Материал: Промышленность и окружающая среда.

Рециклирование отходов цветных металлов имеет давнюю историю. Постоянное повышение доли вторичного сырья по мере роста потребления металлов в XX в. превратилось в устойчивую тенденцию. Ныне около >/з всего мирового потребления свинца и алюминия приходится на долю техно­ генного сырья, а в некоторых странах эта доля значительно выше (доля по­ требления вторичного свинца в Англии - 65%, вторичного алюминия в ФРГ - 40%). Таким образом, при увеличении производства цветных метал­ лов человек все в большей мере ориентируется на интенсификацию их ис­ кусственного восстановления из отходов, а не на наращивание добычи пер­ вичного сырья.

Однако практика показала, что такой путь требует значительных затрат на сбор, хранение, транспортировку и переработку отходов. Поэтому, чем больше объем ресурсопользования, тем обременительнее поддерживать и увеличивать его за счет рециклинга ресурсов. Недаром по мере роста по­ требления металлов увеличение вклада техногенного сырья сначала посто­ янно замедляется, а затем прекращается.

Аналогичные тенденции проявляются и при производстве железа. Так, с 1973 по 1980 г. доля железа, полученного из металлолома, выросла с 28,4 до 33%, однако затем эта величина стабилизировалась.

Стремление избежать увеличения рециклирования металлов вполне объяснимо дороговизной этого процесса. Лишь определенная часть метал­ лолома находится в таком состоянии, при котором вложения в его подго­ товку и сбор невелики. Это в первую очередь отходы собственно метал­ лургического производства, затраты на рециклирование которых значи­ тельно ниже, чем на получение металлов из руды. Назовем их отходами 1-й степени. Другие —отходы промышленности (кабели, агрегаты и пр.) и

общественного потребления (банки, другая посуда и пр.) - гораздо менее сконцентрированы в пространстве и для переработки требуют больших затрат на сбор и подготовку (отходы 2-й и 3-й степени). Наконец, часть ме­ таллов в процессе потребления сильно рассеивается в пространстве и из­ меняет свой химический состав, что приводит к росту усилий и затрат на их восстановление.

Поэтому чем большую часть отходов мы хотим восстановить, тем выше удельные затраты регенерации. Восстановить первые 10% отходов гораздо дешевле, чем вторые, а цена последних 10% может оказаться астрономиче­ ской (рис. 4.4). По мере истощения природных ресурсов удельные затраты на их добычу также растут нелинейно. В результате этого доля отходов, восстанавливать которую оказывается не дороже, чем добывать первичные ресурсы, постепенно растет.

По Люри, вклад техногенного сырья в получение продукции описывает­

где S - доля искусственно восстановленных ресурсов в общем объеме ресур­ сопользования, % \ R - общий объем ресурсопользования; a a b - коэффици­ енты.

Величина коэффициента а линейной регрессии показывает, насколько интенсивно происходит повышение антропогенной регенерации ресурсов по мере увеличения их потребления. Для некоторых материалов а равен:

цинк - 10,0; свинец - 8,4; бумага - 4,0; алюминий - 3,1; медь - 3,1; желе­ зо - 0,5.

Наиболее высокие значения интенсивности (а = 8-10) характерны для тех видов ресурсов, мировой уровень обеспеченности которыми очень ни­ зок. Так, обеспеченность цинком и свинцом равна 40 годам. Наиболее же низкие значения интенсивности относятся к ресурсам, дефицита в которых человечество пока не испытывает (обеспеченность запасами железа превы­ шает 250 лет).

Рассмотрим схему Д.И. Люри более подробно. В схеме используется по­ нятие эффективность ресурсопользования, под которым понимается отно­ шение объемов ресурсопользования (т.е. всего количества используемых обществом ресурсов - природных и техногенных) к общим затратам (на до­ бычу и регенерацию). Чем выше эффективность, тем дешевле достается об­ ществу каждая единица ресурса, тем больше остается людям для личного и общественного потребления.

Когда ограниченные регенерационные возможности природы переста­ ют удовлетворять растущие аппетиты человека, он продолжает наращивать объемы ресурсопользования за счет повышения антропогенных вложений в возобновление ресурсов. В результате доля ресурсов, бесплатно восстанав­ ливаемых природой, падает, а их часть, которая нуждается в искусственном возобновлении, растёт. Поэтому при переходе к технологиям типа “приро­ да-соратник” затраты на регенерацию ресурсов растут более быстрыми темпами, чем объемы ресурсопользования. Следствием этого становится неприятный сюрприз: антропогенная интенсификация возобновления ре­ сурсов хотя и обеспечивает увеличение объема ресурсопользования, но со­ провождается снижением его эффективности, т.е. каждая единица ресурса

обходится человеку все дороже. Об этом мы упоминали ранее (см. 4.1.5). Приведем в общем виде описание этого процесса. Прежде всего введем

некоторые обозначения:

R —объем ресурсопользования: количество всех ресурсов —возобнови­ мых и невозобновимых, первичных и вторичных, используемых обществом в единицу времени:

R = Лпв + Ядв + Янв, где Rпв’ Rab' Rнв " 0бъеМ РесУРсопользования при­

родно-возобновимых, антропогенно-возобновимых и невозобновимых ре­

сурсов соответственно;

Q - запасы всех ресурсов в природе;

кх- средние удельные затраты на добычу: количество вещества и энер­ гии, затрачиваемое на добычу единицы ресурса;

D = kxR - общие затраты на добычу ресурсов: суммарное количество ве­ щества и энергии, затрачиваемое на добычу ресурсов R. Причем, поскольку на это тратится определенная доля всех полученных обществом ресурсов, то

D - часть R;

к2- средние удельные затраты на регенерацию: количество вещества и энергии, затрачиваемое на регенерацию единицы ресурса и отходов;

V - общие затраты на регенерацию ресурсов: суммарное количество ве­ щества и энергии, затрачиваемое обществом на регенерацию отходов в ре­ сурсы. Причем, поскольку на эти цели тратится определенная доля всех по­ лученных ресурсов, то V - часть R;

Z = D + V - общие затраты на обеспечение ресурсного цикла, включаю­ щие затраты на добычу (D) и регенерацию (V) ресурсов. При этом Z - часть R;

А = R - Z - объем потребления: то, что человек может потратить для личных и общественных нужд после внесения затрат на обеспечение ресурс­ ного цикла. Объем потребления включает: j - чистое потребление, т.е. те ресурсы, которые общество действительно потребляет. Оно складывается из прямого потребления (например, хлеб) и косвенного (ресурсы для его вы­ печки, продажи и т.д.); / - непродуктивные потери, т.е. те ресурсы, которые превращаются в отходы, минуя стадию потребления. Разнообразные усо­ вершенствования технологий - это главным образом попытки изменить со­ отношение между / иу, увеличив чистое потребление за счет потерь. Таким образом, А = у + /;

Е= RIZ - эффективность ресурсопользования*, меняющаяся от 1 (при

А= 0) до бесконечности (объемы потребления приближаются к объемам ресурсопользования А = R).

*Д.И. Люри отмечает, что по аналогии с физикой отношение A I R соответствует смыслу КПД, а по аналогии с экономикой выстраивается показатель Е = R / Z —отношение всех до­

ходов к понесенным затратам, т.е. эффективность. В этом случае можно говорить и о рен­ табельности, как отношении прибыли от реализации продукции к полной ее себестоимости, приобретающей вид А /Z . Таким образом, для описания функционирования ресурсных цик­ лов можно использовать: R IZ — эффективность ресурсопользования —отношение количест­

ва всех получаемых обществом ресурсов к затратам на обеспечение ресурсных циклов (до­ бычу и регенерацию); A IR — КПД ресурсопользования - доля ресурсов, идущих на потреб­

ление в общем объеме антропогенного ресурсопользования; A IZ - рентабельность ресурсо­

пользования —отношение количества ресурсов, идущих на потребление, к затратам на ресурсопользование.

Таким образом, все используемые обществом ресурсы делятся на четы­ ре части:

-добычу;

-регенерацию;

-чистое потребление;

-непродуктивные.

Следовательно, R = D + V+ j + i.

Рано или поздно все ресурсы, для чего бы они ни расходовались, превра­ щаются в отходы.

W - количество отходов, образующихся в результате потребления ресур­ сов (W = R), включающие отходы ПВР, АВР и НВР: W = И^пвр + ^ авр + ^ нвр- Рассмотрим дальнейшую судьбу отходов (рис. 4.5). Отходы невозобно­ вимых ресурсов (VPHBP) принципиально не могут быть регенерированы до первоначального состояния. Определенную часть других отходов регенери­ руют в ресурсы потребления общества (эта часть равна VIк2), другую часть

бесплатно возобновляет природа.

Р - количество отходов, восстанавливаемых природой в ресурсы в еди­ ницу времени, Р <R;

Рт- максимальный регенерационный потенциал природы, т.е. макси­ мальное количество отходов, которое может восстановить природа в едини­ цу времени, Р < Рт.

На основе этих величин составляем балансовые уравнения: для отходов: ДЖ = R - Р - V/к2,

для природных запасов: AQ = Q - R + Р + V/k2.

Далее рассмотрим, как изменяют эффективность ресурсосбережения Е и объемы потребления А по мере увеличения объемов ресурсопользова­ ния R. Наиболее просто это можно сделать для технологий типа “природамать”, когда все ресурсы, используемые человеком, регенерирует природа, а общество тратит вещество и энергию лишь на их добычу. Таким образом,

Таким образом, для рассмотренного случая эффективность ресурсопользрвания не зависит от объемов ресурсопользования и остается постоян­ ной, определяемой лишь величиной удельных затрат на добычу. Объемы потребления при этом растут прямо пропорционально объемам ресурсо­ пользования:

A = R - Z = R(1

Такая ситуация сохранялась в далеком прошлом, т.е. до тех пор, пока объемы ресурсопользования R не превышали максимальный регенерацион­ ный потенциал природы Рт, в противном случае начинается истощение за­ паса природных ресурсов:

ДQ = Q - R + P.

Ресурсопользование переходит на вариант “природа-соратник”, и об­ щество начинает вкладывать собственные средства в регенерацию ресур­ сов. При этом сохраняются затраты на добычу ресурсов ф = кх- R), но до­ бавляются новые вложения в их регенерацию. В самом идеальном случае (AQ = 0) человек должен регенерировать все ресурсы, за исключением невозобновимых RHBи тех, которые продолжает восстанавливать приро­ да Р.

Антропогенные затраты на регенерацию составляют

V = k 2( R - R HB-P).

Поэтому эффективность ресурсопользования имеет вид

Рассмотрим, как по мере увеличения объемов ресурсопользования R из­ меняется его эффективность Е при “идеальном” развитии событий, т.е. ко­ гда практически все добываемые обществом возобновимые ресурсы регене­ рируются им совместно с природой, т.е.

R - /?„в = Vlk2+ Р.

В этом случае не происходит истощения природных ресурсов: деграда­ ции почв, обезлесения, загрязнения воды, воздуха и пр., что позволяет оп­ ределить такую траекторию развития как экологически равновесную.

Именно этот вариант целиком соответствует концепции “устойчивого развития”.

Во-вторых, обратимся к величинам Р и Рт. С ростом ресурсопользова­ ния количество отходов, регенерируемых природой (Р), возрастает, пока не достигнет величины Рт, и затем стабилизируется на этом уровне.

В-третьих, для начала будем считать, что доля НВР в R постоянна: Лнв = X/?, где X = const.

Теперь, обратившись к формуле (4.3), можно легко обнаружить, что при переходе к технологиям типа “природа-соратник”, когда R> Р, увеличение объемов ресурсопользования начинает сопровождаться снижением эффек­ тивности Е (рис. 4.6, а, б). Это происходит из-за постоянного относительно­ го уменьшения регенерационного вклада природы и соответствующего ро­ ста антропогенных затрат. Итак, искусственная интенсификация ресурс­ ных циклов позволяет повышать количество используемых ресурсов, но сопровождается снижением эффективности ресурсопользования, т.е. ка­ ждая единица ресурса обходится обществу все дороже. При этом увеличе­ ние объемов потребления (А = R - Z), имеющее место вначале (до точки R= Р), пропорционально росту R начинает замедляться, а затем вообще пре­ кращается из-за огромных регенерационных затрат (рис. 4.6, в).

Таким образом, развитие ресурсопользования по такой “идеальной” рав­ новесной траектории позволяет увеличивать количество используемых ре­ сурсов при сохранении ресурсо-экологического равновесия, но с каждым шагом это дается обществу все сложнее.

Рассмотрим некоторые особенности обсуждаемой траектории. Располо­ жение ее может меняться в зависимости от ряда факторов. Прежде всего это касается уровня природного восстановления ресурсов (Р и Рт). Если воз­

тому, что в случае их уничтожения происходит резкое снижение эффектив­ ности ресурсопользования.

Рост величины регенерационного потенциала природы, наоборот, при­ водит к смещению равновесной траектории вверх, т.е. к снижению темпов падения эффективности ресурсопользования с увеличением его объема. Этот результат достигается путем “отдачи долгов” природе, восстановления экосистем, которым ранее был причинен ущерб, использования только “мягких” средств участия в природных процессах. Если рассматривать ре­ сурсо-экологические проблемы в перспективе, “экологичное” действие ста­ новится “экономичным”.

Обсудим далее, как влияет на поведение равновесной траектории уро­ вень использования НВР (/?нв). Из формулы (4.3) вытекает, что при умень­ шении уровня кривая смещается вниз, что экономически невыгодно, а при увеличении - вверх, т.е. происходит уменьшение темпов падения эффектив­ ности ресурсопользования по мере роста его объема. Однако даже из общих соображений (без обращения к математическим зависимостям) понятно, что повышение доли энергоресурсов, за счет необратимой диссипации кото­ рых и функционируют ресурсные циклы, помогают бороться с падением эффективности ресурсопользования (при этом мы не касаемся проблемы истощения запасов самих энергоресурсов —это отдельный вопрос), но по­ скольку рост использования энергоресурсов требует все большего вовлече­ ния в цикл и возобновимых ресурсов (кислород, вода, металлы), реальный выигрыш существенно уменьшается.

Итак, перестраивая свою долговременную стратегию использования ре­ сурсов, общество может предпринимать осознанные решения, связанные с ростом или уменьшением темпов падения эффективности ресурсопользова­ ния. Однако как бы не перемещалась равновесная траектория, общим явля­ ется основное положение:

Увеличение объемов ресурсопользования за счет интенсификации ре­ сурсных циклов позволяет поддерживать состояние ресурсного равнове­ сия, но сопровождается снижением эффективности ресурсопользования и замедлением роста объемов потребления.