Доклад Римскому клубу Перевод А. П. Заварницына и В. Д. Новикова под редакцией

2.5. Подпочвенное капельное орошение

Для некоторых ресурсов и видов человеческой деятельности характерная на сегодня производительность делает «фактор четыре» труднодостижимым. В орошаемом земледелии, где отдельные хозяйства используют воду очень неэффективно, многие более крупные промышленные фермы достигают эффективности водопользования на уровне 40—60%. Это означает, что из всей воды, подаваемой на поля, 40—60% сначала забирается культурами для удовлетворения своих потребностей, а затем испаряется каждым растением. Остальная часть теряется из-за поверхностного стока, просачивания воды в глубь почвы или уносится ветром при разбрызгивании дождевальной установкой. Повышение эффективности водопользования до 100%, так, чтобы каждая подаваемая на поле капля воды в конечном итоге испарялась самим растением, увеличило бы экономию ресурсов лишь в 1,7—2,5 раза.

Когда Говард Вюрц в 1980 г. начал переходить с полива по бороздам и по поверхности на подпочвенное капельное орошение, он повысил эффективность использования воды на поле примерно с 60% до 95% и более, т. е. в 1,6 раза. Линии капельного орошения, закопанные на глубину 20—25 см, испускают небольшие количества воды прямо в зоне корней растения. Поверхность почвы обычно остается сухой, что уменьшает поверхностное испарение, а корневая зона никогда не смачивается до насыщения, что сокращает объем стока и просачивание в глубину. Несколько процентов теряемой воды приходятся в основном на то, чтобы время от времени промывать линии капельного орошения.

Экономия воды важна для засушливой Аризоны, но, быть может, еще важнее были другие выгоды. Сначала Вюрц установил, что может сократить операции по обработке почвы, заменив вспашку, обработку бороной, разравнивание земли (отдельные этапы подготовки ложа для посадки семян и эффективного поверхностного полива) просто неглубокой обработкой поверхности. Исследования, проведенные Ари-зонским университетом на его ферме, показали, что он сократил потребление энергии на обработку почвы на 50%. Упрощенная обработка обеспечивала также ускоренный севооборот полей после сбора урожая, позволяя в отдельные годы снимать по два урожая. Далее, поскольку линии капельного орошения сократили потери воды, с полей меньше вымывалось гербицидов и удобрений. Использование гербицидов сократилось на 50%, а расход азотных удобрений уменьшился на 25—50%. Кроме того, меньше воды нужно было качать турбинами из глубоких скважин, что сократило расход энергии на 50%.

Наконец, урожайность возросла на 15—50%. Этому, вероятно, способствовал ряд факторов: более равномерная подача воды, большая эффективность системных инсектицидов, подаваемых теперь через линии капельного орошения непосредственно к корням растений, лучшее решение проблемы борьбы с понижающими урожайность солями, которые часто накапливаются на полях при поверхностном орошении. Более высокие урожаи при меньшем потреблении воды означали сокращение расхода воды в 1,8—2,4 раза в жаркой пустыне, где затраты на орошение сводили на нет даже самые очевидные возможности экономии.

«Сандэнс фармз» — не какой-нибудь пижонский участок, на котором выращиваются овощи. Это серьезное промышленное производство. Установка линий капельного орошения, закопанных на глубину, недоступную для сельскохозяйственной техники, обошлась дорого, но совокупное сокращение затрат и повышение производительности сделали капиталовложения весьма эффективными. В будущем, следуя примеру таких фермеров, как Говард Вюрц, бережливые хозяева крупных сельскохозяйственных предприятий будут все больше стремиться к достижению тех многочисленных выгод, которые обеспечиваются передовыми сельскохозяйственными технологиями и методами управления.

А тем, кто заинтересован в «факторе четыре» или в еще большем повышении эффективности, скажем, что необходимо либо перейти на культуры, потребляющие меньше воды (хлопок едва ли предназначен для выращивания в пустынях), либо использовать сами культуры более эффективно.

Как вы думаете, кто изобрел способ подачи драгоценной воды растущим в пустыне культурам по капле, непосредственно к корням и со скоростью, которая им необходима? Конечно же, анасази — индейцы, жившие когда-то на американском юго-западе. Они закапывали неглазурованный глиняный горшок по горлышко в землю, заполняли его водой, закрывали крышкой и сажали вокруг него кукурузу и бобы. Питаясь медленно просачивающейся через глиняный горшок влагой, растения начинали расти вокруг горшка, их корни проникали во влажную глину, а листья затеняли крышку от солнца. Каждую неделю добавлялся другой такой же горшок. Сегодня у нас есть высокотехнологичные полимерные эмиттеры и трубы вместо глиняных сосудов и компьютерное управление для поддержания водоснабжения, но принцип современной капельной системы удивительно похож на древние методы.

2.6. Эффективное использование воды в промышленности

Бумага и картон

В 1900 г. производители бумаги в Европе обычно расходовали тонну воды на 1 кг продукции. К 1990 г. это соотношение улучшилось более чем в 15 раз, понизившись до 64 кг воды, расходуемой на 1 кг бумаги и картона. Из них 34 кг шло на производство целлюлозы и 30 кг на изготовление бумаги и картона из целлюлозы (Лидтке, 1993).

В Германии в результате роста платежей за сточную воду и благодаря дальнейшим усовершенствованиям расход воды сокращен до 20—30 кг. А некоторые производители добились, кажется, невозможного. Бумажной фабрике на севере страны удалось совсем исключить сточные воды из производства упаковочной бумаги. Вся вода, участвующая в технологическом процессе, собирается и фильтруется для повторного использования. К ней добавляются лишь минимальные количества свежей воды с целью введения молекул воды, необходимых для механохимической стойкости бумаги и для того, чтобы компенсировать испарение. В конечном счете эта фабрика стала расходовать не более 1,5 кг пресной воды на 1 кг упаковочной бумаги (успехи в сокращении расхода воды представлены на

рис. 9).

Полный возврат воды в производственный цикл достигается последовательными процессами седиментации, флотации и фильтрации частиц, содержащихся в воде, которая используется в циклах производства и целлюлозы, и бумаги.

На языке факторов этой книги достижение данного производителя составляет примерно «фактор двадцать» по сравнению с нынешним европейским средним показателем, а для упаковочной бумаги имеется дополнительный «фактор восемь» по сравнению с тем, что та же фабрика обеспечивала ранее, до последней модернизации. Однако можно утверждать, что сегодняшнее состояние близко к пределу, поскольку часть воды должна идти на химию бумаги, а регенерация воды из пара привела бы к чрезмерно высоким затратам.

Бритвенные лезвия, авторучки и микросхемы^*

Компания «Джиллетт», один из ведущих в мире производителей бритвенных приборов, в 1993 г. в своем промышленном центре в южном Бостоне использовала на 96% меньше воды, чем в 1972 г. Другой промышленный центр этой компании, в Санта-Монике, также использовал в 1993 г. на 90% меньше воды, чем в 1974 г.

Была ли достигнута эта громадная экономия благодаря количественно определенным задачам, поставленным главными управляющими? Нет. Управляющие просто заявили о своем желании сделать эффективность ресурсов приоритетной задачей, что стимулировало работников к постоянному поиску путей совершенствования производственных процессов. Команды сотрудников на каждом участке «Джиллетт» стремились найти и реализовать идеи, комбинация которых дает результаты, нереальные для отдельного человека.

На одном заводе сотрудник предложил повторное использование технической воды, но это потребовало бы создания новой системы охлаждения. Другой работник предложил использовать в качестве системы охлаждения плавательный бассейн. Эти идеи были доложены европейским отделам компании, где был внесен еще ряд усовершенствований. В итоге завод в Бостоне стал получать все необходимое тепло от тепловых потоков, которые раньше улетучивались.

С подобными ресурсосбережениями связаны и усовершенствования технологических процессов, значительно уменьшивших загрязнение среды. Например, выбросы трихлорэтана, трихлорэтилена и метилэтилкетона (трех распространенных, но достаточно токсичных растворителей) сократились на 98% по сравнению с уровнем 1991г. благодаря тому, что промывка лезвий и других деталей переориентирована на системы с использованием воды. К 1993 г. объем отходов, внесенных в «Перечень токсичных выбросов», уменьшился по сравнению с 1987 г. на 97%.

Существенное улучшение имеет место даже в самых сложных высокотехнологичных производствах, где, казалось бы, возможности для замены материалов наиболее ограничены. Так, с 1991 г. «Мицубиси семикондакторс Америка» начала сокращать потребление воды и выбросы отходов на своем комбинате в Северной Каролине. Хотя производство возросло на 30%, потребление воды упало на 70%, а донные отложения из промышленной сточной воды — на 75% (от уровня 1992 г.). Сэкономлены также реактивы для обработки, улучшено качество воды, выросла производительность. Затраты на сумму в 1,2 миллиона долларов на два основных мероприятия по повышению эффективности — деионизацию и обратный осмос — окупились за два года. Первая фаза водосберегающей технологии обошлась в 40 тысяч долларов и сэкономила в первый год 240 тысяч долларов (при сроке окупаемости девять недель).

Более того, с 1991 г. производство опасных отходов сократилось в общей сложности на 75%, включая полное устранение хлорфторуг-леродов и уменьшение на 96% отходов, образующихся в процессе нанесения гальванических покрытий (путем изменения химической технологии без ухудшения качества продукции). Например, электрохимическое извлечение металлов сократило концентрацию свинца в осадке от гальванического процесса с 1100 до 30 частей на миллион, т.е. на 97%. Это сопровождается дальнейшим снижением использования химических реактивов, а значит, и отложений.

жүктеу/скачать 3.56 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: