Как Ленин в шалаше, но — инновационном

Как циркулярная экономика поможет выжить человечеству

Дома, автомобили и потребительские товары из биокомпозитных материалов — неотъемлемая часть экономики замкнутого цикла, к которой идет человечество

Ученые трех университетов США — Йельского, Массачусетского технологического и университета Пёрдью — оценили вред экологии, наносимый пользователями во время видеоконференций на различных интернет-платформах. Исследование показало, что, например, за час общения в Zoom выделяется в атмосферу килограмм углекислого газа, расходуется от 2 до 12 литров воды и происходит деградация почвы площадью с планшет. Ресурсы расходуются на обслуживание дата-центров, линий коммуникаций, а также пользовательских компьютеров, ноутбуков и смартфонов. Другие интернет-платформы также имеют значительный углеродный след.

Как видим, даже современные процессы цифровизации не отменяют негативное влияние деятельности человечества на окружающую среду. Причина в том, что цифровая трансформация реализуется в той же парадигме традиционной линейной экономики, подразумевающей создание, использование и захоронение отходов, хотя и в несколько меньшем масштабе.

Встаньте в круг

В качестве альтернативы линейной экономике предлагается циркулярная — экономика замкнутого цикла, которая основывается на возобновлении ресурсов, создании единой системы раздельного сбора отходов, их переработки и производства на их основе новой продукции. Эта цепочка пока находится в зачаточном состоянии. Тем не менее в ряде стран от теории уже переходят к принятию правовых норм. Так, в КНР действует законодательство по продвижению экономики замкнутого цикла, в Южной Корее принята аналогичная «Стратегия зеленого развития», в Японии строят «Общество правильного материального цикла». В Евросоюзе ведется поэтапный переход к экономике замк­нутого цикла, важными шагами в этом направлении должны стать повышение к 2030 году уровня повторного использования коммунальных отходов до 70% и упаковки до 80%, запрет на захоронения на полигонах любых перерабатываемых и биологически разлагаемых отходов.

Европейские компании-производители разрабатывают бизнес-модели возврата и повторного использования собственных продуктов

Ужесточение правовых норм в странах Европы и некоторых других повысило интерес бизнеса к более экологичной упаковке. Например, в 1991 году в Германии производителей упаковки обязали принимать ее обратно после использования. Через пять лет эти меры были расширены: немецкие власти приняли специальный акт, целью которого было введение системы замкнутого цикла в области переработки мусора. По новым условиям компании, начиная со стадии проекта, обязаны следить за тем, чтобы производство не оставляло отходов, а в конце жизненного цикла продукт подвергался экологической переработке. В 2012 году акт был доработан и расширен. Добровольная и обязательная ответственность сегодня действует для производителей не только упаковочных материалов, но и транспортных средств, элект­ронных приборов, химической продукции и др.

В 2018 году Евросоюз принял стратегию по пластикам. Это первый общеевропейский документ, определяющий стратегию адаптации индустрии производства полимеров к принципам экономики замкнутого цикла. Основные инструменты достижения поставленных целей: внедрение новых подходов к дизайну и производству полимерных продуктов, позволяющих легко интегрировать их в замкнутый цикл; расширение и улучшение практики раздельного сбора отходов; введение в оборот новых систем стандартизации качества сырья и продуктов в цепочках сбора, сортировки и переработки полимерных отходов; внедрение стандартов необходимых методов измерений и определений; развитие систем расширенной ответственности производителя; стимулирование более активной коммуникации по цепочке жизненного цикла полимеров, а также расширение информирования потребителей; исследования и анализ по вопросам, требующим прояснения; конкретные меры по «одноразовым пластикам».

Стремясь соответствовать новому законодательству и опережая его, европейские компании-производители разрабатывают бизнес-модели возврата и повторного использования собственных продуктов. Австрийская компания Starlinger использует систему замкнутого цикла производства биг-бэгов из полипропиленовой ткани, начиная с выпуска гранулята из полипропилена (ПП) и завершая изготовлением, использованием, сбором и вторичной переработкой упаковки в ПП-регранулят. Преимущество этой модели в том, что замкнутый цикл производства контролируется системой управления качеством, а используемые материалы записываются в так называемый паспорт материалов. Цикл начинается с создания потока унифицированного материала. После использования биг-бэги возвращаются на предприятие-фасовщик, благодаря чему можно обеспечить их идентичный состав и минимальную степень загрязнения. Использованные биг-бэги моются, измельчаются и перерабатываются на специальной установке во вторичный ПП, который можно применять в качестве вторичного сырья для производства новых биг-бэгов. Это не только позволяет экономить на затратах на сырье, но и снижает углеродный след от упаковки.

К важным правовым факторам создания циркулярной экономики отнесем введение в некоторых странах, а также в международной торговле экомаркировки. Это знак или графический символ, который ставится на товаре или его упаковке после проверки на соответствие экологическим критериям. Одним из первых в мире примеров использования экомаркировки считается введение по инициативе Шведского общества охраны природы и Шведской федерации окружающей среды списка бумаги, не отбеленной хлором. Это было связано с тем, что в 1987 году в Швеции отмечался очень высокий уровень загрязнения хлором озер и рек в результате деятельности предприятий целлюлозно-бумажной индустрии, началось широкое распространение болезней и различных нарушений среди рыбы и морских котиков. Общественные организации решили дать потребителям, относящимся осторожно к окружающей среде, возможность использовать бумагу, не отбеленную хлором, и установили соответствующий список с экомаркировкой. Сначала производители настаивали на том, что они не смогут продать неотбеленную бумагу, потому что она была слишком серой и непривлекательной. Но когда все больше учреждений начали использовать список для закупки бумаги, производители модифицировали свои заводы так, чтобы уменьшить выброс хлора. Между 1990 и 1993 годами выброс хлора от целлюлозной промышленности Швеции уменьшился вдвое.

Параллельно в ряде развитых стран мира ведутся разработка и внедрение новых экологических материалов. Например, у многих мировых брендов текстильных потребительских товаров, помимо собственных инициатив, существует специальная система стандартов Bluesign, предоставляющая готовые решения для повышения экологичности производства текстиля. Сегодня партнерами программы Bluesign являются около 600 брендов, в числе которых Salomon, ASICS, Brooks, Salewa. Продукция со знаком Bluesign изготавливается из безопасных и нетоксичных материалов, а процесс производства оптимизирован для потребления меньшего количества природных ресурсов. При этом контролируются все стадии процесса — от качества исходного сырья до передачи продукта потребителю.

Новые экологические материалы появляются и в строительстве. Например, в 2019 году сотрудники Королевского технологического института в Стокгольме разработали прозрачную древесину взамен привычного стекла. Исследователи удалили из древесины лигнин — компонент клеточных стенок, поглощающий свет. После чего материал пропитали акрилом. В результате ученые получили прозрачную древесину, способную пропускать солнечный свет. Затем дерево пропитали специальным полимером, который аккумулирует тепло. Днем прозрачная древесина поглощает тепло и охлаждает помещение. Ночью полимер, входящий в состав дерева, затвердевает и отдает накопленную за день энергию. Новый материал является биоразлагаемым, что облегчает его утилизацию. В ближайшие годы прозрачную древесину планируется начать применять в массовом строительстве.

Ключевая роль в формировании циркулярной экономики отводится инновационным биокомпозитным материалам. Они быстро разлагаются без причинения вреда природе и легко перерабатываются, в качестве армирующего наполнителя применяется волокно растительного происхождения. Анализ зарубежных научно-технических публикаций и патентных данных показывает, что основными направлениями внедрения биокомпозитов сегодня является продукция автомобилестроения, строительной индустрии (сайдинг, плинтус, декинг, дверные коробки и др.), спортивный инвентарь (лыжи, серфинг, лук, каяки и др.), различные потребительские товары (аудиоэлектроника, мебель, кейсы и чехлы, ящики и др.). Ежегодный рост применения полимерных биокомпозитов в автомобильной промышленности составляет более чем 20%, что обусловлено двумя основными факторами. Первый — низкая плотность натуральных волокон (а значит — сравнительно малая масса конечных изделий). Второй — биоразлагаемость волокон, возможность переработки и безопасная для экологии утилизация конечных изделий. Лидерами по применению биокомпозитов в конструкции автомобилей стали немецкие производители Mercedes, BMW, Audi и Volkswagen.

Опять по шпалам

Важная часть циркулярной экономики — новые технологии получения энергетических ресурсов. Согласно докладу Bloomberg «Перспективы водородной экономики» (опубликован в прошлом году), к 2050 году 24% мировых потребностей в энергии будет покрывать водород, а его цена снизится до уровня сегодняшних цен на газ. При наиболее благоприятном сценарии развития, отмечают эксперты Bloomberg, в ближайшие 30 лет отрасль привлечет около 11 трлн долларов инвестиций, а ежегодные продажи водородного топлива по всему миру достигнут 700 млрд долларов.

Уже анонсируются соответствующие производственные проекты. Так, в 2020 году Норвежская нефтегазовая компания Equinor объявила о плане строительства  первого в Европе крупномасштабного предприятия по производству «синего» водорода (из природного газа) на северо-востоке Англии, «при условии политической поддержки Великобритании». На первом этапе объект H2H Saltend будет включать в себя автоматический тепловой риформер мощностью 600 мегаватт, оснащенный технологией улавливания углерода, и станет «крупнейшим в своем роде предприятием в мире» по конверсии природного газа в «синий» водород. Это позволит промышленным потребителям в химическом парке, где разместится предприятие, полностью перейти на водород, а местной газовой электростанции перейти на смесь водорода (30%) и природного газа. Начало производства запланировано на 2026 год.

Россия старается не отстать от передовых зарубежных инициатив по формированию циркулярной экономики. Это касается и водородных перспектив, но пока не столько для внутреннего потребления, сколько на экспорт. В утвержденной правительством РФ в июне 2020 года Энергетической стратегии до 2035 года водород обозначен как топливо с высоким экспортным потенциалом. К 2024 году российский экспорт водорода должен составить 200 тыс. тонн, а к 2035 году вырасти до 2 млн тонн. Россия должна занять до 16% мирового рынка водорода. В соответствии с разработанной Минэнерго РФ «дорожной картой» по развитию водородной энергетики на 2020 — 2024 годы, первыми отечественными производителями водорода станут Газпром и Росатом, которые запустят пилотные водородные установки в 2024 году — на атомных электростанциях, объектах добычи газа и предприятиях по переработке сырья. Кроме того, в 2021 году Газпром должен разработать и испытать газовую турбину на метано-водородном топливе, а Росатом в 2024 году — построить на Сахалине опытный полигон для железнодорожного транспорта на водороде.

В нашей стране образуется в год около 70 млн тонн твердых коммунальных отходов, ежегодный рост составляет 3%. Не решив важнейшую экологическую задачу обращения ТКО, о движении в сторону циркулярной экономики можно забыть. Уже несколько лет реализуется федеральный проект «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами», цель которого — увеличить к 2024 году долю утилизируемых твердых коммунальных отходов до 36%, а направленных на обработку — до 60%, для этого ввести в эксплуатацию 31,7 млн тонн мощностей по обработке ТКО и 23,1 млн тонн мощностей по утилизации отходов и фракций после обработки ТКО. Вместе с тем, по данным Счетной палаты РФ, обнародованным в сентябре 2020 года, в стране примерно 90% твердых коммунальных отходов просто складируется на полигонах и свалках, а перерабатывается только 7%. России необходимо построить еще 200 мусороперерабатывающих заводов, но строится пока только пять.

При этом ТКО занимают лишь небольшую часть в объеме образуемых отходов. В России наибольшее количество отходов образуется при добыче полезных ископаемых (86,8% общего количества за 2016 год), которые представлены в основном вскрышными, вмещающими породами и продуктами обогащения минерального сырья. Доля утилизированных отходов при добыче полезных ископаемых ежегодно составляет порядка 61% от общего количества их образования. Основным методом утилизации таких отходов является закладка горных выработок при их ликвидации и консервации или применение на техническом этапе рекультивации земель, нарушенных горными выработками.

Систему обращения с промышленными отходами пытаются организовать российские металлурги. В апреле этого года на базе Череповецкого металлургического комбината (Северсталь) открыт полигон полного цикла для тестирования и пилотирования новых технологий и продуктов в области переработки отходов и создания сопутствующей продукции. В первую очередь предполагается использовать отходы, составляющие наибольший объем в общей массе образования на Череповецком металлургическом комбинате и других активах компании — шлаки, шламы, пыль, «хвосты» медно-никелевых руд. Северсталь уже обладает компетенциями в области переработки отходов и создании новых продуктов. В числе успешных примеров — рециклинг цинкосодержащей и железосодержащей пыли, технология строительства бетонных дорог и укрепление грунтов с использованием граншлака в составе бетона.

От металлургов не отстают железнодорожники. В сентябре 2020 года Свердловская железная дорога запустила на станции Пермь-Сортировочная в промышленную эксплуатацию линию по переработке резиновых отходов. Автоматизированный комплекс измельчает отработанные подкладки под рельсы, шины от автомобилей и строительной техники в резиновую крошку различных фракций. Из получаемого сырья производят травмобезопасное напольное покрытие, которое используется в депо, цехах и других помещениях, при обустройстве технологических переходов через пути. В год установка может переработать до 800 тонн отходов.

А несколькими месяцами ранее на станции Подволошная СвЖД запустила в работу комплекс по дроблению отработанных железобетонных шпал. В месяц он может перерабатывать около 15 тыс. шпал и производить до 1,5 тыс. кубометров щебня. Как отмечают в пресс-службе СвЖД, «организовать переработку отходов на собственных площадках дорогу подтолкнуло стремление снизить негативное влияние на окружающую среду и расходы на утилизацию».

В нашей стране пока отсутствует единая стратегия по движению к циркулярной экономике. Экологические инициативы отдельных компаний требуют изучения и систематизации, с тем чтобы совершенствовать «зеленое» законодательство.        

Дополнительные материалы: