Oblici zagađivanja životne sredine

• Ako supstance koje dospeju u životnu sredinu ili ekosistem1 narušavaju funkcionisanje sistema uz izazivanje kvalitativnih i kvantitativnih promena sa negativnim posledicama, onda se to smatra zagađivanjem životne sredine. Supstance koje to izazivaju nazivaju se zagađujuće materije, a izvori zagađenja, tj. procesi koji emituju te štetne materije, nazivaju se zagađivači životne sredine.

• Pojam “narušavanje funkcionisanja ekosistema” u direktnoj vezi je sa pojmom “kapacitet životne sredine”, tj. onom količinom zagađ. materije ili uticaja koju ŽS može da apsorbuje bez nastanka negativnih posledica, tj. zagađanja.

• Tumačeno preko pojma kapaciteta životne sredine, zagađivanje životne sredine znači nastajanje kvalitetivnih i kvantitativnih promena praćeno negativnim posledicama jer količina zagađujuće materije (ili uticaja) prevazilazi kapacitet životne sredine. • 1Ekosistem je uži prostorni pojam od pojma životna sredina, a predstavlja

ograničeni prostor u kome postoji prirodna ravnoteža između žive i nežive prirode (“mini-životna sredina”); npr. “Zasavica” kod Mačvanske Mitrovice

1

2

„Zasavica“-specijalni rezervat prirode

primer eko-sistema

4

5 Nacionalni park „Đerdap“

6

U NP „Tara“ čovek se minimalno meša u prirodne procese, a u nekim delovima parka, čak i pristup čoveku je ZABRANJEN

• Zagađivači životne sredine mogu se podeliti na – Prirodne, i – Veštačke

• Prirodni zagađivači su prirodne pojave (vulkanske erupcije, peščane oluje, zemljotresi, šumski požari, tajfuni, poplave..)

• Veštači zagađivači su stvoreni radom čoveka (antropogeni) u direktnim ili indirektnim procesima, a to su: – Izvori zagađenja vezani za eksploataciju i preradu

mineralnih i drugih sirovina (rudnici, metalurgija, hemijska industrija, prehrambena industrija,..)

– Izvori zagađenja vezani za saobraćaj (drumski, vazdušni, vodeni)

– Izvori zagađenja vezani za transformaciju hemijske u neki drugi oblik energije (termoelektrane, toplane, nuklearne elektrane,..)

– Izvori zagađenja vezani za komunalni otpad (deponije, smetlišta, ..)

– Izvori zagađenja vezani za poljoprivredne delatnosti (zaprašivanje, đubrenje, velike farme životinja,..)

7

• Prema agregatnom stanju zagađujućih materija koje se ispuštaju, zagađivači emituju : – Otpadne vode – Otpadne gasove – Čvrste supstance – Kombinovane zagađujuće materije

• Zagađujuće materije izazivaju zagađivanje životne sredine, koje može biti:

hemijsko, fizičko, biološko, radioaktivno i dr.

Hemijsko zagađivanje predstavlja svaku promenu hemijskog sastava životne stedine, odnosno, eko-sistema (vazduha, vode, zemljišta i hrane), a mogu ga izazvati:

8

1. Prirodne organske materije i organski otpaci koji dospevaju u životnu sredinu kao sporedni ili otpadni produkti tehnološkog sistema. Oni podležu prirodnoj razgradnji . U ograničenom obimu moguće je samoprečišćavanje ekosistema što je u direktnoj vezi sa njegovim kapacitetom, odnosno, količinom otpadnih organskih materija koje se unose. (npr. razlika u količinama ljuske od krompira fabrike čipsa, i jednog domaćinstva)

2. Različita jedinjenja nekih hemijskih elemenata kao što su živa, olovo, cink, bakar, kadmijum, arsen i dr., jer izazivaju negativne zdravstvene posledice, a predstavljaju otpadne produkte metalurške i metaloprerađivačke industrije

3. Čitav niz organskih jedinjenja (fenol, benzen, nitrometan, policiklični ugljovodonici, PCB), imaju kancerogeno dejstvo na ljudski organizam a dolaze iz industrije polimernih materijala, proizvodnje sredstava za zašt. bilja i dr.

4. Zagađujuće materije neorganskog i organskog porekla koje su masovno proizvedene industrijskim putem namenjenih širokoj upotrebi, a dovode do dugotrajnog kontaminiranja sredine jer se veoma teško, ili nikako ne razgrađuju.

9

Najopasnije od ovih supstanci su deterdženti, insekticidi, pesticidi,... Oni se prenose u sve organizme, uključujući i čoveka1, akumuliraju se i izazivaju štetne posledice po zdravlje ljudi i vitalnost ostalih živih bića, kao i životnu sredinu. • 1DDT (dihlor-difenil-trihloretan), insekticid, nerastvoran u polarnim

rastvaracima; masovno u svetu korišćen od 1940. do 1970 protiv buva, komaraca (protiv malarije), kada je zabranjen zbog otkrivene izražene tendencije koncentrisanja u mišićima i kostima uz toksično delovanje. Neke neraz. zemlje su ga proizvodile i posle zabrane. Danas se može dokazati prisustvo DDT u tragovima i čak u polarnom ledu!

• Radioaktivno zagađenje podrazumeva promenu prirodne radioaktivnosti životne sredine koja je izazvana ljudskom delatnošću. Može se shvatiti kao povećanje stepena radioaktivnosti iznad nivoa prirodnog fona. • Radioaktivno zagađanje predstavlja jedan od najopasnijih oblika

zagađenja životne sredine jer se ljudskim čulima ne detektuje, a deluje na genetički sistem uništavajući i menjajući nasledne osobine uz nastanak malformacija, a u većim dozama izaziva i smrt.

• Fizičko zagađivanje životne sredine obuhvata zagađivanje čvrstim otpadom; čađi, plastičnom ambalažom, prašinom, a takođe i bukom i toplotom.

10

– Zagađivanje čvrstim otpadom naročito je izraženo u urbanim i industrijskim područjima (pre svega, komunalni otpad). Ta vrsta otpada je po prirodi veoma heterogena, a sadrži prirodne i veštačke materijale koje imaju različitu mogućnost prirodne razgradnje. Prirodnim putem veoma se teško i sporo razgrađuje plastika, guma i dr., dok se organski otpad (npr. namirnice), relativno lako razgrađuje procesima mineralizacije.

• Čvrsti (komunalni) otpad danas se razvrstava i koristi kao sekundarna sirovina u maksimalnoj mogućoj meri. Organski otpaci (npr. otpaci iz prehrambene industrije) gde je moguće, koriste se se kao sirovine (surutka, koštice od voća,..) , a mogu da se vrate i u prirodno okruženje (npr. biljni otpaci se kompostiraju), ili se spaljuju (insineracija).

• Insineracija komunalnog otpada u nekim zemljama je veoma zastupljena jer je to bezbedan način uklanjanja smeća bez potrebe da se grade velike deponije.

11

Tipičan sastav komunalnog otpada u Srbiji

13

Insineracija komunalnog otpada

• Insineracija je kontrolisano spaljivanje u posebnim reaktorima uz potreban višak vazduha i na određenoj temperaturi dovoljnoj da sve gasovite materije koje nastaju pri zagrevanju materijala, sagore do bezbednih produkata (CO2 i H2O), uz minimanlno nastajanje oksida azota.

• Jedna od najpoznatijih evropskih spalionica komunalnog smeća (Spittelau) nalazi se pored Dunavskog kanala u samom centru Beča.

• Spittelau godišnje spali 250 hiljada tona otpada, a ujedno je i toplana koja greje 190.000 bečkih domacinstava i 4.200 javnih zgrada.

• Spittelau spaljuje komunalni otpad savremenim postupkom insineracije

14

Blok-shema postrojenja za insineraciju otpada Č

vrste

čestice

HC

l i HF

SO2

NO

Dio

ksin

i

15

Pogled na fasadu spalionice smeća „Spittelau“ u Beču

16

Spalionica smeća Spittelau u Beču nalazi se u najužem gradskom jezgru

Kontejneri za direktno razvrstavanje komunalnog otpada u Milanu

staklo/metali/plastika/papir/organsko 17

18

Rečica Dumača u ataru sela Desić u Pocerini, novembra 2011.

– Čađ i prašina predstavljaju poseban oblik fizičkog zagađivanja.

– Prašinu čine sitne čestice nastale razgradnjom, različitih mineralnih i organskih materijala, koje se, manje-više uvek nalaze raspršene u atmosferi.

– Čađ nastaje pri nepotpunom sagorevanja fosilnih goriva. Pored fizičkih efekata (zagušljivost, smanjena vidljivost,...), čađ (sitne čestice ugljenika) izaziva veoma štetne posledice po zdravlje ljudi jer na svojioj površini zadržava štetne, često i kancerogene materije koje preko disajnih organa dospevaju u organizam.

– Buka je poseban oblik fizičkog zagađivanja. Predstavlja zvučno talasno kretanje. Dugotrajna, posebno jaka buka, izaziva štetne posledice po slušni aparat i psihu ljudi.

– Izvori buke mogu da budu prirodni i veštački. Prirodna buka je manjeg intenziteta a potiče od prirodnih fenomena i životnih aktivnosti organizama, pa je čovek na nju bolje adaptiran. Veštački izvori buke su veoma različiti, te se ona razlikuje prema poreklu, intenzitetu i trajanju.

– Biološko zagađivanje obuhvata sve poremećaje koji izazivaju prekomerni porast populacije različitih, često patogenih mikroorganizama, a nastaje usled prisustva zagađujućih supstanci hemijskog, fizičkog ili radioaktivnog porekla. 19

• Sve ove vrste zagađivanja, pojedinačno, ili kombinovano deluju u životnoj sredini. Neke od zagađujućih materija mogu se udisanjem, i/ili putem lanaca ishrane naći i u organizmima ljudi:

20

Lanci ishrane

Biljka Biljojed Primarni

konzument

Predator Sekundarni konzument

Predator Tercijerni konzument

Razlagač

Uticaj tehnološkog procesa na životnu sredinu U okviru tehnološkog sistema, tehnološki proces može

delovati na životu sredinu : 1. Pri redovnom odvijanju (nastankom i emitovanjem

otpadnih zagađujućih materija); 2. U slučajevima udesa (akcidenata)

• Procena opasnosti od ugrožavanja životne sredine izvođenjem tehnoloških procesa ili tehnoloških faza u oba slučaja može se vršiti: 1. Na osnovu već proizvedenih posledica (nastalih u toku

rada konkretnog, postojećeg proizvodnog tehnološkog sistema koje se mogu neposredno sagledati), ili

2. Na osnovu predviđanja posledica na bazi literaturnih informacija i iskustava iz već postojećih procesa ove vrste

21

• Od najveće važnosti je pitanje: Kada i kako se najefikasnije može smanjiti ili eliminisati uticaj tehnološkog procesa na životnu sredinu?

• Odgovor je jednoznačan: U fazama projektovanja tehnološkog sistema, odnosno: • U fazi izrade idejnog projekta, zatim; • U fazi prethodne i detaljne analize uticaja objekta na

životnu sredinu, i najzad: • U fazi izrade glavnog projekta sa uključenim rešenjima

zaštite životne sredine u cilju eliminisanja uticaja tehnološkog procesa na životnu sredinu.

• Primer: o čemu treba voditi računa kod projektovanja velikog auto-servisa?

• Otpadne tečnosti iz radionice (ulja iz motora i menjača, rashladne tečnosti, elektrolit iz oštećenih akumulatora, kočiona tečnost, ..) • Čvrst otpad: metalni delovi, plastika, limarija, gume, akumulatori,... • Zauljeni atmosferski talozi sa internih kolovoza • Čisti atmosferski talozi sa krova,..

• Ako se o ovome ne vodi računa još u fazi projektovanja, zagađenje životne sredine pri radu auto-servisa biće neminovno

22

23

Grafički prikaz negativnog delovanja velikih farmi za uzgoj domaćih životinja na životnu sredinu

Sistem-inženjering • Sistem-inženjering je savremena naučna

disciplina koja se bavi proučavanjem složenih sistema sastavljenih od većeg broja međuzavisnih komponenata.

• Primenjuje se u naučnim istraživanjima, ali i za rešavanja konkretnih problema u industriji.

• Proučavanje tehnoloških sistema metodama sistem- inženjeringa naziva se procesni inženjering, a glavna oblast kojim se ova disciplina bavi je industrija.

24

• U primeni procesnog inženjeringa posmatraju se svi relevantni elementi tehnološkog sistema, npr: – Izbor i priprema sirovina – Korišćenje sredstava za rad (tehnološka oprema ) – Proces proizvodnje (tehnologija) – Izbor energenata – Utrošak energije u procesu – Organizacija rada i korišćenje ljudskih resursa – Vrste i količine otpanih proizvoda – Zbrinjavanje otpadnih proizvoda – Zbrinjavanje glavnog proizvoda na kraju životnog veka‚, ...

25

• U praksi, Procesni inženjering se primenjuje kod: – Poboljšavanja efikasnosti postojećih tehnoloških sistema – Projektovanja i izgradnje novih tehnoloških sistema

• Primena procesnog inženjeringa izvodi se fazno, kroz sledeće korake: – Modelovanje sistema – Analiza sistema kroz simulacije – Optimizacija (detalja) sistema – Sinteza

• Modelovanje predstavlja prvi korak u sistemskom proučavanju strukture tehnološkog sistema – Tehnološki sistem se prvo precizno definise (pravi se

njegov matematički model) čijim se izučavanjem može doći do pouzdanih informacija o ponašanju sistema u realnom okruženju. Ova faza je najsloženija i zahteva ekspertsko poznavanje karakteristika tehnološkog sistema i metoda matematičkog modelovanja

26

• Analiza tehnološkog sistema je izučavanje njegovih svojstava i efikasnosti funkcionisanja na bazi posmatranja izvedenog matematičkog modela, a izvodi se kroz simulacije.

