Современные способы защиты окружающей среды

Зелёные технологии, которые помогают сохранить природу

Зелёные технологии – это разные решения, которые помогают грамотно управлять ресурсами и снижать негативную нагрузку на природу.

В этой статье мы расскажем о разработках, доступных в обычной жизни. Они позволяют организовать нашу работу и быт так, чтобы внести свой вклад в очищение планеты. Но сначала перечислим общий принципы, которые учитываются при создании экологических изобретений, а потом рассмотрим виды, на которые их делят.

Общие принципы экологических технологий:

• Устойчивое развитие общества и повышение общего благосостояния.

• Забота о будущих поколениях.

• Использование природы без истощения ресурсов.

• Ответственный подход к производству товаров.

• Экономия энергии в разных отраслях производства, сельского хозяйства, культуры и урбанистики.

• Ослабление климатических изменений и снижение общественной уязвимости к ним.

Виды экологических технологий

Организация экономического сотрудничества и развития предлагает делить экотехнологии на две большие группы:

1. Технологии общего экологического управления. Во-первых, сюда входят технологии вторичной переработки, идеи Zero Waste и работа с опасными мусорными полигонами.

Во-вторых, сюда включают все технологии по очищению природных ресурсов: воды, лесов, почвы, атмосферы. Инновации в сельском хозяйстве, прогнозирование погоды, новые подходы к еде (например, растительное мясо) и даже охрану здоровья на рабочем месте.

2. Альтернативная энергия. Это разработки по новым видам топлива и источникам возобновляемой энергии. В эту группу относят решения, которые повышают энергоэффективность домов, техники, транспорта, источников освещения, отопления. Например: ветряные электростанции, солнечные панели, гидроэлектростанции и геотермальные электростанции.

Ещё чистые технологии делят на эти категории:

• Активные (спасательные). Они работают с острыми проблемами: выбросами вредных веществ в атмосферу или неправильной утилизацией мусора.

• Профилактические. Это природоохранные законы и нормы, которые сохраняют ресурсы.

15 экологических изобретений, которые помогут спасти окружающую среду

1. Ручки из переработанных материалов и экологичные чернила

Сегодня ручки делают из картонных упаковок Тетра Пак и пластиковых бутылок. Но, пожалуй, самые необычные – это ручки из отходов пшеничного производства, корпус которых сделан с добавлением соломы и отрубей.

Проблему для экологии представляют не только обычные пластиковые ручки, но и чернила. Их часто производят с добавлением продуктов нефтепереработки. Но и здесь бывают безопасные решения. Air-Ink – чернила, сделанные из загрязнённого воздуха из выхлопной автомобильной трубы.

Для получения газов и сажи на трубу крепится сборщик. Потом в лаборатории из этого материала выделяют очищенный пигмент: для 30 мл чернил нужно, чтобы автомобильный двигатель работал 45 минут. Первые образцы таких маркеров раздали творческим людям – дизайнерам и художникам.

2. Экологичная обувь

Один из способов стать ответственным потребителем – задуматься о том, что носишь. Мировые бренды одежды и обуви всё чаще заботятся о корпоративной социальной ответственности и стараются вносить вклад в экологию.

Так, Adidas сотрудничает с организацией Parley for the Oceans, которая спасает океан от загрязнения. В коллекциях бренда есть кроссовки из пластика, собранного на побережье. Сначала мусор перерабатывают в волокна, а потом из них плетут ткань, которая становится основой для верхней части обуви. По такому же принципу в Adidas делают экологичные купальники и спортивные футболки.

Кстати, некоторые марки идут в экоматериалах ещё дальше: Osklen делает обувь из остатков лососевой кожи, Matt&Nat использует старые велосипедные шины для подошв, а Bourgeois Boheme укрепляет каблуки перемолотым известняком.

3. Экокожа из растений

Ирландский дизайнер Кармен Хиеса запустила в Филиппинах производство экологичной кожи на основе ананасовых волокон. Материал Pinatex, похожий на войлок, разрабатывали пять лет, а теперь из него делают сумки, верхнюю одежду, обувь, пояса и ремешки для часов.

Среди активных закупщиков такой кожи – Puma и Hugo Boss. А филиппинцы получают дополнительный заработок, ведь теперь фермеры знают, что делать с ананасовыми листьями, которые раньше просто гнили.

В компании Green Banana Paper из Микронезии производят аксессуары из другого материала – бананового волокна. Дело в том, что после сбора урожая фермеры срезают часть дерева, чтобы стимулировать рост растения. Если раньше эти отходы просто разлагались на земле, то теперь из них делают водостойкий и прочный материал.

4. Вещи из бочек для виски

Обычно крепкий алкоголь выдерживают в ёмкостях из дерева. Чтобы потом бочки не валялись без дела, их придумали перерабатывать и делать массу полезных вещей. Например, Original Grain производит часы. А на часть средств, вырученных от продажи такого экологического аксессуара, компания сажает в Сенегале плодовые деревья.

5. Детская мебель из старых игрушек

Экотехнологии часто базируются на переработке пластика, но речь обычно идёт о бутылках и пищевых упаковках. Голландская компания EcoBirdy пошла дальше и решила собирать сломанные игрушки в детских садах. Так ей удалось переработать 25 тонн игрушек, из которых делают мебель для малышей: столы, стулья, шкафы и лампы в форме зверюшек.

6. Автоматы для кормления котов и собак

Аппараты по приёму пластиковой или стеклянной тары давно есть в разных странах. Но именно в Турции, где все обожают животных, компания Pugedon разработала устройства по сбору мусора, которые в обмен на бутылку высыпают в миску 20 граммов корма. Работают такие автоматы на солнечной энергии.

7. Душ, который экономит воду

Новые экологические технологии позволяют каждому поучаствовать в сбережении ресурсов. Так, стартап Nebia в США представил душевую систему, которая экономит до 70% воды в день. Разработкой занимались инженеры NASA и Tesla, а инвестировала в проект компания Apple.

Секрет в том, что вместо обычной водяной струи из душевой насадки распыляются капли. В результате за минуту вы тратите лишь 2–3 литра воды. Капельки быстрее покрывают кожу и смывают с неё грязь. Так вы не просто моетесь, а оказываетесь в облаке тёплого тумана.

8. Дома из конопли

Костробетон – строительный материал на основе стеблей сельскохозяйственной конопли. У него хорошая тепло- и звукоизоляция, высокая стойкость к гниению и защита от насекомых и крыс. Из конопли делают как целые коттеджи, так и небольшие хранилища для овощей и фруктов.

Несколько лет назад на рынке появился новый костробетон Hempcrete от команды Массачусетского института и дизайнера Чада Нутсена. Материал поглощает из атмосферы углекислый газ, из-за чего известь в составе конопляных блоков кальцинируется, а значит, дом со временем становится прочнее.

9. Газетная древесина

Дизайнер Мики Мейер из Нидерландов предложил с пользой применять непроданные тиражи газет, ради печати которых вырубают тонны лесов. Он придумал Newspaper Wood – спрессованный материал на основе бумаги и органического клея.

Из такой древесины выпиливают мебель и интерьерные украшения. Изделия можно спокойно сверлить, лакировать и шлифовать. Чтобы материал напоминал дерево с его оригинальным рисунком, газеты склеивают изгибами, помещая под пресс.

10. Капсула Мунди

Под таким загадочным названием скрывается не что иное, как экологичный гроб. Использование деревьев в ритуальных целях сокращает долю лесов на земле. Поэтому дизайнеры из Италии Анна Чителли и Рауль Бретцель предложили создавать для захоронения людей органические капсулы из древесной стружки.

Идея кокона в том, что необычный гроб вместе с телом покойного послужит питательной основой для дерева, которое можно высадить сверху.

Породу дерева человек сможет выбрать ещё при жизни, а в первое время за саженцем будут ухаживать близкие умершего. Если эта идея станет популярной, кладбище превратится в экологичную зелёную зону.

11. Многоразовая пищевая плёнка

Фермер из Вермонта Сара Кек, задумавшись об ущербе от пластика, разработала натуральный упаковочный материал. Bee’s Wrap – хлопчатобумажная плёнка с пчелиным воском, маслом жожоба и древесной смолой. Под тёплыми руками этот узорчатый материал становится пластичным и принимает форму любого продукта. Хранить в плёнке можно всё, кроме мяса.

Природные материалы в составе обладают антибактериальными свойствами, поэтому еда остаётся свежей. Упаковку надо чистить с мылом, и, если делать это регулярно, то Bee’s Wrap прослужит целый год. Плёнку выпускают в разных размерах, в том числе для арбузов, пирогов и хлеба.

12. Умный термостат

Термостат Nest – одно из самых популярных устройств в США и Канаде с 2011 года. С его помощью экономят тепло в доме. Для управления гаджетом достаточно скачать приложение на смартфон, а потом задать нужную температуру. Термостат запоминает ваши предпочтения в разное время года и суток, а ещё будет формировать отчёты о потреблении энергии.

Новые модели Nest составляют расписание температуры в доме, автоматически отключают после вашего ухода кондиционеры, вентиляторы, увлажнители и сообщают об ошибках в системе отопления.

13. Съедобная вода в пузырьках

Чтобы сократить производство пластиковой упаковки, лондонская компания Rocks Lab запустила проект Ooho!. Идея разработки – в безвкусной, но съедобной и экологичной упаковке для воды. Разлагается такой шарик, если его не съесть, за 4–6 недель.

При создании пузырьков используются бурые водоросли с добавлением хлорида кальция. Жидкость сначала замораживают, а потом наносят на ледяную поверхность упаковочную смесь. Даже когда вода разморозилась, она сохраняет заданную форму, поэтому её можно брать с собой. Объём таких шариков от 50 мл.

14. Пластиковые дороги

Голландская компания PlasticRoad делает модули из переработанного пластика и собирает из них дороги. Это проще и дешевле, чем из асфальта. Модули мало весят и легко крепятся друг к другу, а внутри таких дорог прокладывают все нужные коммуникации. Срок годности модулей – несколько десятков лет, а потом их можно разобрать и снова переработать.

15. Ловушка для пластика в океане и «Морское ведро»

Ещё одно изобретение от голландцев, которое помогает собирать мусор в океане. Это специальная ловушка U-образной формы с поплавками. Она захватывает мусор на поверхности воды, который потом грузят на корабль-мусоровоз и отправляют на переработку. Планируется, что для сбора всего океанского пластика нужно около 60 таких ловушек и 20 лет.

А это «морское ведро» придумали два серфера, которых очень волнует вопрос экологии. За один раз оно собирает около 20 кг мусора, а ещё фильтрует воду от масла или нефти. Серферы тестировали разработку около 4 лет и говорят, что в него ни разу не попало ни одно живое существо.

Источник

Современные способы защиты окружающей среды

Защита окружающей среды от вредных веществ промышленного производства делает актуальным развитие новых технологических процессов и оборудования очистки промышленных сточных вод, краскосодержащих стоков лакокрасочных производств, отходящих и дымовых газов и др.

Все годы существования человеческой цивилизации отмечены активным потреблением и переработкой природных ресурсов, особенно в последнее столетие, связанное с периодом бурного развития научно-технического прогресса. Рост объемов промышленного производства неминуемо влечет за собой и рост его отходов — увеличение экологической нагрузки на окружающую среду. Загрязнением считается физико-химическое изменение состава природного вещества (воздуха, воды, почвы), которое угрожает состоянию здоровья и жизни человека, окружающей его естественной среды [1].

Примером эффективного решения экологических задач на производстве являются работы, осуществляемые объединенными усилиями специалистов Физико-технологического института РТУ МИРЭА и компании NANOPLUS TECH (Тайвань) («Наноплюстех»), в т. ч. в рамках технологии производства и использования наноионизированной воды (NSIW).

Наноионизированная вода со значением рН 12,5 производится электролитическим способом, обладает очищающими, дезинфицирующими и стерилизующими свойствами и в то же время полностью безопасна для человека, животных и окружающей среды [2]. Уникальные свойства продукта, получившего официальное название в России «щелочно-ионизированная вода» (ЩИВ), позволяют эффективно использовать его в различных промышленных применениях и в быту [3].

Промышленные применения: очистка готовых изделий и оборудования металлообработки, электронной и оптической промышленности; водяные завесы в лакокрасочной промышленности; в качестве разбавителя для СОЖ при металлообработке и шлифовки широкого круга материалов; очистка отходящих и дымовых газов; средство дезинфекции в сельскохозяйственном производстве и мясомолочной промышленности; стерилизация медицинского оборудования.

Применения в быту: противопылевое, антимикробное, антивирусное средство, распыляемое бытовыми и автомобильными увлажнителями воздуха; приготовление пищи: мытье фруктов и овощей, разделочных досок; уборка в квартире: мытье полов, протирка пыли, очистка бытовой техники; использование щелочной воды в качестве пятновыводителя.

Так, результаты исследований ЩИВ в Физико-технологическом институте в качестве основы и рабочего раствора СОЖ продемонстрировали его антикоррозионные свойства совместно с обеспечением повышения стойкости и эксплуатационного периода шлифовального инструмента по сравнению с обычной СОЖ почти в 2 раза [4]. Этот эффект объясняется высокой очищающей способностью ЩИВ, которая эффективно удаляет из зоны обработки продукты шлифования и частицы абразивного инструмента.

Технология очистки промышленных сточных вод методом вакуумной низкотемпературной дистилляции
(Nano Recycling System — NRS)

Данная технология применима для сепарирования и очистки:
— отработанной СОЖ, загрязненной продуктами шлифования или резания;
— отработанных растворов линий гальванизации (золото, серебро, медь, никель и др.) и анодирования;
— смывных стоков использованной фтористоводородной кислоты;
— отработанных солесодержащих растворов, в том числе сульфата аммония и борсодержащих.

Структурная схема процесса и элементы оборудования показаны на рис. 1.

а)

б)

Рис. 1. Технология очистки промышленных сточных вод методом вакуумной низкотемпературной дистилляции: структурная схема процесса очистки (а); элементы оборудования (б)

Преимуществами данной технологии являются:
— высокая степень осушения, обезвоженная твердая фаза содержит не более 5% влаги;
— очищенная вода, составляющая 90% и более от переработанного объема, может повторно использоваться;
— широкий спектр жидких отходов;
— низкоэнергетические процессы и малый объем отходов;
— низкие эксплуатационные расходы;
— малая занимаемая площадь под размещение оборудования;
— непрерывный процесс, простота эксплуатации оборудования.

Технология очистки краскосодержащих стоков лакокрасочных производств (Nano Painting System — NPS)

Разработанное оборудование (рис. 2) предназначено для эффективного извлечения воды из стоков лакокрасочных производств и состоит из:
— системы разделения краски и воды;
— автоматического дозатора реагента;
— системы автоматизированного управления;
— системы дополнительного окисления воды (опционально);
— системы обработки шлама (опционально).

Рис. 2. Оборудование очистки краскосодержащих стоков лакокрасочных производств

Технологический процесс показан на рис. 3. Продукты разделения краскосодержащих стоков на очищенную воду и обезвоженный шлам показаны на рис. 4.

Рис. 3. Технологический процесс обработки краскосодержащих стоков лакокрасочных производств

а)

б)

Рис. 4. Продукты разделения краскосодержащих стоков: очищенная вода (а); обезвоженный шлам (б)

Преимуществами технологии очистки краскосодержащих стоков лакокрасочных производств являются:
— эффективное очищение различных краскосодержащих стоков на водной основе;
— очищенная вода не имеет запаха и может быть использована повторно несколько раз;
— отделенный шлам краски может выгружаться автоматически, что уменьшает трудозатраты;
— собранный шлам может быть дополнительно обезвожен на 50–80%;
— высокая степень автоматизации процессов, затраты на персонал сокращаются;
— площадь рабочего бассейна значительно меньше, чем у аналогичных систем очистки;
— низкое энергопотребление;
— использование дополнительного оборудования для кислородного окисления воды позволяет обеспечить полную рециркуляцию воды (нулевой сброс и экономию водных ресурсов);
— извлечение шлама краски со дна бассейна может производиться непрерывно, без остановки технологического процесса;
— низкая себестоимость процесса.

Технология очистки отходящих и дымовых газов от вредных веществ с помощью микропузырьков нано- ионизированной воды (Nano Bubble treatment System — NBS)

Загрязнение воздуха может происходить как в результате производственной деятельности человека, так и из-за природных катаклизмов, например, при извержении вулканов. Основными источниками загрязнения воздуха являются: промышленное производство, транспорт, стихийные бедствия.

Факторами загрязнения воздуха, оказывающими негативное влияние на здоровье человека и окружающую среду, являются: взвешенные частицы; органические загрязнители; неорганические загрязнители [5]. Мелкие частицы с размером РМ2.5 и менее являются наиболее опасными, так как могут находиться в воздухе во взвешенном состоянии длительное время и вызывать смог [6]. Частицы с таким размером обладают, как правило, развитой поверхностью, активной поверхностной энергией и легко захватывают молекулы токсичных и опасных веществ. К органическим загрязнителям воздуха в виде летучих органических веществ (ЛОВ) относятся, например, формальдегид, толуол и другие. ЛОВ могут вызвать головную боль, тошноту, а в больших концентрациях — повреждение печени, почек, мозга и нервной системы [7]. Неорганические загрязнители: сульфиды, нитриды, хлориды — в сочетании с влагой воздуха образуют кислотные дожди, которые крайне негативно влияют на человека, животных и растения [8].

Традиционными способами предотвращения загрязнения воздушной среды вредными веществами являются: использование пылеулавливающих фильтров; каталитическое окисление; каталитическое горение; применение водных и угольных фильтров. Технология использования высокоактивной наноионизированной воды в виде микропузырьков является инновационной разработкой. Структурная схема технологического процесса и основные элементы оборудования очистки отходящих и дымовых газов от вредных веществ с помощью микропузырьков наноионизированной воды показана на рис. 5 и рис. 6.

Рис. 5. Структурная схема технологического процесса очистки отходящих и дымовых газов от вредных веществ с помощью микропузырьков наноионизированной воды

Рис. 6. Схема размещения элементов оборудования очистки отходящих и дымовых газов от вредных веществ с помощью микропузырьков наноионизированной воды

Технологический процесс очистки отходящих и дымовых газов основан на взаимодействии высокоактивных микропузырьков наноионизированной воды с вредными веществами, присутствующими в очищаемом газе. Микропузырьки имеют диаметр от несколько сотен нанометров до нескольких микрометров, обладают большой удельной поверхностью и высокой окисляемостью.

В системе распыления с помощью многоступенчатого насоса высокого давления и осевого вентилятора формируется туман из микропузырьков наноионизированной воды, который смешивается в реакционных резервуарах с подаваемым отходящим или дымовым газом. Из-за эффекта кавитации микропузырьки разрушаются за время не более 10 секунд, при этом генерируется большое количество теплоты и высокое давление в зоне их схлопывания. В результате данных процессов происходит быстрое разложение летучих органических веществ и газов, а также захват и осаждение взвешенных твердых частиц.

Система фильтрации и циркуляции воды обеспечивает вывод окисленных органических загрязнителей, осажденных микроскопических твердых частиц, а также возврат очищенной наноионизированной воды в систему распыления для формирования микропузырьков. При этом сброс сточных вод значительно сокращается. Опыт эксплуатации оборудования показал, что при очистке отходящих газов объемом 60 000 м3 в течение двух недель количество сточных вод составило не более 4‑х тонн.

На рис. 7 показан внешний вид установленного на производстве оборудования по очистке отходящих газов.

Рис. 7. Внешний вид оборудования очистки отходящих газов: колонна установки (1); емкость с расходной наноионизированной водой (2)

В таблице 1 приведены данные по объемам очистки отходящих газов с помощью микропузырьков наноионизированной воды на ряде предприятий Китая и Тайваня.

В таблице 2 и таблице 3 приведены результаты испытаний очистки отходящих и дымовых газов от органических и неорганических загрязнителей.

Таким образом, высокая эффективность оборудования по очистке отходящих и дымовых газов от вредных веществ с помощью микропузырьков наноионизированной воды позволяет применять данную технологию на лакокрасочных, химических, деревообрабатывающих, металлургических производствах, в том числе производствах по изготовлению пластмассовых изделий, а также на тепловых электростанциях и мусоросжигательных заводах.
В России более подробно о возможностях данных технологий можно будет узнать на крупнейшей выставке природоохранных технологий ВэйстТэк–2019, которая пройдет с 4 по 6 июня в Москве.

Литература

1. Голубев Г. Н. Учебник по геоэкологии. М.: Изд-во ГЕОС, 1999. — С. 338.
2. Кондратенко В. С., Кобыш А. Н., Рогов А. Ю., Сакуненко Ю. И. Международный трансфер технологий научной школы профессора Кондратенко В. С.//Русский инженер. 2018. № 1 (58). С. 40–47.
3. Кондратенко В. С., Кобыш А. Н., Рогов А. Ю., Кондратенко Е. В. Щелочно-ионизированная вода, перспективы промышленного применения. Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Информатика и технологии. Инновационные технологии в промышленности и информатике» («МНТК ФТИ‑2017»). Московский технологический институт. Выпуск 23 (XXIII)/Под редакцией д. ф.-м. н., проф. Булатова М. Ф. — М., 2017.
4. Кондратенко В. С., Кобыш А. Н. Бурляй Д. А. Применение наноионизированной воды при изготовлении СОЖ. Сборник научных трудов: материалы Всероссийской научно-технической конференции «Оптические технологии, материалы и системы» («ОПТОТЕХ–2016»): Московский технологический университет, Физико-технологический институт. Выпуск I (электронный ресурс)/Под редакцией д. т.н., проф. Кондратенко В. С. — М., 2016.
5. Влияние загрязненного воздуха на человека. [Электронный ресурс]. https://studfiles.net/preview/5171679/page:2/(дата обращения 15.03.2019).
6. Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки воздействия на здоровье человека // Региональные публикации ВОЗ,. Европейская серия. № 85. 2001. Копенгаген. — С. 38.
7. Опасность летучих органических соединений. [Электронный ресурс]. http://иванов‑ам.рф/obzh_kabinet/kultura/37.html (дата обращения 15.03.2019).
8. Кислотные дожди — отрицательные последствия выпадения вредных осадков. [Электронный ресурс]. https://vtorexpo.ru/ekologiya/kislotnye-dozhdi.html (дата обращения 15.03.2019).

Источник журнал «РИТМ машиностроения» № 3-2019

Источник