Перейти к основному содержанию

Анастасия Андреева. Промышленный симбиоз - ключ в Ваших руках к сбалансированному региональному развитию

Как для создания музыкального произведения, используются средства музыкального изложения и выразительности, организованные в музыкально-теоритические дисциплины, не обуздав которые ни симфонии (ни радости от нее) не получишь. Также и современная экономическая система организована на основании многочисленных выверенных теоретических постулатов, заявленной целью которых является эффективное удовлетворение потребностей общества. Пути удовлетворения, успех и промахи на данном пути также являются предметом  научных дискуссий, на их основании обретают форму либо новые потребности, либо новые пути их удовлетворения. Иногда очерчиваются и промахи (так называющая «экологическая» составляющая, реже уловимая более сложная «социальная» ). Дабы сгладить негатив решили, что все теперь будет «устойчиво».  Само определение устойчивости, однако, довольно проблематично - это не простое понятие или состояние, описываемое качественными и количественными характеристиками: что, где и как долго должно быть устойчивыми. Более реальным представляется проделать обратное -  точно определить динамику, которая является неустойчивой, и описать условия, которые должны быть удовлетворены в выбранных областях (например, использование ресурсов), и предложить стратегии и инструменты, которые могут помочь в достижении таких условий. 

В данных дискуссиях сохраняющаяся потребность в экономическом развитии представляется единственной областью, в которой существует достигнутый консенсус (т.е. больше благ предстоит произвести лучшими  методами с тем, чтобы потребности все же были удовлетворены, очередность удовлетворения, и количество причитающихся благ обычно не указываются). Однако количественные и качественные характеристики такого экономического развития являются ключевыми факторами, определяющими его устойчивость или неустойчивость. 

Нас, как думающих индивидуумов, интересуют не только приятная сторона в виде сгенерированных благ, но и возможные «неприятности»: аспекты экологической и социальной устойчивости (или неустойчивости) (различных форм) экономического развития и инновационные пути их преодоления для индустриальной системы производства.

 

Задача представить новшества экономической мысли с экологической устойчивостью на самом деле непростая, и сравнение экономических теорий с музыкальными, способствует продвижению к решению, так как конечный результат в обоих случаях предполагает некий творческий процесс соединения известных элементов в новых последовательностях но в рамках существующих правил… Четкие определения и развитая теоретическая база также стимулируют взаимопонимание, а следовательно и эффект от предпринятого усилия. Это ни в коем случае не позитивистская наука с ее универсальными знаниями и законами. Это знание в действии, где его носители и контекст определяют исход.

 

Итак, промышленная экология и промышленный симбиоз как способ достижения экологической и социальной устойчивости на региональном уровне при заданном не снижающимся императиве экономического развития …

 

Еще одна концепция и область изучения без единого определения с обозначенным научным консенсусом. Эссенция из трех характерных элементов промышленной экологии была выделена несколько декад назад:

1. Это системный, всеобъемлющий, комплексный взгляд на все составляющие индустриальной экономики и их связи с биосферой.

 

2. Он подчеркивает биофизический субстрат человеческой деятельности, то есть сложные структуры материальных потоков внутри и вне промышленной системы, в отличие от современных подходов, которые в основном рассматривают экономику в терминах абстрактных денежных единиц или, альтернативно, потоков энергии.

 

3. Рассматривается технологическая динамика, т. е. долгосрочная эволюция (технологические траектории) кластеров ключевых технологий как важнейший (но не исключительный) элемент перехода от собственно неустойчивой промышленной системы к жизнеспособной промышленной экосистеме. (Erkman, 1997)

 

Область берет истоки из наблюдаемой динамики природных экосистем с преобладанием замкнутых циклов ресурсопользования, где сложные и взаимозависимые отношения между различными компонентами экосистемы позволяют использовать отходы одного компонента экосистемы в качестве входных ресурсов для другого, тем самым избегая потерь, и имеет целью определение и воплощение идей установления синергических отношений между производственными операциями на региональном уровне с повышением эффективности ресурсопользования и, способствование фундаментальным изменениям в производственной системе на основании более глубокого понимания отношений между природой и системой производства, что считается важным потенциалом для достижения экологической составляющей устойчивого развития (Frosch, 1989).

 

К стратегическим подходам для снижения деградации / опустошения экологического (природного) капитала (невозобновляемые ресурсы, на использовании которых основываются все основные экономические процессы, а также слаженная работа экосистем, на которых базируются все живые организмы и системы организмов, включая людей) относятся  улучшение продуктивности ресурсов при производстве единицы продукции, увеличение доли возобновляемых ресурсов, разработка продуктов и процессов с меньшей долей неприемлемых для окружающей среды веществ, установление замкнутых циклов ресурсопользования, инвестирование в защиту и улучшение качественных и количественных характеристик природного капитала и прочее.

 

Деградацию /опустошение так называемого социального капитала вследствие экономического развития сложнее проследить, он более сложный по своей сути, чем природный, считается, что социальный капитал включает в себя, среди прочего, слаженность общественной жизни, культурную идентичность, разнообразие, солидарность, терпимость, сочувствие, взаимовыручку, терпение, выносливость, сотрудничество, братство, дисциплину, выверенные формы взаимодействия / социальные институты (семья и пр.) выверенные и общепринятые стандарты честности и порядочности и прочие прекрасные проявления человечности. Продуманные стратегии для взаимодействия с социальным аспектом экономического развития  являются редкостью. В общих чертах, однако, принимается, что желательным являются пути к более равномерному распределению как позитивных, так и негативных последствий развития.

 

Плюсы для региона: самодостаточность, саморазвитие и возрастающую силу местной общины влиять на принимаемые (экономические) решения, затрагивающие организацию основных жизненных процессов, что в свою очередь увеличивает внимание к местным нуждам, увеличивает добавочную стоимость локальных ресурсов и удерживает большую долю добавочной стоимости в регионе. В обратном случае происходит отток капитала, экспорт ресурсов, инвестиционные решения за «закрытыми дверьми», даже решения относительно смены поставщика зачастую уже не принимаются региональными менеджерами, а являются предметом деятельности далекого «департамента закупки», который отдает предпочтение предложениям мультинациональных команд!

 

Полюсы для предприятий: конкурентные преимущества, повышение эффективности, экономия затрат и межорганизационное взаимодействие,  экологическая осведомленность и зрелость, коммуникация и доверие, сформулированная цель и видение, и на их основе совместное мышление и действие как путь к раскрытию инновационного потенциала, и активная позиция, способная не только решить, но и предупредить вызовы.

 

С теорией все. К практике, чем и как можно обмениваться…

 

Энергообмен

Обмен энергией в виде тепла представляется одним из наиболее очевидных и технически и экономически целесообразных вариантов. Обмен отработанного или избыточного тепла происходит во многих других существующих сетях промышленного симбиоза либо путем прямого обмена между отраслями промышленности, либо путем подачи тепла в местную систему централизованного теплоснабжения.

 

Избыточное тепло присутствует при наличии котельных, печей, плавильных мощностей и пр. Данные процессы производят постоянный поток избыточного / отработанного тепла как побочный продукт. Потенциально это избыточное тепло может поставляться и соседним частным компаниям. Однако для возможности прямого теплообмена эти предприятия должны располагаться рядом. Некоторые производства организуют на таких потоках теплицы.

 

(Пример технического расчета энергопотерь отработанного тепла для небольшой пекарни с продуктивностью 3 тонны хлебной продукции / день (около 75 тонн / месяц), три печи, режим функционирования 7 дней в неделю 24/24, при температуре отходящих газов более 100 оС энергопотенциал отработанного тепла 67800 кВт/ч  в месяц. Энергия – это работа!)

 

Альтернативное топливо

На многих предприятиях образуются потоки отходов, которые не могут быть использованы непосредственно или переработаны. Примером отхода, который может быть использован в качестве топлива, является сельскохозяйственная мелкая органическая фракция (шелуха семян, косточки от плодов, жмых, опилки и пр.). Иногда необходимо гранулирование, чтобы исключить риск взрыва во время горения.

 

Возможный симбиотический обмен образуется вокруг ила в результате работы городских очистных сооружений. Часто из этого ила получают биогаз, и большая часть переработанного биоматериала используется в сельскохозяйственных целях, будучи достаточно качественным компостом.

 

Отходы животноводческих фермерских хозяйств и забоя скота также годны для получения биогаза, и объемы получаемого газа на фермах (300-400 голов) часто покрывают с избытком свои собственные энергетические нужды, а также являются источником тепла для близлежащих поселений. Плюс горячий душ для хрюш на ежедневной основе.    

 

Использованное масло от предприятий общепита может быть собрано и переработано в биодизель для машин сельского хозяйства. Полиграфические отходы от операций нарезки, вместо вывоза на свалку, могут также служить топливом.

 

Пример технического расчета для фермы в 400 голов свиней, годовой потенциал производства биогаза из отходов свиноводства 107100 м3 / год , из которых можно получить 175000 кВтч / год электричества, где собственные годовые нужды фермы покрывают 84000 кВтч / год, с дальнейшей возможностью реализовать 91000 кВтч / год

 

Пример технического расчета для малой деревообрабатывающей мастерской с объемом отходов древесной стружки из ценных породы древесины 96 кубов / год или 19,2 тонны при значении удельной теплоты сгорания консервативно 17 МДж/кг.  Таким образом, предприятие обладает ценным топливным источником в годовом эквиваленте:  326 400 МДж или 90 000 кВтч работы!

Пример технического расчета для городских очистных сооружений с количеством жителей »130 000, полезная органическая нагрузка сточных вод для производства биогаза 2592 кг/день. Для каждого килограмма полезной органической нагрузки для метаболической ферментации получаются 0,6 m3биогаза. Общий потенциал биогаза равен 1555,2 м3 /день или 64,8 м3/час. Минимальное количество энергии при сгорании биогаза 20 МДж / м3, или 5,5 кВтч / м3. Таким образом, из доступного количества биогаза в 64,8 м3 /час мы можем получить 356,4 кВтч, что равно годовому эквиваленту энергии 1 050 000 кВтч / год.

 

(Примеры исходных значений для топливных эквивалентов различных органических фракций (Веденев, 2011) (Максимук, 2017) (Chastain, 1998))

 

Вода

Следующей потенциальной областью синергии является вода. Это та область, где существует разнообразные  возможности обмена большим количеством воды, ведь не все процессы требуют питьевую воду, а очищенные технические воды могут использоваться во вторичных процессах, таких как охлаждение оборудования, процессы чистки, ирригации, транспортировки материалов в водной среде. Вода также является энергоносителем, поэтому возможен и теплообмен.

 

Химические субстанции

Следует рассмотреть рекуперацию и обмен химическими веществами, например серная кислота, которая часто используется в гальванизации, для нейтрализации каустика и пр. Предприятия рассматривают возможности организации транспортировки химикатов по трубопроводам, что значительно сокращает расходы и потери при отказе от наземной транспортировки.

 

Материалы

Часто отходы материалов (брак, отклонение от стандарта качества, россыпь и пр.) можно измельчить и использовать в качестве сырья для производства строительных материалов. Шлам от ТЭЦ, образующийся после десульфуризации дымовых газов, это также прекрасный источник синтетического гипса, представляющего собой смесь гипса (CaSO4C2H2O), сульфита кальция (CaSO3), летучей золы и непрореагировавшей извести или известняка. Ряд электростанций преобразуют CaSO3 в сульфат кальция (CaSO4) путем принудительного окисления и принимают соответствующие меры для уменьшения других примесей в синтетическом материале и, таким образом, производят синтетический гипс, который соответствует или превосходит технические требования к производству строительных  и сорбентных  материалов (Кузьменков, 2016).

 

Также для сыпучих материалов предприятия рассматривают транспортировку по трубопроводам (в частности мельницы и хлебопекарни). Это значительно снижает стоимость упаковки и транспортировки.

 

Логистика и общее управление закупками

Еще одно потенциальное направление сотрудничества - транспорт и логистика. В этом случае синергия возникает не из симбиотического обмена материальными и ресурсами, а из возможности оптимизации перевозок путем их максимальной координации между компаниями. Это позволяет снизить общие транспортные потребности, а следовательно, и нагрузку транспорта на окружающую среду. Одним из аспектов является координация автомобильных перевозок для оптимизации загрузки грузовых автомобилей. Вторым аспектом снижения экологической нагрузки транспорта является возможность перевода транспорта с автомобильного на железнодорожный. Промышленные зоны, как правило, имеют прямой доступ к железной дороге на своей территории, а некоторые уже используют железную дорогу для значительной доли своих транспортных объемов.

 

Другой потенциальной областью сотрудничества, связанной с транспортом является общие закупки. Общие закупки позволят получить более низкие цены на закупаемые товары и снизят общие транспортные потребности.  Объединенные усилия помогают получить более выгодные цены на энергоносители и топливо. Это может позволить некоторым компаниям перейти на топливо, которое может быть более чистым, чем то, которое они используют в настоящее время.

 

Одной из областей является совместное использование складских помещений, поскольку некоторые компании имеют избыточные мощности, в то время как другие компании иногда нуждаются в аренде дополнительных складских помещений.

 

Знания и профессиональные навыки

Некоторые производители согласны и рады консультировать соседей по самым разнообразным вопросам в рамках своей профессиональной компетенции. Целесообразность такого сотрудничества, конечно, будет зависеть от заинтересованности других вовлеченных компаний.

 

Сотрудничество может также осуществляться в таких областях, как совместное использование оборудования, машин, людских ресурсов, подготовка кадров, совместное использование существующих или проектируемых объектов и даже в области управления и исследований и разработок. Далее, оно помогает наладить совместное мышление и действия, которые, как можно надеяться, проложат дорогу для будущих промышленных инноваций.

Очень важно, чтобы участники программы промышленного симбиоза в полной мере учитывали и использовали преимущества уже существующих институциональных платформ и связей. Эти платформы и связи обеспечивают высокую степень доверия, ментальную близость и коммуникацию, которые также являются важными факторами для создания функциональных отношений. Эти факторы, в частности, позволяют снизить операционные издержки и улучшить обмен информацией.

Функционирующие сети промышленного симбиоза 

Примеров много, я приведу один схематический (описание в примечании, лучшие идеи рождаются в тишине).

 

схема

Источник: (Mirata, 2004) стр. 975

 

Заключительные ремарки

После всех академических дебатов на тему симбиоза, выявленных противоречий, найденных путей, решенных и нет задач, продвинулись и познания о натуральном мире. Межвидовая конкуренция отошла на второй план, и мир природы предстал в своем связанном многообразии: лес имеет и пользуется собственной единой системой подземных коммуникаций, где вместо проводов и оптики выступает грибок микориза, при помощи которого возможен обмен не только информацией, но и питательными веществами, такой удивительный 'wood wide web' (Finlay, 2008). Перед нами взаимосвязанная сбалансированная экосистема, где вместо борьбы за существование в которой каждая былинка стремится отнять у соседа часть влаги и солнечного света, взрослые уступают часть питательных веществ для поддержания молодых деревьев, деревья с развитым фотосинтезом (лиственные) отдают излишки деревьям, у которых процесс фотосинтеза идет медленнее (хвойные). Подземная сеть микоризы обеспечивает оптимальное распределение питательных веществ между всеми организмами. Наличием сети объясняется факт симбиоза грибов и деревьев. Гармония на основе кооперации самостоятельных единиц. Поражает. Вдохновляет. И глубина, и масштаб, и результат. 

 

Да, можно подискутировать, вызовет ли данное новшество в экологическом симбиозе пересмотр основополагающих принципов промышленного симбиоза, и если да, то скорее в принципах управления и координации, и на сколько растянутся дебаты …Мне всегда почему-то думалось, что самое лучшая координация случается на пустом белом листе, дабы обозначились связи между прежде несвязанными элементами и проступили очертания прежде невиданного. 

