Лекция №9 Рациональное использование природных ресурсов

Биотехнология в охране окружающей природной среды
В последние годы в экологической науке все больший интерес проявляется к биотехнологическим процессам, основанным на создании необходимых для человека продуктов, явлений и эффектов с помощью микроорганизмов.
Применительно к охране окружающей человека природной среды биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов и препаратов путем включения их в естественные круговороты веществ, элементов, энергии и информации (В. П. Журавлев и др., 1995).
Биотехнология нашла широкое применение в охране природной среды, в частности при решении следующих прикладных вопросов:
— утилизации твердой фазы сточных вод и твердых бытовых отходов с помощью анаэробного сбраживания;
— биологической очистки природных и сточных вод от органических и неорганических соединений;
— микробном восстановлении загрязненных почв, получении микроорганизмов, способных нейтрализовать тяжелые металлы в осадках сточных вод;
— компостировании (биологическом окислении) отходов растительности (опад листьев, соломы и др.);
— создании биологически активного сорбирующего материала для очистки загрязненного воздуха.
Энергетические проблемы
Казавшиеся неистощимыми такие источники энергии, как неять, газ, уголь, тают буквально на глазах. Ископаемое топливо при современных объемах энергопотребления приблизительно иссякнет через 150 лет, в том числе нефть – через 35, газ – через 50, уголь через 400 лет. Анализ показывает, что катастрофы можно избежать, если не повторять ошибок прошлого и искать альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники энергии: солнечная, ветровая, океаническая, геотермальная и др. являются возобновляемыми. Их использование видится многим единственным выходом из надвигаю­щегося энергетического кризиса. Но будущее альтернативных источ­ников пока достаточно туманно. Сегодня крупномасштабное энергосбережение на базе альтернативных источников экономически не оправдывается. Энергозатраты на получение такой энергии часто равны или больше получаемой от этих источников энергии. Крупнейший советский физик П. Капица считал, что альтернативные источники не смогут серьезно потеснить традиционные энергоносители.
Солнечная энергия считается абсолютно экологически чистой. Следует отметить, что это не совсем верно. Например, для концент­рации солнечной энергии необходимо множество зеркал, металл, кремний, свободная площадь и традиционное топливо. Отходы произ­водства гелиотехники представляют экологическую опасность. Са­мые крупные солнечные электростанции (СЭС) построены в Кали­форнии (типовая мощность - 30 тыс. кВт): одна станция может снабжать до 10 тыс. домов. Таких станций пока немного. Они есть в Испании, Италии, Израиле, Японии. Разумеется, СЭС могут быть размещены только в районах, где велико число солнечных дней в течение года. Солнечная энергия может ограниченно использоваться в бытовых водонагревателях, в калькуляторах, работаю­щих на солнечных батареях, для зарядки аккумуляторов альпинистов и др. Но все это не решает энергетических проблем, а стоимость гелиоустановок пока очень высока. Только в районах с сильной солнечной радиацией СЭС могут быть экономичнее гидроэлектро­станций (ГЭС).
Гидроэнергетика занимает важное место во многих странах. Но здесь тоже есть свои плюсы и минусы. Казалось бы, ГЭС - эко­логически чистые станции, не дающие никаких отходов. Но при сооружении гигантских водохранилищ, рукотворных морей не учиты­вались гибель миллионов кубометров ценной древесины, миллионов гектар затопленных сельскохозяйственных земель и лесов, разрушение водных биоценозов в приплотинных участках, ущерб, наносимый рыболовству и рыбоводству и т. д. Кроме того, в развитых странах осталось немного возможностей для гидростроительства. В Америке доля используемых гидроресурсов уже составляет 60 %, в Европе -более 30 %. Мощные ГЭС построены в Венесуэле (10 млн кВт), Бразилии (12,6 млн кВт), Китае (13 млн кВт). Средняя мощ-ность наших ГЭС (Нурекская, Рогунская, Куйбышевская, Братская и др.) - около 10 млн кВт.
Началась реализация идеи приливных электростанций (ПЭС), где турбины вращаются приливами и отливами. Во Франции успешно эксплуатируется ПЭС мощностью 240 тыс. кВт. Она практически является экологически чистой, а залив стал излюбленным местом отдыха и туризма. Природных возможностей для ПЭС у России больше, чем у других стран: Охотское море, европейские северные моря и др. Однако пока не начато строительство даже заплани­рованной опытной ПЭС на Кольском полуострове.
Все чаще используется и гидротермальная энергия. В мире уже работают гидротермальные элеткростанции (ГТЭС) общей мощностью более 6 млн кВт. Доминируют здесь США, Филиппины, Мексика, Италия, Япония.
Ветровая энергия в последнее время вновь привлекает вни­мание. Ветряные электрогенераторы построены в Дании, Калифорнии, Индии, Китае, Греции, Нидерландах, Швеции. Строительство ветровых турбин - типичный путь развития энергетики малых стран.
Дорогая нефть толкнула некоторые страны на производство из сахарного тростника и кукурузы спирта, который в смеси с бензином используется в качестве горючего для автомашин. В Бразилии производство 1 л спирта дешевле, чем 1 л бензина. Но если цена на нефть падает до 20 долларов за баррель (159 л), такое производство становится экономически невыгодным. Для европейских стран бразильский опыт вообще непригоден. Так, в Германии для перевода 28 млн легковых машин на «алкогольное» топливо пришлось бы занять тростником половину площади всей страны. В США, правда, для производства спиртовых добавок к бензину стали использовать излишки кукурузы. Преимущество бензоспирта перед бензином - экологическая чистота.
Будущее, вероятно, принадлежит тем странам, которые вклады­вают достаточные средства в разработку энергосберегающих тех­нологий и альтернативных источников энергии. Примером могут служить лидеры перестройки энергетики - Япония и Швеция.