и для получения чистой воды. Таким образом, замкнутый экологический комплекс позволяет непрерывно циклически воспроизводить на борту космического корабля все необходимые для жизни человека условия.
Строго говоря, материальный баланс твёрдых, жидких и газообразных веществ на борту космического корабля выдержать не удастся. Неизбежны потери газов и жидкостей через микроскопические щели в конструкции летательного аппарата (ЛА). Потери будут также при шлюзованиях экипажа во время выполнния наружных ремонтных работ, при выходах и входах в жилой блок с поверхности осваиваемой планеты, при удалении накопившегося мусора и лишних отбросов. Уменьшение или увеличение массы содержимого ЛА может произойти при заборе проб материальных тел с осваиваемой планеты или при удалении из него тела погибшего космонавта. Все возможные ситуации заранее учесть невозможно…
Какие же растения целесообразно выращивать в квазизамкнутом пространстве космолёта? Особенный интерес представляют одноклеточные зелёные водоросли, например хлорелла, имеющая небольшие размеры, очень быстро размножающаяся и отличающаяся высокой активностью фотосинтеза. Эта водоросль может культивироваться в питательных средах, поглощая за короткий срок большое количество углекислого газа, выделяя кислород и накапливая значительные количества питательной биомассы. Биомасса хлореллы содержит до 50 % белков, до 20 % жиров, углеводы, витамины и другие ценные вещества. Важно, что процесс выращивания водорослей может быть автоматизирован.
Отмечается [50], что достигнутая в лабораториях интенсификации роста и биосинтеза микроскопических водорослей, позволяют уже сейчас обеспечить с их помощью воспроизводство воздуха и пищи на одного человека. Найдены и пути управления качественной стороной фотобиосинтеза водорослей. Можно получать от них биомассу, которая по соотношению белков, жиров и углеводов практически полностью копирует соотношение этих веществ в пищевом рационе человека. Это не значит, конечно, что в составе замкнутого экологического комплекса будут только одноклеточные водоросли. В него, безусловно, должны быть включены привычные для человека высшие растения, а также животные белки и некоторые микроорганизмы.
Работа по созданию замкнутого экологического межпланетного комплекса связана с большими трудностями. Все звенья замкнутого биологического сообщества должны быть строго согласованы друг с другом, в определённой зависимости соподчинены и взаимно обеспечивать друг друга веществами и энергией. Должны быть учтены возможные негативные воздействия на отдельные организмы изолированной экологической системы. Потоки космической радиации, действие перегрузок, невесомости и всех тех факторов, с которыми неизбежно столкнётся живой организм в специфических условиях космического полёта, не должны разрушить это хрупкое биологическое сообщество.
Однако эти трудности не описывают всех проблем. Одной из новых проблем длительных космических полётов при освоении планет солнечной системы является проблема образования твёрдых и жидких отходов, не утилизируемых традиционными способами [87]. Иными словами, как и на земле в ограниченном объёме космического аппарата неизбежно возникнет вопрос — куда девать мусор? Причём мусорные экскреты могут частично быть токсичными и трудноутилизируемыми на земле, а в условиях ограниченных по объёму и техническим возможностям космолёта — вообще неутилизируемыми.
Опасными и токсичными отходами, которые в настоящее время считаются трудноутилизируемыми [59], являются:
— ртутьсодержащие отходы, приборы;
— лабораторные отходы и остатки реактивов;
— органические растворители, в том числе галогенсодержащие;
— оксиды, соли, щёлочи;
— неорганические и органические кислоты;
— лакокрасочные отходы, масла, отходы нефтепереработки;
— гальваношламы, электролиты;
— отходы средств защиты растений (пестициды);
— лекарственные средства, отсевы лекарственного сырья; лекарственные неликвиды;
— другие высокотоксичные и трудно утилизируемые вещества, возникающие при полёте межпланетного корабля.
Именно мусорная проблема, а не проблемы создания и надёжного функционирования навигационных, пилотажных, двигательных установок или систем жизнеобеспечения космолёта может остановить развитие космонавтики!
Парадоксально, но именно темпы «производства» мусорных экскретов в конечном итоге могут диктовать не только количество участников полёта, но и размеры летательного аппарата и его конструктивные особенности.
Проблема включает ряд задач, решение которых пока не найдено и может затормозить освоение небесных тел солнечной системы. Одна из задач — формирование технологий и конструкций, приводящих к минимизации отходов. Вторая задача — разработка конструкций космического оборудования, включая служебные системы и научную аппаратуру, приспособленного для использования в Космосе после истечения своего ресурса. Третья задача — выбор наиболее эффективных направлений применения в космическом полёте экскретов, образующихся в результате функционирования оборудования и жизнедеятельности экипажа. Фактически это та же задача избавления от отходов, отбросов и мусора, которая с переменным успехом решается человечеством на поверхности нашей планеты.
Важной информацией для анализа эффективности использования возникающих экскретов служат сведения об их возможном составе и количестве на борту летательного аппарата. Приближённо можно выделить следующие группы экскретов:
— отбросы жизнедеятельности экипажа (экскременты и другие отходы жизнедеятельности, биологические средства личной гигиены, отбросы медицинского, микробиологического и «садово-огородного» обеспечения);
— отходы функционирования служебных систем и научной аппаратуры;
— производственный и бытовой мусор.
Перечислим возможные источники мусорных экскретов космического летательного аппарата в период его межпланетного полёта. Источники отбросов — это экипаж космического аппарата и биологические системы его жизнеобеспечения. Источники отходов: узлы и агрегаты летательного аппарата, его энергетические и служебные системы.
Источниками мусора могут быть: упаковка рационов питания и объекты после уборки жилых и служебных помещений, ремонта аппаратуры и бытовой техники, включая систему жизнеобеспечения, систему обеспечения теплового режима и другие системы.
Возможные направления использования мусорных экскретов экипажа включают в себя:
— изготовление из отбросов подсобными средствами некоторых продуктов питания экипажа, а также использование отбросов для культивирования «огорода»;
— ремонт и формирование из отходов интерьера жилых отсеков;
— изготовление из мусора и отходов дополнительных средств радиационной и метеоритной защиты;
— доработка вышедшего из строя оборудования (отходов) для нецелевого его использования или возможного применения на других небесных телах.
Каждая из перечисленных выше задач требует тщательной теоретической и практической проработки, и подготовка экипажей для их решения потребует многолетних усилий мирового научного сообщества. Ни одна из стран, очевидно, не в состоянии в одиночку решить столь трудоёмкий и финансово затратный комплекс проблем.
Рассмотрим для примера, как мыслится решение задачи жизнеобеспечения экипажа космолёта. Независимо от того, когда начнется непосредственное исследование человеком далёких планет системы жизнеобеспечения (СЖО) пилотируемых космических кораблей должны быть рассчитаны на работу в течение очень продолжительных периодов времени. Между тем, современные СЖО способны работать лишь в течение нескольких недель [88].
Считается, что СЖО больших орбитальных космических станций и для полётов к Марсу будут значительно отличаться от СЖО современных кораблей типа «Аполлон» и «Союз». Полузамкнутая СЖО не удовлетворяет требованиям продолжительных полётов в космос. Когда начнётся исследование космического пространства за Луной или в районе ближайших планет, просто невозможно будет работать, непрерывно используя запасы продуктов СЖО, взятых на борт корабля.
Один из вариантов решения этой проблемы состоит в том, чтобы в какой-то, степени дублировать экологическую замкнутую систему, частью которой является на Земле человек. Для исследования открытого Космоса человеку, вероятно, потребуется создать микроклимат, в основе которого лежит непрерывный материальный и энергетический обмен между животным и растительным миром и круговорот воды. «Сердцем» такой системы является блок фотосинтеза, в котором выделяемый человеком углекислый газ преобразуется в кислород и углерод, являющийся составной частью питательных веществ для растений. Схема такой системы приведена на рис. 2.2.1 [88]. Основными узлами экологической системы являются источник энергии, блок фотосинтеза, устройство для обработки отходов жизнедеятельности, блок для обработки воды, регулятор состава атмосферы и блок получения продуктов питания.
Рис. 2.2.1. Замкнутая экологическая система, которую предлагают использовать в межпланетных космических полетах. В этой системе насос [1] смешивает воду, поступающую из сборника воды [2], с отходами жизнедеятельности космонавтов, находящимися в резервуаре [3]. Эта смесь размельчается в мельнице [4]. Далее в смесь вводят кислород [5], и она проходит через фильтр из волокон коры красного дерева [6], в котором бактерии и простейшие микроорганизмы усваивают часть содержащихся в ней питательных веществ. Температура смеси регулируется теплообменником [7]. Далее смесь поступает в аквариум с рыбками [8], поедающими вредные в данной экологической системе микроорганизмы. Проходя через мембранный диффузор [9], смесь очищается от токсичных примесей и СО 2 и отделяется от водяных паров. Основная часть воды возвращается в описанный цикл [к насосу]; меньшая часть, содержащая неорганические питательные вещества с высокой концентрацией, периодически поступает в оранжерею [10]. Водяной пар, очищенный диффузором от бактерий и вирусов, проходят через конденсер [на рисунке не показан] и превращаются в воду, пригодную для питья. Растения в оранжерее усваивают углекислый газ и выделяют кислород, который возвращается в кабину. Рыбы и овощи идут в пищу космонавтам.
Каждый из этих узлов состоит из нескольких подсистем, и все они должны быть связаны друг с другом системой автоматического контроля и регулирования, с тем чтобы, например, постоянно поддерживать в космическом корабле заданную температуру, влажность и давление (в том числе и парциальное давление отдельных газов). Удерживать такую систему в состоянии требуемого динамического равновесия — задача поистине огромной трудности. Подробно вся сложность такой системы на примере блока фотосинтеза рассмотрена в работе [88].
Отмечается, что может быть, самым критическим фактором в замкнутой экологической системе космического корабля является сохранение равенства между дыхательным коэффициентом экипажа RQ (отношение объёма выделенного человеком углекислого газа к объему поглощенного кислорода) и коэффициентом ассимиляции водорослей AQ (отношение объёма усвоенного углекислого газа к выделенному кислороду). Это равенство должно соблюдаться с точностью до 1 %. Любое отклонение, превышающее эту величину, приведёт к уменьшению количества кислорода для дыхания космонавтов на 1 % в день. Поскольку коэффициент AQ зависит от количества подводимого к водорослям азота, то система, которая должна непрерывно регулировать состав атмосферы в космическом корабле и поддерживать требуемое соотношение RQ/AQ, будет весьма сложной, если не сказать больше.
Питанием для водорослей будут отходы жизнедеятельности космонавтов. Водоросли же в свою очередь будут служить пищей для экипажа космического корабля.
Помимо воды и углекислого газа для образования новой клеточной массы водорослям необходимы также связанный азот и определённые минеральные соли. Если предположить, что потребность космонавтов в пище будет покрываться только водорослями, то достаточно будет около 600 г сухих водорослей на 1 человека в день. Очень сомнительно, чтобы человек мог потреблять в пищу такое количество водорослей в течение продолжительного периода времени, хотя они и богаты необходимыми аминокислотами (за исключением серосодержащих метионина и цистина) и витаминами и содержат 40–60 % белков, 10–20 % жиров и 20 % углеводов. Эксперименты показали, что в суточной диете человека может содержаться около 100 г водорослей, большее количество водорослей в рационе вызывает у человека желудочно-кишечные расстройства.
Как в России, так и в США учёные считают, что в замкнутой экологической системе жизнеобеспечения в качестве компонентов или звеньев цепочки питания можно использовать промежуточные формы жизни. Среди них: дрожжи, плесень, грибы, водяных блох, улиток, полевых слизней, угрей и другую рыбу, кроликов, цыплят и коз. Берут в расчет также картофель, капусту и ряску. Водоросли будут поедаться рыбами или другими животными, которых в свою очередь будет употреблять в пищу экипаж космического корабля. Однако такие предложения упускают из виду огромные трудности, связанные с переработкой в замкнутой СЖО шерсти, когтей, рогов, требухи животных и т. п. То есть опять практически на каждом этапе реализации этого проекта возникает проблема избавления от неизбежно возникающих мусорных экскретов.
По словам известного микробиолога Роберта Г. Тишера, для космических кораблей «необходимо карликовое жвачное животное, размером, может быть, с кошку, не имеющее рогов, копыт, когтей, шерсти и т. п., которое можно было бы целиком употреблять в пищу».
И здесь с успехом могут быть использованы наработки учёных по производству искусственного мяса [30]. В частности, NASA разрабатывает продукты для долгосрочного космического путешествия, и в 2002 году уже провело эксперименты с тканями рыбы, доказав саму возможность выращивания в искусственных условиях вполне съедобного псевдомяса, правда, в очень небольших количествах.
Более масштабные эксперименты провели японские исследователи, предложившие синтезировать «квазимясо» из канализационных стоков, — пишет издание Digital Trends [48]. Этот способ после целенаправленной доработки, безусловно, может быть использован на космическом корабле.
Заметим, что это не первая попытка переключить человека на замкнутый пищевой цикл. Сообщается, например, что космонавты на Международной орбитальной космической станции «с удовольствием»? пьют воду, синтезированную из их пота и влаги, конденсируемой в результате дыхания, а также из мочи.Сделанный с помощью микроскопа снимок миоцитов индейки, выращенных в лаборатории университета Мэриленда. Выглядит это «квазимясо» не особенно аппетитно (изображение с сайта umd.edu).
Остро стоящую проблему утилизации лишних отбросов на борту космического летательного аппарата можно будет частично решить, использовав их в качестве топлива. Американские учёные из Флоридского технологического института вывели особый вид бактерий, способных перерабатывать человеческие экскременты в биотопливо. Исследователи уверены, что на таком топливе в ближайшее время будут летать спутники, а в дальнейшем и межпланетные космические корабли [89].
В ходе исследования учёным удалось генетически модифицировать бактерию вида Shewanella MR-1, которая может производить водород из любого вещества биологического происхождения. Модифицированные бактерии стали вырабатывать водорода больше обычного, а также оказались устойчивыми к невесомости. Как полагают исследователи, созданный бактериями водород в топливных элементах будет превращён в электроэнергию и данная технология в ближайшее время может быть опробована на практике.
Особую роль экскретологические разработки призваны сыграть в «экскретологической космонавтике» — научном направлении, призванном изучать объекты конечного выделения космонавтов и астронавтов, осваивающих ОКП, планеты солнечной системы, ближний и дальний Космос. Как выше указывалось, особенностью космонавтики является особенно жёсткий подход к феномену мусора. От него на борту космического летательного аппарата следует избавляться как можно скорее, так как бортовой мусор в любых проявлениях — это лишний расход топлива и опасность «застрять в пути» на необъятных просторах.
Непременное правило, которым руководствуется космический конструктор, гласит: любая деталь или часть ракеты должна, по возможности, освоить несколько «смежных профессий», то есть выполнять сразу несколько назначений [190]. Например, пусть кресло для космонавта станет одновременно и аварийным запасом пищи. Специалисты фирмы «Грумман» считают, что за счёт съедобной внутренней отделки космического аппарата можно в десять раз уменьшить пищевые запасы на борту корабля.
Нечто в этом роде предложили специалисты американской фирмы «Грумман». Они запатентовали съедобный космический материал. Спрессованная при высокой температуре смесь из кукурузной крупы, молочного порошка, крахмала, муки и банановых хлопьев напоминает фибровый картон. Если такой материал покрыть снаружи фольгой или полиэтиленом, получатся прекрасные приборные доски и щиты, переборки между каютами, облицовочные плиты и панели, мебель и другие предметы внутреннего убранства космического корабля. При острой необходимости астронавтам придётся в буквальном смысле съедать свой корабль.
Другая проблема астронавтов связана с вопросом о «бренном теле». В связи с наметившейся в не столь отдалённом будущем перспективой длительных космических полётов специалисты аэрокосмической отрасли уже сейчас столкнулись со сложной экскретологической и морально — этической проблемой [101]. Её суть в вопросе — как поступить с телом космонавта, скончавшегося при выполнении космической миссии в дальнем Космосе, когда отсутствует физическая возможность доставить покойного на землю, чтобы похоронить согласно обряду той религии, которую он исповедовал. Это только в фантастических фильмах тело погибшего героя в сверкающей капсуле красиво удаляется от межгалактического звездолёта на фоне клубящейся туманности…
В действительности, как бы цинично это ни звучало, тело погибшего космонавта станет на борту корабля мёртвым грузом без кавычек, то есть экскретом. Это незапланированный дополнительный вес и занимаемый объём. Даже если на космических кораблях будут устроены специальные криогенные камеры для сохранения тела, работа подобных установок потребует дополнительных затрат энергии. Так что рациональный выход видится один — избавиться от трупа при первой же возможности скорее всего — через шлюзовую камеру.
Между тем, мёртвые человеческие тела в космолёте, даже формально, не могут рассматриваться как лишний груз или мусорные экскреты. Умершие астронавты скорее — герои нации, погибшие при выполнении важной национальной или общечеловеческой задачи, то есть — утраты .
Напомним, что «экскретами утрат являются, в частности, тела или фрагменты тел умерших или погибших людей, представляющих общественную, культурную, религиозную, культовую или патриотическую значимость» [1].
Как и обычные люди, космонавты, по крайней мере — часть из них, являются и, возможно будут являться в будущем, приверженцами разных религий. И чтобы космические похороны не выглядели кощунством, хотя бы часть традиционных погребальных обрядов над телом утраченного героя должна быть совершена. Но у разных религий разный подход к похоронам и сохранению или удалению останков.
Например, христианство дало однозначный ответ на этот вопрос. В таких случаях хоронить человека надо там, где его застигла смерть — в море, во льдах, в Космосе. Существует даже особый обряд погребения «на водах», который по аналогии может быть адаптирован и для «моря внешнего» — Космоса.
Сложнее дело обстоит в иудаизме, где существует незыблемое положение — останки должны быть захоронены в земле. В древности тела путешественников, умерших во время морских переходов, специально сохраняли тем или иным способом. Для иудеев (как и для мусульман) понятие смерти и мёртвое тело неразрывно связаны с понятиями сакральной нечистоты. Кроме того, большинство требований иудейского погребального обряда, например, открыть окна, чтобы впустить свежий воздух и вылить воду из всех сосудов в доме умершего, в условиях космического полёта заведомо невыполнимы.
Выход из, казалось бы, тупикового положения может быть найден, если космонавты возьмут с собой «миниатюрное кладбище» — символическую горсть родной земли в крошечном контейнере. Захоронение в нём части тела покойного, например, пряди волос, позволит решить этот вопрос. Погребальный контейнер может быть перезахоронен затем на Земле или другой планете. Такой обряд, по-видимому, может удовлетворить религиозные чувства большинства землян.2.3. Мусорные экскреты в решении проблем энергетики
Во многих литературных источниках, описывающих состояние мировой энергетики, делаются выводы о неизбежном кризисе в этой области — в первую очередь из-за ограниченности источников энергопотребления или трудностей доступа к ним. Между тем имеются поистине неограниченные энергоисточники в виде мусорных экскретов. Отходы, отбросы, мусор, жидкие и газообразные выбросы постоянно «генерируются» людьми — причём в избыточных количествах, и если хотя бы их часть полезно использовать, то выгода будет двойная.
Основным массовым методом получения энергии отбросов в настоящее время, очевидно, является превращение их в биологический газ (биогаз). Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением экскретов биомассы — в основном отбросов объектов флоры и фауны. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий трёх видов, причём в цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Бактерии первого вида — гидролизные, второго — кислотообразующие, третьего — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, но и все три вида.
Использование навоза крупного рогатого скота для переработки в биогаз, может обеспечить электроэнергией многие миллионы жителей нашей планеты, а также значительно сократить парниковые выбросы. Навоз крупного рогатого скота при бесконтрольном разложении выделяет два парниковых газа — окись азота и метан. По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (Intergovernmental Panel on Climate Change — IPCC) оксид азота способствует парниковому эффекту в 310 раз, а метан — в 21 раз сильнее, чем углекислый газ, который считают главным виновником этого эффекта. Поэтому, утилизация навоза может существенно снизить выбросы парниковых газов. Безусловно, сжигание биогаза, полученного из навоза, также приводит к выбросу в атмосферу углекислого газа, но в значительно меньшем количестве, чем при сжигании, например, угля.
Переработанный навоз многих миллионов голов скота, культивируемых в аграрных странах, может в виде биогаза обеспечивать миллиарды киловатт-часов электроэнергии, что хватит для снабжения миллионов домов. В этой области изобретать ничего не надо, — всё новое это забытое старое. Ведь действительно высушенный навоз (кизяк) с древних времён использовался как топливо. Его и сейчас используют в некоторых регионах, где с топливом имеются трудности: в горных районах Гималаев, в пустынях Сахары, степях Монголии. Причём при горении кизяка не чувствуется неприятного запаха. А использование старой идеи и современных технологий дают результат, — уже повсеместно стали появляться биогазовые установки для животноводческих комплексов.
Данная технология получения энергии из навоза позволяет переработать любые отбросы в кратчайшие сроки с получением биогаза и дополнительно из переработанного вещества удобрения, превосходящего по своим показателям удобрения практически всех других видов. Полученный газ можно использовать на отопительные нужды хозяйства и получения электроэнергии, а удобрительную массу — в выращивании растений.
Надёжность бытовых биоустановок, простота и их обслуживания, доступность комплектующих позволяют успешно использовать их в различных регионах и странах.
В нашей стране далеко не везде есть газовое отопление, а отапливать сельский дом дровами или углем довольно хлопотно и накладно, не говоря уже об электрическом отоплении. В такой ситуации можно попробовать самостоятельно сделать биогазовую установку.
Для производства биогаза в домашних условиях могут быть использованы дешёвые примитивные биогазовые реакторы. Как правило — это герметичная ёмкость обшитая сверху утеплителем и накрытая непроницаемым для газа куполом [56]. Так же можно реактор размещать под землёй. Топливом для реактора служат любые отбросы, в основном навоз.
Рис. 2.3.1.Принципиальная схема простейшей биогазовой установки [102] : 1 — реактор, 2 — бункер загрузки, 3 — люк для доступа в реактор, 4 — водяной затвор, 5 — выгрузочная труба, 6 — отвод биогаза
Приведём рецепт получения газа «в домашних условиях» [56]. Смешать 1,5 тонны коровьего навоза и 3,5 тонны сгнившей листвы, ботвы и прочих бытовых и приусадебных отбросов. Добавить в смесь воды до 60 70 процентов влажности. Заложить смесь в яму и с помощью змеевика разогреть до 35оС. Смесь начнёт бродить и без доступа воздуха сама разогревается до 70 градусов. Время готовности газа из навоза — две недели.
Чтобы купол под давлением газа не сдвинулся с ямы, к нему с помощью тросов необходимо прикрепить противовес. Такой газогенератор в сутки способен вырабатывать до 40 кубометров «голубого топлива». Пяти тонн смеси отбросов ему хватает на генерирование топлива в течение шести месяцев. Побочные продукты в виде переработанных отходов из биогазовой установки — это высококачественное удобрение, которое можно использовать на огороде для выращивания сельскохозяйственных культур.
В настоящее время разработаны и успешно функционируют устройства термохимической конверсии углеродсодержащего сырья — попросту говоря — отбросов. Внедрены технологии, позволяющие перерабатывать навоз, отбросы животноводства, помёт в синтетический или генераторный газ (смесь СО и Н2 с теплотворной способностью 1200 Ккал/кг). Такие установки создают альтернативу природному газу, мазуту и углю в паровых котлах, дизельному топливу в дизельных генераторах. Получаемый на выходе синтез-газ из установок утилизации навоза — универсальное сырьё для производства продуктов органической химии, включая моторные топлива (бензин и дизельное топливо) второго поколения.
Наиболее «продвинутые» технологии [44] реализуют идею взвешенного взаимодействия с природой при утилизации и переработке навоза — отходов свиноферм, животноводческих комплексов. Технологии термохимической конверсии мусорных экскретов занимают лидирующие позиции в сфере переработки углеродсодержащего сырья и получения энергоносителей как по цене оборудования и выходу товарных энергоносителей, так и по экологической чистоте и компактности.
Основой технологической линии является реактор высокоскоростной высокотемпературной конверсии с воздушным дутьём и обращенным отбором газа [44]. Основные конструктивные элементы реактора представлены на Рис. 2.3.2..
Один реактор способен переработать до 500 кг навоза в час при влажности до 65 %. При снижении влажности сырья производительность реактора может достигать 750 кг сырья в час. Модуль комплекса включает пять реакторов [44] общей производительностью 2 570 кг сырья в час, вырабатывающий 4112 м3 горючего газа в час с тепловым эквивалентом 6612 КВт.
Синтез — газ производимый такими реакторами пригоден для подачи в дизельный генератор, модифицированный — для работы на газе или для сжигания в водогрейном котле, а также для сжигания в газовой горелке. Благодаря низкой температуре отбираемого газа и обращённому процессу газификации образование окислов азота, серы, хлора или фтора идёт не активно, и содержание вредных веществ находится в пределах ПДК. В частности, сера присутствует в газе в восстановленныхнелетучих формах (H2S, COS), которые проще поглотить, чем SO2. При конверсии происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в бескислородной среде, что даёт меньшее количество окислов азота в дымовых газах. Выгружаемая из реактора зола имеет низкую температуру, не более 300 0С, и практически не содержит остатков углерода. Состав синтез-газа представлен в следующей таблице.Таблица Состав синтез-газа
Реактор полностью герметичен. После сушки навоз поступает на брикетирование (см. Рис. 2.3.3.).
Рис. 2.3.3. Брикеты из отходов животноводства
Весьма перспективной признана фотокаталитическая топливная установка (ФТУ) получения электрической энергии из отбросов. Её основу составляет ячейка, электродами в которой являются анод из системы титаноксидных (TiO2) нанотрубок и катод из платины. Она способна разрушать органические соединения в сточных водах [26], производя электричество. Для её работы используется энергия коротковолновой части спектра солнечного света. При очищении возникает направленное движение электронов к катоду, которые преобразуются в электрический ток. Химическая энергия отбросов, таким образом, превращается в энергию электрическую.
По оценкам создателей этой установки, полная переработка всех органических соединений, находящихся в сточных водах, способна обеспечить около трети общемировой ежегодно потребляемой энергии. Отмечается, что сточные воды являются весьма перспективным источником получения энергии, а предложенный способ выработки электричества из канализационных отбросов не представляет опасности для окружающей среды.
Оказалось [26], что при модификации электродов в фотокаталитической ячейке полупроводниками, например, сульфидом кадмия, очистительная система может использовать для разложения органики свет видимой области спектра вместо ультрафиолета. Этот факт открывает новые возможности для использования системы, так как при этом пропадет необходимость в специально приспособленных камерах с ультрафиолетовым излучением. Такая модифицированная система может успешно работать под «открытым небом».
Мусорное биотопливо или свалочный газ — одна из разновидностей биогаза. Газ мусорной свалки не является ископаемым горючим сырьём, а возникает при микробиологическом распаде органического материала (отбросов) свалок. Получение свалочного газа может решить сразу две проблемы: получить биотопливо и очистить планету от мусора. Данные ООН, полученные в результате исследования соотношения выброса мусорных экскретов и потребности в энергии 173 стран и обнародованные в Интернете, показали большую перспективность этого способа. Оказалось, что теоретически из имеющихся в мире свалок могут быть выработано около 83 млрд. литров целлюлозного этанола [42]. Энергии полученного топлива хватило бы на функционирование всего существующего автобусного городского транспорта.
Обустроенная для получения газа свалка может иметь вполне респектабельный вид и легко может быть вписана в жилищную структуру поселения городского типа (см. Рис. 3.3.4.). Свалочный газ такого «завода» способен на многие годы обеспечить энергией небольшой городок или крупный район мегаполиса.
Оценки [43] показывают, что каждая тонна свалочного мусора содержит приблизительно от 150 кг до 250 кг биологически разлагаемых органических веществ с выходом энергетически ценного метана. Один кубический метр мусорного газа имеет энергетический эквивалент от 4 до 5 кв. ч, что соответствует тепловой энергии приблизительно 0,5 л топливного мазута. Если предположить, что 1 тонна бытовых отходов имеет потенциал производства 180250 м3 газа за период 1520 лет, то энергетический потенциал, скрытый в мусорных свалках становится воистину бесценным!
В условиях ограничения кислорода бактериальное разложение органических веществ свалки условно можно подразделить на 4 фазы [43], после чего «свалочный газ» возникает как конечный продукт биоразложения. В ходе первой фазы «созревания» газа собранные на мусорной свалке экскреты содержат ещё достаточно много кислорода, что приводит к их аэробному биологическому разложению. Кислород постепенно удаляется в атмосферу в виде CO2, и позднее, когда кислород становится практически исчерпанным, наступает вторая фаза процесса.
Эта вторая фаза может быть определена как стадия кислотного брожения в процессе разложения отбросов и наступает в зависимости от окружающей температуры примерно через 2 недели после начала разложения. В это время вещества, такие как целлюлоза, белки и жиры разлагаются, давая выход субстратам, которые далее биологически разлагаются в короткоцепочные жирные кислоты, углекислый газ CO2 и водород H2. В ходе этой фазы образование CO2 и H2 достигает максимума. В стадии кислотного брожения при практически полном отсутствии кислорода в толще мусора начинают активизироваться микробы, ответственные за образование метана. Третья фаза реально начинается через 34 месяца после засыпки салки. Скорость образования газа при этом стабилизуется в пределах 23 лет, после чего начинается четвертая — самая продуктивная фаза.
В четвертой фазе "свалочный газовый реактор" будет поставлять газ постоянного состава на протяжении длительного периода. Время работы такого источника энергии и его расходные характеристики зависят от многих факторов — в первую очередь от состава тела свалки и условий окружающей среды.
Безусловно, процесс биологического разложения мусора отличается от свалки к свалке и зависит от ряда существенных переменных: состава отходов, их рыхлости или слеживания, влажности, материала покрытия свалки и т. п. Эти параметры тела свалки оказывают заметное влияние на доступность и качество «питательной смеси», которую используют производящие метан микроорганизмы.
Состав и процентное содержание основных компонентов свалочного газа приведены в Таблице № 2.3.1. Кроме указанных в таблице газов в незначительных количествах имеются и некоторые другие газы, часть которых — токсична.Таблица № 2.3.1. Характерный основной состав газа мусорных свалок
Таблица № 2.3.2. иллюстрирует экономический эффект при использовании отопительного газа 20 летней мусорной свалки с общим количеством собранного мусора 3 миллиона тонн. Расчёты [51] показали, что её полный расход Q (количество генерируемого ею газа) составляет приблизительно 2300 м3/ч, утилизируемая его часть q — около 1500 м3/ч. При этом потенциал свалки как источника энергии оценивается более 5 тысячами тонн топочного мазута в год на протяжении 15 лет.
Следует отметить, что наряду с достоинствами получения энергии от модифицированных мусорных свалок, имеются и негативные факторы их эксплуатации, бесконтрольность которых может привести к большой беде. Состав вредных газов из мусорных свалок ясно иллюстрирует его потенциальную опасность для живых организмов. Потенциальный вред, который может быть вызван свалочным газом, может быть разделён на категории физиологической опасности и взрывоопасности.Таблица № 2.3.2.
Отмечается [43] высокий риск нахождения в непосредственной близости от объёмов мусорной свалки из-за опасности удушения, вызываемого замещением насыщенного кислородом воздуха газом свалки. Вдыхание токсических компонентов газа могут вызвать тошноту и угар. Свалочные газы, кроме того, негативно воздействуют на растения, приводя к разрушению зелёного покрова не только на рекультивированной площади мусорной свалки, но и вокруг неё.
Опасность взрыва свалочных газов объясняется образованием смесей метана с воздухом в пределах взрывоопасных концентраций метана (5 15 объёмных процентов метана в воздухе). Подобные взрывы случаются при подземных работах в канализационных сетях, дренажной системе ливневых вод и других системах трубопроводов. Такие трубопроводы проходят через тело свалки и рядом с ней.
Таким образом, система трубопроводов «свалочного завода», работающая при избыточном давлении системы контроля вод, просачивающихся в грунт из свалки и из прилегающих пространств на свалке или рядом с ней, являются зонами высокого риска!
Метан не только взрывоопасен, но и представляет определённую пожарную опасность. Поэтому при отборе свалочного газа могут происходить загорания и пожары.
Опасности взрывов и пожаров часто непредсказуемы из-за различий в путях и скорости миграции мусорного газа через слои мусорной свалки. Зафиксировано документально [43], что мусорный газ собирался в сотнях метров от площади свалки в подвалах строений и вызывал мощные взрывы. Газ мигрирует при заливании водой мусорных свалок, либо из-за изменения барометрического давления при перемещении атмосферных фронтов и вообще при других изменениях погоды в зоне мусорной свалки.
Кроме всего прочего, газ мусорных свалок дурно пахнет из-за примесей сероводорода и других соединений серы.
Состояние мусорных свалок в России нельзя признать удовлетворительным; большая их часть — дикие или неорганизованные мусорки или помойки, некоторые считаются нормативными, но полностью требованиям закона удовлетворяют единичные экземпляры. Небольшое число свалок в настоящее время подвергается обустройству с учётом современных технологий по утилизации и переработке мусорных отходов [43].
Отмечается, что оценённое специалистами-экологами вредное воздействие газов, образующихся в мусорных свалках под воздействием бактерий, часто превышает вредное воздействие промышленных предприятий на окружающую среду. И это только без учёта всякого рода опасностей самого нахождения таких свалок вблизи проживания людей. В то же время, использование таких технологий, как выделение свалочного газа из мусорных свалок, даёт колоссальный экономический эффект от производимой из него электроэнергии и ещё больший эффект от снижения вредных выбросов в окружающую атмосферу.
При обсуждении энергетических возможностей различных мусорных экскретов нельзя не упомянуть о таком «энергетическом концентрате» как испражнения человека или животных или экскременты [3]. В борьбе за энергетическое выживание человечества немало внимания уделяется проблеме переработки отходов жизнедеятельности человека [52]. Уже проводятся проверки технологий, с помощью которых эти отходы, с помощью различных биохимических методов, перерабатываются в жидкое и газообразное топливо, приводящее в движение автомобили и отапливающее жилые помещения. Например, в печати сообщалось, что жители 200 домов британского городка Дидкот отапливают свои дома газом, полученным из собственных канализационных отходов.
Фонд Билла Гейтса призывает превращать экскременты в биодизельное и метановое топливо, пишет газета The Christian Science Monitor. Проект, получивший грант на 1,5 млн. долларов от Фонда Билла и Мелинды Гейтс, разрабатывается профессором Колумбийского университета Картиком Чандраном совместно с Waste Enterprisers в Гане.
Человеческие экскременты являются "концентрированным органическим материалом с высокой энергетической ценностью", отмечается в Фонде Билла Гейтса. Чандран и его партнёры изучают способы превращения органических составляющих этих отбросов в полезное топливо. Авторы разработки считают, что это не только создаст альтернативный источник топлива, но и предотвратит попадание отбросов, являющихся одним из источников инфекций, в окружающую среду, говорится в статье, содержание которой приводит сайт InoPressa.ru.
По данным фонда Гейтса, у половины жителей развивающихся стран — это примерно 2,5 млрд. человек — нет доступа к санитарно-гигиеническим удобствам. 1,2 млрд. человек осуществляют "открытую дефекацию", то есть у них вообще нет санитарных удобств, а 1,3 млрд. человек пользуются небезопасными удобствами. Поэтому полезное использование экскрементов является для стран «третьего мира» весьма актуальным и перспективным.
Вполне естественно, что специалисты из космической отрасли тоже обратили свое внимание на эти технологии, ведь утилизация продуктов жизнедеятельности экипажей космических кораблей и станций в околоземном пространстве и в Космосе является достаточно сложной операцией. Во многих случаях отбросы космонавтов обезвоживаются, замораживаются и сбрасываются за борт, где они сгорают подобно метеоритам при входе в плотные слои земной атмосферы. Последние разработки аэрокосмической техники предусматривают возвращение отбросов на землю в грузовых космических кораблях. Это нерационально и требует больших затрат. Почему бы не получить из этих экскретов лишнюю энергию или топливо для двигателей космических аппаратов?
Исследования в этом направлении проводятся группой учёных из Флоридского технологического института. Учёные взяли за основу бактерии вида Shewanella MR-1, которые способны вырабатывать водород, перерабатывая любой материал биологического происхождения. С помощью генной инженерии учёные сконструировали новый геном этих бактерий, благодаря чему они стали вырабатывать большее количество водорода и приобрели устойчивость к неблагоприятным факторам космического пространства.
Жизнеспособность нового штамма бактерий и их спсобность вырабатывать водород, который потом будет перерабатываться в водородных топливных элементах в электроэнергию, будет вскоре проверена на практике.
Осуществление этого новаторского проекта планируется на спутнике, являющемся результатом реализации проекта ООН и ЮНЕСКО, стоимостью 5 миллионов долларов. На этом спутнике предполагается разместить специальный биореактор, в котором будут находиться бактерии, вырабатывающие водород. Если бактерии Shewanella MR-1 приживутся в ОКП, то спутник ООН будет в течение пяти лет получать энергию от водорода, выработанного бактериями из отходов жизнедеятельности астронавтов экипажа Международной космической станции, пишет http://mobilnik.ua.
Важное значение экскретов в решении энергетических проблем человечества в скором времени приобретёт освоение месторождений горючих сланцев и использование их органического содержимого.
Горючие сланцы — породы, содержащие в большом количестве органическое вещество, являются продуктом окончательного выделения и разложения доисторических живых организмов. Они в земной коре повсеместно встречаются в виде залежей, то есть являются глобальными экскретами. Из этого природного материала получают нефть. Для этих же целей подходят и пески, насыщенные густой, вязкой нефтью.
По данным геологической службы США мировые запасы горючих сланцев и нефтеносных песков оцениваются в 700800 млрд. т, что в 78 раз больше всех выявленных запасов нефти в мире. Только в районе Скалистых гор (США) в подобных породах концентрируется 270 млрд. т нефти, что в 23 раза превышает мировые запасы нефти и в 67 раз — оставшиеся запасы нефти Соединенных Штатов. Американские геологи подсчитали, что при коэффициенте извлечения 50 % и современном уровне потребления нефти этих ресурсов хватило бы, чтобы удовлетворять запросы страны в течение 140 лет. Большие запасы горючих сланцев найдены и в нашей стране.
Казалось бы, выход из топливного тупика найден, однако высокая стоимость работ препятствует интенсивной переработке горючих сланцев и нефтеносных песков. По оценке Национального совета США, разработка битуминозных пород рентабельна при цене на нефть не менее 100120 $/т. До топливного кризиса о промышленной разработке сланцев не могло быть и речи. Тем не менее, в ряде стран мира несколько лет тому назад приступили уже к практическому осуществлению этой задачи.
Взоры многих нефтепромышленников мира обратились к битуминозным сланцам и нефтеносным пескам после 1973 года, когда цены на нефть резко выросли. Однако крупномасштабная переработка тяжёлой нефти и горючих сланцев — дело относительно далёкого будущего. По оценке компании „Шеврон", она начнётся в третьем тысячелетии. Причём, стоимость добычи тяжёлой нефти и битумов прогнозируется в размере $220 314/м3, а получение синтетической нефти из горючих сланцев — $346 за кубометр.
В России проблема извлечения нефти из насыщенных нефтью песков решается по-иному, а именно путём шахтной добычи. Впервые нефтяная шахта была сооружена в районе города Ухта в 1939 г. Глубина её не превышала 500 м. Разработка вязкой нефти производится следующим образом. Шахта проходит продуктивный пласт, который дренируется несколькими скважинами. Нефть под действием силы тяжести идёт самотеком и попадает в специальные канавки, расположенные на дне шахты и имеющие небольшой уклон для стока в нефтехранилище. Если продуктивный пласт находится ниже шахты, то нефть извлекается насосами через специальные скважины. Из подземного нефтехранилища на поверхность нефть подается также насосами.
Предлагается воздействовать на нефть в шахте горячей водой или паром. По расчетам, таким образом можно получить дополнительно в нашей стране не менее 50 млн. т нефти за год, причём глубина шахт не будет превышать 1 км.
Аналитики утверждают, что эра „дешёвой нефти" подошла к концу. То, что сейчас считается дороговизной, через некоторое время покажется необычайно дешёвым продуктом. Даже современная стоимость нефти в 100150 $/м3 через 3035 лет будет выглядеть мелочью по сравнению с 300350 $/мз.
Нефть будущего станет ограниченным для использования и чрезвычайно дорогостоящим ресурсом, который не рационально использовать в качестве топлива.
В заключение этого раздела книги отметим, что во многих литературных источниках отмечается, что производство биогаза из отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности станет возобновляемым источником топлива и способно решить энергетическую проблему цивилизации. Кроме того решается другая проблема переработки мусорных экскретов — бытового мусора, сельскохозяйственных, бытовых и промышленных стоков. Подобные разработки способствуют сбережению окружающей среды. Продукт анаэробного метанового сбраживания может служить удобрением. Доказана способность анаэробного сбраживания отходов обеззараживать их.
Сущность большинства разработанных и используемых проектов заключается в оптимизации и усовершенствовании методов получения биогаза. При этом токсичные бытовые и промышленные отходы сбраживаются в анаэробной среде до горючего газа метана с целью решения экологической проблемы их утилизации c различными добавками или при различных физико-химических условиях.
Приведём в качестве примера проект [56], новизна которого заключается «в оценке влияния стимулирующих добавок растительной массы, например, фитомассы амаранта багряного (Amaranthus cruentus), на метаногенез в процессе производства биогаза».
По мнению проектировщиков сущность проекта заключается в том, что «органическое сырьё (навоз, пивная дробина, свекловичный жом, осадки сточных вод) в анаэробной среде сбраживается до горючего газа метана. Растительная масса применяется как стимулирующая добавка, увеличивающая выход метана в 10 раз. Для получения биогаза используются ферментаторы, непрерывно термостатируемые при температуре 35–37 °C, а для измерения объёма выделяющегося газа — газометры. Состав выделяющегося газа исследуется методом газовой хроматографии».
Предлагаемая анаэробная переработка отбросов имеет преимущество по сравнению с аэробной, поскольку не только способствует их утилизации, но и позволяет параллельно решать топливную проблему путём выработки горючего биогаза. Присутствующие в исходных мусорных экскретах тяжёлые металлы (свинец, ртуть, кадмий, мышьяк) в процессе анаэробного сбраживания превращаются в сульфиды, нерастворимые в воде, и поэтому нетоксичные. Известно, что в процессе анаэробного сбраживания погибают болезнетворные микроорганизмы и яйца гельминтов, присутствующие в отбросах. Наконец, выработка биогаза приводит к утилизации метана, который в ином случае выделяется из стоков и свалок в атмосферу, создавая угрозу парникового эффекта.
Известно, что сбор и улавливание метана рекомендованы положениями Киотского протокола. Таким образом, выработка биогаза решает сразу несколько самых насущных проблем цивилизации: энергетическую, экологическую, а также косвенно — проблему голода в странах третьего мира. Биогаз производится не из пищевых продуктов, а из отходов.
К мусорным экскретам, способным генерировать биогаз, относятся осадки бытовых сточных вод и активные илы водоочистных сооружений, фекальные массы, пищевые отбросы, а также навоз и помёт сельскохозяйственных животных и птицы, который выгодно подвергать метаногенезу, прежде чем увозить на поля.
Следует отметить, что современные технологии производства биогаза сложны и требуют больших затрат [56]. Их массовое применение эффективно пока только в высокоразвитых странах.
Рис. 2.3.6. Выход биогаза из различных мусорных экскретов [33]
Например, в Швеции еще в 1991 году правительство выделило 120 миллионов крон на исследование, создание и показ биотоплива (технического спирта и биогаза) для транспортных средств. В 2000 году в Германии существовали 850 биогазовых фабрик — маленького фермерского масштаба и крупного промышленного, — оказывающих благотворное влияние на экономику страны. В последующие годы планировалось создание ещё нескольких сотен новых биогазовых фабрик. В 1997 году в странах Европейского Союза была учреждена программа THERME, поддерживающая концепцию энергетической переработки бытовых, индустриальных и сельскохозяйственных стоков. После этого исследования биогаза пережили второе рождение.
Например, в Индии в ближайшем будущем планируется создание до 38 миллионов метаногенных биореакторов, работающих на бытовых отходах, для газификации сельских частных хозяйств; предполагается использование энергии биогаза в промышленности.
В России потенциальным пользователем подобных разработок может стать сельское хозяйство, в том числе частный сектор, животноводческие и птицеводческие комплексы и мясоперерабатывающая промышленность, водоочистные сооружения.
Китай на сегодняшний день является мировым лидером по внедрению технологии производства биогаза в сельских районах. Более 31 млн. китайских семей уже установили биогазовые установки в своих домах, и эта цифра продолжает стремительно расти, увеличиваясь ежегодно на несколько миллионов. Суммарный выпуск биогаза составляет 10,2 млрд. м/год (эквивалентно 13,5 млн. т условного топлива), что ставит КНР на уверенное первое место в мире по этому показателю [32].
Анализ причин китайского феномена убеждает, что это, во многом, заслуга грамотной и сбалансированной системы государственной поддержки. Первые попытки развития биогазовой энергетики Китай сделал ещё в 1958 г., когда появилась программа комплексного использования биогаза для утилизации навоза и улучшения санитарных условий в селе. Однако первые серьёзные шаги китайского правительства, осознавшего выгоды от использования этого ресурса, как механизма модернизации сельского хозяйства, были сделаны в середине 1970-х годов. Именно тогда в сельских районах «Поднебесной» стали появляться установки переработки канализационных стоков, получившие название “китайский купол” (см. рисунок 2.3.7.). Всего было построено более 6 млн. таких установок.На сегодняшний день китайский биогазовый комплекс развивается при непосредственной поддержке государства. Начиная с 2003 г., в стране действует семилетняя “Национальная программа развития сельской биогазовой энергетики” — масштабный проект, призванный увеличить число семей, использующих биогаз, до 40 млн. Уже через полгода после реализации этой программы 30 % крестьянских хозяйств использовали биогазовые технологии для минимизации своих затрат на тепло, электроэнергию и удобрения. Кроме этого к 2010 г. построено около 4тысяч крупных биогазовых станций, функционирующих на основе отходов животноводческих ферм, а доля сельхозпредприятий, использующих биогазовые технологии, выросла до 52 %.
Китайские власти всерьёз рассчитывают на биогаз как на существенный источник электроэнергии для сельских районов. К 2030 г. удастся полностью обеспечить деревенских жителей электроэнергией и теплом собственного производства. Ожидания китайских властей подкрепляются постоянно растущими инвестициями в отрасль.
Анализ российского сельскохозяйственного сектора показывает, что биогазовые технологии не только экономически оправданы, но и могут создать условия для более интенсивного развития сельского хозяйства РФ, решить проблему отходов АПК и слабого развития энергетической инфраструктуры в сельских районах [58].
Агропромышленный комплекс России сегодня сталкивается с проблемой утилизации огромного количества отбросов и отходов. Чаще всего они просто вывозятся с территорий ферм и складируются. Это приводит к проблемам закисления почв, отчуждению сельскохозяйственных земель (более 2 млн. га сельскохозяйственных земель заняты под хранением навоза), загрязнению грунтовых вод и выбросам в атмосферу метана — парникового газа. Если на государственном уровне ставится задача интенсивного развития сельского хозяйства с высоким уровнем эффективности и глубины переработки, эту проблему необходимо решать.
Согласно планам Правительства РФ, установленная мощность электрогенерирующих установок на биогазе и биомассе к 2020 г. должна вырасти в 5,5 раз по отношению к сегодняшним показателям — до 7850 МВт [33]. Однако существенных шагов пока не предпринято и участие биогазовой энергетики в программе надбавок к цене оптового рынка затруднено в силу технологических причин — обычно электроэнергия и тепло установок когенерации используется для собственных нужд и не продаётся в сеть, а реальных альтернатив этой системе поддержки не предложено.
Подводя итог обсуждению, можно сделать выводы, что отходы агропромышленного комплекса (АПК), которые необходимо утилизировать, сами по себе являются существенным энергетическим ресурсом, так как с разной степенью эффективности возможно получение биогаза почти из всех видов сельскохозяйственных отбросов и отходов. Таким образом, развитие биогазовой энергетики — это не только возможное решение проблемы избавления от мусорных экскретов, но и ещё решение энергетических проблем сельского хозяйства.
Существуют следующие проблемы: большая часть регионов с развитым сельским хозяйством, соответственно, с высокой концентрацией ресурсов для производства биогаза (Белгородская область, Краснодарский край, Алтайский край и др.) являются энергодефицитными, и энергоснабжение сельхозпроизводителей здесь осуществляется по остаточному принципу [34]. Во всех сельскохозяйственных регионах существует проблема низкой степени доступности объектов энергетической инфраструктуры, в частности, только 37 % крупных и средних сельхозпроизводителей имеют доступ к сетевому газу.
Суммарный энергетический потенциал отходов АПК РФ в количественном выражении достигает 81 млн. т условного топлива. Суммарные потребности экономики могут быть обеспечены, если весь биогаз будет перерабатываться на когенерационных установках. Это позволит на 23 % удовлетворить потребности в электроэнергии, на 15 % — в тепловой энергии и на 14 % — в природном газе или же полностью обеспечить сельские районы доступом к природному газу и тепловой мощности [34].
Помимо сказанного выше, биогазовая энергетика — это ещё источник дешёвых комплексных органических удобрений, которые образуются как побочный продукт при производстве биогаза. В целом для сельского хозяйства такие дешёвые и доступные удобрения — это интенсификация производства и повышение конкурентоспособности отечественной продукции. Для фермера — независимость от конъюнктуры закупочных цен на рынке минеральных удобрений и высокие урожаи.
Такие разработки являются не только эффективными бизнес-проектами, но и должны стать неотъемлемым элементом государственной политики в отношении села. Ведь как показал китайский опыт развития биогазовой энергетики, подобные технологии могут стать не только источником инноваций, но и методом повышения уровня жизни в сельских районах.2.4. Мусорные экскреты как сырьевая база цивилизации
Мусор привычно считается одним из главных проклятий современной цивилизации. Только в России ежегодно образуется до 130 млн. тонн твёрдых бытовых отходов. На долю среднего города (с количеством жителей около миллиона человек) их приходится около 400500 тыс. т в год, и ежегодно это количество увеличивается. Ясно, что при таком положении вещей утилизация мусора безоговорочно признается важнейшей социальной проблемой, требующей для решения серьёзных материальных вложений. Именно в таком свете государственные деятели преподносят её обществу, отодвигая в сторону другой аспект — коммерческую выгоду от подобной деятельности.
Захоронение на свалках — наиболее старый и самый распространенный вид избавления от отходов. Большинство стран мира практикуют именно его: 84 % мусора гниет на мусорных полигонах в США, 90 % — в Великобритании, 57 % — в Японии. То есть в среднем — 74 % от общемирового количества отходов. В то же время во многих развитых странах бытовые отходы, мусор и отбросы являются источником вторичного сырья и энергии, который даёт возможность экономить технологические «прорывы» позволяют говорить о реальности превращения мусорных экскретов в сырьевую базу нашей страны.
Особого внимания заслуживает утилизация пищевой части мусорных экскретов в виде отбросов в виде компостирования. В пищевых отбросах содержится значительное количество органических веществ, неоходимых для улучшения структуры сельскохозяйственных земель, и питательных веществ для роста растений и скармливания животным. Эти вещества могут быть использованы в качестве естественного удобрения сельскохозяйственных полей и должны сократить использование фермерами химических удобрений. Кроме того, компостирование позволяет объединить решение проблем утилизации твёрдых и жидких (канализационных) отходов больших городов.
Другие направления утилизации мусорных экскретов состоят в сжигании оставшейся части отходов на мусоросжигательных заводах для получения электроэнергии, экономии существенных объёмов традиционного топлива и быстрого уничтожения скапливающегося мусора. Однако такие заводы требуют высоких капитальных затрат, их необходимо оснащать сложной и дорогостоящей (до 50 %-ной стоимости завода) системой очистки выбросов, нейтрализации и утилизации токсичных золы и шлака.
В России этот процесс идёт медленно и болезненно. Тем не менее, в последние годы возрастает популярность технологий переработки отходов мусоросжигательных заводов для получения энергии и продукта, который может быть использован как сырьё для земляных и дорожных работ.2.5.Глобальные мусорные экскреты свалок и горных выработок как отсроченные залежи полезных ископаемых
К концу XX века человечество накопило такое количество техногенных мусорных экскретов в грунте, что их можно условно назвать новыми месторождениями полезных ископаемых. Горные выработки рудников, свалки и мусорные полигоны, где хранится это богатство, зачастую содержат больше полезных компонентов, чем природные месторождения [85,103]. Большинство мусорных экскретов относится к возобновляемым ресурсам, что неизбежно приводит к снижению эксплуатации природных источников.
Рудные отвалы и промышленные свалки уже можно в определенной степени рассматривать как техногенные месторождения, и они в ближайшие годы способны обеспечить потребности промышленности в ценных элементах и их соединениях. В таких техногенных месторождениях содержатся не только минеральные составляющие, применяемые в стройиндустрии, но и ценные металлы, пригодные для чёрной и цветной металлургии.
Учёные утверждают, что себестоимость извлечения и переработки ценных металлов из таких месторождений будет ниже, чем извлечение их из природного сырья [19], особенно, когда его запасы в стране ограничены или вообще отсутствуют.
Повторное использование этих объектов освободит большое количество почв и грунтов от навалов использованных пород и позволит их рекультивировать. Известно, что почвы не только наследуют элементный химический состав почвообразующих пород, но и аккумулируют различные виды внешнего загрязнения, выполняя при этом роль буфера, препятствующего его дальнейшему распространению. Оказалось, что уровень накопления токсичных веществ в почвах зависит от многих природных факторов, а также от интенсивности, продолжительности и специфики антропогенеза. Эта тема получила научную разработку.
В частности, в работе [51] для Горного Алтая установлены и предварительно изучены природно-техногенные литохимические ореолы рассеяния в почвах элементов, содержащихся в отвалах геологоразведочных выработок на месторождениях угля, железных и руд редких металлов. Выявлена зависимость размеров, формы и интенсивности литохимических аномалий от природных условий их нахождения и факторов миграции. Цель исследования заключалась в выявлении и предварительной характеристике создаваемых их отвалами вторичных литохимических ореолов рассеяния.
Исследование показало, что отвалы горных выработок оказывают специфическое антропогенное воздействие на эколого-геохимическое состояние почвенного покрова. Исследовались штольни, шахты, канавы и пр., пройденные при детальном геологическом изучении месторождений полезных ископаемых.
Масса перемещённого из выработок на дневную поверхность материала горных пород и содержащих тяжёлые металлы, токсичные и радиоактивные элементы руд достигает на отдельных месторождениях десятков и сотен тысяч тонн, что с учётом длительности хранения позволяет считать их значимым фактором природно-антропогенного воздействия на окружающую среду. Полученные данные указывают на высокую подвижность и вынос из них элементов (Cu, Zn, Se, Pb, As, Sb и пр.), и инертность лигогенных элементов — кремния, магния, алюминия, кальция, щелочей и основной части железа, связанных в породообразующих минералах.
Предварительно оцененная опасность полезных ископаемых изученных месторождений позволяет отнести их к 5-му неопасному) и к 4-му малоопасному классу опасности для окружающей среды [52].
На участках размещения отвалов изученных месторождений выявлены вторичные литохимические ореолы рассеяния указанных металлов в почвах. Размеры, форма, положение и интенсивность ореолов совпадают для большинства химических элементов и дают представление о масштабах и характере влияния этой специфической группы отходов на эколого-геохимическое состояние почвенного покрова.
Краткая характеристика выявленных вторичных литохимических ореолов рассеяния химических элементов в почвах на участках размещения отвалов геологоразведочных выработок свидетельствует об их эллипс обидной морфологии и относительно небольших размерах, а также об относительно невысокой степени накопления как рудных, так и литогенных элементов.
Примечательно, что максимальное накопление в почвах (до 4–6 раз) характерно не для профилирующих элементов руд и углей, а для их элементов-спутников, ассоциации которых специфичны для каждого из изученных месторождений.
Сделан вывод о том, что крупные геологоразведочные выработки и их группировки являются заметным фактором антропогенного воздействия выработок на окружающую среду. Он, проявляется механическими нарушениями природных ландшафтов, активизацией опасных экзогенных геологических процессов, а также загрязнением природных сред на участках размещения отвалов.
Вопросы утилизации и переработки промышленных отходов постоянно и везде остаются актуальными. Правда, усилия специалистов в нашей стране и за рубежом направлены, в первую очередь, на минимизацию образования отходов, а уже потом на создание технологий окончательной переработки, вторичного использования и обезвреживания. В итоге остаётся лишь то, что не загрязняет окружающую среду. Например, Полтавский ГОК добывает руду с содержанием железа 37 ч- 40 %, а металлургические предприятия вывозят в отвалы отходы производства с содержанием железа 47–55 %. В составе отходов металлургического производства содержатся, кроме того, такие ценные элементы как сера, цинк, кремний, щёлочи.
Другим важным потенциальным источником получения полезных ископаемых могут стать свалки и мусорные полигоны — вернее их «тела», спрессованные временем и силой тяжести и ставшие однородный! с относительно высокими концентрациями полезных ингредиентов. Анализ положения дел с утилизацией мусора в России пока не даёт оснований утверждать, что многие виды мусорных экскретов уже цивилизованно используются. Количество современных санитарных и мусорных полигонов не удовлетворяет всё возрастающие потребности в них, и мусор продолжают без разборки навалом сваливать в смердящие и тлеющие свалки. Но, очевидно, не всё так плохо будет после «созревания» этих объектов…
В этой связи интересной и весьма перспективной становится идея использования вещества «созревших» мусорных свалок для получения пенных минеральных и металлических компонентов. Литосфера под телом свалки как геологическая среда нового типа может рассматриваться в форме техногенной геохимической аномалии. Рассмотрит этот вопрос подробнее, выясняя взаимное влияние человека и литосферы.
Человек, являясь закономерным этапом развития биосферы, а значит, и планеты в целом, взаимодействует с ней как непосредственно через основу своей жизнедеятельности литосферу, так и через факторы её развития, т. е. через компоненты природной среды: атмосферу, гидросферу, биосферу. Как и любой компонент биосферы, человек забирает из литосферы определенные вещества, преобразует их и возвращает в литосферу с изменённым составом, концентрацией и местоположением.
Воздействия литосферы формируют минерально-сырьевую базу человека, условия его жизни и деятельности, а также условия развития природных сред — атмосферы, гидросферы, биосферы. С общих экологических позиций представляется необходимым рассмотреть воздействия на литосферу (геологическую среду) со стороны человека и её ответной реакции.
Техногенные воздействия на литосферу можно характеризовать, используя терминологию инженерной геологии и геоэкологии. Техногенное воздействие в данном случае представляет собой изменение структуры геодинамического комплекса — его компонентов или взаимосвязей между ними. Это может быть изменение каких-либо факторов геологических процессов или условий их протекания.
Источником воздействия может быть инженерная или хозяйственная деятельность человека любого вида — в том числе и связанная с размещением в литосфере (на поверхности земли или в грунте) мусорных экскретов. Примером подобного размещения мусора, отходов и отбросов в литосфере являются мусорные свалки и санитарные полигоны. В первое время после начала функционирования мусора его воздействие практически никак не проявляется, так как глобальный мусорный экскрет, представляющий тело свалки, ещё не уплотнился и не принял некоторые осреднённые характеристики. Однако, через месяцы или годы — в зависимости от содержимого мусора и характеристик внешней среды можно говорить уже о некотором однородном объекте. Этот объект — свалочное тело — приобретает физико-химические характеристики, существенно отличающиеся от аналогичных характеристик его окружения. В этом смысле можно говорить о техногенной геохимической аномалии.
Техногенные геохимические аномалии (ТТХА) — (от греч. anomalia) могут быть определены [86] как объекты литосферы с отклонением от нормы содержания химических веществ, свойственной данному участку биосферы (или одной из её составных частей). В отличие от природных геохимических аномалий (месторождений, рудопроявлений) техногенные аномалии возникают в результате деятельности людей. В классификации ТТХА, предложенной А.И. Перельманом в 1978 году, выделяются техногенные аномалии как с повышенным (положительные), так и с пониженным (отрицательные) геохимическим фоном [62]. Размеры ТГХА колеблются в широких пределах. Аномалии, охватывающие весь земной шар или значительную его часть, могут быть названы глобальными. Их примером служит повышенное содержание CO2 в атмосфере в результате сжигания угля и нефти или накопления стронция после ядерных взрывов.
Заметим, что понятие «Техногенная геохимическая аномалия» является частным случаем понятия «техногенный мусорный экскрет», выделяя только концентрационную характеристику биологического или геофизического объекта и не связывая другие характеристики этого объекта с процессами его отторжения, эволюции и деструкции.
В этой же части и глобальные ТГХА фактически тождественны глобальным мусорным экскретам, являясь их частным случаем.
Отмечается также [104[, что региональные ТГА распространяются на часта материков, отдельные страны, зоны, области, провинции. Они возникают в результате применения минеральных удобрений, ядохимикатов и т. д. Локальные аномалии связаны с конкретным эпицентром (рудником, заводом и т. д.), и их радиус не превышает десятков километров. К локальным геохимическим аномалиям относятся, например, повышенное содержание металлов в почвах и водах вокруг некоторых металлургических комбинатов и других предприятии\'! промышленности и энергетики. Свалочное мусорное тело также, очевидно, можно рассматривать в качестве локальной геохимической аномалии.
Согласно классификации А.И. Перельмана ТТХА образуются в различных средах, и по этому признаку их можно разделить на педогеохимические (в почвах), литогеохимические (в породах), гидрогеохимические (в водах), атмогеохимические (в атмосфере) и биогеохимические (в организмах). Последние, в свою очередь, представлены фито, зоо, — и антропогеохимическими аномалиями [62]. Обычно ТГХА захватывают в сферу влияния техногенного потока несколько сред и образуют сложно построенные по форме, протяжённости, составу и характеру дифференциации веществ техногенные ореолы и потоки рассеяния. По отношению к окружающей среде все техногенные геохимические аномалии делятся на три типа: полезные, нейтральные и вредные.
Полезные аномалии улучшают среду, делают её более пригодной для жизнедеятельности человека и других живых организмов. Примером служат геохимические аномалии карбонатов щелочноземельных металлов вокруг предприятии\'! строительных материалов, в частности, вокруг цементных заводов, расположенных в таёжной зоне с сильнокислыми и кислыми почвами [86]. При возникновении такой аномалии почвы в зоне воздействия предприятия становятся нейтральными и слабощелочными, что более благоприятно для использования их в сельском хозяйстве.
Вредные ТТА (например, с повышенной концентрацией токсичных веществ) ухудшают условия существования человека, растений и животных. Эти аномалии привлекают большое внимание исследователей в связи с возможными загрязнениями ими окружающей среды.
Нейтральные ТГХА не оказывают определённого влияния на экологические свойства окружающей среды, на здоровье людей и самочувствие других живых организмов. Так, концентрация железа и алюминия в почвах городов, по-видимому, не служит непосредственной причиной, влияющей на здоровье человека [86].
Безусловно, сформировавшиеся свалки и мусорные полигоны, являющиеся глобальными мусорными экскретами, должны быть причислены к вредным техногенным геохимическим аномалиям. Они выделяют токсичные газообразные и жидкие вещества. Однако это не означает, что свалки и мусорные полигоны не могут иметь полезного использования. В теле свалки в виде ТГХА складировано огромное количество ценных веществ и продуктов.
Морфологический состав мусора типичной свалки
Предпосылкой формирования вышеперечисленных аномалий является морфологический и химический состав мусорных экскретов. Усреднённые данные химического состава мусора в умеренной климатической зоне показывают преобладающее содержание в мусоре свалки азота, фосфора, калия и кальция. В состав мусора, кроме того, входят следующие компоненты: бумага, картон, пищевые отходы, дерево, металл чёрный, металл цветной, текстиль, кости, стекло, кожа, резина, обувь, камни, фаянс, пластмасса и прочее. Концентрации этих веществ меняются от свалки к свалке, но везде представляют интерес утилизации. Особенно велики сезонные колебания пищевых отходов — с 28 % весной до 45 % и более 45 % — летом и осенью.
Вокруг каждого населённого пункта стихийно возникают «дикие» свалки и мусорки. Они пополняют огромное количество официальных мусорных полигонов, и если сложить по стране имеющуюся гору мусора, то объём суммарного потенциального полезного ископаемого примет поистине геологический масштаб.
Следует отметить, что экологический и эстетический вопрос, который касается свалочного мусора, является актуальным во всех городах России. При этом Москва, будучи крупным мегаполисом, не является исключением. Столица — это город, где свалочный и бытовой мусор выступают в роли основного фактора, оказывающего отрицательное воздействие на внешнюю среду, а также на условия жизни людей. Поэтому, по словам представителей власти, сегодняшнее решение проблемы утилизации городских отходов стоит довольно остро.
Как показывает статистика, в Москве за 1 год формируется почти 10 миллионов тонн отходов. При этом на каждого жителя Москвы и Подмосковья приходится около 3,5 центнеров в год выработанных бытовых отходов. А вывоз мусора осуществляется на специальные полигоны, предназначенные для сбора и захоронения мусорных экскретов. В столице ежегодно формируется большое количество мусорных экскретов, из них промышленные отходы составляют приблизительно 3 миллиона тонн, мусор от сноса ветхого жилищного фонда составляют 1 миллион тонн, твёрдые бытовые отходы составляют 3,8 миллиона тонн, а осадки очистных сооружений станций аэрации составляют 3,5 миллиона тонн. Строительный комплекс ежегодно испытывает надобность в захоронении приблизительно 2-х миллионов тонн загрязненных грунтов.
Вывоз такого огромного количества мусора производится за территорию Московской кольцевой автодороги, где, по периметру Москвы находится большинство полигонов, предназначенных для сбора и захоронения отходов, причём на каждый официальный санитарный полигон приходятся десятки диких (несанкционированных) свалок. Скоро не останется места для новых захоронений мусора, и город вынужден будет избавляться от него другими способами. Люди, безусловно, найдут решение этой проблемы, а через несколько десятилетий «мусорный пояс» вокруг Москвы может превратиться в рукотворный «полиметаллический Клондайк».
Такого мнения придерживаются не только журналисты, но и некоторые научные сотрудники, считающие, что в истории Земли началась новая геологическая эпоха, и рельеф местности теперь меняется преимущественно в результате экономической деятельности человека [105]. Более точно его отражает мнение геологов-стратиграфов из университета Лестера (University of Leicester).
Они объявили, что вместе с коллегами по стратиграфической комиссии Лондонского геологического общества пришли к выводу — Земля вошла в новую геологическую эру развития, называемую «антропопен». Следы изменений, происходящих на планете, буквально, на наших глазах, можно будет найти и миллионы лет спустя. И если смен}’ предыдущих геологических эр и эпох связывают с катаклизмами и катастрофами! (наподобие столкновения Земли с гигантским астероидом или глубинных изменений внутри планеты), то наступление новой эпохи учёные связывают с деятельностью человека. Здесь и глобальное потепление, вызванное увеличением выбросов углекислого газа, и повышение кислотности Мирового океана, и изменение рельефа планеты, и исчезновение многих видов флоры и фауны. Но самая яркая «визитная карточка» антропоцена — это залежи антропогенных ископаемых в форме техногенных геохимических аномалий или глобальных мусорных экскретов.
Относительно момента начала новой эпохи у стратиграфов единства нет. По мнению одних специалистов, антропоцен начался всего 200 лет назад с индустриальной революцией. Другие говорят, что ему уже 5 тысяч лет — именно тогда в породах стали скапливаться первые результаты металлообработки. Так или иначе, индустриализация настолько изменила Землю, что имеется всё больше оснований для того, чтобы говорить о начале новой геологической эры. Символом этой эры или эпохи, безусловно, является не только мусор, но и месторождения полезных ископаемых на его основе в форме техногенных геохимических аномалий.
Детальное изучение элементного состава крупных техногенных геохимических аномалий и анализ многочисленных публикаций показали практически одинаковый их состав (Pb, Cu, Zn, Mo, Ba, Co, Mn, Fe, Ni) [18].
Такой вывод был получен при всём разнообразии антропогенных загрязнителей (предприятия самых различных отраслей промышленности, сельского хозяйства, отрабатываемые различными способами месторождения различных полезных ископаемых и т. д.). Варьировались также климатические и ландшафтно-геохимические условия в процессе образования таких аномалий.
При этом в каждом конкретном случае приоритетными веществами могут быть различные элементы или их соединения. Однако следует ожидать, что состав основных химических элементов в свалочном месторождении следующего века будет отличным от существующего. Такой же вывод делается в работе [18].
Мусорные полигоны и свалки Подмосковья
Отметим, что ещё более мощные по запасам полезных веществ месторождения будущего могут появиться на дне водоёмов. Огромное количество мусора подводных свалок практически не контролируется и сырьевой источник полезных веществ и элементов уже в скором времени. Вопрос о точном времени «созревания» таких глобальных экскретных мусорных источников остаётся открытым и может быть решён экспериментально.
Глава III. Роль мусорных экскретов в планетарном цивилизационном кризисе
Всё необходимое человек получает из биосферы, туда же он сбрасывает бытовые и промышленные отходы, отбросы и мусор, вернее так называемые мусорные экскреты. Долгое время очистительные силы природы справлялись с многочисленными нарушениями, которые человек вносил в её деятельность, и сохраняла относительное равновесие и стабильность своих сред.
В настоящее время созидательная, а особенно разрушительная деятельность человека соизмерима с деятельностью Природы, и она уже не способна локально выдерживать напор вмешательств человека в ход естественных процессов. Это приводит к формированию цивилизационного кризиса человечества, сопровождающегося обострением, так называемых глобальных экологических и социальных проблем. К ним относятся:
— проблема народонаселения;
Читать бесплатно другие книги:
