Knjiga/Book 1
Održive tehnologije
Sustainable technologies
Editor Zoltan Zavargo Univerzitet u Novom Sadu Tehnološki fakultet Novi Sad, Srbija University of Novi Sad Faculty of Technology Novi Sad, Serbia
Što god zadesi Zemlju, zadesit će i njene sinove.
Čovjek nije istkao mrežu života, on je tek jedna njena nit. Što god on čini mreži, čini to sam sebi.
Ove knjige su nastale kao dio projektnih aktivnosti u okviru Tempus projekta Tempus 158989-Tempus-1-2009-1-BE-Tempus-JPHES “Creation of university-enterprise co-operation networks for education on sustainable technologies”, a namijenjena je za edukaciju inženjera iz prakse u području održivih tehnologija. Autori poglavlja su kre-atori svojih ideja i oni u potpunosti odgovaraju za sadržaj.
The concept of sustainable means „meeting the needs of present genera-tions without compromising the ability of future generagenera-tions to meet their own needs.“ Sustainable development consists of three components: sociaty, environment and economy. In order to achieve the objectives of sustainable development all three components must be fullfilled simultaneously. The sus-tainable technologies are part of the whole sussus-tainable concept.
The linear model of development seems not to be sustainable. The results are exhaustion of the natural resources and waste accumulation. The Zero emission model, as the nature, predict the circulation of material flows and consequently reduce the emission of material and energy to a minimum, idel-la zero.
It seems that Zero emission concept is the appropriate answer to sustain-bilty. For this reason the Concept is descrebed at the begining, in the Chapter 1: Zero emission concept.
In the next, Chapter 2, Environmental sustainability and industry, the is-sues are described in detail as well as the charecteristics of sustanable tech-nolgies. We must keep in mind that sustainable technologies use less energy, fewer limited resources, do not deplete natural resources, do not directly or indirectly pollute the environment, and can be reused or recycled at the end of their useful life. In order to develop and keep sustainability it is essential to have an appropriate management system. This matter as well as Environmen-tal risk assessment are also covered in this Chapter.
In the process of developing sustainabilty the legislation is very important. If it is appropriate It can help and accelerate the process. The main features of legislation cof the 3 West Balcan’s countries (Serbia, Bosnia and Herzegovi-na and The Former Yugoslav Republic Macedonia) are covered in the next chapter: Legislation.
In the next Chapter the technology aspect of sustainabilty is discussed. The Chapter covers issues like: Green chemistry, BAT, Air protection, Waste water treatment, Recycling, Solid waste management, Waste minimizationin and Energy consumption.
The renewable energy resources play an important role developing sus-tainable technologies and sustainability in general. What are the main renew-able energy resources and is it possible to replace fossil fuels with them? The
answers are given in the Chapter 5 Renewable energy resources. Main renew-able energy resources: Energy of the environment, Geothermal, Wind, Solar energy and Bio renewable energy resources are covered.
The sustainable society whole must be energy efficient, sustainable industry and sustainable technologies. What is energy efficiency, how to build energy efficiency system, how to reduce energy consumption, how to make process more efficient and what are the limits? The answers to these questions are given in the following 6 Chapter: Energy efficiency of the technology processses.
The previous chapters will give answer to a question: what sustainable technologies are and how to approach it.
The concept on sustainable technologies related to Food industry, Phar-maceutical and cosmetics, Chemical engineering and Material engineering are covered in the following chapters.
Koncept održivog razvoja se zasniva na definiciji „zadovoljenja potreba sa-dašnjih generacija bez ugrožavanja mogućnosti da i buduće generacije zado-volje svoje potrebe“. Održivi razvoj se sastoji od tri komponente: društvo, ži-votna sredina, ekonomija. Smatra se da se održivi razvoj može postići kada sve tri komponente istovremeno budu zadovoljene.
Dosadašnji linearni model razvoja pokazao se neorživim. Rezultat ovakvog pristipa je iscrpljivanje resursa i nagomilavanje otpada. Model Nulte emisije, kao u prirodi, predviđa kružni tok materije i shodno tome smanjuje emisiju materije i energiju u okolinu na minimum, idealno nula.
Koncept Nulte emisije izgleda kao pravi odgovor na održivost. Iz tog razlo-ga ovaj Koncept opisan je na samom početku, u 1. Poglavlju.
U sledećem, 2. Poglavlju, Ekološka održivost i industrija. Opisane su glavne karakteristike održive tehnologije. Moramo imati u vidu da održive tehnologi-je koriste mantehnologi-je energitehnologi-je, mantehnologi-je resursa, ne iscrpljuju okolinu, ni posredno ni neposredno ne zagađuju okolinu, i nakon korisnog životnog veka produkti se mogu ponovo upotrebiti ili reciklovati. U cilju izgradnje i obezbeđivanja održi-vost neophodnan je odgovarajućie karakteristike zakonodavstva Republike Makedonije, Bosne i Hercegovine i Srbije vezane za održivi razvoj dati su u sle dećem poglavlju.
U sledećem poglavlju, opisani su tehničkotehnološki aspekti održivosti. Poglavlje pokriva sledeće teme: Zelena hemija, BAT, Zaštita vazduha, Prerada otpadne vode, Upravljanje čvrstim otpadom, Minimizacija otpada i potrošnja energije.
Važnu ulogu u realizaciji koncepta održivosti imaju obnovljivi izvori energi-je. Koji su glavni obnovljivi izvori energije i da li je moguće zamena fosilnih go-riva obnovljivim? Odgovor na ova pitanja dati su u Poglavlju 5: Obnovljivi energetski resursi. Glavni obnovljivi izvori opisani su u ovom poglavlju:
Energi-je okoline, Geotermalna, solarna energija, energija vetra i bioobnovljivi izvori energije.
Održivo društvo mora: biti energetsko efikasno, imati održivu industriju i održive tehnologije. Šta je energetska efikasnost, kako izgraditi energetsko efikasan system i smanjiti potrošnju energije, kako učiniti process energetsko efikasnijim? Odgovor na ova pitanja data su u Poglavlju 6: Energetska efika-snost tehnoloških procesa.
Prethodna poglavlja ukazala sun a sve aspekte održivih tehnologija. U nared-nim poglavljima koncept održivih tehnologija primenjen je na Prehrambenu industriju, Farmaceutsku i kozmetičku industriju, Hemijsko inženjerstvo i Inže-njerstvo materijala.
Predgovor
Poboljšanje uslova i kvaliteta života stanovništva je jedan od glavnih zada-taka svakog društva. Materijalna dobra su izuzetno značajna za održavanje egzistencije ali i kvaliteta života ljudi što je i osnovni uzrok potrošnje tih mate-rijalnih dobara. Tako nastaju i povećane potrebe za sanaciju posljedica koje se pojavljuju zbog povećane potršnje. S druge strane, globalno, prisutan je trend neprekidnog porasta broja stanovnika, migracija, kimatskih promjena, kori-štenja poljoprivrednih sirovina u energetske svrhe, porast cijene energije te drugih sličnih pojava koje vrše pritisak na prirodne resurse, a naročito sve više oskudno zemljište.
U 20 i 21. stoljeću se intenzivirao ukupan društveni i tehnološki progres u svim sferama ljudskog života. Kao posljedica pojavljuje se eksponencijalna po-trošnja materijalnih dobara, a sa čijom proizvodnjom se crpe izvori iz prirode, koji su dio prirodnog, kulturnog i civilizacijskog nasljeđa. Uz crpljenje materijal-nih dobara i povećanje potrošnje, pojavljuje se sve veće zagađenje zraka, vode i zemljišta, pa se zbog toga stvaraju rizici koji mogu dovesti do pogoršanja ukupnih uslova života. Izazovi klimatskih promjena, očuvanja energije i zaštite okoliša postaje sve kritičniji. Tako se pojavljuje potreba za smanjenjem uzroč-nika koji dovode do ovih pojava. Rješenja su definirana u održivim tehnologi-jama, održivim ekonomijama i održivom razvoju, što bi u krajnjem osiguralo održivost društva i njegovu budućnost. Globalno promatrano potrebno je eli-minirati progresivno fizičko propadanje i uništavanja prirode i prirodnih pro-cesa. Brojna istraživanja pokazuju da bi se stanje moglo poboljšati ako se po-trebe stave u realne okvire i ako se društvo okrene održivim tehnologijama, novim materijalima te efikasnijem iskorištenju energije. Te nove tehnologije baziraju se na zaštiti okoliša, uz smanjenje zagađenja zraka, vode i tla na mini-malnu mjeru. Osnovni smisao održivih tehnologija je zasnovan na podizanju svijesti savremenog društva o značaju da prirodu i okoliš ostavimo u još bo-ljem stanju nego samo nasljedili.
U tehničkom i operativnom smislu održive tehnologije su povezane ili uklju-čuju tehnologije zaštite životne sredine, obnovljive izvore energije, energet-sku efikasnost, ali i održivi životni stil. Obnovljivi izvori energije dolaze iz pri-rodnih izvora: energije sunca, vjetra, vode (kiša, plima), geotermalnih izvora, biomasa i drugih izvora koji su obnovljivi. S druge strane sve više je fokus na
energetsku efikasnost i smanjenje ukupne potrošnje energije različitim krea-tivnoinovativnim tehnološkim rješenjima.
Primjena savremenih ekoloških tehnologija u industriji dovodi do značaj-nog smanjenja emisija. Međutim, valja uzeti u obzir i činjenicu da su ekološke tehnologije skupe i zahtijevaju dobro poznavanje tokova materijala i energije te u većini zemalja u razvoju, za te svrhe, su potrebni dodatni posticaji. S druge strane, regulatorni pristup je često „labaviji“ u nerazvijenim zemljama i zemlja-ma u razvoju te ove zemlje, često, izemlja-maju zemlja-manje strogu zakonsku regulativu.
Industrijska proizvodnja ima za cilj proizvodnju materijalni dobara za zado-voljenje potreba ljudi i kao takva je najveći zagađivač životnog prostora. Pro izvodnja hrane, energije i lijekova, zatim odjeće i obuće, transportnih sredsta-va, sredstava za higijenu su najvažniji segmenti industrijske proizvodnje čije proizvode troši savremeno stanovništvo, pa su stoga i najveći zagađivači oko-liša i životne sredine.
U prvom planu potrebno je osigurati održivost u poljoprirednoj proizvod-nji i proizvodproizvod-nji hrane. Brojni parametri ukazuju da se vremenom prirodni re-surse iscrpljuju i na taj način se smanjuju njihov potencijal, ne samo sadašnjim nego i budućim generacijama. Do sredine 20. stoljeća na raspolaganju je bilo 0,45 ha zemljišta (obradivog) po stanovniku, 1997. godine 0,25 ha, a 2050. go-dine predviđa se 0,15 ha. Krajem 20 i početkom 21. stoljeća problem je uočen i poduzimaju se aktivnosti na regionalnim i nacionalnim razinama kako bi se smanjio efekat izrabljivanja prirode u cilju povećanja materijalnog dobra. Kako bi se uspostavili brojni bilaterarni sporazumi, deklaracije, agende koje imaju za cilj očuvanje životnog okoliša, zemlje, zraka i vode, a posebno biološkog bio diverziteta.
Neke alternativne tehnologije u proizvodnji hrane mogu biti značjane kao što su organska i integralna proizvodnja koje manje zagađuju okoliš od većine postojećih konvencionalnih tehnologija. Organska proizvodnja podrazumijeva eliminisanje hemijskih sredstava u proizvodnji (pesticidi, veterinarski ljekovi), zamjenu usjeva, korištenje prirodnog gnojiva i komposta, biološko suzbijanje štetnika itd. Osim toga organska proizvodnja bazirana je na filizofiji jedinstva čovjeka i prirode.
Projekcija budućnosti treba biti bazirana na aktivnostima i projekatima koji grade okoliš na principima održivog ekonomskog razvoja ali i ekološke održi-vosti. Bazira se na planiranju industrijske proizvodnje, arhitekturi naselja i in-dustrije, održivim površinama i održivoj poljoprivredi, a što uključuje sketor energije i vode. Održivi razvoj je proces promjena u organiziranju i reguliranju ljudskih nastojanja da mogu zadovoljiti svoje potrebe i težnje sadašnjih gene-racija, bez zatvaranja mogućnosti za buduće generacije, kako bi i one zadovo-ljile vlastite potrebe i nastojanja. Budući da je održivost dinamičan koncept, a ne statičko stanje, ona zahtijeva fleksibilnost u donošenju odluka i spremnost na modificiranje pristupa u skladu s promjenama u okolini, ljudskim
potreba-ma i željapotreba-ma ili tehnološkog napretka. Održive tehnologije koriste potreba-manje ener-gije, ograničavaju korištenje prirodnih resursa i direktno ili indirektno ne za-gađuju životnu sredinu. U tokovima materijala postavlja se zahtjev da se oni mogu ponovo upotrijebiti i iskoristiti. Ovi zahtjevi su bitni i za razvijene zemlje i zemlje u razvoju.
Održive tehnologije mogu imati visku cijenu, ali i cijenu njihovog održava-nja. Zbog toga je održivost tehnologije posebno značajna kao kriterij u procje-nama korištenja pojedinih sirovinskih resursa u planiranju razvoja društva.
Akutni problem prisutan u svijetu je uticaj zagađenja životne sredine na zdra vlje ljudi. Brojne bolesti nastaju kako posljedica izloženosti ljudske popu-lacije djelovanju tokičnih materija u životnoj okolini. Produkti zagađenja se mogu naći u zemlji, zraku i vodi, a u ljudski organizam dospijevaju putem hra-ne i zraka. Zbog toga održive tehnologije imaju jedan od značajnih uticaja pre-vencije nastajanja neželjenih oboljenja.
Sadržaj
Content1. Koncept nulte emisije
Zero emission concept 31
Emilija Fidančevska Jadranka Blaževska Gilev Radoslav Grujić Midhat Jašić Aleksandar Jokić Zoltan Zavargo 1.1 Održivi razvoj Sustainable development 32 Socijalna održivost Social Sustainability 33 Održivost okoline Environmental Sustainability 33 Ekonomska održivost Economic Sustainability 34 Održivi materijali Sustainable materials 35
1.2 Koncept nulte emisije i drugi koncepti održivosti
Zero emission and other sustainable concepts 37 1.2.1 Koncept „Na kraju cijevi“
The End of Pipe concept 37
1.2.2 Koncept čistije proizvodnje
Cleaner production concept 38
1.2.3 Koncept nulta emisija
Zero emission concept 42
Proizvodi na bioosnovi
Biobased products 44
Industrija sa nultom emisijom
Zero emissions industries 45
Eko-industrijski park
Metodologija koncepta nulte emisije
Zero Emissions Methodology 47
Izgradnja industrijskog klastera
Development of industrial clusters 47
Razvoj konverzionih tehnologija
Conversion technologies development 48
Projektovani otpad Designed waste 48 Ograničenja Constraints 48 1.3 Cirkularna ekonomija Circular economy 49 1.4 Pitanja Questions 53 1.5 Pitanja/Odgovori Questions/Answers 53 1.6 Literatura References 54 2. Ekološka održivost i industrija
Environmental sustainability and industry 55 2.1 Ciklički održivi razvoj
Cyclic sustainable development 56
Vineta Srebrenkoska Midhat Jašić
Slobodan Sokolović Ramzija Cvrk 2.1.1 Uloga tehnologije
The Role of technology 58
2.1.2 Karakteristike održivih tehnologija
Sustainable Technology Characteristics 58
Minimiziranje potrošnje
Minimizing Consumption 59
Održavanje potrebe stanovništva
Minimiziranje negativnih uticaja na okolinu
Minimizing the negative impact on the environment 59 2.1.3 Okviri za održivu industriju
A framework for a sustainable industry 61
2.1.4 Procena životnog ciklusa
Life cycle assessment 62
2.1.5 Ekološki otisak
Ecological footprint 68
Ugljenični otisak
Carbon footprint 68
2.1.6 Odabir materijala za eko-dizajn
Selecting materials for eco-design 69
2.1.7 Održiva proizvodnja hrane
Sustainable food production 70
2.1.8 Zaključci Conclusions 71 2.2 Upravljanje okolinom Environmental management 72 Mitar Perušić Husjein Keran
2.2.1 Serija standarda ISO 14000-nastanak i razvoj
ISO 14000 series 73
Karakteristike ISO 14000
ISO 14000 caracteristics 74
Standardi serije ISO 14000
ISO 14000 standards 74
Dokumentacija ISO 14001 i njegova integracija sa ISO 9001
Documents of ISO 14001 and ISO 9001 integration 77 2.2.2 Studija slučaja-ISO 14000 kao osnova za nastanak novog
međunarodnog standarda
Case studyISO 14000 as a base for development of
new international standard 87
Uvod u pojam energetske efikasnosti
Osnovni model i svrha standarda ISO/DC 50001
Basic model and purpose of ISO/dc 50001 88 Zahtjevi ISO/DC 50001
ISO/DC 50001 requirements 89
2.2.3 Zaključak
Conclusion 90 2.3 Upravljanje ljudskim resursima
Human resuorces management 91
Mitar Perušić Husjein Keran
2.3.1 Planiranje ljudskih resursa
Human resuorces planning 92
2.3.2 Kompetencije
Competences 93 2.3.3 Motivacija i kreativnost
Motivation and creativitiy 95
2.3.4 Obuka
Training 96 Identifikacija potreba za obukom
Identification of training needs 96
Odabir polaznika Selection of participants 96 Metode obučavanja Methods of training 96 Priprema obuke Preaparation of training 97 Provedba obuke Implementation of training 97
Kontrola obučenosti polaznika
Control of succes of training participants 98 Audit ljudskih resursa
Human resuorces audit 98
Kompenziranje i nagrađivanje
2.3.5 Zaključak
Conclusion 103 2.4 Šta je to menadžment promijena?
What is change management? 104
Katrin Müller 2.4.1 Pristupi
Approaches 105
Organizacijski menadžment promjena
Organisational Change Management 105
Individualni menadžment promjena
Individual Change Management 108
Zašto je potreban organizacijski menadžment promjena?
Why is organizational change management necessary? 108 2.5 Procjena okolišnih rizika
Environmental risk assessment 109
Midhat Jašić Radoslav Grujić Drago Šubarić Vedran Stuhli
2.5.1 Koncept procjene okolišnih rizika
Concept of environmental risk assessment 111 Opasnosti i rizici
Hazards and risks 112
2.5.2 Sastavnice analize rizika
The components of risk analysis 114
Procjena rizika
Risk Assessment 114
Upravljanje rizikom
Risk Management 115
Komunikacija u vezi rizika
Risk comunication 119
2.5.3 Faze u realizaciji procjene okolinskih rizika
Stages in the implementation of environmental risk assessment 119 Formuliranje problema
Identifikacija opasnosti: izvor – put – receptor
Hazard identification: source – path – receptor 123 Procjena ispuštanja zagađenja
Assessment of pollution discharges 124
Karakterizacija opasnosti
Hazards characterization 125
Procjena izloženosti
Exposure assessment 126
Procjena mogućih posljedica
Assessment of the possible consequences 127 Procjena i karakterizacija rizika
Assessment and risk characterization 128
2.5.4 Ocjena rizika
Risk assessment 133
2.5.5 Koristi od procjene okolišnih rizika
Utilisation of environmental risks assessments 136 2.6 Zaključci Conclusion 139 2.7 Pitanja Questions 140 2.8 Pitanja/Odgovori Odgovori/Answers 140 2.9 Literatura References 141 3. Legislativa
Uporedna studija legislative iz oblasti zaštite životne sredine i održivog razvoja u Makedoniji, Bosni i Hercegovini i Srbiji Legislation
A comparative study of legislation in the field of environmental protection and sustainable development in The Former Yugoslav Republic Macedonia, Bosnia and Herzegovina and Serbia 147 Mile Klašnja
3.1 Mreže propisa o problematici zaštite okoline i održivog razvoja u svakoj od zemalja
Regulation on the issue of environmental protection and
3.1.1 Propisi u zakonodavstvu Makedonije
The regulations in the legislation of the Former Yugoslav
Republic of Macedonia 149
3.1.2 Propisi u zakonodavstvu Bosne i Hercegovine
The regulations in the legislation of Bosnia and Herzegovina 151 Propisi u zakonodavstvu Federacije Bosne i Hercegovine
The regulations in the legislation of The Federation of
Bosnia and Herzegovina 151
Propisi u zakonodavstvu Republike Srpske
The regulations in the legislation of The Republika Srpska 152 3.1.3 Propisi u zakonodavstvu Srbije
Regulations in the legislation of Serbia 152 3.2 Uporedna studija
Analiza sličnosti i razlika u glavnim rešenjima legislative o zaštiti životne sredine i održivom razvoju u Makedoniji, Bosni i Hercegovini, i Srbiji
A comparative study of legislation in the field of environmental protection and sustainable development in The Former Yugoslav Republic Macedonia, Bosnia and Herzegovina and Serbia 154 3.2.1 Identifikovanje propisa koji čine okvir i bazu zakonodavstva
o zaštiti životne sredine i održivom razvoju
Identification of the regulations that form the framework and the base of the legislation on environmental protection
and sustainable development 154
3.3 Razmatranje strukture propisa i glavnih rešenja problematike u osnovnom propisu/osnovnim propisima
The structure of regulations and major solution 156 3.3.1 Osnovni propisi Makedonije o zaštiti životne sredine
The Former Yugoslav Republic Macedonia basic regulations
in the field of environmental protection 156 3.3.2 Osnovni propisi Federacije BiH o zaštiti životne sredine
The Federation of Bosnia and Herzegovina basic regulations
in the field of environmental protection 159 3.3.3 Osnovni propisi Republike Srpske o zaštiti životne sredine
Serbian Republic basic regulations in the field
Osnovni propisi Srbije o zaštiti životne sredine
Serbia basic regulations on environmental protection 162 3.3.4 Analiza sličnosti i razlika u glavnim rešenjima problematike
Analysis of the similarities and differences in the major
problem solutions 166
3.3.5 Načela zaštite životne sredine
Principles of Environmental Protection 166 3.3.6 Poglavlja zakona o zaštiti životne sredine
Chapters of the Laws on Environmental Protection 169 3.3.7 Članovi iz poglavlja o proceni uticaja na životnu sredinu
Articles on environmental impact assessment 173 3.3.8 Članovi iz poglavlja o integrisanoj dozvoli
Articles on integral permit 178
3.4 Zaključak Conclusion 183 3.5 Literatura References 183 4. Održive tehnologije Sustainable technologies 185
4.1 Zelena hemija i čiste tehnologije
Green chemistry and clean technologies 186 Kiril Lisičkov
Stefan Kuvendziev
4.1.1 Osnovni koncept zelene hemije
The idea of green chemistry 186
4.1.2 Ciljevi zelene hemije: Cena otpada
Objectives for Green Chemistry: The Costs of Waste 187 4.1.3 Smanjenje: Srce Green hemiju
Reducing: The Heart of Green Chemistry 188 4.1.4 Zelena hemija u životnom ciklusu proizvoda
Green Chemistry in the Lifecycle of a Product 188 4.1.5 12 Principa zelene hemije
The 12 principles of green chemistry 188
4.1.6 Zeleno procesno inženjerstvo
4.1.7 Zeleni rastvarači – koristi se u procesnom inženjerstvu
Green solvents – application in process engineering 190 4.1.8 Odabrani primeri za primenu zelenog hemijskoj laboratoriji i
industrijskim uslovima
The selected examples for implementing of green chemistry in
laboratory and industry 190
4.1.9 Čiste tehnologije
Clean technologies 192
4.2 Najbolje dostupne tehnike
Best available techniques 194
Ana Tomova Perica Paunović Aleksandar Dimitrov
4.2.1 Osnovne informacije za tretman otpada
Basic information for waste treatment 194
4.2.2 Najbolje dostupne tehnike (BAT)
Best availabvle techniques (BAT) 196
4.2.3 Uopšte o BAT
Generic BAT 197
Upravljanja zaštitom životne sredine
Environmental Management 197
Ulaz otpada
Waste in 198
Izlaz otpada
Waste out 200
Upravljanje komunalnim sirovinama
Management of municipal raw 201
Skladištenje i prerada
Storage and processing 202
4.3 Prečišćavanje otpadnih voda
Waste water treatment 205
Emilija Fidančevska Milosav Miloševski
4.3.1 Karakteristike kvaliteta vode
4.3.2 Karakteristike otpadnih voda
Characteristics of waste water 206
4.3.3 Industrijske otpadne vode
Industrial waste water 206
4.3.4 Prečišćavanje otpadnih voda
Waste water treatment 207
4.3.5 Dodatna obrada otpadnih voda
Additional waste water treatment 207
4.3.6 Tretman mulja Sladge treatment 208 4.4 Zaštita vazduha Air protection 209 Vineta Srebrenkoska Sanja Spasova
4.4.1 Izvori zagađivanje vazduha
Sources of air pollution 210
Čestice u atmosferi
Particles in the atmosphere 211
4.4.2 Hemijske reakcije u atmosferi
Chemical reaction in the atmosphere 213
Ugljen monoksid (CO)
Carbon monoxide (CO) 213
Azotni oksidi (NOx)
Nitrogen Oxides (NOx) 214
Isparljiva organska jedinjenja (VOC)
Volatile Organic Compounds (VOCs) 214
Sumpor dioksid (SO2)
Sulfur Dioxide (SO2) 215
Industrijski i fotohemijski smog
Industrial and photochemical smog 216
4.4.3 Zagađenje vazduha u zatvorenom prostoru
Indoor air pollution 216
4.4.4 Dimni gasovi sagorevanja biomase
4.5 Recikliranje
Recycling 218 Dijana Spaseska
4.5.1 Materijali za reciklažu
Materials for Recycling 219
Industrijski otpad
Industrial waste 220
Opasan otpad
Hazardous materials 220
Koraci u reciklaži
Steps for recycling 220
4.6 Upravljanje čvrstim otpadom
Solid waste management 221
Vineta Srebrenkoska Saška Golomeova Silvana Krsteva
4.6.1 Opšta klasifikacija čvrstog otpada
General classification of solid waste 222
4.6.2 Uticaj čvrstog otpada na životnu sredinu
Solid waste impact on the environment 224
4.6.3 Savremeni pristup upravljanju čvrstim otpadom
Advanced approach to solid waste management 224 4.6.4 Minimiziranje otpada
Solid waste minimization 225
4.6.5 Ponovna upotreba proizvoda
Re use – use an item more than once 226
4.6.6 Reciklaža i kompostiran
Recycling and Composting 226
4.6.7 Energija dobiijena iz čvrstog otpada
Energy recovery 227
4.6.8 Odlaganje na deponije
Landfilling 227 4.7 Pitanja
4.8 Pitanja/Odgovori
Questions/Answers 229
4.9 Literatura
References 231 5. Obnovljivi energetski resursi
Renewable energy resources 235
Milorad Cakić 5.1 Energija Energy 235 5.2 Izvori energije Energy sources 237 5.2.1 Energija okoline
Energy of the Surroundings 240
5.2.2 Geotermalna energija
Geothermal energy 240
Prednosti i nedostaci geotermalne energije
Benefits and disadvantages of geotermal Energy 245 Korišćenje geotermalne energije
The use of geothermal energy 246
Geotermalna energija u zemljama WB
Geothermal Energy in WB Countries 252
5.2.3 Energija vetra
Wind energy 253
Proračun dobijene snage
Calculation of obtained power 254
Korišćenje energije vetra
Using of Wind Energy 255
Korišćenje energije vetra u Zemljama WB
Using of Wind Energy in WB Countries 257
Prednosti i nedostaci energije vetra energije
Advantages and disadvantages of Wind Energy 258 Proizvodnja električne energije snagom vetra
Production of electricity from Wind Energy 258 5.2.4 Energija sunca
Sunčeva energija i njena transformacija u toplotnu i električnu energiju
Transformation of Solar Energy to Electricity and Heat 262 Pretvaranje Solarne energije u električnu
Fotonaponske ćelije
Electricity from solar energy
Photovoltaic 269 Prednosti i nedostaci Solarne energije
Advantages and disadvantages of Solar Energy 277 Korišćenje energije Sunca u Zemljama WB
Using of Solar Energy in WB Countries 277
5.2.5 Bioobnovljivi izvori energije
Biorenewable energy resourses 278
Vlada Veljković Olivera Stamenković Biodizel Biodiesel 279 Sinteza biodizela Biodiesel synthesis 279
Načini izvođenja metanolize ulja
Methods of performing oil methanolysis 281 Proces dobijanja biodizela
The process of biodiesel production 289
Prednosti i nedostaci primene biodizela
The advantages and disadvantages of biodiesel usage 289 Uslovi za proizvodnju biodizela u zemljama WB
The biodiesel production in the WB countries 290 Bioetanol
Bioethanol 293
Dobijanje bioetanola
Bioethanol production 294
Dobijanje anhidrovanog etanola
Production of anhydrous ethanol 301
Prednosti i nedostaci primene bioetanola
Uslovi za proizvodnju bioetanola u zemljama WB
Bioethanol production in the WB countries 305 Biogas Biogas 308 Dobijanje biogasa Biogas production 308 Prečišćavanje biogasa Biogas purification 316
Industrijski procesi proizvodnje biogasa
Industrial processes for biogas production 318 Prednosti i nedostaci upotrebe biogasa
Advantages and disadvantages of biogas usage 321 Uslovi za proizvodnju biogasa u zemljama WB
Biogas production in the WB countries 322
5.3 Pitanja Questions 324 5.4 Pitanja/Odgovori Questions/Answers 325 5.5 Literatura References 329 6. Energetska efikasnost tehnoloških procesa
Energy efficiency of the technology processes 333 Zoltan Zavargo
6.1 Energetski i materijalni bilans
Energy and material balance 334
6.1.1 Materijalni bilans
Material balance 335
Tipovi procesa
Types of process 335
Totalni i komponenti materijalni bilans
Total and component material balance 337
Broj nezavisnih bilansa i stepen slobode
Number of independent balances and degree of freedom 338 Osnov i jedinice
Dijagrami Diagrams 340 Procedura Procedure 340 Inertne komponente Inert components 341 Procesi sa reciklom
Processes with recycle 343
Tipovi problema Types of problems 349 6.1.2 Energetski bilans Energy balance 349 6.2 Termička izolacija Thermal insulation 353
6.2.1 Tipovi izolacionih materijala
Types of insulation materials 355
6.2.2 Karakteristike izolacionih materijala
Charcteristics of insulation materials 356 6.2.3 Ekonomična debljina izolacije
Economical thickness of insulation 362
6.3 Merenje energetske efikasnosti
Measuring Energy efficiency 363
Energetska efikasnost
Energy efficiency 363
Koeficijent korisnog dejstva ciklusa
Thermal efficiency 364
Koeficijent korisnosti
COP – coefficient of performance 365
6.4 Kotlovi Boilers 366 6.4.1 Tipovi kotla Boiler types 367 Bubanjski kotlovi Shell boilers 367
Strmocevni kotlovi
Watertube boilers 369
6.4.2 Goriva
Fuels 370 6.4.3 Osnovne komponente kotla
Bolier’s basic components 371
6.4.4 Uređaji neophodni za kontrolu i vođenja procesa u kotlu
Boiler Fittings and Mountings 372
6.4.5 Tretman kotlovske vode
Boiler’s water treatmen 373
6.4.6 Efikasnost kotlova
Boliers efficiency 375
6.4.7 Merenje efikasnosti kotla
Measuring boiler’s efficiency 376
6.4.8 Mogućnosti za uštedu energije
Energy reduction opportunities 378
6.5 Parni sistemi
Steam systems 383
6.5.1 Osobine pare
Steam properties 385
6.5.2 Komponente parnog sistema
Steam system components 387
6.5.3 Mogućnosti za uštedu
Energy reduction possibilities 387
6.6 Uređaji za hlađenje
Cooling systems 388
6.6.1 Sistemi sa kompresijom pare
Vapour compresion systems 388
6.6.2 Apsorpcioni sistemi za hlađenje
Absorption cooling system 391
6.7 Klimatizacija
Air conditioning 394
6.7.1 Sistemi sa jednom zonom
6.7.2 Sistemi sa više zona
Multizone systems 396
6.7.3 Mogućnosti za uštedu
Energy reduction possibilities 398
6.7.4 Uređaji za kondicioniranje jedne prostorije
Units for single space conditioning 399
6.8 Toplotne pumpe
Heat pumps 400
6.8.1 Toplotni izvori
Heat sources 401
6.8.2 Energetska analiza ciklusa toplotne pumpe sa kompresijom pare Energy analysis of vapour compresion heat pump cycle 403 6.9 Komprimovani vazduh
Compressed air 405
6.9.1 Izvori gubitaka
Sources of losses 406
6.9.2 Mogućnosti uštede
Energy reduction possibilities 407
6.10 Sistemi za osvetljenje Light systems 408 6.10.1 Efikasnost Efficiency 409 6.10.2 Svetlosni izvori Light sources 409 6.10.3 Mogućnodti za uštedu
Energy reduction opportunities 409
6.11 Toplotni razmenjivači
Heat exchangers 410
6.11.1 Toplotni bilans u toplotnom razmenjivaču
Heat balance of heat exchangers 412
6.11.2 Efikasnost toplotnih izmenjivača
Heat exchanger efficiency 412
6.11.3 Mogućnosti za uštedu
6.12 Sušenje
Drying 413 6.12.1 Osnovne definicije
Basic definitions 413
6.12.2 Vlaga u vlažnom materijalu
Moisture in wet material 415
6.12.3 Periodi sušenja Drying periods 416 6.12.4 Bilans mase Mass balance 417 6.12.5 Bilans energije Energy balance 418
6.12.6 Mere efikasnosti procesa sušenja
Efficiency of the drying process 419
6.12.7 Mogućnosti za uštedu energije
Energy reduction opprtunities 419
6.13 Uparavanje
Evaporation 419 6.13.1 Jedostepeni uparivač
Single stage evaporator 420
6.13.2 Višestepeni uparivači
Multiple effect evaporation 422
6.14 Energetske rezerve procesa
Energy reserves of the process 423
6.14.1 Kompozitna kriva
Composite curve 426
6.15 Poboljšanje energetske efikasnosti
Improving energy efficiency 428
6.16 Pitanja Questions 431 6.17 Pitanja/Odgovori Questions/Answers 433 6.18 Literatura References 434
1.
