Замкнуть разорванные циклы

Двенадцать лет назад в Запорожье группа энтузиастов создала общественную лабораторию охраны природы и экологизации производства, Руководит лабораторией инженер, лауреат Государственной премии СССР Алексей Васильевич НАГОРНЫЙ.

Лаборатория не ограничивается узкоместными проблемами и широко сотрудничает с учеными, инженерами, архитекторами, экономистами многих городов страны, В ее работе активно участвуют доктор биологических наук, профессор Воронежского государственного университета Константин Васильевич СКУФЬИН, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики Черкесского филиала Ставропольского политехнического института Василий Дмитриевич КУЧИН, архитектор ЦНИИПРОМЗДАНИЙ Иван Дмитриевич БУРМИСТРОВ.

Вот что рассказали они в беседе с нашим корреспондентом о работе лаборатории.

А. В. Нагорный. Время, когда окружающая природа казалась человеку безграничной и неисчерпаемой, давно миновало. Сейчас все чаще вспоминают слова академика Вернадского о том, что человек становится крупнейшей геологической силой. И это не просто яркий образ. Подсчитано, что, если все сырье, которое ежегодно добывается из недр нашей планеты, погрузить в железнодорожные вагоны, состав растянется на 670 тысяч километров, опоясав земной шар по экватору более 16 раз.

Все это фантастическое количество материалов перерабатывается, к сожалению, не без отходов, Человечество отказалось от паровозов, ставших классическим символом расточительства. Но и в наш век научно-технической революции, с учетом всех новейших достижений современной технологии, подавляющее большинство взятых у природы материалов остается неиспользованным. В результате вокруг промышленных центров все выше громоздятся горы пустой породы, стелются над городами, полями, лесами разноцветные шлейфы дыма, мутнеют реки и озера.

При всех достижениях технологии в отходы сегодня уходит в среднем 98 (!) процентов исходного сырья. Уходит, захламляя, засоряя и загрязняя все вокруг. Например, в 1970 году в США попробовали оценить убытки от загрязнения воздуха. Только воздуха. Ущерб, связанный с загрязнением воды, и расходы на ликвидацию твердых отходов не учитывались.

Поддающиеся учету убытки составили огромную сумму — 12,3 миллиарда долларов! Из них 5,8 миллиарда приходилось на снижение стоимости недвижимой собственности и расходы, связанные с ее восстановлением, 1,7 миллиарда — на раз рушение машин, оборудования и материалов. В 4,6 миллиарда долларов оценивался ущерб, наносимый здоровью людей. И это только за один год!

То, что мы считаем отходами,— вовсе не чуждые природе тела. Они плоть от плоти ее: состоят из тех же примерно ста сортов атомов, что и весь окружающий нас мир. Только атомы эти человек своей деятельностью соединил в такие комбинации, ко многим из которых природа не приспособилась в процессе естественной эволюции.

Для ликвидации грозного конфликта между природой и нашей хозяйственной деятельностью необходимо придать последней характер звена естественного кругооборота веществ в природе. Звена, столь же надежного, гармоничного, столь же устойчивого, как выработанные самой природой. Человечеству необходимо осознать равенство своей «популяции» и всех остальных популяций живых существ, порожденных природой. Надо строго соблюдать правила «экологического общежития» на нашей планете.

В. Д. Кучин. Необходимо так построить взаимоотношения человека с природой, чтобы отходы нашей деятельности стали полноценным сырьем для построения следующего цикла кругооборота веществ.

Мир живой и неживой природы представляет собой безостановочно действующий и доказавший свою жизнеспособность в геологических масштабах времени производственный механизм, где и отходы и каждая популяция сама по себе служат ресурсами для других популяций, а следовательно, жизненно необходимой фазой извечного природного биогеохимического обмена и круговорота веществ.

С этой точки зрения характерная для современного производства последовательность «природные ресурсы — изделия — отходы» противоестественна, ибо заканчивается разрушением природных тел и систем. Совершенно необходимо, дополнить созданное человеком производство следующей фазой: «отходы—природное сырье». Только в этом случае замкнется разорванная человеком цепь непрерывно чередующихся переходов вещества через стадии жизни и смерти, через живые и неживые его формы.

Запорожская общественная лаборатория охраны природы и экологизации производства сделала попытку смоделировать такую замкнутую цепочку.

В основу эксперимента были положены следующие соображения. В Запорожье большое число заводов и фабрик. На них образуются самые разнообразные отходы. Здесь и доменные шлаки, и кислоты, и щелочи, и железная окалина, и многое-многое другое. На подавляющем большинстве предприятий был проанализирован состав отходов. Выяснилось, что промышленные предприятия города должны освобождаться от 66 агрессивных веществ.

Идея заключалась в том, чтобы этим веществам придать такую форму, в которой природа признала бы их «своими».

Для проверки идеи собрали образцы всех отходов и в небольшой камере (реакторе) смешали их в пропорциях, соответствующих соотношению выделяющихся веществ в масштабе города.

Естественно, в реакторе немедленно начался самопроизвольный процесс взаимной нейтрализации отходов. Кислоты реагировали со щелочами, шли процессы растворения и выпадения осадков — словом, происходило некое подобие геохимических процессов.

Когда система пришла в равновесное состояние, проанализировали состав получившихся веществ. Образовавшаяся газообразная среда по составу оказалась близкой к воздуху. Жидкая часть продуктов напоминала морскую воду, а осадок походил на глину. Словом, получалась некоторая более или менее нейтральная неорганическая масса.

Но для организации по-настоящему замкнутого цикла необходимо было убедиться, что эта масса окажется пригодной для усвоения какими-либо живыми существами или растениями.

К. В. Скуфьин. Окончательно ответить на вопрос, удался наш эксперимент или нет, должны были самые беспристрастные судьи: живые организмы.

С помощью ученых Института биологии южных морей Академии наук УССР полученная «морская вода» заселялась все более сложными формами морских организмов. Наблюдения велись более месяца. Низшие организмы размножались, а водоросли и моллюски хорошо приживались.

В «глину» были посеяны зерна ячменя, пшеницы, сахарной свеклы, огурцов и других культур. Прижились все посевы, но лучше других прорастал и развивался ячмень. А на «глине» четырехлетней давности он заметно обгонял контрольные посевы.

Анализы «воздуха» подтвердили отсутствие в нем каких бы то ни было агрессивных газов. В избытке оказались только компоненты, содержащие углерод.

Обратите внимание на одно важное обстоятельство. При подготовке эксперимента не ставилась задача получить «приемлемые» для природы конечные продукты. Исходные вещества и пропорции, в которых их смешивали, определялись в значительной степени случайно: они оказались заданными структурой сложившегося в Запорожье промышленного комплекса. Но даже этот случайный набор компонентов дал неплохие результаты.

Если же поставить в качестве конечной цели получение твердой, жидкой и газообразной фаз с определенными характеристиками, то условия эксперимента пришлось бы изменить. К случайным компонентам (отходам), определяющимся структурой того или иного промышленного комплекса, нужно будет добавлять набор специальных, если можно так сказать, «легирующих» присадок, которые скомпенсируют отсутствие каких-то веществ в исходном наборе составляющих.

А. В. Нагорный. Результаты этого эксперимента и привели нас к идее ресурсовоспроизводящего хозяйства. Она заключается в том, чтобы дополнять складывающиеся в каком-либо регионе промышленные комплексы еще одним предприятием — своеобразным физико-химико-биологическим комбинатом, «дорабатывающим» все то, что остается на основных предприятиях, и превращающим их отходы в такие виды и формы, которые не вредят природе.

Принципиальная схема такого комбината показана на 2—3-й стр. цветной вкладки. Отходы от всех предприятий региона подаются в приемные устройства реактора. Лучше всего, по-видимому, использовать для этого трубопроводный транспорт. Но можно, конечно, обойтись и обычными транспортными средствами и доставлять отходы железнодорожными вагонами или автомобилями.

В приемных устройствах твердые отходы измельчаются и получившаяся пылегазовая смесь увлажняется. Экспресс-лаборатория непрерывно контролирует состав поступающего «сырья» и при необходимости дает указание об обогащении его соответствующими добавками. Из камер масса поступает по вертикальным шахтам к основному коллектору. За время, пока масса движется по коллектору, в ней должны пройти все химические реакции. После их окончания газовая фаза удаляется по газоотводному каналу, а твердая и жидкая в виде пульпы перекачивается насосами к отстойникам, где твердая фаза и жидкость разделяются.

Газы очищаются от пыли и агрессивных компонентов и направляются к теплицам, где растения поглощают углекислый газ. Одновременно происходит насыщение газов кислородом. Состав полученной газовой смеси контролируется и доводится до норм чистого воздуха. Только после этого газы выбрасываются в атмосферу.

Тонкодисперсная твердая фаза обогащается органическими удобрениями, вылеживается в буртах и затем вывозится на поля.

Жидких веществ комбинат выделять, по-видимому, не будет. Ибо вода, поступающая в реактор в виде промышленных стоков, потребуется для увлажнения воздуха и уйдет вместе с ним в атмосферу в виде пара. В случае, если промышленных стоков для этой цели не хватит, комбинат придется дополнительно снабжать водой.

И. Д. Бурмистров. Создание такого комбината потребует, конечно, больших расходов. Чтобы оценить их, лаборатория выполнила предварительные исследования. Говоря профессиональным языком, разработала аванпроект комбината применительно к Запорожскому промышленному району. Определили состав цехов комбината, виды оборудования, необходимое количество рабочих, потребные площади, энергетические мощности, продукцию, которую будет выпускать комбинат, и многое другое.

Для сооружения такого комбината потребуется около 200 миллионов рублей. Деньги, конечно, немалые. Но следует иметь в виду и другую сторону дела — ущерб, связанный с отсутствием комплексного решения экологических проблем.

Расчеты показывают, что расходы на сооружение Запорожского ресурсного комбината окупятся за 5 лет, а затем он будет давать значительную прибыль.

А. В. Нагорный. Конечно, реализация наших предложений в сложившихся промышленных районах, где каждое предприятие уже имеет свою систему очистных сооружений, где, как правило, нет свободных площадей,— дело весьма трудное. Несколько проще организовывать ресурсные комбинаты при создании новых территориально-производственных комплексов.

Учитывая это, наша лаборатория ищет и другие пути экологизации производства. Один из них предлагается для предприятий легкой и местной промышленности.

Как такие предприятия сооружаются в настоящее время?

Вначале выбирается участок земли. Обычно вдали от жилых массивов и, как правило, из фондов сельского или лесного хозяйства. Кроме основных цехов, строятся своя котельная, своя электроподстанция, прокладываются коммуникации, сооружаются вспомогательные цеха и службы. Все, как правило, свое. И все только для себя. Получается некое подобие натурального усадебного хозяйства. Естественно, каждому такому сравнительно небольшому предприятию нелегко удовлетворить современным экологическим требованиям, не говоря уже о восстановлении ресурсов.

Для таких предприятий архитекторы ЦНИИПРОМЗДАНИЙ предложили очень интересное архитектурно-планировочное решение.

И. Д. Бурмистров. Нашу идею можно условно назвать коммунальной организацией производства. В этом случае на одной площадке, а иногда и в одном многоэтажном корпусе размещаются и одновременно функционируют несколько предприятий. Они как бы арендуют производственные помещения, уже оснащенные всем инженерным обеспечением (электроэнергией, теплом, вентиляцией, сжатым воздухом, лифтами, транспортерами, системой удаления отходов и т. п.).

В корпусе производственные этажм чередуются с этажами инженерного обеспечения.

Нижний этаж приспособлен для размещения тяжелого оборудования. Верхние — для монтажа более легкого, не требующего фундаментов. Некоторые производственные этажи оснащены мостовыми кранами. Здание имеет широкий набор производственных помещений, что обеспечивает возможность работы различных по характеру производств.

На этажах инженерного обеспечения располагаются все коммуникации, коллекторы всех сетей, распределительные устройства.

Рядом с производственными корпусами располагается блок инженерного обеспечения. В нем размещены котельная, компрессорная, цехи электро-, водо- и газоснабжения, АТС, транспортно-складское хозяйство, инструментальный, ремонтно-строительный и другие вспомогательные цехи.

Особо следует отметить наличие цеха переработки отходов, который в данном случае выполняет (естественно, в уменьшенном объеме) функции ресурсовоспро-изводящего комбината.

Мы провели ориентировочные расчеты реконструкции по такой схеме одной из промышленных зон Москвы. Оказалось, что по многим показателям новые промышленные узлы в 2—3 раза выгоднее традиционных. И, что особенно важно, они позволяют успешно решать задачи экологизации производства и градостроительства!

А. В. Нагорный. Работа, проделанная в нашей лаборатории, не только наметила пути, но и вскрыла серьезные трудности перехода от ресурсодобывающего метода ведения хозяйства к ресурсооборотному. Построению устойчивой системы равновесия «человек — природа» противодействует не только дошедшая до нас из глубины веков психология древнего собирателя даров природы, но и сложившаяся организация производства.

Однако мы убеждены, что зрелому разуму человека по силам подняться над сиюминутными и местными интересами во имя общечеловеческих интересов близкого и далекого будущего и сделать так, чтобы навсегда уйти от пессимистической картины, которую нарисовало воображение поэта и которая сейчас стала почти хрестоматийной:

Все меньше — окружающей природы.
Все больше — окружающей среды.

Запорожская общественная лаборатория принимает посильное участие в той огромной и многообразной работе, которая ведется в нашей стране по хозяйскому, рачительному использованию естественных ресурсов. Мы стремимся к тому, чтобы научно-технический прогресс сочетался с бережным отношением к природе и ее богатствам и тем самым обеспечивал наиболее благоприятные условия для жизни людей.

"Наука и жизнь" №7 1978 г.