Польза промышленности для окружающей среды

В эпоху электронных книг, смартфонов и ноутбуков бумажная промышленность продолжает процветать. Производство наносит вред окружающей среде, однако индустрия пытается этого избежать.

Что получится, если смешать ткань, пеньку, рыболовные сети и кору тутового дерева? Похоже на рецепт народного средства, но примерно такими были ингредиенты первых материалов для письма в Древнем Китае. Легенда гласит, что однажды ученый принес императору Хань список политических предложений. Для того чтобы презентовать стартап, понадобились 3 тыс. бамбуковых дощечек, которые несли во дворец двое силачей. Изобретение бумаги в 105 году н.э. было сравнимо с появлением интернета — жизнь изменилась кардинально. Новый материал поначалу в основном использовали для упаковки дорогих подарков. Прошло более тысячи лет, прежде чем бумага пришла в Европу, где все это время писали на пергаменте. Королевское общество подсчитало, что для поддержания письменности между 1150 и 1850 годами было зарезано больше 4 млн коз и овец.

Что происходит сейчас

В настоящее время в мире используют около 400 млн т бумаги в год. Наличные купюры, квитанции, картонные коробки и изделия из папье-маше — все это быстро приходит в негодность и остается ненужным. Возможно, человечество движется к отказу от наличных денег, но безбумажное общество, как говорил американский библиограф Джесси Шера, «примерно так же правдоподобно, как санузел без бумаги». Спрос на продукцию из целлюлозы растет в том числе из-за отказа от пластика.

Как создают бумагу

Процесс начинается с обработки древесины, в большинстве случаев хвойных пород (ель, сосна, пихта). Из лиственных используется в том числе эвкалипт. Дерево состоит из целлюлозных волокон, связанных натуральным клеем — лигнином. На первом этапе его удаляют, что позволяет волокнам менять форму. Затем целлюлозу дробят и варят с гидроксидом и сульфидом натрия. После щелочной обработки добавляют диоксид хлора, чтобы отбелить массу. Каждый этап требует большого количества воды: по данным Института для образования в области водных ресурсов ЮНЕСКО, на один лист формата А3 уходит около 13 л жидкости.

Деревья и энергоресурсы

Бумажная промышленность ежегодно уничтожает более 100 млн га леса, сообщает НПО Environmental Paper Network, объединяющая более 170 общественных организаций по всему миру; по размерам это сопоставимо с площадью Египта. О пагубном влиянии производителей бумаги на окружающую среду пишут и авторы исследования McKinsey Global Institute. В некоторых регионах деятельность предпринимателей приводит к исчезновению лесов, и, соответственно, к увеличению объема углекислого газа в атмосфере, и к потере биоразнообразия. На бумажных фабриках тратится не только древесина, но и энергия: на эту сферу производства приходится 2% общего углеродного следа в мире.

Токсичные воды

Производство бумаги загрязняет реки. После всех стадий обработки в воде остается примесь органических соединений, щелочи и отбеливателя. Токсичные вещества опасны для рыб и диких животных даже при концентрации в 2%. Однако заводы стараются уменьшить количество воды, необходимой для производства. Некоторые компании, такие как McKinley в штате Нью-Мексико, перерабатывают сточные жидкости. Они выступают за переход от токсичного диоксида хлора к озону, который оказывает гораздо меньшее воздействие на окружающую среду. Возможно, скоро станет популярной не ярко-белая, а желтоватая бумага — тем самым производители смогут отказаться от вредного процесса отбеливания.

Как сберечь энергию

Бумажная индустрия ищет пути для сохранения энергии. Хотя в 2017 году в мире было произведено на 25% больше бумаги и картона, чем в 2000-м, количество использованной энергии выросло всего на 5%. Отчасти это связано с новыми технологиями, а также с ростом переработки вторсырья. По данным информационной системы SETIS при Европейской комиссии, бумажные фабрики в Европе самостоятельно производят почти половину потребляемой ими энергии, сжигая собственные твердые отходы — обычно смесь остатков целлюлозы и лигнина.

Как восстановить деревья

Несмотря на то что большая часть бумаги производится с учетом природных ресурсов, остаются регионы, где идет незаконная вырубка. Руководители производств ввели практику посадки нескольких новых деревьев взамен одного уничтоженного. Так, по данным Министерства лесного хозяйства США, с 1952 по 2012 гг. в стране постоянно высаживали миллионы деревьев для нужд лесной промышленности.

Чем поможет переработка

До 2018 года миллионы тонн мусора, собранного в США, Европе и Австралии, отправлялись на переработку за границу (хотя были опасения, что его захороняют). Основную часть использованной бумаги увозили в Китай до принятия запрета на импорт отходов, напоминает BBC. Ресайклинг остается одним из самых очевидных и значительных шагов по сохранению природы. За счет переработки уменьшается количество производимой бумаги. Товарооборот продуктов из вторичного сырья только в США составляет $139 млрд; это почти 40% от общего числа поставок бумаги. Фактически в 2017 году спрос на переработанную бумажную целлюлозу должен был превысить изготовление на 1,5 млн т, но этого не произошло благодаря вторичному производству.

Пищевая и перерабатывающая промышленность, как и многие другие отрасли народного хозяйства, является источником негативного воздействия на окружающую среду. Широкая номенклатура различных видов сырья и готовой продукции, выпускаемой вместе с многообразием и различным уровнем экологической безопасности промышленных технологий определяет значительные различия в количестве и загрязненности производственных отходов.

Производство пищевых продуктов сопровождается образованием жидких, газообразных и твердых отходов, загрязняющих гидросферу, атмосферу и почвы. Но основной проблемой экологии пищевых производств проблема воды. Все предприятия нуждаются большое количество воды, используемой непосредственно в технологии основного продукта (пивоваренная, спиртовая, сахарная), для мойки оборудования и других целей. Большинство этой воды в виде загрязненных стоков выводится с процесса и поступает в окружающую среду. Среднегодовое количество сточных вод на пищевых предприятиях составляет (м3): на 1 т хлебобулочных изделий – 2,9; на 1 т свеклы в производстве сахара – 1,7; на 1000 дал пива – 76; на 1 т прессованных хлебопекарных дрожжей – 170 на 1000 дал спирта – 1300. Большая часть этих сточных вод представлена сильно загрязненными водами, характеризуются величиной ХПК (химическое потребление кислорода) от 2000 до 60000 мг О2 / дм3. Основной их особенностью является высокое содержание растворенных органических веществ. Сброс таких вод в городские канализационные сети не разрешается, а вывод и сбора их на “полях фильтрации” приводит к образованию токсичных веществ с неприятным запахом, загрязняющих атмосферный воздух на значительной территории. Кроме того под эти сооружения необходимо отводить значительные площади земельных угодий сельскохозяйственного назначения.

Наибольшее отрицательное влияние на окружающую среду создают мясная, сахарная, спиртовая и дрожжевая отрасли пищевой промышленности. Поступления загрязненных сточных вод, содержащих органические вещества растительного и животного происхождения, в естественные водоемы приводит к ухудшению условий жизнедеятельности гидробионтов в результате того, что на разрушение этих веществ расходуется кислород, растворенный в воде и является одним из важнейших условий жизнедеятельности биоты водоемов. Так, один литр сточных вод спиртзавода, мясокомбината или сырзавода может “испортить” несколько тысяч литров речной или прудовой воды.

Особенностью легкой промышленности является отсутствие значительных загрязнений воздуха инертными веществами, поэтому предприятия располагают в пределах зоны, предназначенной для застройки.

На предприятиях хлопчатобумажной, льняной, шерстяной промышленности возникают загрязнения воздуха пылью в процессе транспортировки, сортировки, обработки сырья. На фабриках первичной обработки сырья образуется минеральная пыль, в основном состоит из частиц почвы. На шерстяных и льняных предприятиях образуется органическая пыль. Концентрация пыли в сортировочных и чесальных цехах хлопчатобумажных производств составляет 2-16 мг / м3, а в ткацких и прядильных 2-8 мг / м3.

Кожевенно-обувная промышленность после текстильной является важнейшей подотраслью легкой промышленности и одна из основных загрязнителей окружающей среды. Основной техногенный давление она оказывает на водные среды. Сточные воды содержат шерсть, кровь, жиры, сульфаты, сульфиды, хлориды, хроматы, щелочи, кислоты и др.

Осадок сточных вод кожевенных предприятий состоит из большого количества взвешенных веществ. В нем содержатся хром, жир, сульфаты, сульфиды, бактериальные и биологические загрязнители. Из-за присутствия большого количества трудноокисляемой органических веществ сточные воды могут загнивать.

Загрязнение окружающей среды от деятельности трикотажной промышленности заключается в наличии двух потоков загрязняющих веществ:

• токсического – появляется в результате окрашивания и обработки высококонцентрированного продукта;

• нетоксичного – процесс мерсеризации.

В сточных водах содержится около 20 видов загрязняющих компонентов. Концентрация их часто превышает допустимые нормы, поэтому необходимо предварительная очистка стоков от краски. Осадок сточных вод трикотажных комбинатов создается в фарбувально- отделочных цехах. Там содержатся растворимые и нерастворимые смеси – это тряпье, волокна, сшитая шлихта, волосы, краска. Но главные загрязнители – это растворы кислот, высокомолекулярные препараты. Осадок занимает 1% общего объема воды, очищают.

Предприятия меховой промышленности для дубления и окраски меха в год потребует 9 млн. М3 воды и тратят различных химических веществ и соединений до 100 тыс. Тонн. Основное направление интенсификации обработки кожи заключается в применении более концентрированных технологических растворителей и сухих реагентов, растворяются в капиллярах сырья. Более эффективным процессом является выделка и крашение меха в органических растворах, без воды. Токсичность сточных вод в меховом производстве обусловлено наличием в них шестивалентного хрома красителей и формалина.

Исследователи проанализировали экологические
последствия функционирования почти 40 000 ферм, производящих 40
основных продуктов, пишет phys.org.

Исследование проведено учеными из Оксфордского университета и
Швейцарского сельскохозяйственного научно-исследовательского
института «Агроскоп». Они изучили 1600 различных процессов,
касающихся производства, упаковки, торговли, и создали наиболее
полную базу данных по воздействию разных видов пищевой
промышленности на окружающую среду.

Ученые обнаружили значительные различия между производителями
одного и того же продукта. Так, производители говядины,
использующие технологию высокого давления, создают 105 кг в
эквиваленте CO2 и используют 370 м2 земли для получения 100
граммов белка, что соответственно в 12 и 50 раз больше, чем
производители говядины с низким уровнем воздействия. В то же
время производители говядины с низким уровнем воздействия
используют в 36 раз больше земли и создают в 6 раз больше
выбросов, чем производители гороха. Это касается и алкогольных
продуктов: одна пинта пива, например, может создавать в 3 раза
больше выбросов и использовать в 4 раза больше земли, чем другая.

«Две вещи, которые выглядят одинаково в магазинах, могут иметь
абсолютно разное воздействие на планету. В настоящее время мы не
знаем этого, когда делаем выбор в пользу какого-то продукта.
Кроме того, эти различия не берутся во внимание политиками при
разработке стратегий, призванных уменьшить воздействие фермеров
на окружающую среду», – говорит Джозеф Пуор из Департамента
зоологии и Школы географии и окружающей среды.

В итоге небольшое количество производителей использует
значительную часть ресурсов. Только 15% производства говядины
создает ~ 1,3 миллиарда тонн в эквиваленте CO2 и использует ~ 950
миллионов гектаров земли. Если взять глобально все продукты
питания, производство которых вошло в исследование, то 25%
производителей в среднем составляют 53% от общего влияния на
окружающую среду. Этот перекос подчеркивает необходимость
повышения эффективности производства в пищевой системе.

«Производство продуктов питания создает огромные экологические
нагрузки, не являясь при этом необходимым следствием наших
потребностей. Последствия можно значительно сократить, изменив
процесс производства и продукты, которые мы потребляем, – говорит
Джозеф Пуор. – Одной из ключевых проблем является необходимость
находить решения, с одной стороны, эффективные для миллионов
различных производителей, с другой – уникальные для каждого
хозяйства. Способ, подходящий для одного производителя, может
быть неэффективным или требовать компромиссов от другого. Это
сектор, где нам требуется множество разных решений,
распределяемых по миллионам разных производителей».

Производителям исследователи предлагают использовать новые
технологии. Одна такая разработка может работать на мобильном
устройстве. Она принимает информацию об используемом сырье,
выбросах, климате и почве, чтобы количественно оценить
воздействие на окружающую среду. Затем приложение дает
рекомендации о том, как уменьшить эти воздействия и повысить
производительность.

Однако производители имеют предел уменьшения экологического
воздействия. В частности, невозможно сделать так, чтобы
производство продуктов животного происхождения влияло на
окружающую среду меньше, чем растительные эквиваленты. Например,
литр коровьего молока с низким воздействием использует почти в
два раза больше земли и создает почти вдвое больше выбросов, чем
литр соевого молока.

Поэтому экологи призывают к изменению диеты и ограничению
потребления мяса или молочных продуктов, заявляя, что это
принесет наибольшую практическую пользу.

В частности, растительная диета может снизить количество вредных
выбросов и парниковых газов на 73%. Снижение потребления
дискреционных продуктов (масел, алкоголя, сахара и стимуляторов)
на 20% путем исключения производителей с высоким уровнем
воздействия снизит количество парниковых газов на 43%. Глобальная
площадь сельскохозяйственных земель будут сокращена на ~ 3,1 млрд
гектаров (на 76%). «Это позволит снять давление с тропических
лесов мира и отпустит землю обратно к природе», – говорит Джозеф
Пуор.

Таким образом, сработает мультипликативный эффект: когда
небольшие изменения в поведении имеют большие последствия для
окружающей среды. Однако для этого сценария требуется
информирование потребителей о воздействии на окружающую среду.
Возможно, для этого понадобятся экологические этикетки,
определенные налоги и субсидии.