Устойчивое развитие и экологически чистое производство

Проблемы охраны окружающей среды и экономного использования ресурсов рассматриваются совместно начиная со второй половины XX века. Принято считать, что экологические проблемы стали приоритетом с 1972 года, когда состоялась первая всемирная конференция ООН по состоянию окружающей среды /1…14/.

Формирование мировой концепции охраны природы и ресурсосбережения представляет собой «общемировой процесс, базис которого определился достижениями в кибернетике (анализ сложных систем), экологии (системный подход к биосферным процессам) и технике (научно-техническая революция)». Обобщенную схему этого процесса часто представляют в виде цепочки: контроль («end-of-pipe» - ЕР) – предотвращение (экологически чистое производство) – управление («устойчивое развитие») /5…9, 14/.

В настоящее время концепция Устойчивого развития является основой системы хозяйствования практически для всех стран мира. Развитие цивилизации, приемлемое для сохранения окружающей природной среды, должно реализовываться независимо от границ государств и в промышленно развитых странах, и в странах третьего мира. Перечень проблем, решение которых необходимо для устойчивого развития был утвержден на встрече руководителей стран—членов ООН в 1992 г. в Рио-де-Жанейро (Бразилия) в виде декларации “Agenda 21” и, в последствии, подтвержден конкретными законодательными актами отдельных государств /13..15/.

Конкретизация концепции «устойчивого развития» выразилась в разработке модели «устойчивого экологически безопасного промышленного развития» – «Ecologically sustainable industrial development» (ESID). Принятие ESID означает начало эпохи «экологически чистого производства» или «экологически чистых технологий». Программа ЮНИДО определяет экологически чистое производство как «непрерывное использование совокупной превентивной стратегии защиты окружающей среды для процессов и изделий с целью снижения рисков для человека и окружающей среды» (1992).

Конференция по ЭЧП в Оксфорде, прошедшая в сентябре 1996 г. /16,17/, подтвердила приведенное выше определение и дала следующее его расширенное толкование. Применительно к производственным процессам ЭЧП означает сокращение материальных и энергетических затрат, исключение из производственного процесса токсичных сырьевых материалов и уменьшение количества и уровня токсичности всех выбросов и отходов до их выхода из производственного процесса. Применительно к продукции ЭЧП означает уменьшение негативного воздействия в течение всего жизненного цикла изделия (ЖЦИ), начиная от добычи сырья для его производства и заканчивая удалением, когда продукт становится отходом или вторичным ресурсом. Применительно к сфере услуг ЭЧП означает соблюдение экологических норм при разработке и предоставлении услуг.

Широкое использование определения «устойчивый» вызвало распространение и частое употребление понятия «устойчивое производство». Термины «экологически чистое производство» и «устойчивое производство» можно считать синонимами /6…8, 14/.

В основу общепризнанной концепции ЭЧП в настоящее время положены разработанные в США в 1980 годах принципы организации производственных процессов в соответствии с технологиями ВАТ и ВРТ. В 1990 г. Конгресс США принял Закон о чистом воздухе, определив 189 токсичных загрязнителей (Кадастр токсичных выбросов - TRI), и Управлению охраны среды (EPA) было поручено выработать национальные стандарты на выбросы, основанные на определении «максимально достижимой технологии охраны окружающей среды» - МАСТ (в последствии – ВРТ – лучшая из возможных технологий). Было впервые официально внедрено понятие ВАТ («Best available technology») - лучшая из осуществленных на практике технологий. При лицензировании эксперты стали сравнивать предлагаемую для использования в производстве технологию с ВАТ /16,17/.

В Европе концепция ВАТ была принята в результате Директивы 92/61/ЕС (IVU), главными документами которой стали материалы под названием «Наилучшие имеющиеся технологии» (ВАТ) и «Ссылка на наилучшие имеющиеся технологии» (Best available techniques reference - BREF) /17/.

Концепция получила дальнейшее развитие в Директиве 96/61/ЕС от 24 сентября 1996 года – «Комплексное предупреждение и регулирование загрязнений (Integrated Prevention and Pollution Control - IPPC)». Директива IPPC изменила технологию контроля и регулирования предельных величин выбросов через так называемые «конечные технологии» - улавливание пыли отходящих газов, места захоронения отходов и проч. Целью IPPC в области охраны окружающей среды является стремление к «Более чистому производству» («Cleaner production»), осуществляемому по передовым промышленным технологиям. Таким образом, директива IPPC направлена на предупреждение образования отходов и снижение соответствующих производственных затрат, то есть ресурсосбережение /18…24/.

Директива IPPC распространяется на шесть основных категорий промышленного производства:

1. энергетику;

2. производство металлов;

3. обработку металлов;

4. обработку минеральных ресурсов;

5. химическую промышленность;

6. другие (целлюлозно-бумажную промышленность, пищевую промышленность, отрасли сельскохозяйственного производства).

Общие принципы директивы IPPC, определяющие условия эксплуатации промышленного оборудования, выглядят следующим образом:

– должны быть приняты все соответствующие предупредительные меры против загрязнения окружающей среды и, в особенности, с помощью применения наилучших разработанных технологий /BAT/;

– не допускаются существенные загрязнения окружающей среды;

– предотвращается получение отходов (иерархия в управлении промышленными отходами согласуется с Рамочной директивой по отходам (Waste Framework Directive - WFD);

– энергия используется максимально эффективно;

– принимаются необходимые меры по приостановлению функционирования предприятия для устранения риска загрязнений и возвращения территории промышленного предприятия к удовлетворительному состоянию.

Главной целью директивы IPPC стало определение предельных величины выбросов во все природные среды («Emission Limit Value» - ELV) и разработка Базового документа технологий BAT (BREF).В документах BREF, которые были внедрены в 1999, было установлено различие между мероприятиями по охране окружающей среды, встроенными в процесс (PI - Prevention Integrated technology), и «технологиями на конце трубы» (ЕР – «end-of-pipe»). Базовый документ BREF для производства чугуна и стали с использованием природных и вторичных ресурсов был издан в мае 2000 года /21…23/.

Нормативы ВАТ /21…25/ охватывают все металлургическое оборудование от агломерации до прокатки и связаны с установлением уровней выброса (Таблица 1). В России вопросы ресурсосбережения и обращения с отходами в настоящее время регламентируются системой ГОСТов, принятых в 1995…2001 годах /5…7, 14, 26…33/.

 

Таблица 1. Технологии BAT для основных производств черной металлургии /21…25/.

Производство	Технологии BAT согласно документу BREF
Агломерация	1. Обеспыливание отходящих газов процесса агломерации. 2. Обеспыливание отходящих газов из зоны охлаждения агломерата. 3.Регенерация физического тепла со всей поверхности аглоленты, а также тепла, выделяющегося при охлаждении агломерата. 4. Минимизация выбросов диоксинов и фуранов (PCDD/F) за счет рециркуляции отходящих газов. 5. Минимизация выбросов тяжелых металлов за счет применения системы мокрых скрубберов или исключение пыли, уловленной на выходе из электрофильтра. 6. Минимизация генерирования отходов. 7. Минимизация содержания углеводородов в первичных отходящих газах за счет изменения качества топлива в аглошихте. 8. Утилизация тепла. 9. Минимизация выбросов диоксида серы за счет уменьшения введения серы или десульфурации отходящего газа. 10. Минимизация выбросов оксидов азота за счет рециркуляции отходящих газов или деазотирования. 11. Минимизация загрязнения воды.
Доменное	1. Комплексная регенерация колошникового газа. 2. Прямое вдувание восстановительных агентов в горн доменной печи. 3. Регенерация энергии давления доменного газа. 4. Регенерация физического тепла отходящих газов воздухонагревателей доменной печи. 5. Использование желобов из материала, не содержащего смолы, которые вредны для здоровья человека. 6. Использование эффективной системы очистки доменного газа. 7. Обеспыливание на литейном дворе (в зонах летки, желобов и т.д.). 8. Минимизация выбросов с участка обработки доменного шлака. 9. Обработка сбросной воды из мокрой системы очистки газа. 10. Комплексная утилизация и минимизация вторичных продуктов (твердых отходов, побочных продуктов).
Кислородно- конверторное	1. Эффективное обеспыливание в процессах предварительной обработки жидкого чугуна. 2. Эффективное обеспыливание первичного конвертерного газа. 3. Эффективное обеспыливание в процессах обработки жидкой стали (переливание плавки из одного ковша в другой, выпуск стали, скачивание шлака). 4. Минимизация процесса образования отходов. 5. Минимизация сбросных вод при мокрой очистке газа. 6. Минимизация загрязнения воды при прямом охлаждении в процессе непрерывной разливки. 7. Минимизация образования побочных продуктов (шлаки после операции скачивания шлака, шлаки после десульфурации, пыль и шламы) и максимальная их утилизация.
Электростале- плавильное	1.Эффективное обеспыливание внутреннего пространства печи и использование закрытой конструкции печи. 2. Минимизация выбросов диоксинов/фуранов и полихлорированного дифенила. 3. Предварительный нагрев лома посредством утилизации физической теплоты, выделяющейся в системе очистки первичного отходящего газа электродуговых печей. 4. Минимизация генерирования побочных продуктов. 5. Применение замкнутой системы водяного охлаждения для оборудования печи.

 

Таким образом, согласно концепции BREF, «наилучшая имеющаяся технология»:

1. отражает новейшую и наиболее эффективную разработку;

2. служит основой для определения уровней выбросов, обеспечивающих их минимально возможное воздействие на окружающую среду;

3. охватывает вопросы проектирования, строительства, эксплуатации, обслуживания и остановки предприятий и оборудования;

4. предопределяет развитие в соответствующем масштабе экономически и технически оправданных мер в данной промышленной отрасли с учетом отношения затраты/прибыль;

5. вводит в действие технологию, которая наиболее эффективна в целом с точки зрения достижения высокого уровня экологической защиты.

Выбросы в окружающую среду

До середины ХХ столетия считалось, что природная среда в состоянии поглотить и переработать все техногенные и антропогенные выбросы. Затем, как указывалось выше, в основу взаимоотношений технической цивилизации и природы была положена концепция очистки воздуха и воды от выбросов, получившая название «end-of-pipe» - «на конце трубы» /1…10/.

В любом производственном цикле образующиеся отходы и выбросы в целом неустранимы: они могут быть существенно уменьшены технологическими способами, переведены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве. Поэтому в ходе имеющего место в настоящее время этапа устойчивого развития индустриальной цивилизации в передовых странах пришли к выводу, что «end-of-pipe» требует существенного усовершенствования и принципы «экологически чистого производства» должны базироваться на превентивном подавлении выбросов технологическими методами /1…12/.

Упомянутое обстоятельство хорошо иллюстрируется постепенным совершенствованием структуры нормативного положения ЕС по защите от выбросов воздушного бассейна «TA-Luft», действующего с 1986 года. В 1994 году в основу «TA-Luft» были положены документы аудиторской проверки технологий и производств на совместимость: с окружающей средой (UVP) и требованиями здоровья (GVP). Аналогичный подход был реализован в Японии в виде регистра выбросов и переноса загрязнителей (PRTR). Концепция «UVP – GVP» в итоге стала составной частью международной серии стандартов ISO-14000 /34…39/.

Наиболее эффективными способами организации и контроля охраны окружающей среды в передовых индустриальных странах в современных условиях считаются: менеджмент окружающей среды, экологические балансы, добровольные соглашения и привлечение общественности /17, 40/. Менеджмент окружающей среды в Европе базируется на двух основных программных документах: Директиве ЕС № 1836/93 и стандарте DIN ISO 14001: 1996 «Системы менеджмента охраны окружающей среды: техническая характеристика и руководство по применению» /17, 22, 40/.

Таким образом, оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС) в 1990-х годах была доведена до общепринятой практической реализации. Установившаяся международная практика предусматривает проведение экологического аудита. Основной международный документ, регламентирующий нормы и процедуру его проведения, стандарты серии ISO-14000, разработан Международной организацией стандартов и принят Европейским Союзом в апреле 1995 г. В экологическом аудите участвуют многие международные организации. Наиболее крупными и известными из них являются Круглый стол по экологическому аудиту, Форум по экологическому аудиту, Институт экологического аудита /6, 7, 14, 33, 41, 42/.

Широко распространенную методику по проведению экологического аудита предприятий (в том числе промышленных) разработал Европейский Банк реконструкции и развития (ЕБРР) /7, 17, 22/. Процедура экологического аудита по версии ЕБРР подразделяется на следующие этапы: подбор команды аудиторов; сбор необходимой информации; анализ полученных данных; выдача рекомендаций и составление заключительного отчета. Протокол аудита оценки состояния окружающей среды является аналогом финансового аудиторского отчета. Согласно этому документу в заключительный отчет наряду с общей информацией о сбросах, выбросах и захоронениях отходов необходимо включать:

– историю развития предприятия,

– вопросы, касающиеся использования и экономии энергии,

– данные по оборудованию, использующему технические масла,

– информацию по асбесту, мелкодисперсным порошкам и волокнистым материалам,

– данные о технике безопасности и охране здоровья людей,

– материалы по шуму, вибрациям, магнитным полям,

– планы пожарной безопасности, охраны и действий в условиях аварий.

Первыми компаниями, разработавшими собственные программы экологического аудита, стали US Steel, Allied Chemical, Occidental Petroleum. В ЕС активные работы по экологическому аудиту стали проводиться после принятия директивы ЕС 1836/93 от 29 июня 1993 года «О добровольном участии предприятий в системе экологического менеджмента и аудита (EMAS)».

При проведении процедуры EMAS (в отечественном варианте – ОВОС – оценка воздействия на окружающую среду) для проектируемого предприятия или внедряемой технологии должны быть решены следующие основные задачи:

• выявлены и проанализированы все возможные воздействия реализуемого инженерного решения на окружающую среду в районе внедрения или проектирования;

• спрогнозированы и оценены изменения окружающей среды, которые произойдут в результате оказанных на нее воздействий;

• предсказаны и классифицированы по значимости экологические и связанные с ними социальные, экономические и другие последствия реализации проекта;

• учтены возможные последствия осуществления реализуемых проектов /6…8/.

Отличительной особенностью экологически чистого производства является отказ от применения систем очистки газов и воды от загрязнений как основного средства борьбы с выбросами и требования их превентивного подавления технологическими способами. Однако для выбора стратегии подавления выбросов необходимо решить ряд задач методического характера, поскольку во многих случаях, как производители продукции, так и контролирующие службы не знают, что в действительности выбрасывается в окружающую среду при проведении производственного процесса и что должны, следовательно, выявлять и контролировать службы экологического мониторинга. Поэтому в содержание ОВОС должны входить расчеты возможных выбросов. Между тем, для большинства действующих технических систем вся схема экологического мониторинга основана на контроле выбросов нескольких наиболее известных газовых и конденсированных компонентов. Остальные составляющие выбросов, таким образом, считаются неизвестными и контролем не охватываются /8, 14, 15, 21, 23…28/. Параметры, контролируемые в настоящее время применительно к агрегатам черной металлургии, приведены в таблице 2 /7, 14, 23, 25/.

Таким образом, расчет выбросов в окружающую среду должен основываться на двух фундаментальных принципах:

- составление материального баланса химических элементов на входе и выходе любой действующей техногенной системы;

- определение наиболее вероятного химического состава и физических свойств выбросов в окружающую среду /8/.

 

Таблица 2. Выбросы, контролируемые на предприятиях черной металлургии в соответствии с требованиями международного стандарта DIN ISO 14001 /25/

Металлургическое производство	Контролируемые выбросы
Производство кокса	Оксиды азота (NOx); оксиды серы (SOx); пыль, каменноугольная смола, фенолы, сероводород (H2S), аммиак (NH3), стоки, летучие органические вещества, полициклические ароматические углеводороды, диоксины и фураны (PCCD/F)
Производство агломерата	Оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx), сульфиды, пыль, монооксид углерода (СО), диоксины и фураны(PCCD/F); свинец, кадмий, цинк, никель, хром, щелочи, радиоактивные изотопы (210 Po, 210 Pb), летучие органические вещества, углеводороды, полихлордифенил, хлориды, фториды
Фабрики окомкования	Оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx), пыль, монооксид углерода (СО)
Доменное производство	Оксиды азота (NOx), оксиды серы (SOx), сульфиды, пыль, монооксид углерода (СО), фенолы, сероводород (H2S), цианиды, шлам, шлак
Кислородно- конверторное производство	Монооксид углерода (СО), пыль, шлам, шлак, дымовые газы, тяжелые металлы, включая цинк, свинец и олово
Электро- сталеплавильное производство	Оксиды азота (NOx); оксиды серы (SOx), монооксид углерода (СО), пыль, шлам, шлак, дымовые газы, тяжелые металлы, летучие органические вещества, полициклические ароматические углеводороды, полихлордифенил, диоксины и фураны (PCCD/F)