Koncept nulte emisije
Zero emission concept
Jadranka Blaževska Gilev
Univerzitet „Sv. Kiril i Metodij” u Skopju, Tehnološkometalurški fakultet, Skopje Republika Makedonija
Emilija Fidančevska
Univerzitet „Sv. Kiril i Metodij” u Skopju, Tehnološkometalurški fakultet, Skopje Republika Makedonija
Radoslav Grujić
Univerzitet u Istočnom Sarajevu, Tehnološki fakultet Zvornik Bosna i Hercegovina
Midhat Jašić
Univerzitet u Tuzli, Tehnološki fakultet Tuzla Bosna i Hercegovina
Aleksandar Jokić
Univerzitet u Novom Sadu, Tehnološki fakultet Novi Sad Srbija
Zoltan Zavargo
Univerzitet u Novom Sadu, Tehnološki fakultet Novi Sad Srbija
The linear model of development seems not to be sustainable. The results are exhaustion of the natural resources and waste accumulation. The Zero emis-sion model, as in nature, predicts the circulation of material flows and conse-quently reduces the emission of material and energy to a minimum, ideally zero. The amount of generated waste is minimum, because almost all flows are used. Besides environmental there is also economic benefit. The import of resources are minimum, local/regional resources are used efficently and new jobs are created.
The problem of waste control and reduction, can be handled by three con-cepts. The first is EndofPipe pollution control technologies, the second is Cleaner Production concept and finally the Zero emission concept. „The end of pipe“ treatment or control of already generated waste while the Cleaner production involves the treatment of production needs more efficient use of resources by reducing pollution. The Zero emission concept, however, seems
to be the final solution to waste control and reduction. However, the limits of the previous two concept have to be known. In the final Zero emission solu-tion the previous two concepts, especially Cleaner producsolu-tion, cannot be omitted.
The Industry with zero emission, industrial clusters, ecoindustrial parks and circular economy are given in the following part of the chapter as the practical impacts/benefits of the Concept.
Dosadašnji linerani model razvoja, koji je neminovno vodio iscrpljivanju re-sursa i nagomilavanja otpada, pokazao se neodrživim. Model Nulte emisije predviđa, slično kao u prirodi, kruženje materijalnih tokova i shodno tome mini-malnu emisiju materije i energije u okolinu – idealno nula. Količina generisanog otpada je minimala, jer se takoreći sve iskorištava. Koncept, pored ekološkog benefita, ima i ekonomski jer se uvoz resursa smanjuje na minimu uz istovre-meni zamah lokalnoj/regionalnoj privredi i otvaranju novih radnih mesta.
Za rešavanje problema kontrole i smanjenja otpada, generalno postoje tri koncepta. Prvo je nastao koncept kontrole otpada na kraju cevi (EndofPipe pollution control technologies), zatim koncept čistije proizvodnje (Cleaner Production concept) i konačno koncept nulte emisije (Zero Emissions concept). Koncept kontrole otpada na kraju cevi tretira već nastali otpad dok koncept Čistije proizvidnje daje efikasniju upotrebu resursa uz smanjenje zagađenje. Koncept nulte emisije, koji iskorištava i otpadne tokove koje nijeni konceptom Čistije tehnologije rešiti, daje krajnji odgovor na ovo pitanje. Neophodno je, znati domete sva tri koncepta. U konačnom rešavanju problema Konceptom nulte emisije, prva dva koncepta (pogotovu Koncept čistije proizvodnje) imaju mesta.
Koncept Industrije sa nultom emosijom, industrijskog klastera, ekoindu-strijskog parka kao i cirkularne ekonomije dato je u nastavku kao direktna re-alizacija/benefit Koncepta nulte emisije u praksi.
1.1 Održivi razvoj
Sustainable development
Koncept održivog razvoja se zasniva na definiciji „zadovoljenja potreba sada šnjih generacija bez ugrožavanja mogućnosti da i buduće generacije zadovolje svoje potrebe“. U suštini, ovaj koncept se zasniva na politici koja podstiče eko-nomski rast, ali isto tako, podstiče zadovoljenje potreba ljudi u cilju pobolj šanja kvaliteta života bez „osiromašenja“ životne sredine. Ta vizija održivog razvoja zahtijeva drugačiji stav u pogledu ekonomskog rasta i razvoja, gdje se iznos rasta zamjenjuje kvalitetom rasta. U tom smislu provodi se niz aktivnosti na nacionalnom i međunarodnom nivou, u kojima se pozivaju vlade, lokalne vla-sti, preduzeća i potrošači da definišu i usvoje strategiju za održivi razvoj.
Održivi razvoj se može smatrati progresivnim i uravnoteženim u postizanju održivosti u ekonomskom razvoju, jačanju socijalne jednakosti i kvaliteta ži-votne sredine. Ovaj koncept ima prostornu i vremensku dimenziju da ispuni ranije istaknute poznate ciljeve podjednako u cijelom svijetu, kako za sada-šnje tako i za buduće generacije. Održivi razvoj se sastoji od tri komponente (društvo, životna sredina, ekonomija) i smatra se da se održivi razvoj može postići kada sve tri komponente istovremeno budu zadovoljene (Slika 1.1). Da se to postigne potrebno je riješiti veliki broj globalnih i regionalnih problema.
Slika.1.1 Tri komponente održivog razvoja
Figure 1.1 The three components of sustainable development (Azapagić, 2003)
Socijalna održivost Social Sustainability
U ovom području postavlja se pitanje međugeneracijske jednakosti, u ko-joj moramo našim potomcima osigurati alate i resurse potrebne za preživlja-vanje i užipreživlja-vanje u životu. Jedna izreka kaže: “Mi ne posjedujemo Zemlju, mi samo čuvamo nasljedstvo naših unuka”. Dakle, moramo nastojati podići život-ni standard kod ljudi, tj. osnovne životne potrebe, kao što su čista voda i od-govarajuća hrana (Pirages 1994. p. 200). Ostala pitanja u ovom području su: okolinska pravda, rast stanovništva, zdravlje ljudi, kulturne potrebe i osobne preferencije. Ovi elementi imaju veliki uticaj na kvalitet našeg života, a ne tre-ba zanemariti ni lakše mjerljive ekonomske elemente.
Održivost okoline
Environmental Sustainability
Briga o okolini je također vrlo važna za održivost. Prirodni okoliš je fizički kontekst u kojem živimo. Održivost zahtjeva da prepoznamo granice naše okoline. Postoje ograničene količine prirodnih resursa na ovom planetu. Neki
od tih resursa, kao što su drveće i divlje životinje, su obnovljivi tako dugo dok ih ostavimo dovoljno dugu da se obnove. Ostali resursi, kao što su minerali, obnavljaju se sporo a svaka upotreba iscrpljuje njihove ukupne zalihe. Mora-mo smanjiti našu potrošnju svih resursa, obnovljivih i iscrpljivih (neobnovlji-vih). Drugi ključni okolinski problem je smanjenje našeg uticaja na globalni ekosistem. Zemlja je kao organizam i moramo ga zadržati u zdravom stanju. Prirodni ekosistemi mogu preživjeti neke uticaje, ali taj uticaj mora biti dovolj-no mali, tako da se Zemlja može oporaviti. U nekim slučajevima postoje odre-đeni resursi ili elementi ekosistema koji su neophodni za njegovo zdravlje. Za-štita zdravlja ekosistema može uključivati zaštitu ugroženih vrsta, očuvanje močvara, ili zaštitu biološke raznolikosti u cjelini. “Neodrživo stanje” se doga-đa kada se prirodna bogatstva (zbir svih prirodnih resursa) koristi brže nego što se mogu obnoviti. Održivost zahtijeva da se u toku ljudskih aktivnosti pri-rodni resursi koriste onom brzinom kojom bi se mogli pripri-rodnim putem na novo obnoviti. Koncept održivog razvoja nerazdvojivo je povezan s koncep-tom kapaciteta nosivosti. Teoretski, dugoročna posljedica degradacije okoline umanjuje sposobnost održavanja ljudskog života. Takva degradacija na global-nom nivou mogla bi implicirati izumiranja čovječanstva. U Tabeli 1.1 prikazana je održivost u zavisnosti od potrošnje prirodnih resursa.
Tabela 1.1 Održivost u zavisnosti od potrošnje prirodnih resursa
Table 1.1 Sustainability depending on consumption of consumption of natural resources
Potrošnja obnovljivih izvora Stanje okoline Održivost
Više nego što se može obnoviti prirodnim putem
Degradacija
okoline Nije održivo Jednako kao što se može obnoviti
prirodnim putem
Okolinska ravnoteža
Stabilno stanje privrede Manje nego što se može obnoviti
prirodnim putem Obnova okoline Okolinska održivost Ekonomska održivost Economic Sustainability
Ekonomija je važna u održivosti zbog šireg značenja jer kao društvena nau-ka objašnjava proizvodnju, distribuciju i potrošnju dobara i usluga. Razmjena dobara i usluga ima značajan uticaj na okolinu, budući da okolina služi kao osnovni izvor ulaza sirovina i kao spremište za odbačene robe.
Dio održivosti mijenja način vrednovanja stvari pri čemu treba uzeti u obzir ekonomske gubitke usljed potrošnje ili degradacije prirodnih resursa, kao i brigu za dugoročne uticaje.
Održivi materijali Sustainable materials
Jedan veliki globalni problem je neujednačena razvijenost. Rasprostranje-nost siromaštva se može vidjeti iz činjenice da samo 20% svjetske populacije koristi skoro 83% od ukupnih svjetskih prihoda. Postoji jaka veza između siro-maštva i kvaliteta životne sredine, tako što nebriga o okruženju u zemljama u razvoju nastaje kao rezultat siromaštva ljudi koji se bore za osnovnu egzisten-ciju. Sa druge strane, zbog siromaštva čak jedna četvrtina svih bolesti koje postoje dolaze iz zemalja u razvoju. Međutim jedan od glavnih razloga ugroža-vanja životne sredine je neodrživi razvoj od strane bogatih, koji čine manje od 12% svjetske populacije, ali troše između 55% i 65% svjetskih resursa. Zahva-ljujući ovim i drugim svjetskim problemima u ekologiji, kao što su klimatske promjene i narušavanje biodiverziteta, postoje jasni podaci da je životna sre-dina ozbiljno ugrožena. Ovo se dodatno pogoršava na lokalnom i regionalnom nivou, što se posebno odnosi na zagađenje vazduha i stvaranje čvrstog otpa-da. Na primjer, svake godine se u Evropi generiše oko 2,6 milijardi tona indu-strijskog, poljoprivrednog otpada i otpada iz domaćinstva. Da bi se olakšalo kretanje ka održivosti na praktičnom nivou, prvo je neophodno da se razjasne uzroci neodrživosti, a onda da se razmotre održive opcije za otpad i na kraju da se odredi koje od ovih opcija će se realizovati. Pritom se trebaju analizirati problemi koji će doprinijeti usvajanju rješenja uzimajući u obzir okolinu, razu-mijevanje uticaja jedne faze životnog ciklusa (naprimjer, proizvodnog procesa) na cjelokupan životni ciklus, istovremeno ispitujući uticaj ljudskih aktivnosti na životnu sredinu od početka (nabavka sredstava) do kraja aktivnosti (nasta-nak otpada) (Azapagić, 2003).
Teži se ka održivoj obradi materijala, tj. traže se načini obrade ili kombina-cije različitih vrsta tretmana, uz mogućnost obnavljanja sirovina, u cilju očuva-nja prirodnih resursa, odnosno teži se ka potpunom iskorištenju ili recikliranju svih otpadnih materijala koji su korišteni tokom proizvodnje (ElHaggar, 2007). U svakoj grani industrije neophodno je primijeniti obradu otpadnih materi-jala, što je u skladu sa propisima za zaštitu životne sredine. Neke industrije to rade u manjem obimu, kako bi se smanjili troškovi, dok nove grane industrije planiraju obradu otpada kao integralni dio ukupnih troškova proizvodnje. Do-datni troškovi koji nastaju na ovaj način, moraju ili da se prenesu na potroša-če ili da se oduzimu od profita firme, što zavisi od tržišne konkurencije.
Kroz tradicionalnu hijerarhiju upravljanja otpadom, u skladu sa međuna-rodnim propisima, opasni otpad treba da se obradi prije odlaganja. Obrada podrazumeva pretvaranje štetnog otpada u manje štetni otpad. Drugim riječi-ma, obrada znači pretvaranje jednog oblika otpada u drugi oblik otpada. Di-rektni troškovi obrade otpada se povećavaju za cijenu kapitala i opreme (koja obuhvata održavanje, rad i ulaganje u radnu snagu). Ovi direktni troškovi pred
stavljaju samo dio ukupnih troškova. Ostali indirektni troškovi se ne mogu lako identifikovati i kvantifikovati. Indirektni troškovi su povezani sa negativ-nim uticajem otpada na životnu sredinu, zagađenje vazduha, vode i zemljišta.
Otpad i emisije iz proizvodnje su prvobitno predstavljali sirovine i treba ih posmatrati kao sporedne proizvode, a ne kao otpad koji treba pripremiti za ponovnu upotrebu putem reciklaže ili ponovne prerade.
U cilju očuvanja prirodnih resursa, potrebno je promijeniti sistem upravlja-nja otpadom, i kroz primjenu procedura za oporavak materijala omogućiti održivu obradu. Drugačije rečeno, neophodno je postići optimalne rezultate u oporavku materijala i to bez uništavanja životne sredine i iscrpljivanja prirod-nih resursa. Dakle, tradicionalni tretman može biti djelimično ili potpuno za-mijenjen novim postupkom obrade za održivo upravljanje otpadom.
Optimalni pristup koji industrija treba da koristi za eliminisanje negativnih uticaja na životnu sredinu podrazumijeva puno uvažavanje prednosti i nedo-stataka svake od tehnika koje se primjenjuju u obradi otpada. Ekonomske indi katore treba odrediti na osnovu analize odnosa troškovi/beneficije, ali svakako u obzir treba uzeti nematerijalne koristi kao što su uticaj na zdravlje, bezbjed-nost i životnu sredinu, uključujući i korist po životnu sredinu zbog zaštite od zagađenja. Sama industrija treba da odredi koje tehnike će tom prilikom pri-mjenjivati. Iako su tehnički parametri (kao što su količina i kvalitet otpada) ključni faktori, od izuzetne važnosti su ekonomski, politički, društveni i psiho-loški faktori.
Da bi se riješili problemi industrijskog zagađenja, traže se inovativne tehno logije za održivu obradu, pri čemu se primjenjuje nekoliko tehnika za proizvo dnju koje manje zagađuju kroz:
• primjenu sirovina boljeg kvaliteta, smanjenje zagađenja koje potiču od sirovina ili modifikovanje proizvoda,
• preusmjeravanje povrataka otpada u proizvodnju ili njihova indirektna primjena kao polu-proizvoda u drugim vrstama industrije,
• obrada resursa (ponovna upotreba ili recikliranje) ili spajanje sa drugim industrijskim otpadom za dobijanje korisnih proizvoda,
• saglasno propisima o zaštiti životne sredine, oporavak materijala prema principima održivog tretmana.
Treba imati u vidu sljedeću činjenicu: manji tretman otpada znači nastanak veće štete po životnu sredinu. Ako industrija ne obezbijedi obradu otpada, tro škovi za nadoknadu ekološke štete mogu dostići visoke iznose. Zato je za industriju najbolje rješenje koje omogućava održivi razvoj, što znači manji ili nikakav uticaj na životnu sredinu ili sprečavanje iscrpljivanja prirodnih resur-sa. To se može realizovati kroz primjenu održivog tretmana unutar koncepta „od sirovine do gotovog proizvoda“.
1.2. Koncept nulte emisije i drugi koncepti održivosti Zero emission and other sustainable concepts
Rastom industrijske proizvodnje rastao je i problem nastalog otpada. Ot-pad možemo definisati kao oštećen ili neželjan sporedan produkat, suvišan material nastao u procesu proizvodnje. Veoma često, u datom stanju, nema vrednost. Ispuštanjem u atmosferu može biti štetan ili toksičan. Pod zagađi-vačem okoline podrazumevamo bilo koje ispuštanje otpada u okolinu.
Za problem kontrole i smanjivanje otpada nastalih u industriji, generalno postoje tri koncepta. Istorijski, prvo je nastao koncept kontrole otpada na kraju cevi (EndofPipe pollution control technologies), zatim konvept čistije proiz vodnje (Cleaner Production concept) I konačno koncept nulte emisije (Zero Emissions
concept)-1.2.1 Koncept „Na kraju cijevi“ The End of Pipe concept
Što se tiče zaštite životne sredine, u tradicionalnom sistemu upravljanja ot-padom u svakoj vrsti industrije, posebno je važan tretman „na kraju cijevi“ ili kontrola već nastalog otpada. Postoji nekoliko vrsta tehnologija za upravljanje otpadom, a koji tip će se izabrati zavisi od nekoliko faktora, kao što su fizičko stanje (čvrsto, gasovito ili tečno), količina, karakteristike, stepen složenosti ot-pada, nivo obrade koji je potreban i tako dalje. Tehnologije za obradu otpada obuhvataju: fizičke, hemijske i biološke tretmane. Često se kombinuje nekoli-ko tehnologija kanekoli-ko bi se postigla veća efikasnost, u smislu očuvanja životne sredine i najprihvatljivijeg rješenje za obradu otpada.
Fizički tretman otpada (The physical treatment of waste). Fizički procesi za obradu otpada su: sedimentacija i klasifikacija, centrifugiranje, flotacija, fil-tracija, sorpcija, isparavanje i destilacija, procesi membranske filtracije i tako dalje. Procesi, koji se posebno primjenjuju na opasni tečni otpad, obuhvataju razdvajanja suspendovanih čvrstih čestica ili koloidnih čestica dobijenih posli-je procesa filtraciposli-je. Vrsta tehnologiposli-je koji će se primiposli-jeniti zavisi od vrste i koncentracije čvrstih čestica suspendovanih u tečnoj fazi. Fizički procesi se primjenjuju za izdvajanje čvrstog iz tečnog otpada, za njegovo smanjenje, pri-kupljanje i pripremu za dalju obradu. Prvo je potrebno provesti fizičko odvajanje čvrstog otpada od otpadnih voda radi smanja troškova tokom dalje obrade. Tom prilikom treba težiti ka smanjenju zapremine i povećanju koncentracije otpada. U cilju optimizacije tretmana otpada i njegovog odlaganja, fizički tre-tman se uglavnom koristi u kombinaciji sa drugim tehnologijama obrade.
Hemijski tretman otpada (Chemical treatment of waste). Primjena hemij-skih reakcija, koje obuhvataju transformaciju štetnog otpada u manje štetnan ili potpuno bezbjedan otpad po životnu sredinu, predstavlja hemijski tretman otpada. Neutralizacija, taloženje, koagulacija, flokulacija, oksidacija, redukcija
i slično se ubrajaju u hemijske procese koji se primjenjuju za upravljanje otpa-dom. Hemijski postupci obrade imaju prednost zbog smanjenja zapremine ot-pada i pružanja mogućnosti da se resursi obnove na bazi otpadnih materija iz industrije. Ovaj tretman omogućava obnovu resursa, proizvodnju korisnih sporednih proizvoda i ekološki prihvatljivih rezidua. Posebno se koristi za tre-tman opasnog otpada koji se ne obrađuje prije odlaganja. To se odnosi i na tečni otpad, osim ako nije obrađen prije deponovanja, u cilju njegovog kon-zervisanja u neopasni otpad, pretvarajući ga u čvrsto ili polučvrsto stanje, i prevodeći ga u komponente otpada koje su hemijski stabilnije i manje pokret-ne nakon deponovanja.
Biološki tretman otpada (Biological treatment of waste). Biološki tretman se primjenjuje za obradu tečnog ili čvrstog otpada, kao što je komunalni ot-pad, kontaminirano zemljište i sl. S obzirom na prisustvo kiseonika, biološki tretmani se dijele na aerobne i anaerobne procese. U aerobnim procesima, u prisustvu kiseonika, organska materija se razgrađuje pomoću bakterija koje rastu i razmnožavaju se. U anaerobnim procesima se koriste anaerobne bak-terije koje razgrađuju organsku materiju bez kiseonika. Aerobni procesi se ko-riste za obradu industrijskog i komunalnog otpada. Anaerobni procesi se koko-riste za obradu koncentrisanog organskog otpada ili za obradu organskog mulja. Primjena anerobnih bakterija je tehnologije koja se više primjenjuju na obra-du složenog toksičnog organskog otpada, koji se koristi kao rastvarač konta-miniranih podzemnih voda. Aerobne bakterije se uglavnom koriste za tretman kontaminiranog zemljišta i mulja od nafte.
1.2.2. Koncept čistije proizvodnje Cleaner production concept
Pojam čista/čistija proizvodnja je nastao u trenutku kada se proizvodnja počela posmatrati iz ugla održivosti materijala. U osnovi ovaj pojam označava primjenu čistih tretmana (obrade) u proizvodnji i zaštiti životne sredine, pri čemu je potrebno efikasnije korišćenje resursa i smanjenje zagađenja životne sredi-ne. Na ovaj način se može uticati na poboljšanje zdravlja ljudi i ukupnog nivoa zaštite. Svrha ovog vida proizvodnje se odnosi na povećanje ekonomskog pro-fita i stvaranej boljeg okruženja. Glavni pravci čiste proizvodnje su prikazani na Slici 1.2. Čista proizvodnja podrazumeva domaćinsko vođenje proizvodnje, izmjenu procesa u proizvodnji, ekodizajn proizvoda, čišće tehnologije i tako dalje. Godine 1997 Ujedinjene nacije su čistu proizvodnju definisale kao, stal-nu primjestal-nu integrisane preventivne ekološke strategije za procese, proizvo-de i održavanje sa ciljem poboljšanja energetske efikasnosti i smanjenja rizika za čovječanstvo i životnu sredinu.
Čista proizvodnja je preventivna procedura za upravljanje zaštitom životne sredine, koja je naslonjena na brzinu ekonomskog rasta zasnovanog na princi-pu održivosti. Ovom prilikom se može reći da ona predstavlja „win-win“
stra-tegiju, jer štiti životnu sredinu, štedi prirodne resurse, poboljšava efikasnost industrijske proizvodnje i profitabilnost, te utiče na povećanje imidža kompa-nija i konkurentnost na tržištu. Čista proizvodnja je posebno usmjerena na očuvanje prirodnih resursa kao što su voda, energije i sirovina, što prevazilazi tretman „na kraju cijevi“. Ovaj tretman uključuje i pregled proizvoda, procesa i održavanje u smislu održivog razvoja. Ovi novi proizvodni procesi, osim očuva nja sirovina i energije podrazumijeva i isključenjeiz upotrebe toksičnih sirovina, smanjenje količine i toksičnosti svih emisija i otpada prije nego su odvojeni od proizvodnog procesa. Čista proizvodnja se postiže kroz primjenu poboljšanih tehnologija i kroz promjenu parametara postojećih tehnologija. Konceptualne i proceduralne prednosti proizvodnje se odnose na smanjenje rizika po ljude i životnu sredinu. Čistu proizvodnju karakteriše smanjenje troškova proizvod-nje, što utiče na poboljšanje efikasnosti procesa. Što se tiče potrebnih investi-cija, ključna razlika u odnosu na tretman „na kraju cijevi“ je u potrebi dodat-nih investicija. I dalje treba da se pravi razlika između tehnologije i procesa. Proces može da bude „čist“ bez promjene procesne opreme (bez dodavanja novih komponenti), odnosno sa promjenom načina rukovođenja procesom, kroz realizaciju poboljšanja sistema organizacije. Čista proizvodnje može, ali i ne mora, da sadrži čiste tehnologije. Ulaganje u čistu proizvodnju kroz primje-nu čistih tehnologija je lakše za definisanje ulaganja u odnosu na ostatak proi-zvodnje. Fokus tehnologija čiste proizvodnje (otpad, potrošnja, proizvodi i us-luge, distribucija, nabavka sirovina i proizvodnja) je prikazan na Slici 1.3. Čista proizvodnja dovodi do smanjenja nečistoće i otpada, kao i smanjenja količine neobnovljivih ili štetnih ulaznih komponenti.
Slika 1.2. Opšti ciljevi čiste proizvodnje Figure 1.2 The overall objectives of clean production
Slika 1.3. Fokus tehnologija čiste proizvodnje Figure 1.3. The focus of clean production technology,
(www.gec.jp/CP_DATA/english/processCPe2.gif)
Između čiste proizvodnju i koncepta “Na kraju cjevi“ postoji značajna razlika. Koncept “Na kraju cjevi“ odnosi se na kontrolu nastalog otpada. Koncentrisan je na određeni vremenski period, određene troškove i određenu održivost. Kontrola zagađenja slijedi pravilo „reaguj i tretiraj“, dok se čista proizvodnja zasnova na pravilu „prevencija je bolja od djelovanja“. Čista proizvodnja je fo-kusirana na sljedeće:
• dobro planiranje proizvodnje,
• uvođenje promjena u proces: dobra procesna kontrola, promjena opre-me, promjena u tehnologiji, promjena sirovina,
• uvođenje promjena kod gotovih proizvoda i
• uvođenje recikliranja: interno, eksterno (korišćenje nusproizvoda). Dobro planiranje proizvodnje. Razumijevanje dobre prakse rada, što po-drazumijeva smanjenje emisije i otpada, kao i očuvanje prirodnih resursa kroz optimizaciju procesa i otklanjanja grešaka, sprečavanje da se predoziraju komponente koje dovode do neželjenih troškova. To se može realizovati kroz uputstva za proizvodnju, čuvanje, skladištenje i rukovanje materijalima. Neko-liko osnovnih uputstava, koji treba da budu uzeti u obzir:
• proizvodnja minimalne količine otpada i emisije štetnih gasova kroz ot-klanjanje greška na svim proizvodnim linijama. Pažljivo zatvaranje svih rezervoara za skladištenje materijala kada se ne koriste.
• smanjenje gubitaka ulaznih materijala kroz njihovu potpunu preradu i pravilno skladištenje.
• obuka zaposlenih i stimulisanje za stalno smanjenje količine nastalog ot-pada.
• razdvajanje opasnog i neopasnog otpada u cilju smanjenja zapremine opasnog otpada.
Dobra procesna kontrola. Dobre prakse omogućavaju efikasno i efektivno planiranje i regulisanje procesa. One pružaju optimalne uslove za preradu, uz pažljivo trošenje sredstava, proizvodnju i stvaranje otpada. Uslovi proizvodnje (рН, pritisak, sadržaj vode, vrijeme) se mogu stalno mjeriti, pratiti i regulisati u optimalnim granicama. Dobra kontrola parametara implicira uštedu energi-je, vode i sirovina, što vodi prema povećanju efikasnosti industrijskog procesa uz malu emisiju i minimalno stvaranje otpada.
Promjena opreme. Ova tehnika uključuje izmjenu postojeće opreme, koja utiče na poboljšanje procesa, korišćenja sirovina, vode ili energije i smanjenje emisije u životnu sredinu. Na primjer, zamjena mazuta u proizvodnji industrij-ske energije sa prirodnim gasom pruža ekonomsku i ekološku korist. U sasta-vu industrijskog tečnog goriva (mazuta) nalazi se visok procenat sumpora, teš-kih metala i nečistoća. Iz sumpora nastaju sumporni oksidi, dok teški metali stvaraju metalne okside, koji mogu biti opasni po zdravlje čovjeka. Iz mazuta kod visokih temperatura nastaju azotni oksidi, koji su štetni za životnu sredi-nu. Pored toga, ovo gorivo ima nizak stepen iskorištenja i visok procenat ugljovodonika koji se izdvajaju. Prirodni gas ne sadrži (ili sadrži malu količinu) simpora, teških metala i nečistoća koje emituju nizak nivo azotnih oksida ili ugljenikovih oksida. Upotreba prirodnog gasa smanjuje zagađenje i povećava efikasnost iskorištenja.
Promjena tehnologije. Promjena tehnologije je orjentisana ka izmjeni pro-cesa u pravcu smanjenja sirovina, vode, energije, a time i emisije i otpada. Promjene u tehnologiji podrazumijevaju zamjenu postojećih procesa sa no-vim procesima koji zahtijevaju manje energije, a omogućavaju povećanje efi-kasnosti. Na primjer, cement se proizvodi miješanjem gline i pijeska sa drugim aditivima u suvom ili vlažnom procesu, pri čemu se kod primjene suve tehno-logija koristi manje energije. Da bi se dobio gotovi proizvod, tokom mokrog procesa treba ispariti vodu nakon postupka miješanja, što zahtijeva potrošnju velike količine energije. Suvi proces zahtijeva utrošak manje količine energije i omogućava manju emisiju zagađujućih materija. Međutim, izmjena tehnologi-ja je posljedntehnologi-ja opcitehnologi-ja kotehnologi-ja se nudi u čistoj proizvodnji.
Pozitivni efekti čiste proizvodnje (The positive effects of clean producti-on). Čista proizvodnja može dovesti do smanjenja operativnih troškova, pove-ćanja profitabilnosti i bezbjednosti na radu i do smanjenja negativnog uticaja proizvodnje na životnu sredinu. Tom prilikom režijski troškovi se stalno sma-njuju na minimalnu vrijednost ili proizvodnja teče bez kapitalnih troškova sa kratkim periodom za povrat uloženih sredstava.
Čista proizvodnja je korisna za biznis i industriju zbog: • smanjenja troškova nabavke sirovina,
• smanjenja troškova za odlaganje otpada,
• smanjenja troškova za obezbjeđenje zdrave životne sredine, • unapređenja odnosa sa javnošću/povećanje imidža preduzeća, • unapređenja performansi preduzeća,
• poboljšanja konkurentnosti na regionalnom i međunarodnom tržištu i • olakšanja primjena propisa o zaštiti životne sredine.
Čista proizvodnja, isto tako, pomaže kod riješavanja ozbiljnih rastućih pro-blema kao što su: zagađenje vode i vazduha, oštećenje ozonskog omotača, globalno zagrijavanje, čvrsti i tečni otpad, smanjenje resursa, zakiseljavanje životne sredine i smanjenje biodiverziteta.
Realizacija koncepta čiste proizvodnje (Clean production solutions). Za uspješno provođenje koncepta čiste proizvodnje (realizacija programa za po-novnu upotrebu ili recikliranje neiskorišćenih roba i korišćenje otpada) u indu-striji je potrebno provesti sveobuhvatnu edukaciju zaposlenih. Pri tom je po-trebno napraviti detaljnu kvantitativnu analizu količine i vrste otpada nasta-log i odloženog u toku godine dana.
U novim industrijama, koje koriste otpad iz prethodnih grana industrije, ko-riste se određeni aditivi koji se dodaju radi postizanja odgovarjućeg kvaliteta proizvoda. Bez obzira na to, kvalitet i kvantitet nastalog otpada varira u zavisno sti od načina vođenja industrijskih procesa. Da bi se ovi nedostaci prevazišli, potrebno je uspostaviti strožije uslove za izdavanje dozvola, licenci i podrške industrijskim pogonima. U principu, novootvoreni industrijski objekati imaju du goročna rješenja za industrijski otpad u pogledu zaštite životne sredine. Tretman otpada, radi bezbjednog odlaganja, često može da košta više od iz-gradnje potpuno novih industrijskih kapaciteta koji će otpad iz prethodne in-dustrije koristiti kao vlastitu sirovinu. Ovakav način planiranja i rada vodi ka ekonomskoj stabilnosti zajednice.
1.2.3. Koncept nulta emisija Zero emission concept
Koncept čistije proizvodn ije, očigledno predstavlja napredak u odnosu na koncept na kraju cevi, jer ima za cilj smanjivanje nastajanje otpada. Međutim, i nakon primene koncepta čistije proizvodnje, postoke čitav niz procesa sa izlaznim materijalnim tokovima koji ne predstavljaju proizvod. Ako se ovi to-kovi ne nađu primenu neminovno predstavljaju otpad. Kombinacija koncepta čistije proizvodnje i koncepta kontrole otpada na kraju cevi takođe ne rešava problem. Primena koncepta nulte emisije vršimo konverziju i upotreba izla-znih materijala kao ulaza za druge procese. Ovo može biti u okviru inste indu-strije ili povezano sa drugom industrijom pa čak i regionom. Cilj je kružni tok
materija, koja je za neki proces otpad – izlazni neupotrebljiv materijalni tok a za drugi proces korisna sirovina.
Cilj koncepta je maksimalna produktivnost resursa i povećanje ekoefika-snosti uz istovremeno eliminacije otpada ili zagađenja. Pod ekoefikasnošću podrazumevamo ekonomsku efikasnost koja ima pozitivne benefite sa stano-višta zaštite životne sredine (Tapas, 2005). Oba koncepta, koncept čistije proi-zvodnje koncept nulte emisije imaju za cilj efikasnost, kako sa stanovišta za-štite životne sredine tako sa ekonomskog. Kod koncepta čistije proizvodnji pr-vestvenmi cilj je efikasnost sa stanovišta životne sredine a zatim ekonomski benefit, dok je kod koncepta nulte emisije cilj ekonomski benefit uz pozitivne efekte na životnu sredinu. Čini se da je koncept nulte emisije krajnji odgovor na problem otpada.
Uspešnu realizaciju koncepta nulte emisije zahteva industrija visoke efika-snosti i maksimalno iskorišćenje resursa uz smanjivanje ili potpunu eliminaciju otpada i zagađivača. Pored industrije visokih performansi, koja minimizuje na-stajanje otpada neophodno je i prelazak industrije proizvodnje sa konvencio-nalnog linearnog na cirkularni model. Kod konvencionalne linearne industrij-ske proizvodnje, sirovine završavaju na kraju procesa kao otpad. Kod cirkular-nog modela, izlazni otpadni tokovi koriste se za druge procese ili industriju. Idealno, svi materijalni tokovi kruže i ne proizvodi se otpad. Industrija I druš-tvo u celini treba da funkcioniše kao prirodni ekološki sistem, koji kad je u ravnoteži ne proizvodi otpad.
Sa ekološke tačke ovo se čini, koncept nulte emisije predstavlja krajnje re-šenje za ukanjanje otpada kako na globalnom tako i na lokalnom nivou. Pot-puno iskorišćenje sirovina uz korišćenje obnovljivih izvora daju nadu u prela-zak na održivo korišenje resursa naše planete.
Sa stanovišta ekonomije, ovo takođe ima pozitivan efekat. Ovo znači veću konkurentnost i efikasnost a ujedno i zamah lokalnoj privredni. Više korišenje lokalnih resursa znači i nova radna mesta. Treba reći, da pored korišćenja ot-pada kao resursa za druge proizvode može da se koristi i kao energetska Pri realizaciji koncepta nulte emisije, kao zaokružene celine tok materije, razliku-jemo više nivoa sistema (Tapas, 2005).
1. Mali sistemi
Ovo može da predstavlja jednu fabriku ili malu farmu. Zatvoreni su I marterijalni i energetski tokova. Ovo se pre svega može ostvariti u po-ljoprivredi I prehrambenoj industriji, gde se otpadni tokovi mogu koristi i kao energenti.
2. Veliki sistemi
Vrlo često da bi se materijalni i energetski tokovi zaokružili neophodno je da više industrija formijau klastere. U kružnom toku, otpadni I spo-redni tokovi jedne industrije korisate kao sirovina za druge. Moguće je u ovakvim sistemima zaokrućiti I energetske tokove.