Oblici zagađivanja životne sredine
• Ako supstance koje dospeju u životnu sredinu ili ekosistem1
narušavaju funkcionisanje sistema uz izazivanje kvalitativnih
i kvantitativnih promena sa negativnim posledicama, onda se
to smatra zagađivanjem životne sredine. Supstance koje to
izazivaju nazivaju se zagađujuće materije, a izvori
zagađenja, tj. procesi koji emituju te štetne materije,
nazivaju se zagađivači životne sredine.
• Pojam “narušavanje funkcionisanja ekosistema” u direktnoj
vezi je sa pojmom “kapacitet životne sredine”, tj. onom
količinom zagađ. materije ili uticaja koju ŽS može da
apsorbuje bez nastanka negativnih posledica, tj.
zagađanja.
• Tumačeno preko pojma kapaciteta životne sredine,
zagađivanje životne sredine znači nastajanje kvalitetivnih
i kvantitativnih promena praćeno negativnim posledicama
jer količina zagađujuće materije (ili uticaja) prevazilazi
kapacitet životne sredine.
•
1Ekosistem
je uži prostorni pojam od pojma životna sredina, a predstavlja
ograničeni prostor u kome postoji prirodna ravnoteža između žive i nežive
prirode (“mini-životna sredina”); npr. “Zasavica” kod Mačvanske Mitrovice
1
„Zasavica“-specijalni rezervat prirode
primer eko-sistema
2
4
Nacionalni park „Đerdap“
5
U NP „Tara“ čovek se minimalno meša u prirodne procese, a u nekim
delovima parka, čak i pristup čoveku je ZABRANJEN
6
• Zagađivači životne sredine mogu se podeliti na
– Prirodne, i
– Veštačke
• Prirodni zagađivači su prirodne pojave (vulkanske
erupcije, peščane oluje, zemljotresi, šumski požari,
tajfuni, poplave..)
• Veštači zagađivači su stvoreni radom čoveka
(antropogeni) u direktnim ili indirektnim procesima, a
to su:
– Izvori zagađenja vezani za eksploataciju i preradu
mineralnih i drugih sirovina (rudnici, metalurgija, hemijska
industrija, prehrambena industrija,..)
– Izvori zagađenja vezani za saobraćaj (drumski, vazdušni,
vodeni)
– Izvori zagađenja vezani za transformaciju hemijske u neki
drugi oblik energije (termoelektrane, toplane, nuklearne
elektrane,..)
– Izvori zagađenja vezani za komunalni otpad (deponije,
smetlišta, ..)
– Izvori zagađenja vezani za poljoprivredne delatnosti
(zaprašivanje, đubrenje, velike farme životinja,..)
7
• Prema agregatnom stanju zagađujućih materija koje
se ispuštaju, zagađivači emituju :
–
–
–
–
Otpadne vode
Otpadne gasove
Čvrste supstance
Kombinovane zagađujuće materije
• Zagađujuće materije izazivaju zagađivanje životne
sredine, koje može biti:
hemijsko, fizičko, biološko, radioaktivno i dr.
Hemijsko zagađivanje predstavlja svaku promenu
hemijskog sastava životne stedine, odnosno, ekosistema (vazduha, vode, zemljišta i hrane), a mogu ga
izazvati:
8
1. Prirodne organske materije i organski otpaci koji dospevaju
u životnu sredinu kao sporedni ili otpadni produkti
tehnološkog sistema. Oni podležu prirodnoj razgradnji . U
ograničenom obimu moguće je samoprečišćavanje ekosistema
što je u direktnoj vezi sa njegovim kapacitetom, odnosno,
količinom otpadnih organskih materija koje se unose. (npr.
razlika u količinama ljuske od krompira fabrike čipsa, i
jednog domaćinstva)
2. Različita jedinjenja nekih hemijskih elemenata kao što su
živa, olovo, cink, bakar, kadmijum, arsen i dr., jer izazivaju
negativne zdravstvene posledice, a predstavljaju otpadne
produkte metalurške i metaloprerađivačke industrije
3. Čitav niz organskih jedinjenja (fenol, benzen, nitrometan,
policiklični ugljovodonici, PCB), imaju kancerogeno dejstvo na
ljudski organizam a dolaze iz industrije polimernih
materijala, proizvodnje sredstava za zašt. bilja i dr.
4. Zagađujuće materije neorganskog i organskog porekla koje
su masovno proizvedene industrijskim putem namenjenih
širokoj upotrebi, a dovode do dugotrajnog kontaminiranja
sredine jer se veoma teško, ili nikako ne razgrađuju.
9
Najopasnije od ovih supstanci su deterdženti, insekticidi,
pesticidi,... Oni se prenose u sve organizme, uključujući i
čoveka1, akumuliraju se i izazivaju štetne posledice po
zdravlje ljudi i vitalnost ostalih živih bića, kao i životnu
sredinu.
•
1DDT
(dihlor-difenil-trihloretan), insekticid, nerastvoran u polarnim
rastvaracima; masovno u svetu korišćen od 1940. do 1970 protiv buva,
komaraca (protiv malarije), kada je zabranjen zbog otkrivene izražene
tendencije koncentrisanja u mišićima i kostima uz toksično delovanje. Neke
neraz. zemlje su ga proizvodile i posle zabrane. Danas se može dokazati
prisustvo DDT u tragovima i čak u polarnom ledu!
• Radioaktivno zagađenje podrazumeva promenu
prirodne radioaktivnosti životne sredine koja je izazvana
ljudskom delatnošću. Može se shvatiti kao povećanje
stepena radioaktivnosti iznad nivoa prirodnog fona.
• Radioaktivno zagađanje predstavlja jedan od najopasnijih oblika
zagađenja životne sredine jer se ljudskim čulima ne detektuje, a
deluje na genetički sistem uništavajući i menjajući nasledne osobine
uz nastanak malformacija, a u većim dozama izaziva i smrt.
• Fizičko zagađivanje životne sredine obuhvata
zagađivanje čvrstim otpadom; čađi, plastičnom ambalažom,
prašinom, a takođe i bukom i toplotom.
10
– Zagađivanje čvrstim otpadom naročito je izraženo u
urbanim i industrijskim područjima (pre svega,
komunalni otpad). Ta vrsta otpada je po prirodi veoma
heterogena, a sadrži prirodne i veštačke materijale
koje imaju različitu mogućnost prirodne razgradnje.
Prirodnim putem veoma se teško i sporo razgrađuje
plastika, guma i dr., dok se organski otpad (npr.
namirnice), relativno lako razgrađuje procesima
mineralizacije.
• Čvrsti (komunalni) otpad danas se razvrstava i koristi
kao sekundarna sirovina u maksimalnoj mogućoj meri.
Organski otpaci (npr. otpaci iz prehrambene industrije)
gde je moguće, koriste se se kao sirovine (surutka,
koštice od voća,..) , a mogu da se vrate i u prirodno
okruženje (npr. biljni otpaci se kompostiraju), ili se
spaljuju (insineracija).
• Insineracija komunalnog otpada u nekim zemljama je
veoma zastupljena jer je to bezbedan način uklanjanja
smeća bez potrebe da se grade velike deponije.
11
Tipičan sastav komunalnog otpada u Srbiji
•
•
•
•
Insineracija komunalnog otpada
Insineracija je kontrolisano spaljivanje u posebnim
reaktorima uz potreban višak vazduha i na
određenoj temperaturi dovoljnoj da sve gasovite
materije koje nastaju pri zagrevanju materijala,
sagore do bezbednih produkata (CO2 i H2O), uz
minimanlno nastajanje oksida azota.
Jedna od najpoznatijih evropskih spalionica
komunalnog smeća (Spittelau) nalazi se pored
Dunavskog kanala u samom centru Beča.
Spittelau godišnje spali 250 hiljada tona otpada, a
ujedno je i toplana koja greje 190.000 bečkih
domacinstava i 4.200 javnih zgrada.
Spittelau spaljuje komunalni otpad savremenim
postupkom insineracije
13
Dioksini
NO
SO2
HCl i HF
Čvrste
čestice
Blok-shema postrojenja za insineraciju otpada
14
Pogled na fasadu spalionice smeća „Spittelau“ u Beču
15
Spalionica smeća Spittelau
u Beču nalazi se u najužem
gradskom jezgru
16
Kontejneri za direktno razvrstavanje komunalnog otpada u Milanu
17
staklo/metali/plastika/papir/organsko
Rečica Dumača u ataru sela
Desić u Pocerini, novembra 2011.
18
– Čađ i prašina predstavljaju poseban oblik fizičkog
zagađivanja.
– Prašinu čine sitne čestice nastale razgradnjom, različitih
mineralnih i organskih materijala, koje se, manje-više uvek
nalaze raspršene u atmosferi.
– Čađ nastaje pri nepotpunom sagorevanja fosilnih goriva.
Pored fizičkih efekata (zagušljivost, smanjena vidljivost,...),
čađ (sitne čestice ugljenika) izaziva veoma štetne posledice
po zdravlje ljudi jer na svojioj površini zadržava štetne,
često i kancerogene materije koje preko disajnih organa
dospevaju u organizam.
– Buka je poseban oblik fizičkog zagađivanja. Predstavlja
zvučno talasno kretanje. Dugotrajna, posebno jaka buka,
izaziva štetne posledice po slušni aparat i psihu ljudi.
– Izvori buke mogu da budu prirodni i veštački. Prirodna buka
je manjeg intenziteta a potiče od prirodnih fenomena i
životnih aktivnosti organizama, pa je čovek na nju bolje
adaptiran. Veštački izvori buke su veoma različiti, te se ona
razlikuje prema poreklu, intenzitetu i trajanju.
– Biološko zagađivanje obuhvata sve
poremećaje koji izazivaju prekomerni porast
populacije različitih, često patogenih
mikroorganizama, a nastaje usled prisustva
zagađujućih supstanci hemijskog, fizičkog ili
19
radioaktivnog porekla.
• Sve ove vrste zagađivanja, pojedinačno, ili kombinovano
deluju u životnoj sredini. Neke od zagađujućih materija
mogu se udisanjem, i/ili putem lanaca ishrane naći i u
organizmima ljudi:
Biljka
Biljojed
Primarni
konzument
Predator
Sekundarni
konzument
Predator
Tercijerni
konzument
Razlagač
Lanci ishrane
20
Uticaj tehnološkog procesa na životnu sredinu
U okviru tehnološkog sistema, tehnološki proces može
delovati na životu sredinu :
1. Pri redovnom odvijanju (nastankom i emitovanjem
otpadnih zagađujućih materija);
2. U slučajevima udesa (akcidenata)
• Procena opasnosti od ugrožavanja životne sredine
izvođenjem tehnoloških procesa ili tehnoloških
faza u oba slučaja može se vršiti:
1. Na osnovu već proizvedenih posledica (nastalih u toku
rada konkretnog, postojećeg proizvodnog tehnološkog
sistema koje se mogu neposredno sagledati), ili
2. Na osnovu predviđanja posledica na bazi literaturnih
informacija i iskustava iz već postojećih procesa ove
vrste
21
• Od najveće važnosti je pitanje: Kada i kako se
najefikasnije može smanjiti ili eliminisati uticaj
tehnološkog procesa na životnu sredinu?
• Odgovor je jednoznačan: U fazama projektovanja
tehnološkog sistema, odnosno:
• U fazi izrade idejnog projekta, zatim;
• U fazi prethodne i detaljne analize uticaja objekta na
životnu sredinu, i najzad:
• U fazi izrade glavnog projekta sa uključenim rešenjima
zaštite životne sredine u cilju eliminisanja uticaja
tehnološkog procesa na životnu sredinu.
• Primer: o čemu treba voditi računa kod projektovanja
velikog auto-servisa?
• Otpadne tečnosti iz radionice (ulja iz motora i menjača,
rashladne tečnosti, elektrolit iz oštećenih akumulatora,
kočiona tečnost, ..)
• Čvrst otpad: metalni delovi, plastika, limarija, gume, akumulatori,...
• Zauljeni atmosferski talozi sa internih kolovoza
• Čisti atmosferski talozi sa krova,..
• Ako se o ovome ne vodi računa još u fazi projektovanja, zagađenje
životne sredine pri radu auto-servisa biće neminovno
22
Grafički prikaz negativnog delovanja velikih farmi
za uzgoj domaćih životinja na životnu sredinu
23
Sistem-inženjering
• Sistem-inženjering je savremena naučna
disciplina koja se bavi proučavanjem složenih
sistema sastavljenih od većeg broja
međuzavisnih komponenata.
• Primenjuje se u naučnim istraživanjima, ali i za
rešavanja konkretnih problema u industriji.
• Proučavanje tehnoloških sistema metodama
sistem- inženjeringa naziva se procesni
inženjering, a glavna oblast kojim se ova
disciplina bavi je industrija.
24
• U primeni procesnog inženjeringa posmatraju se
svi relevantni elementi tehnološkog sistema, npr:
– Izbor i priprema sirovina
– Korišćenje sredstava za rad
(tehnološka oprema )
– Proces proizvodnje (tehnologija)
– Izbor energenata
– Utrošak energije u procesu
– Organizacija rada i korišćenje
ljudskih resursa
– Vrste i količine otpanih proizvoda
– Zbrinjavanje otpadnih proizvoda
– Zbrinjavanje glavnog proizvoda na kraju
životnog veka‚, ...
25
• U praksi, Procesni inženjering se primenjuje kod:
– Poboljšavanja efikasnosti postojećih tehnoloških sistema
– Projektovanja i izgradnje novih tehnoloških sistema
• Primena procesnog inženjeringa izvodi se fazno,
kroz sledeće korake:
–
–
–
–
Modelovanje sistema
Analiza sistema kroz simulacije
Optimizacija (detalja) sistema
Sinteza
• Modelovanje predstavlja prvi korak u sistemskom
proučavanju strukture tehnološkog sistema
– Tehnološki sistem se prvo precizno definise (pravi se
njegov matematički model) čijim se izučavanjem može
doći do pouzdanih informacija o ponašanju sistema u
realnom okruženju. Ova faza je najsloženija i zahteva
ekspertsko poznavanje karakteristika tehnološkog
sistema i metoda matematičkog modelovanja
26
• Analiza tehnološkog sistema je
izučavanje njegovih svojstava i
efikasnosti funkcionisanja na bazi
posmatranja izvedenog
matematičkog modela, a izvodi se
kroz simulacije.
• Simulacija predstavlja proveru
matematičkog modela tehnološkog
sistema definisane strukture:
• Ulaznim elementima i nekim od važnijih
parametara tehnološkog sistema zadaju se
određene (logične i realno moguće)
vrednosti), i kroz izračunate rezultate
(izlazne elemente) stiče predstava o
osobinama (nedostacima i prednostima)
zamišljenog modela
27
• Optimizacija predstavlja nalažanje najboljeg
(optimalnog) rešenja određenog posebno važnog
detalja (problema) koji je sastavni deo usvojenog
modela tehnološkog sistema (primer: izbor
temperature i trajanja procesa pasterizacije u tehnološkom
sistemu mlekare)
– Tehnički, optimizacija liči na simulaciju, ali se ovde
radi o analizi detalja, dakle veoma malog dela
tehnološkog sistema
28
• Sinteza tehnološkog sistema
je finalna faza
procesnog inženjeringa , a predstavlja spajanje rezultata
prethodnih koraka, i služi da projektovani proces približi
realnosti realizacije
• Za definisane karakteristike ulaza (input) u sistem, i izlaza
(output) iz sistema, sinteza će dati optimalnu šemu toka
procesa i vrednosti tehn. parametara koji će definisane
ulazne elemente pretvoriti u željene izlazne elemente, uz
poštovanje energetskih, ekonomskih i ekoloških kriterijuma.
29
Integracija tehnoloških sistema
• Integracija predstavlja postupke projektovanja
novih, i/ili redizajniranja postojećih tehnoloških
sistema koji se zasnivaju na primeni procesnog
inženjeringa, a pojavila se krajem XX veka.
• Integracijom proizvodnog sistema postiže se
projektovani kvalitet proizvoda, uz efikasniju
upotrebu ulaznih elemenata tehnološkog sistema i
otklanjanje, odnosno, smanjivanje negativnog
uticaja na životnu sredinu.
30
• Oblast primene integracije u tehnološkim
sistemima odnosi se na:
– Napredno planiranje, projektovanje i funkcionisanje
novih postrojenja
– Napredno projektovanje pri modifikaciji postojećih
postrojenja
– Povećavanje iskorišćenja sirovina i energije,
– Unapređenje organizacije rada
– Unapređenje svih aspekata tehnoloških procesa i
tehnoloških operacija
– Povezivanje industrijskih postrojenja za
transformaciju energije i postrojenja za
grejanje/hlađenje čitavih naselja (npr. Termo-elektrane
Nikola Tesla kod Obrenovca i daljinsko grejanje Beograda
– Minimizacija svih vrsta otpadnih proizvoda
(smanjenje emisije štetnih gasova, otpadnih voda, taloga,...)
31
BREF- Sistemski pristup integraciji
proizvodnih sistema
• Evropska Komisija, u nastojanju da pomogne i ubrza
procese integracije i usavršavanja proizvodnih
sistema u domenu zaštite životne sredine, 1996. god.
donela je IPPC Direktivu (Integrated Pollution
Prevention and Control) tj. Direktivu o integrisanom
sprečavanju i kontroli zagađenja.
• U okviru realizacije ove direktive odmah se počelo sa
formiranjem tehničke biblioteke najboljih raspoloživih
(primenjenih) tehnika i tehnologija (BREF) koje bi se u
interesu spečavanja, minimiziranja ili praćenja
zagađivanja, primenjivale u integraciji tehnoloških
sistema u raznim oblastima industrije, poljoprivrede,..
• BREF Best Available Techniques Reference Documenet, ili,
takođe BAT -Best Avaliable Techniques
32
• Sva rešenja ponuđena u okviru BREF dokumenata su
prethodno proverena u praksi, ali i dalje se
kontinualno usavršavaju i poboljšavaju u skladu sa
novim naučnim i tehnološkim znanjima i/ili iskustvima.
• U zemljama EU kada se projektuje nov, ili obavlja
integracija nekog postojećeg tehnološkog sistema,
rešenja iz BREF se obavezno primenjuju, čime se
značajno unapređuju čitave tehnološke oblasti u
pogledu normativa sirovina i energije, količine
otpadnih proizvoda, emisije otpadne energije i
polutanata, odnosno zaštite radne i životne sredine.
http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/
•
Srbija se takođe prihvatila korišćenje BREF dokumenata u projektovanju novih
i/ili reinženjerizaciji starih postrojenja i tehnologija (donela je odgovrajuća
obavezujuća zakonska rešenja)
• U SAD provode sličan program, sa istim ciljevima, ali
sopstvenim rešenjima u tehnološkim sistemima, koji su
nekad različiti od evropskih.
33
• Danas postoji javno dostupna obimna literatura BREF za
trideset pet oblasti pomoću kojih se na najbolji mogući
način ostvaruje smanjenje i kontrola zagađenja. Neke od
tih oblasti su:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Industrija cementa i kreča
Industrija hlora i alkalija
Tehnike hlađenja u industriji
Intenzivan uzgaj životinja (farme)
Crna metalurgija
Obojena metalurgija
Organska hemijska industrija
Industrija gvožđa i čelika
Monitoring emisija
Industrija papira
Rafinerije
Industrija kože
Insineracija otpada
Tretman industrijskih otpadnih voda i gasova
Industrija hrane, mleka i pića
34
LCA analiza
• Life Cycle Assesment (procena životnog ciklusa
proizvoda) pojavila se krajem XX veka, a predstavlja
veliki korak napred u sveobuhvatnom sagledavanju
proizvoda kao rezultata tehnološkog sistema.
• LCA – Procena životnog ciklusa proizvoda –sagledava
uticaj proizvoda na životnu sredinu analizirajući ceo
životni ciklus proizvoda: od sirovina od kojih se
proizvodi, preko proizvodnje i korišćenja gotovog
proizvoda, pa sve do stanja kad prestankom upotrebe
proizvod postaje otpad koji se mora zbrinuti.
• (npr. u proizvodnji akumulatora LCA analiza prati: dobijanje
olova, PVC, PE, H2SO4, a to uključuje: eksploataciju rude
olova, proizvodnju olovnog koncentrata, proizvodnju sirovog
olova, rafinaciju olova, proizvodnju legura za akumulator,
vadjenje nafte, rafinaciju nafte, proizvodnju PVC i PE,
ekploataciju piritne rude, koncenrisanju rude, prženje
sulfidnih koncerntrata, proizvodnja sumporne kiseline,
proizvodnju akumulatora, ekspolatacija akumulatora i
zbrinjavanje aumulatora na kraju životnog ciklusa)
36
• Da bi se shvatila važnost LCA analize, posmatrajmo
dva prilaza kod izbora energenta kao optimalnog
ulaznog elementa određenog tehnološkog sistema
(klasični i LCA)
• Klasično analizirajući el. energiju i mazut kao
energete, sledi:
1. Izabrani energetski ulazni element sistema je
električna energija: Primenom ove vrste energije,
ne proizvode se zagađujuće materije, pa se za
proizvod koji iz tehnološkog sistema izlazi,
zaključuje da je ekološki neopterećen energentom
2. Izabrani ulazni energetski element je mazut:
Sagorevanjem mazuta, emituju se u životnu
sredinu zagađujuće materije (CO2, CO, SO2, CmHn
i čađ), tj proizvod jeste opterećen energentom
•
–
Na osnovu iznetih podataka za energente 1. i 2.
klasičnom analizom zaključuje se da je el. energija
ekološki povoljnija jer, u drugom slučaju, proizvod je
opterećen emisijom zagađujućih materija.
Ovaj pristup je nepotpun i moguće- pogrešan.
37
• LCA analizom istih energenata dolazi se do zaključka da
prethodno tumačenje ne mora biti tačno:
• Kad se uzme u obzir da se električna energija koje se koristi u
datom primeru može proizvesti i sagorevanjem uglja u
termoelektrani, jasno je da je i proizvod dobijen u prvom
opisanom primeru opterećen emisijom zagađujućih materija u
životnu sredinu kao što su jalovina rudnika uglja, CO2, CO SO2,
NOx, pepeo, otpadne vode i sl.
• Ako je el. energija , međutim, dobijena iz hidrocentrale,
vetrogeneratora ili solarnih kolektora, tada proizvod iz prvog
primera zaista nije opterećen emisijom zagađenja, pa električna
energija ima prednost.
• Ukoliko se elektricna energija kao energent koristi u
nekom tehnološkom sistemu, a dobija se iz nuklearne
elektrane, LCA analiza pruža opet pruža jasniju sliku:
– Ukoliko se pretpostavi da u normalnom radu postrojenja neće
biti nikakvih akcidenata, a to je (ako se izuzmu Černobil i
Fukušima), do sada bilo pravilo, moglo bi se zakljuciti da
električna energija iz ovih postrojenja predstvalja ekoloski
neopterećen proizvod jer u njenoj proizvodnji nema zagađenja.
• Kada se medjutim LCA metodologijom razmotri
proces dobijanja goriva za NE, a posebno problem
zbrinjavanja istrošenog goriva, situacija se iz
osnova menja jer je proizvod veoma opterećen
uticajem energenta a životnu sredinu.
38
• Na osnovu LCA analize, a u kombinaciji sa analizom
utrošene eksergije, razvijena je ELCA metoda.
• ELCA metoda pomaže minimiziranju eksergetskih
gubitaka, tj. smanjenju utroška eksergije u procesu, da
bi se smanjio nepotrebni gubitak, i istovremeno, toplotno
zagađenje (emitovanje otpadne toplote u životnu
sredinu).
• Pošto se eksergija u potpunosti može pretvoriti u sve
druge vrste energije ili rad, izgubljena eksergija
(emitovana u okolinu kao otpadna toplota) opterećuje
(zagađuje) životnu sredinu.
• Smanjenje utroška (normativa) eksergije direktno utiče
na smanjenje crpljenja neobnovljivih prirodnih resursa,
što takođe pripada domenu zaštite životne sredine, a u
širem kontekstu, održivog razvoja.
• (u EU 56% energije dolazi iz fosilnih goriva, 35% iz NE,
a tek 9% iz obnovoljivih izvora energije), pa je očigledna
važnost ELCA analize. Kod nas je, međutim, situacija
znatno nepovoljnija...
• Srpska energetika bazira se uglavnom na lignitu iz
Kolubarskog basena čije su rezerve procenje na oko 50
godina (70% el. energije Srbija dobija iz
termoelektrana, tj. sagorevanjem lignita).
39
Izbor elemenata tenološkog sistema
značajnih za zaštitu životne sredine
• Da bi se zaustavilo dalje zagađivanje životne sredine,
novi tehnološki sistemi planiraju se (uz pomoć BREF),
ako je to moguće, kao čiste (bezotpadne) tehnologije
• Postojeći tehnološki sistemi usavršavaju se sa istim
ciljem, integracijom, pri čemu se vrši izbor ulaznih i
izlaznih elemenata tehnološkog sistema, i naročito,
izborom tehnološkog procesa.
• U planiranja tehnološkog sistema, u pogledu
elemenata značajnih za životnu sredinu, najvažnije
je pravilno izabrati:
40
– Šemu tehnološkog procesa (i samim tim i
tehnologiju)
– Sredstva za rad (tehnološku opremu, tj.
postrojenje)
– Predmet rada (sirovine i pomoćne materijale)
– Vrstu (izvor) energije
– Lokaciju na kojoj se odvija tehnološki proces
• Pravilnim izborom ovih elemenata (uz primenu
BREF), ostvaruje se optimalna koncepcija
tehnološkog sistema, i time smanjuje ili u
potpunosti eliminiše zagađenje životne sredine.
Šema tehnološkog procesa
• Šema tehnološkog procesa prikazuje vezu između
tehnoloških faza (operacija i procesa).
• Prema vrsti i količini informacija koje nudi
postoje tri nivoa složenosti prikazivanja šeme
tehnološkog procesa:
41
– Blok šema (blok dijagram)
– Tehnološka šema
– PI dijagram (Pipe and Instruments
Diagram)
• Blok šema je prikaz osnovnih
(najvažnijih) tehnoloških operacije i
procesa predstavljenih blokovima
(pravougaonicima) međusobno
povezanih orijentisanim linijama koje
pokazuju smer odvijanja
tehnološkog procesa.
– Informacije koje daje blok šema
su:
– Naziv procesa ili operacije,
– Smer odvijanja tehnološkog procesa
Blok-šema proizvodnje
trajnog konzumnog
mleka
Sirovo mleko
Izdvajanje
čvrstih materija
Deaeracija
Standardizacija
sadržaja masti
Pasterizacija
Konzumno mleko
42
• Tehnološka šema je detaljniji prikaz
tehnološkog procesa i grafički predstavlja
sve procese i operacije, pri čemu delovi
tehnološkog procesa mogu biti prikazani
simbolima.
– Informacije koje pruža tehnološka šema
(pored onih što daje blok-dijagram):
• Vidljivi su svi delovi tehnološkog procesa i njihove
međusobne veze (izražene simbolima)
• Karakteristike važnih procesa i operacija
• Nazivi i vrednosti parametara energetskih nosilaca i
izvora
• Polazni podaci za merenje, regulaciju i upravljanje
• Vrednosti najvažnijih tehnoloških parametara
• Mesta objekata i važnih tehnoloških komponenata
43
Otpadna voda
Prečišćena voda
PROCES PRIJEMA I
DEZINTEGRACIJE
AKUMULATORA
Kisele vode iz procesa
Priprema kreča
Prečišćena voda
Hidratisani kreč
Automatski
reg. ventil
Neutralizacija
Doziranje hidratisanog kreča
Filtracija
Priprema 15% suspenzije
hidratisanog kreča
Odlaganje gipsa
pHC
pHT
pH = 8
Prečišćena voda
Neutralizacija kiselih otpadnih
voda koje nastaju u procesu
reciklaže olovnih akumulatora
Neutralizacija
voda iz procesa
Filter
Gips na deponiju
44
Višak vode u recipijent
Prihvatni rezervoar
• PI dijagram pokazuje celokupnu opremu u okviru
tehnološkog procesa pomoću osnovnih i izvedenih
grafičkih simbola i predstavlja dalju inženjersku
razradu tehnološke šeme sa podacima koji proizilaze iz
glavnog projekta.
– Informacije koje daje PI dijagram su (pored onih koje
nudi tehnološka šema):
• Celokupnu opremu po broju i karakteristikama (dimenzije,
materijal, obrada, ..)
• Cevna armatura sa karakteristikama (prečnici, materijal,
tipovi ventila sa karakteristikama,..)
• Nazivi i karakteristike ulaznih i izlaznih relevantnih
medijuma unutar postrojenja (sastavi, t0C, pH, protoci,..)
• Potrebni projektni podaci za merenje, regulaciju i
upravljanje (vrednosti parametara u postavnim tačkama,
tipovi regulacionih kola,...)
• Kompletne adrese (fizička mesta) svih komponenata
45
• PI dijagram je sastavni deo svih glavnih projekata
i služi kao osnova za dispoziciju opreme, njenu
montažu, ispitivanje i vođenje postrojenja, kao i
upravljanje celokupnim tehnološkim sistemom.
Izbor najpovoljnije tehnološke šeme u pogledu
zaštite životne sredine
• Jedan isti proizvod može se dobiti po različitim
tehnološkim šemama koje se međusobno razlikuju
po sirovinama, radnim parametrima, efikasnosti
procesa, stepenu ugrožavanja životne sredine i td.
• Pri izboru tehnološke šeme, od najveće važnosti je
uvažavanje tri kriterijuma:
1. Da šema omogućuje kontinualno vođenje tehn. procesa
2. Da šema omogućuje održavanje sistema pod kontrolom
3. Da šema zadovoljava zahteve čiste tehnologije
46
1. Šema koja omogućuje kontinualno vođenje
tehnološkog procesa
• Vođenje tehnološkog procesa u kontinualnom
režimu veoma je preporučljivo a daje prednost
ovakvim procesima jer omogućuje:
– Primenu efikasne regulacije i automatizacije procesa
– Trajno održavanje ispravnih tehnoloških parametara
(pritisak, temperatura, materijalni i energetski
protoci i td.) u okviru određenih granica
– Vođenje procesa u zatvorenom sistemu
– Racionalan utrošak sirovina i energije i
– Zadovoljavajući kvalitet proizvoda
– Centralizovano prikupljanje i rešavanje otpadnih
materija (gasovi, prašina, otpadne vode,.)
• U diskontinualnim procesima pobrojane
pogodnosti po pravilu, ne postoje.
47
• Primer:
– Proizvodnja sapuna# može se realizovati na dva načina, i to:
A) diskontinualno i B) kontinualno
– A) Delovanjem rastvora alkalija na masti# uz intenzino
zagrevanje, i naknadnim dodavanjem rastvora kuhinjske soli u
isti reaktor, pri čemu se odvijaju reakcije:
Masti + NaOH + NaCl(aq) → sapun + glicerin + NaCl(aq)
– Kod odvijanja procesa po ovakvoj šemi, u reaktoru se obavlja
veliki broj operacija uz neprekidno učešće radnika (doziranje
sirovina, rukovanje ventilima za grejanje i hlađenje, fizički
nadzor, istakanje proizvoda, pa se često događaju neželjene
situacije kao što je kipljenje sapunske mase, negativno
delovanje isparenja na radnu sredinu i radnike, opremu, i td..)
– Diskontinualan proces nije moguće automatizovati, ni udaljiti
radnike iz procesa, pa zato, ni isključiti moguće akcidente.
– #Sapuni su alkalne soli masnih kiselina
–
#Masti
su estri masnih kislina i glicerina
48
• B) Kontinualno koncipiran proces proizvodnje sapuna
odvija se u dve odvojene tehnološke faze koje su
povezane u celinu i slede jedna iza druge, svaka u
posebnoj tehnološkoj opremi (u dva odvojena reaktora,
oba sa kontinualnim radom):
I mast (hidroliza) masne kiseline + glicerin
II masne kiseline + NaOH → sapun + voda
• Odvijanje tehnološkog procesa po ovakvoj šemi omogućuje
potpunu automatizaciju i udaljavanje radnika iz opasne
zone jer se održavanje temperatura, nivoa u reaktorima,
dodavanje sirovina,.., u procesu efikasno rešava primenom
regulacionih kola.
• Istovremeno, na ovakav način proces se efikasno drži pod
kontrolom čime se izbegavaju akcidenti karakteristični za
diskontinualni proces
49
Šema koja omogućuje vođenje procesa
pod kontrolom
• Tehnološka šema treba da omogući odvijanje procesa
pod kontrolom, tj. da sistem ne dođe u stanje rizika
čime se otklanja mogućnost gubitka kontrole nad
matarijalnim i energetskim tokovima tehnološkog
sistema, odnosno: sprečava se nastajanje i ispuštanje
neželjenih produkata, nastanak požara, eksplozije, i
td.,
• Primer: u organskim tehnologijama, odvijanje tehnoloških
procesa oksidacije, nitrovanja, hlorovanja, sulfonovanja,
polimerizacije i td. često prate visoko egzotermni toplotni
efekti.
•Ako se toplota proizvedena takvim reakcijama iz tehnološkog
sistema ne odvodi efikasno, dolazi do porasta temperature
reakcione smeše, i zbog toga, ubrzavanja reakcije koja tada
oslobađanja još veću količinu toplote, pa zato daljeg ubrzavanje
reakcije..., što konačno može dovesti i do gubitka kontrole nad
procesom, nastajanja nekvalitetnog proizvoda, pregrevanja i čak
eksplozije, uz nekontrolisanu emisiju zagađujućih materija
50
Na primer, za reakciju:
aA + bB
cC + dD + Qn (Qn - oslobođena toplota )
brzina prikazane reakcije data je izazom:
v = k [A]a [B]b (k-konstanta brz. reakcije)
Ako se oslobođena toplota Q ne odvodi efikasno (reaktor se ne hladi
dovoljno), brzina reakcije će se povećavati jer konstanta brzine k
zavisi od temperature:
k = Ae-E/RT (; E-energija aktivacije, T- temp.)
• Kod jako egzotermnih reakcija, pri nekontrolisaim uslovima odvijanja,
reakcija može dobiti neželjeni tok uz nastajanje nepoželjnih produkata,
uništenja ili oštećenja opreme u kojoj se reakcija odvija, i
nekontrolisane emisije zagađujućih metarija u radnu i životnu sredinu.
• Egzotermne reakcije u tehnološkim procesim mogu se odvijati bezbedno
i kontrolisano samo ako se kontinualno odvodi najmanje ona količina
toplote koja se oslobađa u jedinici vremena, pri čemu se temperatura
po takvim uslovima, neće povećavati.
dQn dQ0

dt
dt
Qn - Toplota nastala u rekciji; t – vreme; Q0 – odvedena količina toplote
51
Proizvedena
toplota
Qn (MJ)
• Na dijagramu je prikazana zavisnost topote
nastale u egzotermnoj reakciji (Qn) od
temperature na kojoj se odvija, i odvedene
toplote sredstvom za hlađenje (Q0).
Qn
Q0
Odvedena
toplota
T1
T2
T3
T (K)
U oblasti temperatura od T1 do T2, proces se odvija pod kontrolom jer se
odvodi više toplote nego što se reakcijom oslobađa, dok u oblasti
temperatura od T2 do T3 proces nije pod kontrolom jer se oslobađa više
toplote, nego što se odvodi iz sistema. Idelano je održavati temperaturu
na vrednostima T1 , T2, ili T3 kada su ove toplote izjednačene.
52
• Primer:
• Tehnološki proces proizvodnje etilen-oksida
može se voditi po dve različite tehnološke šeme:
A i B:
 A) Proizvodnja u jednoj fazi, direktnom oksidacijom
etilena kiseonikom:
H2C = CH2 + ½O2 → H2C – O – CH2 +
Q1
 B) Razdvajanjem procesa u dva stupnja uz nastanak
međuprodukata etilen-hlorida:
1. H2C = CH2 + Cl2 → ClH2C – CH2Cl + Q2
2. ClH2C – CH2Cl + 2NaOH → H2C – O – CH2 + 2NaCl +
H2O + Q3
53
• Prilikom odvijanja procesa direktnom oksidacijom
etilena (šema A), dolazi do oslobađanja veoma
velike količine toplote (Q1) u jednoj fazi i na
jednom mestu koju je teško efikasno odvesti, pa
dolazi do pregrevanja, čestih havarija i
kompletnog uništenja postojenja uz veliku emisiju
zagađujućih materija u radnu i životnu sredinu
(što predstavlja potpun otkaz sistema)
• Odvijanjem procesa u dve faze (šema B), toplota
se oslobađa i odvodi u dve faze, na dva odvojena
mesta, (Q2 i Q3), pomoću dva nezavisna rashladna
sistema, što je neuporedivo efikasnije i
pouzdanije. Na ovaj način se uz primenu
regulacije i automatizacije, proces može voditi
kontinualno, što ga čini bezbednim od
nekontrolisane emisije polutanata, tj. tehnološki
sistem je pod kontrolom.
54
Šema koja zadovoljava zahteve čiste
tehnologije i principi njenog ostvarivanja
• U razvijenom svetu, posebno u EU,koncept
otvorenih („prljavih“) tehnologija, odnosno,
tehnologija u kojim je bitan samo glavni (poželjni)
proizvod napušten je pre više decenija i
postepeno ga zamenjuje koncept zatvorenih
(čistih, apsolutnih, bezotpadnih) tehnologija.
• Zatvorena (čista) tehnologija je način
proizvodnje nekog proizvoda u kome se
racionalno troše sirovine i energija, a
emisija štetnih materija eliminiše.
55
• Čista (zatvorena) tehnologija u apsolutnom smislu je
teško ostvarljiv cilj, pa je ovaj termin uslovan i
koristi se i za one tehnologije kod kojih su emisije
zagađujućih materija u okvirima (zakonom)
dozvoljenih vrednosti, ali idealni cilj jeste potpuni
izostanak emisije ma kojeg polutanta.
• Čiste tehnologije se mogu ostvariti:
– Razvojem novih tehnoloških sistema, sa novim
tehnološkim procesima (korišćenje BREF)
– Razvojem i unapređenjem postojećih tehnoloških
sistema na bazi novih tehnoloških rešenja (BREF)
– Korišćenje svih vrsta otpadnih materija kao sirovina u
okviru iste ili druge industrije (reciklaža) (BREF)
– Razvojem i primenom efikasnih postupaka prečišćavanja
otpadnih voda i gasova (BREF)
56
Struktura bezotpadnog, tj. zatvorenog
(idealnog) tehnološkog sistema
Osnovni
proizvod
Predmet rada
Sredstva za
rad
Energija
Informacije i
ljudski rad
Tehnološki
proces
Otpadni
proizvod
Tretman
•(Sekundarni
otpad)
Reciklaža
57
• Značaj reciklaže od ogromnog značaja jer postoji
čitav niz vitalnih proizvoda (posebno metala) čija će
proizvodnja u skorijoj budućnosti biti ugrožena
(rezerve u prirodi su na izmaku)
• Svetske rezerve metala se veoma brzo iscprljuju, i
ako se nastavi ovakvim tempom, već sredinom ovog
veka svet bi se mogao suočiti sa nedostatkom nekih
metala, a do kraja veka sa opštim nedostatkom niza
metala kao što su bakar, kalaj, srebro, cink, nikal,
aluminijum, titan, kobalt, i td.
• Reciklaža je efikasan
metod odlaganja tog
momenta da bi se nauci
dala šansa da ovim metalima nađe funkcionalnu
zamenu, a u skladu je sa principima održivog razvoja.
Tipičan godišnji cilus recikliranja cinka u svetu
početkom 21. veka (2004. god.)
Zn iz
rude
Zn iz
reciklaže
Zn iz zaliha
Bilans 2004.
Ukupna
potrošnja
cinka
Rastvaranje oksida
prisutnih metala u
HCl
Recikiranje metala iz
gasova visoke peći
Teški metali
iz otpadne
vode
prevode se u
nerastvone
taloge
Taloženje
gvožđu u
formi
Fe(OH)3
Izdvajanje
Fe(OH)3 iz
otpadne vode
Talog
Fe(OH)3 se
suši i vraća
u visoku peć
Izdvajanje
taloga teških
metala
Prečišćena
voda
Iz taloga vredne
metale je moguće
valorizovati
Šema tretmana otpadne vode iz mokrih skrubera kojim se uklanja leteća
prašina iz otpadnih gasova u metalurgiji gvožđa , primenjen u kompaniji
Voest Alpine Stahl , u Lincu, Austrija (prema BREF - Industrija gvožđa
i čelika iz 2001. god.)
61
Put ka čistoj tehnologiji:
Stara rešenja (i danas se
masovno primenjuju) umanjuju
zagađenje delovanjem na izlaznu
emisiju polutanata tehnološkog
sistema (prečišćavanjem) što nije
i najbolje resenje jer se deluje
na posledice a ‚tako nastali
proizvodi se uglavnom dalje ne
koriste. Na primer: eliminacija
SO2 iz izlaznih gasova
trmoelektrane reakcijom sa
krečnjakom. Pri tom nastaje gips
(nova deponija) (Bolji metod je
desulfurizacija uglja)
Savremena rešenja zasnovana su
na nultoj emisiji zagadjivača
(bezotpadna tehnologija gde se u
osmišljvanju tehnologije predviđa
minimiziranje otpada, koji se
zatim prerađuje i postaje
sirovina u nekom drugom
62
tehnološkom sistemu)
Vrednovanje tehnoloških sistema u pogledu stepena ostvarivanja
zahteva čiste tehnologije izvodi se prema ulaznim i izlaznim
elementima.
• Ocena tehn. sistema prema ulaznim elementima izvodi se preko
normativa#:
– Sirovina po jedinici proizvoda ↓
– Energije po jedinici proizvoda ↓
– Sveže vode po jedinici proizvoda ↓
– % reciklirane vode koja se ponovo koristi ↑
– % gubitaka eksergije u odnosu na utrošenu eksergiju↓
• Ocena tehnološkog sistema prema normativima izlaznih
elemenata:
– Količina otpadnih materija (proizvoda): čvrst, tečan, gasovit, po
jedinici proizvoda ↓
– % recikliranih sirovina iz otpada ↑
– % otpada koji se neposredno, ili nakon prerade koristi kao
sirovina u drugim tehnološkim procesima ↑
•
#Normativ
je količina ulaznih ili izlaznih elemenata tehnološkog sistema po
jedinici osnovnog proizvoda
63
– Količina prečišćenih otpadnih voda koje se ispuštaju u
recipijente ↓
– Količina neprečišćenih otpadnih voda koje se ispuštaju u
recipijente ↓
– Količina čvrstog otpada koja se neposredno, ili nakon tretmana
mora odložiti na deponiju opasnih materija ↓
• U zavisnosti od tehnološkog sistema, “zatvaranje”
otvorene tehnologije je moguće realizovati u tri faze:
– I faza – Unapređenje normativa ulaznih elemenata ten.
sistema: Većina otvorenih tehnologija se može unaprediti, a
za to je potrebno racionalizovati (integrisati) svaki ulazni
element tehnološkog sistema u pogledu utroška sirovina,
energije i ljudskog rada, (što tehnologiju još uvek ne čini
zatvorenom)
– II faza – Reciklaža: Da bi se ostvarilo dalje zatvaranje
tehnologije, potrebno je u skladu sa karakteristikama,
količinom i vrstama, izvršiti maksimalnu recirkulaciju izlaznih
elemenata: otpadnih proizvoda, neiskorišćenih sirovina i
energije u prizvodni ciklus. Takva recirkulacija ne sme
ugroziti kvalitet glavnog proizvoda!
64
– Pošto najčešće nije moguće izvršiti potpunu
recirkulaciju otpadnih materijala kako zbog
tehnoloških ograničenja (zbog mogućeg
negativnog uticaja na kvalitet proizvoda,) iz
ovakvih tehnoloških procesa emituje se i dalje
značajna količina otpadnih materija, pa ni ovaj
nivo intervencije ne daje u potpunosti zatvorenu
tehnologiju (primeri: tehničke karakteristike savremenih pneumatika
dozvoljavaju korišćenje do 10% recikliranog gumenog granulata u proizvodnji novih
pneumatika, za 90% ostatka se mora naći rešenje; učešće max. 15% staklenog loma
(reciklata) u staklarskoj masi, u proizvodnji ravnog stakla)
– III faza – Prerada nereciklabilnog dela otpada
– Radi potpunog zatvaranja tehnologije preostale otpadne
materije se u maksimalno mogućoj meri sakupljaju,
prerađuju, i kao sekundarne sirovine troše u proizvodnji
novih proizvoda unutar samog proizvodnog pogona, ili u
posebno izgrađenim postrojenjima za zajedničku
preradu. Ovim, tehnolgija može postati zatvorena. (npr.
savremeni tretman starih auto-guma)
65
Gumeni granulat dobijen
reciklažom otpadnih guma
koristi se za izgradnju
sportskih igrališta sa
veštačkom podlogom i dečjih
igrališta, kao i za
postavljanje „tihih“ asfaltnih
podloga za saobraćajnice u
naseljenim mestima
66
• I pored očiglednih pozitivnih efekata, pretvaranje
otvorenih u zatvorene tehnologije je veoma skup i
spor proces, posebno u nerazvijenim zemljama.
• Jedan od očiglednih razloga za sporost u zatvaranju
tehnologija leži u činjenici da se većina starijih
otvorenih tehnologija ne može direktno
transformisati u zatvorene tehnologije jer to
podrazumeva takav obim intervencije koji dostiže, ili
prevazilazi cenu instalisanja nove tehnologije i
odgovarajućeg postrojenja
• Savremenije otvorene tehnologije se lakše, i sa manje
poteškoća (i troškova) mogu transformisati u
zatvorene tehnologije, jer su u tehnološkom pogledu
projektovane približnije BREF rešenjima
• Iz ovih razloga, savremene tehnologije moraju biti
projektovane kao zatvorene tehnologije (npr.:
tehnička ulja, rastvarači, olovni akumulatori, autogume, automobili, različita ambalaža, i td.)
67
Izbor tehnološke opreme
• Kod izbora tehnološke opreme potrebno je zadovoljiti
sledeće zahteve:
1. Da oprema u svim fazama procesa omogućava kontinualno
vođenje procesa,
•
što dozvoljava mehanizaciju i automatizaciju celokupnog
tehnološklog procesa, i/ili efikasniju kontrolu rizičnih faza u
procesu (omogućuje udaljavanja čoveka iz tehnološkog procesa)
2. Da oprema omogućuje bezbedno vođenje procesa (tj.
da je proces u svim fazama može voditi pod kontrolom)
3. Da oprema može da se jednostavno i bezopasno održava
u ispravnom stanju
• Primer za 1. i 2. zahtev:
– Pri proizvodnji nitroglicerina mogu se primeniti dve vrste
raktora: sa periodičnim (šaržnim) radom i kontinualnim
radom (cevni reaktor)
68
H2O
H2O
Šaržni reaktor
Cevni reaktor
H2O
H2O
Prikaz dva tipa reaktora za proizvodnju nitro-glicerina
Šaržni rekator ispoljava niz nedostataka jer:
• Ne može se ostvariti automatizacija procesa
• Ne može se obezbediti dovoljno efikasno hlađenje procesa
• Zbog značajne količine reaktanata, u slučaju akcidenta, dolazi
do velike eksplozije koja uništava postrojenje, izaziva moguće
ljudske žrtve i produkuje veliku emisiju zagađujučih materija.
69
• Primenom cevnog rektora, u kontinualnom procesu,
ostvaruju se sledeće prednosti:
• Količina reaktanata u cevnom reaktoru je mala jer je
ograničena protokom reaktanata kroz reaktor u obliku uske
cevi
• Proces nitrovanja se odvija kontinualno, uz mogućnost potpune
automatizacije
• Primenom automatizacije, moguća je daljinska kontrola
procesa, što povećava bezbednost radnika
• Efikasnost hlađenja je neuporedivo veća nego u šaržnom
reaktoru zbog kontinualnog transporta rekacione smeše kroz
cevastu strukturu reaktora smeštenog u efikasan izmenjivač
toplote i punu automatizaciju hlađenja
• Sve pobrojane prednosti kontinualnog procesa otklanjaju
rizik emitovanja zagađujućih materija u životnu sredinu,
pošto se mogućnost akcidenta svodi na minimum,
• Istovremeno, ovim je ostvaren i zahtev da je proces pod
kontrolom, čime je ispunjen i drugi važan zahtev na putu ka
zatvorenoj (čistoj) tehnologiji.
70
Održavanje tehnološke opreme
• Prirodno je da i najkvalitetnija oprema ima svoj vek
trajanja, da se kvari i otkazuje, i da je neophodno
popravljati je i održavati u ispravnom stanju, što po radnu i
životnu sredinu i radnike mora biti bezbedan proces!
• Cena nabavke kvalitetne opreme može da bude veoma
visoka, ali je u tom slučaju (obično) potrebno jeftinije
naknadno održavanje, i obrnuto. (primer jeftinog automobila),
• Cena neispravnosti opreme u procesu može biti
neprihvaljivo visoka jer dovodi do otkaza sistema, pa
se pored mogućeg zagađenja životne sredine,
proizvodnja prekida (nema prizvoda- nema prihoda)!
• Održavanje opreme može biti tekuće (svakodnevne sitne
intervencije), i investiciono, kada se po unapred utvrđenom
planu (pri godišnjem remontu) menjaju određeni sklopovi i
uređaji od strateške važnosti za proces.
• Savremena rešenja u održavanju uvode princip obaveznog
demontiranja svih važnih uređaja posle određenog
vremena rada i njihova zamena novim (remontovanim) (kao u
održavanju letilica)
71
• Među ulaznim elementima tehnološkog sistema,
tehnološkoj opremi mora se posvetiti posebna pažnja.
• Najveći problemi u vodjenju procesa pod kontrolom, sa
svim negativnim posledicama (po životnu sredinu, ...,
najčešće potiču od nepoštovanja tehnologije i
neispravne tehnološke opreme, što je često u
direktnoj vezi.
• Iz ovih razloga se, nasuprot odomaćenom
(POGREŠNOM) zanemarivanju značaja održavanja
opreme, ovom faktoru mora se posvetiti najveća
pažnja, da bi se zahvaljujući punoj funkcionalnosti
tehnološke opreme, proces trajno vodio na kontrolisan
način.
• Najbolja tehnologija (BREF) i odlična organizacija
rada neće dati očekivane (projektovane) efekte u
improvizovanoj (neispravnoj) tehnološkoj opremi.
(primer: iskorišćenje Zn i automatika)
72
Izbor sirovina i pomoćnih materijala
• Izbor sirovina i pomoćnih materijala, pored uticaja na kvalitet
proizvoda, može imati značajnu ulogu i u smanjenju opasnosti
od zagađivanja životne sredine, a o tome se mora voditi računa
još u fazi projektovanja, i kasnije, kod korišćenja ovih
supstanci u procesu.
• Za pravilan izbor, potrebno je unapred poznavati opšte osobine
i ponašanje sirovina i materijala, a posebno pod uslovima koji
vladaju u tehnološkom procesu. Mora se imati u vidu uticaj
različitih primesa koje mogu da značajno menjaju očekivano
ponašanje sirovina i pom. materijala u procesu.
• Kod izbora sirovina i pomoćnih materijala koji se koriste u
tehnološkom procesu vodi se računa o sledećim
kriterijumima:
– Sastavu sirovina i pomoćnih materijala
– Obliku sirovina i pomoćnih materijala
– Uslovima primene sirovina i pomoćnih materijala
73
• Izbor prema sastavu
– Kod izbora materijala, o sastavu se vodi računa zbog
efikasnosti prerade, ali ponekad, što zavisi od samog
procesa, i zbog mogućeg nastajanja stanja rizika (opasnosti
od nastanka požara, eksplozije,..), i posledično, zagađivanja
radne i životne sredine.
– Pri tome, unapred je moguće na osnovu literaturnih
izvora doći do podataka o osobinama takvog materijala
u pogledu uticaja na životnu sredinu:
 npr. kod izbora rastvarača u procesima površinske zaštite metala
može se iz literature saznati:
– napon pare, tačka paljenja, područje zapaljivosti gasova, oblast
eksplozivnih koncentracija, energija paljenja, i td.).
– Ove informacije mogu biti dovoljne ako se radi o
materijalima jedinstvenog sastava (elementi, jedinjenja),
dok se za neke materijale složenog sastava, ove informacije
moraju izračunati, ili, ako je to nemoguće, istražiti
eksperimentalno u laboratoriji. (prerada koncentrata cinka sa
primesama žive)
74
Primeri:
1: Korišćenje organskih rastvarača za odmašćivanje
metalnih
površina u tehnologijama površinske zaštite metala:
• Na osnovu poznatih relevantnih svojstava (literatura, BREF,..),
može se izvršiti izbor manje opasnog organskog rastvarača
• To znači da treba koristiti onaj koji je manje isparljiv, manje
otrovan (bolje alifatičan, nego aromatučan), manje zapaljiv,
manje eksplozivan, koji se može reciklirati,..
2: Koncentart cinka sa visokim sadržajem žive (hem. analiza), pri
izboru sirovine treba izbeći, a ako je to nemoguće, treba ga
po prikladnoj tehnološkoj šemi prerađivati da bi se izbegli
negativni efekti po životnu sredinu, za čega je neophodno
prethodno utvrditi modifikovanu tehnološku šemu i optimalne
parametre procesa.
Izbor materijala prema obliku
• Izborom oblika u kome se koriste materijali, može se uticati
na smanjenje opasnosti od zagadjenja radne i životne sredine
75
• Primer:
 Kreč se često primenjuje u tehnološkim procesima kao
jeftin materijal za neutralizaciju kiselih rastvora (npr.
otpadnih voda), za uklanjanje katjona teških metala iz
otpadnih voda taloženjem u neratsvorne hidrokside i td.
 Može se primenjivati:
 1) u obliku živog kreča (CaO), koji je u rinfuznom stanju
 2) kao hidroksid sa viškom vode - Ca(OH)2·H2O, (tj. sirasta
forma kakva se dobija “gašenjem“ živog kreča, a koristi i
još ponegde u primitivnom građevinarstvu,...);
 3)kao praškasti hidratisani kreč CaO·H2O., tj. forma koja
se dobija kontrolisanom hidratacijom živog kreča u
industrijskim uslovima (industrijski proizvod, u džakovima)
 Od ovih oblika, u industriji je najpogodniji za primenu
hidratisani kreč (definisanog sastava i kvaliteta, pogodan
za doziranje i automatizaciju procesa, najmanje agresivan,
lako se transportuje)
76
Izbor materijala prema uslovima primene
• Materijali koji se koriste u tehnološkim procesima, iako istog
komercijalnog imena, zbog različitog sastava (npr. prisustva
primesa), mogu se različito ponašati u uslovima primene.
• Potrebno je poznavati uslove koji vladaju u tehnološkom procesu,
da bi se odredio materijal koji zbog svojih specifičnih osobina
neće biti rizičan za nastanak stanja rizika (požara, eksplozija, ili
emitovanje zagađujućih materija u radnu i životnu sredinu).
• Primer:
• Acetilen dobijen iz kalcijum-karbida sadrži fosfor-vodonik PH3
(fosfin) koji je jako otrovan gas, pa pri korišćenju za zavarivanje
povećava rizik od zagađivanja radne sredine (trovanje radnika),
dok acetilen dobijen sintezom iz zemnog gasa sadrži metan koji
kao primesa nije otrovan.
• Zato, kod ručnog zavarivanja u zatvorenom prostoru bezbedniji
je acetilen dobijen iz zemnog gasa, dok u procesima automatskog
zavarivanja (izvodi ih robot) i kod zavarivanja na otvorenom koje
izvode radnici, može se koristiti i acetilen dobijen iz kalcijumkarbida.
77
Izbor izvora energije
• Gotovo da nema ni jednog tehnološkog sistema u kome
energija nije jedan od najvažnijih ulaznih elemenata
• Poznato je da korišćenje fosilnih goriva za dobijanje nekog
od vidova energije danas predstavlja jedan od
najznačajnijih antropogenih izvora zagađenja životne
sredine, na globalnom nivou.
• Zagrevanje, kao najčešći vid korišćenja energije u
tehnološkom sistemu može se izvoditi korišćenjem
električne energije, pomoću različitih goriva (čvrstih,
tečnih, gasovitih), ili otpadnom toplotom.
• Korišćenje el. energije, mada je obično ekonomski
najnepovoljnije, u nekim slučajevima može da ima niz
prednosti (imati u vidu LCA i ELCA aspekt!!)
78
• Električna energija, kao energent:
• Ne dovodi do zagađivanja vazduha na mestu korišćenja
(nema produkata sagorevanja)
• Omogućuje preciznu regulaciju temperature
• Smanjuje rizik od nastanka požara ili eksplozije, i time
rasipanja produkata procesa u radnu i živ. sredinu
• Korišćenje gasovitih goriva za zagrevanje zahteva
poznavanje sastava i osobina pojedinih gasovitih
energenata (toksičnost, eksplozivne koncentracije)
Sastav nekih gasovitih energenata
Visokopećni gas i koksni gas su sporedni proizvodi nekih tehnoloških sistema
79
• Iz prethodne tabele zapaža se da su visokopećni,
koksni i generatorski gas toksični zbog sadržaja CO,
i da u slučaju nekontrolisanog isticanja u radnu
sredinu, pored rizika od eksplozije, može doći do
trovanja radnika, što posebno važi za visokopećni gas
koji nema nikakav miris. Istovremeno visokopećni gas
i koksni gas se „besplatno“ dobijaju kao sporedni ili
otpadni proizvodi u metalurgiji gvožđa i čelika.
• Kao energent u industrijskim uslovima, racionalno je
koristiti, kada god je moguće, procesnu (otpadnu)
toplotu
• Otpadnu toplotu stvaraju sve egzotermne reakcije,
pa je sa aspekta integracije procesa (i svih
pogodnosti koje taj zahvat donosi), veoma
preporučljivo ovu toplotu što potpunije iskoristiti,
(da je se što manje ispusti u okolinu).
• Na primer: otpadna toplota i hemijska energija gasovitih otpadnih
produkata visoke peći (visokopećni gas) koriste se za
predgrevanje vazduha potrebnog za rad visoke peći (ostvaruje se
reciklaža otpadne toplote tehnološkog procesa)
80
• Posebno važan aspekt energetike procesa vezan je za
racionalnu potrošnju energenta u našoj državi, jer Srbija
je siromašna energetskim resursima!!!
• Danas poznate zalihe lignita u Srbiji, koji čini 90%
neobnovljivih energetskih resursa države, omogućuju još
oko 50 godina eksploatacije današnjim tempom!
• Postojeća nalazišta nafte u Vojvodini daju oko 0,7-1 mil.
tona nafte godišnje# (17-23% god. potreba Srbije koje se
kreću oko 4,2 mil. tona nafte), dok proizvodnja od 200 mil
m3 gasa čine oko 10% god. potreba zemlje u ovom
energentu. Naftna industija Srbije je većinski u vlasništvu
strane kompanije, a rudna renta je 3%!!?
• Količina biomase u Srbiji, koja je obnovljivi izvor energije, odgovara
količini od 4,3 mil tona ekvivalentne nafte i pokrila bi 56% finalne
potrošnje energije, ali se ZANEMARLJIVO i/ili NERACIONALNO
KORISTI!
•
Srbija (2010. god.) uvozila je 47% ukupnih energetskih potreba, a rasipa
energiju (zbog nedopustivo niske energetske efikasnosti i pogrešne 81
energetske politike)!
Izbor mesta za odvijanje tehnološkog
procesa
• Mesto odvijanja tehnološkog procesa (mesto
izgradnje postrojenja) može biti od važnosti u
pogledu uticaja na životnu sredinu.
• Mesto se posmatra na makro i mikro planu,
• Izbor makrolokacije obavlja se vodeći računa:
– O uticaju drugih objekata (procesa) i radova iz
okruženja na bezbednost posmatranog objekta
(tehnološkog sistema, procesa), kao i
– O sopstvenom uticaju na bezbednost okolnih
objekata i naselja
82
• Izbor makrolokacija obuhvata:
– Izbor mesta postrojenja u odnosu na prirodne uslove
terena, razmeštaj drugih fabrika, naselja i
infrastrukture; primeri:
– Ranije Rurska oblast u Nemačkoj u trouglu Essen –Bochum Duisburg;
– Ranije, tromeđa: Nemačka-Poljska-Češka
– Ranije i sada: položaj “Zorke” u odnosu na Šabac
– Uvažavanje meteorološko-klimatskih specifičnosti mesta,
primer: Šabac (nepovoljna ruža vetrova)
– Uvažavanje položaja postrojenja: Bor (vrhovi dimnjaka
topionice koja je u udolini, i koja emituje SO2 su u visini naselja) na
bregu;
Kriterijumi izbora makrolokacije zahtevaju da postoji:
• Dovoljna površina terena za razmeštaj industrijskih
postrojenja, transport i manipulaciju (lak pristup ili evakuacija
u slučaju akcidenta, požara, ..)
• Pogodnost za odvođenje atmosferskih voda; da teren nije
ugrožen podzemnim vodama
• Da lokacija bude dobro osunčana i prirodno provetrena
• Da izabrana lokacija bude izvan uticaja emisije supstanci i
energije iz drugih objekata
83
• Kriterijumi ugroženosti okoline (posebno naselja)
radom objekata su:
– U kom pravcu su usmereni dominantni vetrovi na
izabranoj lokaciji (npr. od naselja ka objektu, ili obrnuto?)
– Da li je potrebno uspostavljanje (izgradnja) sanitarnozaštitne zone između izvora moguće emisije
zagađujućih materija u objektu i naseljenih površina,
ili je dovoljna udaljenost naselja od izvora emisije?
• Sanitarno-zaštitna zona je pojas zelenila određene
širine između izvora zagađivanja vazduha (okviru
tehnološkog sistema) i naseljenih površina. Po
pravilu, zona se uređuje zasadima pogodnog
otpornog drveća i rastinja koje smanjuje prodiranje
gasova, para i prašine ka naselju. Minimalna širina
zone se propisuje u zavisnosti od kapaciteta
zagađivanja izvora, konfiguracije terena, pravca
vetrova.
84
• Mikrolokacija definiše mesto odvijanja posebnih
faza u okviru proizvodnog sistema (tehnološkog
procesa), kao npr.:
– Razmeštaj pojedinih objekata unutar tehnološkog
sistema, proizvodnih pogona, skladišta, administrativne
zgrade, pomoćnih radionica, kotlarnice i td., mora biti
takav da obezbeđuje poštovanje zahteva zaštite radne
i životne sredine
• Kod izbora mikrolokacije pojedinih objekata u okviru
industrijskog kompleksa važno je imati u vidu:
– Moguću međusobnu ugroženost (objekta ili faza
tehnološkog procesa)
• U slučajevima akcidenata (položaj rezervoara sa gorivom u
odnosu na druge objekte, interne saobraćajnice i prostorije
za boravak zaposlenih);
• U slučaju akcidentne emisije štetnih materija i zagađivanja
85
vazduha
– Pravilnu dispoziciju objekata uz obezbeđenje
potrebnog međusobnog odstojanja
– Grupaciju objekata prema nameni
– Raspored zelenih površina koje su prirodna
prepreka za zaštitu od prenošenja požara i
emisije zagađujućih materija, (a imaju i
estetski značaj)
– Raspored saobraćajnica koje u slučaju
akcidenta omogućuju nesmetano kretanje
vozila, kao i evakuaciju ljudstva i materijala
86
Monitoring
• Tehnološkim sistemom se mora UPRAVLJATI, jer se samo tada
može održavati pod kontrolom i pružati optimalne efekte.
• Preduslov upravljanja tehnološkim sistemom je monitoring tj.
nadzor, odnosno, merenje releventnih parametara ulaznih i
izlaznih elemenata tehnološkog sistema, i posebno, tehnološkog
procesa,
• Monitoring omogućuje:
– Proveru efikasnosti tehnološog sistema;
– Poštovanje zakona u pogledu emisija zagađujućih materija;
– Smanjenje rizika:
• po životnu i radnu sredinu,
• fizičku bezbednost ljudi,
• Po bezbednost postrojenja,
– Kvalitet proizvoda , i td.).
•
Rezultati dobijeni monitoringom imaju operativnu (trenutnu)
važnost, ali i strateški značaj, za dalje planiranje (npr.
“zatvaranje” procesa, proširenje kapaciteta, izmenu ulaznih
elemenata (npr. sirovina,....), unapređenje kvaliteta proizvoda 87i td.
• Monitoring objedinjuje praćenje velikog broja elemenata
koji imaju uticaja na životnu sredinu:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Sve izvore emisije zagađ. materija (u atmosferu, recipijent,...)
Sve otpadene materije; posebno, opasne otpade
Zagađenje zemljišta, vode ili vazduha
Korišćenje, i efikasnost korišćenja ulaznih elemenata tehnološkog
sistema (sirovina, vode, goriva, električne energije i dr.)
Emisiju termalne energije, buke, neprijatnih mirisa, prašine
Efekte ispuštanja: vode, gasova, prašine,.., na specifične delove
životne sredine ili ekosistema
Akcidente, i izbegnute akcidente na postrojenju
Transportne akcidente
Povrede zaposlenih
Žalbe građana koji žive u okolini
• Monitoring se ne ograničava samo na hemijske analize, on
uključuje praćenje ispravnosti i provere sigurnosti opreme
88
• U procesu monitoringa, postoji više mogućnosti da se
dođe do vrednosti relevantnog parametra:
– Direktno merenje (najpoželjnije, ako je moguće)
– Posredno merenje (preko parametra koji se može meriti, a zatim
preračunati na “nemerljiv” parametar (BPK5)
– Preko materijalnog bilansa
– Preko emisionih faktora i td.
Izbor režima monitoringa
• Režim (frekvencija) monitoringa je od posebnog značaja
a određuje se na bazi procene ugroženosti životne
sredine koja može nastati pri prekoračenju zakonom
dozvoljenih graničnih vrednosti emisije zagađujuće
materije (GVE)
• Kod procene ugroženosti životne sredine posmatraju se
dva elementa:
– Verovatnoća prekoračenja granične vrednosti emisije (GVE)
– Težina posledica (šteta po životnu okolinu) pri prekoračenju GVE
89
• Kod razmatranja elemenata vezanih za verovatnoću
prekoračenja GVE, uzima se u obzir:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Broj izvora koji participiraju u emisiji;
Stabinost procesa
Kapacitet prihvatanja efluenta koji treba tretirati pre ispuštanja
Fleksibilnost procesa (mogućnost variranja kapaciteta)
Kapacitet kojim proces radi u momentu nastajanja kvara (otkaza)
Kvalitet i stanje opreme
Mogućnost otkaza opreme zbog korozionih oštećenja
Režim rada (kontinualni, diskontinualni)
Količina opasnih materija koje se mogu oslobaditi u normalnim i
vanrednim okolnostima, i dr...
• Kod posmatranja posledica prekoračenja GVE, analizira se:
–
–
–
–
–
Trajanje otkaza
Akutni efekti emisije
Lokacija instalacije
Razblaživanje emisije u medijima životne sredine
Aktuelni (očekivani) meteorološki uslovi
• (primer: situacija u fabrici H2SO4 kod nestanka struje)
90
Verovatnoća
prekoračenja
Izbor režima monitoringa se na bazi rečenog, za hipotetički tehnološki
proces koji karakteriše emisija zagađenja u vazduh, može predstaviti
grafički:
Težina posledica
prekoračenja
Na dijagramu su vidljiva četiri polja, od kojih, polje 1 predstavlja
najmanje rizična prekoračenja GVE, pa je i režim monitoringa
najblaži, dok polje 4, predstavalja najteži rizik prekoračenja GVE
kojim sleduje najučestaliji režim monitoringa
91
• Prema položaju konkretne tačke u nekom od četiri polja
(prekoračenja) u dijagramu propisuju se:
1. Režim “prema potrebi” – jednom mesečno, do jednom
godišnje. Glavna svrha je da se proveri nivo aktuelne
emisije i predvidi emisija u budućem vremenu
2. Uobičajeno do učestalo – jednom jednom nedeljno pa do
tri puta dnevno. Svrha rano otkrivanje neuobičajenih
uslovu u procesu ili početak opadanja performansi, posle
čega se preduzima akcija ispravljanja greške
3. Uobičajeno do učestalo - jednom nedeljno pa do tri puta
dnevno. Namena je da kod uočavanja odstupanja u
procesu, kroz lanac blagovremenih korekcija, osigura da
ne bude štete na životnoj okolini
4. Intenzivno – neprekidno (visokom frekvencijom), do 24
dnevno ili kontinualno, a sprovodi se kada se uoči da
nestabilnost u procesu vodi prekoračenju GVE. Monitoring
se obavlja u realnom vremenu da bi se neprekidno pratilo
kretanje nivoa emisije
92
Download

Oblici zagađivanja životne sredine