 

«Знание видов потоков отходов может служить средством для определения потенциальных связей. Но это не связывает их; решения людей связывают. Превращение отработанных материалов в потенциальные новые предприятия - элегантная идея. Но предприятия создаются предпринимателями, а не лекциями […] лучшее, что они могут сделать - это стимулировать воображение, а не создавать связи. (Cohen-Rosenthal, 2000)

 

Путь так. Итак:

Если Вы хотите это запустить: отдавайте приоритет человеческому и организационному потенциалам; помогайте сформулировать цели, которые разделяют, понимают и стремятся достигнуть; ищите синергий в самых разнообразных областях; планируйте на более длительный срок; рассказывайте о свершившихся достижениях, растущем потенциале и преодоленных вехах; будьте внимательны к сиюминутным деловым интересам, но не теряйте из виду долгосрочное видение устойчивого развития; вовлекайте в эти процессы широкий круг лиц, в том числе из других регионов;

 

Если Вы хотите это изучать:  смотрите вглубь тематики и доверяйте фактам и действиям;

Рассматривайте функционирующие примеры промышленного симбиоза в более широких географических и временных масштабах; изучите важность интегративного применения стратегий для промышленного симбиоза; развивайте социальные аспекты при развитии промышленного симбиоза;

 

Если Вы хотите содействовать этому на уровне регулирования: уделяйте больше внимания реформам регулирования, которые сдерживают зависимость от невозобновляемых ресурсов и линейных потоков ресурсов; дополняйте национальные целевые показатели по улучшению состояния окружающей среды региональными целевыми показателями;

 

Если это происходит в Вашей юрисдикции регионального управления: придайте вес экологическому и социальному аспектам экономического развития; изучите средства сотрудничества между государственным и частным секторами, которые могут помочь развитию более устойчивых систем.

 

Пусть именно Ваш регион станет уникальным местом раскрытия граней социального, природного и экономического взаимодействий во всей полноте.

Примечание к схеме: Регион Хамбер - один из крупнейших портовых комплексов в Великобритании, принимающий промышленные компании из различных секторов с 1960-х годов. Промышленный район в основном состоит из предприятий пищевой промышленности, химической промышленности, мебельной промышленности, черной металлургии и других металлов, а также предприятий по добыче нефти и газа.

Данный план был сосредоточен на двух существующих предложениях в регионе: одно из них касалось запуска ТЭЦ на 475-650 МВт, и другой предполагал узел трубопровода химического сырья под рекой Хамбер для соединения промышленности с северного и южного берегов (известные в регионе как «Пучок Хамбера»). Приблизительная количественная оценка экономических, экологических и социальных выгод синергии, которые могут возникнуть при реализации этих основных инициатив, оказалась значимой. К ним относятся:

Значительное сокращение выбросов CO2, SO2 и NOx (3,3 млн т, 48 тыс. т и 11 тыс. т в год соответственно), связанных с выработкой ТЭЦ, по сравнению с традиционными методами;

Снижение транспортировки опасных грузов (750 000 т) с использованием трубопровода под рекой Хамбера; существенная экономия на счетах за электроэнергию для существующих крупных потребителей энергии в этом районе; значительное увеличение производительности (~800 миллионов ед./год) и занятости (~2400 мест) с развитием новых предприятий, использующих преимущества сырья через трубопровод, и доступ к энергии по конкурентоспособным ценам от ТЭЦ . (Mirata, M., 2004)

 

 

Цитируемые труды

Chastain, J. P. (1998). Swine Manure Production and Nutrient Content. Semantic Scholar , стр. 1 - 18.

Cohen-Rosenthal, E. (2000). A walk on the human side of industrial ecology. American Behavioral Scientist , стр. 245-264.

Erkman, S. (1997). Industrial Ecology: A historical review. Journal of Cleaner Production , pp. 1-10.

Finlay, R. D. (2008). Ecological aspects of mycorrhizal symbiosis: with special emphasis on the functional diversity of interactions involving the extraradical mycelium. Journal of Experimental Botany , pp. 1115-1126.

Frosch, R. A. (1989). Strategies for Manufacturing. Scientific American , стр. 94-102.

Mirata, M. (2004). Experiences from early stages of a national industrial symbiosis programme in the UK: determinants and coordination challenges. Journal of Cleaner Production , стр. 967-983.

Веденев, А. e. (2011). Руководство по биогазовым технологиям. Кыргыстан : ДЭМИ.

Кузьменков, М. И. (2016). Переработка синтетического гипса на α-CaSО4 · 0,5Н2О автоклавным способом . Труды БГТУ , стр. 21-24.

Максимук, Ю. (2017). Известия высших учебных заведений, Лесной журнал. Расчет теплоты сгорания древесного топлива по элементному составу , стр. 110-121.

Автор: Анастасия Андреева