Наука и технологии России

Вход Регистрация
26.02.16 | Наука и техника: Экология Андрей Бахур

Обращение к «природоподобным технологиям» - в чем новизна?

В данной публикации мы постараемся разобраться с тем, что нового содержит призыв к использованию «природоподобных технологий», о котором шла речь в предыдущей статье.

Этот призыв прозвучал на сессии Генеральной Ассамблеи ООН 2015 года.  Президент РФ (в контексте климатического форума, который прошел в Париже в декабре 2015 г.) поставил вопрос о том, чтобы с использованием «природоподобных технологий» найти решение проблемы сокращения выброса парниковых газов и снизить остроту торга квотами на них, которая не может продолжаться вечно.

Очевидно, что в основе высказанного желания обратиться к этому опыту лежит известное наблюдение. Как правило, в природе выделяемые в ходе одного процесса вещества далее либо непосредственно используются в другом процессе, либо разлагаются на более простые и опять же используются уже в таком виде. Сбрасываемая деревьями по осени листва перегнивает и становится удобряющей подпиткой сбросившим ее деревьями и растениям, которые живут под их сенью. Отметим, что при этом химическая нагрузка, которую создают гниющие листья, не приводит к повреждениям поверхности земли. Т.е. интенсивность всех составляющих этого процесса «отрегулирована».

Возвращаясь к основной линии статьи, отметим, что двуокись углерода (СО2), второй по значимости парниковый газ, в непосредственном виде необходим для растений как источник углерода (кислород при этом освобождается). Это обеспечивает поглощение углекислого газа из атмосферы. Метан (СН4) и озон (О3) – третий и четвертый по значимости, имеют свои схемы разложения до таких веществ, которые поступают в последующий природный оборот. Несколько иначе выглядит природная схема регулирования основного парникового газа – водяного пара (вода в привычных для нас условиях практически не разлагается). Потепление приводит к увеличению ее испарения. Это, в свою очередь, приводит к более развитой облачности и уменьшению проникновения прямого солнечного света, понижая температуру и, как следствие, интенсивность парообразования от вод планеты.

Отметим и то, что естественная интенсивность образования и поглощения углекислого газа, образования и разложения метана и озона «сбалансированы». И для содержания водяного пара в естественных условиях также находится точка равновесия.

Наша производственная деятельность «разбалансирует» ситуацию. Увеличивая интенсивность «поставок» в атмосферу углекислого газа, мы при этом еще и уменьшаем площадь лесов, поглощающих его. Не компенсируем мы и дополнительные выбросы метана и озона. А из-за роста содержания этих газов «сдвигается» вверх точка описанного выше равновесия в регулировании испарения воды.

Если мы хотим решить эту проблему «природоподобно», то должны применить искусственную схему поглощения углекислого газа и его переработки в углерод, которая дополнит природные возможности до необходимой общей производительности. Методы, в которых мы при пристальном взгляде увидим элементы «технологии» фотосинтеза, известны и даже опробованы экспериментально. Однако их техническая реализация в рамках действующих экономических представлений и порождаемых ими моделей – нерентабельна. Т.е., если рассматривать их как схему получения углерода, то он обойдется гораздо дороже, чем тот, который мы получаем уже известными способами. В отношении метана ситуация проще – здесь просматриваются предпосылки для создания рентабельного производства. Но доля метана в общем объеме парниковых газов не очень велика.

Очевидно, что подобные же вопросы возникают не только в отношении парниковых газов. К успехам можно отнести решение задачи переработки использованных автомобильных шин. Их объем в общем потоке городского мусора – до 5%. Срок их естественного разложения – 150 лет. Да и в результате остаются концентраты не самых «приятных» веществ. Однако, в данном конкретном случае удалось найти решение для организации рентабельной переработки отработавших покрышек. За счет их механического дробления мы получаем полуфабрикат для производства новой продукции (существуют и технологии химической переработки, но они сложнее и «грязнее»).

Еще один прецедент – переработка отслуживших батареек. Они содержат много интересующих нас достаточно ценных веществ: цинк, марганец, кадмий и др., которые вместе с тем представляют серьезную угрозу для окружающей среды. Существуют производства по переработке таких элементов питания, но пока они непосредственно нерентабельны, т.е. получаемые таким образом цинк, марганец, кадмий и др. стоят заметно дороже, чем при основных производствах этих материалов.

На этих примерах мы уже видим бросающуюся в глаза постановку задачи «природоподобности» технологий. Это то, что они должны содержать не только схему производства непосредственно интересующей нас продукции, но и включать в себя схему утилизации ее (после завершения использования) и отходов, где каждая ветвь должна заканчиваться веществами и материалами:

  • либо «легкоусвояемыми» для естественных процессов;
  • либо являющимися входящими для других технологических схем.

Подводя итог, можно отметить, что в этих описаниях мы можем увидеть два уровня «природоподобности»:

1) уровень получения отдельных частных результатов, продукции, где мы, так или иначе, используем те решения, которые уже наработаны в природе (т.е., строго говоря, «неприродоподобных технологий» не существует);

2) «вписание» процесса получения продукции в окружающую хозяйственную среду, предусматривающего использование всех его последствий (отработавшей продукции и производственных отходов).

Итак, становится очевидным, что использование «природоподобности» в таком понимании уже давно не новость. Как видно из приведенных примеров, мы уже пытаемся дополнять известные производственные схемы утилизирующими предприятиями, на которых снижают «вредность» отработавших изделий и извлекают из них то, что необходимо в действующем хозяйственном обороте.

Однако создание этих производств происходит спонтанно. Мы начинаем «креститься», когда «гром загремел». И действовать, когда очередное перепроизводство какого-либо вида отходов стало угрожающим (как в случае с переработкой батареек) или появилось рентабельное производственное решение (как в примере с использованными автопокрышками).

Итак, в обращении к идее «природоподобных технологий» на отмеченных выше двух уровнях их классификации для решения проблемы «перепроизводства» парниковых газов принципиальной новизны нет. Она может появиться в нахождении конкретных инженерных решений по переработке углекислого газа, метана, озона, при котором можно будет организовать рентабельное производство того, что нам необходимо (в частности, углерода), дополнив этим природные компенсационные механизмы.

Т.е. большая часть новизны предложения Президента РФ содержится не в эффектных словах о «природоподобных технологиях», а в том, как предлагается организовать работу по решению проблемы парниковых газов. Сущность предложения в том, что противопоставляющий всех друг другу торг по вопросу квот на их выброс естественным образом инвертируется в совместную работу ученых и инженеров разных стран по созданию общего производственного комплекса, поставляющего сырье, полученное из парниковых газов. В этом случае производственный результат будет не временным разрешением всеобщего конфликта, а фундаментальным решением, качественно снижающим его остроту, а может быть и разрешающим конфликт как таковой.

Как ни покажется парадоксальным, но и этот аспект предложения тоже можно рассматривать с точки зрения «природоподобности». Для раскрытия такого понимания перейдем к некоторым обобщениям. Ситуация с парниковыми газами, примеры с утилизацией использованных шин и батареек (список таких прецедентов гораздо шире) рассмотренные выше, позволяют говорить о том, что фактически складываются новые требования к созданию всего комплекса используемых технологий. В их состав сразу должны включаться не только операции, непосредственно обусловленные производством требуемого продукта, но и операции по утилизации отработавшей продукции и других отходов. Т.е. создавая новую технологию, развивающую хозяйственную систему, мы должны будем следовать «опыту» развития биоценозов, в которых любые изменения «вписываются» в сложившийся комплекс «отношений». В процессах природной эволюции присутствуют подобные системно-объединяющие мотивы.

Таким образом, к двум ранее отмеченным уровням «природоподобия» мы добавляем:

3) организация взаимодействия комплекса отдельных технологических процессов в единую систему.

Вот только для достижения такого результата нельзя рассчитывать на спонтанность нахождения решений для отдельных технологических процессов. Ее необходимо принимать в расчет как некую возможность, ибо никто не может предсказать время, место изобретения и личность изобретателя (хотя, конечно, нельзя отрицать и того, что есть научно-инженерные центры, в рамках которых такое событие более вероятно). Но спонтанности изобретения можно придать направленность, исходя из общего замысла всей системы. А этой направленности также есть природный аналог, но об этом в следующей публикации цикла.

РЕЙТИНГ

1.00
голосов: 1

Обсуждение

Новости

«ЭкзоМарс» скорректировал траекторию полета к Красной планете

Масличная пальма несёт угрозу вырубки тропическим лесам

Предки людей страдали от рака почти 2 млн лет назад

Pokemon Go лишил лидерства порно в Google

В Великом Новгороде обнаружили боярские саркофаги XII-XIV веков

Большое красное пятно Юпитера ведет в его недра

Кстати,
на
52%
сократились...
Конференция IPS-21 IVAO