• Simulacija predstavlja proveru matematičkog modela tehnološkog sistema definisane strukture: • Ulaznim elementima i nekim od važnijih

parametara tehnološkog sistema zadaju se određene (logične i realno moguće) vrednosti), i kroz izračunate rezultate (izlazne elemente) stiče predstava o osobinama (nedostacima i prednostima) zamišljenog modela

27

• Optimizacija predstavlja nalažanje najboljeg (optimalnog) rešenja određenog posebno važnog detalja (problema) koji je sastavni deo usvojenog modela tehnološkog sistema (primer: izbor temperature i trajanja procesa pasterizacije u tehnološkom sistemu mlekare)

– Tehnički, optimizacija liči na simulaciju, ali se ovde radi o analizi detalja, dakle veoma malog dela tehnološkog sistema

28

• Sinteza tehnološkog sistema je finalna faza

procesnog inženjeringa , a predstavlja spajanje rezultata prethodnih koraka, i služi da projektovani proces približi realnosti realizacije

• Za definisane karakteristike ulaza (input) u sistem, i izlaza (output) iz sistema, sinteza će dati optimalnu šemu toka procesa i vrednosti tehn. parametara koji će definisane ulazne elemente pretvoriti u željene izlazne elemente, uz poštovanje energetskih, ekonomskih i ekoloških kriterijuma.

29

Integracija tehnoloških sistema • Integracija predstavlja postupke projektovanja

novih, i/ili redizajniranja postojećih tehnoloških sistema koji se zasnivaju na primeni procesnog inženjeringa, a pojavila se krajem XX veka.

• Integracijom proizvodnog sistema postiže se projektovani kvalitet proizvoda, uz efikasniju upotrebu ulaznih elemenata tehnološkog sistema i otklanjanje, odnosno, smanjivanje negativnog uticaja na životnu sredinu.

30

• Oblast primene integracije u tehnološkim sistemima odnosi se na: – Napredno planiranje, projektovanje i funkcionisanje

novih postrojenja

– Napredno projektovanje pri modifikaciji postojećih postrojenja

– Povećavanje iskorišćenja sirovina i energije,

– Unapređenje organizacije rada

– Unapređenje svih aspekata tehnoloških procesa i tehnoloških operacija

– Povezivanje industrijskih postrojenja za transformaciju energije i postrojenja za grejanje/hlađenje čitavih naselja (npr. Termo-elektrane Nikola Tesla kod Obrenovca i daljinsko grejanje Beograda

– Minimizacija svih vrsta otpadnih proizvoda (smanjenje emisije štetnih gasova, otpadnih voda, taloga,...)

31

BREF- Sistemski pristup integraciji proizvodnih sistema

• Evropska Komisija, u nastojanju da pomogne i ubrza procese integracije i usavršavanja proizvodnih sistema u domenu zaštite životne sredine, 1996. god. donela je IPPC Direktivu (Integrated Pollution Prevention and Control) tj. Direktivu o integrisanom sprečavanju i kontroli zagađenja.

• U okviru realizacije ove direktive odmah se počelo sa formiranjem tehničke biblioteke najboljih raspoloživih (primenjenih) tehnika i tehnologija (BREF) koje bi se u interesu spečavanja, minimiziranja ili praćenja zagađivanja, primenjivale u integraciji tehnoloških sistema u raznim oblastima industrije, poljoprivrede,.. • BREF Best Available Techniques Reference Documenet, ili,

takođe BAT -Best Avaliable Techniques 32

• Sva rešenja ponuđena u okviru BREF dokumenata su prethodno proverena u praksi, ali i dalje se kontinualno usavršavaju i poboljšavaju u skladu sa novim naučnim i tehnološkim znanjima i/ili iskustvima.

• U zemljama EU kada se projektuje nov, ili obavlja integracija nekog postojećeg tehnološkog sistema, rešenja iz BREF se obavezno primenjuju, čime se značajno unapređuju čitave tehnološke oblasti u pogledu normativa sirovina i energije, količine otpadnih proizvoda, emisije otpadne energije i polutanata, odnosno zaštite radne i životne sredine. http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/

• Srbija se takođe prihvatila korišćenje BREF dokumenata u projektovanju novih i/ili reinženjerizaciji starih postrojenja i tehnologija (donela je odgovrajuća obavezujuća zakonska rešenja)

• U SAD provode sličan program, sa istim ciljevima, ali sopstvenim rešenjima u tehnološkim sistemima, koji su nekad različiti od evropskih.

33

• Danas postoji javno dostupna obimna literatura BREF za trideset pet oblasti pomoću kojih se na najbolji mogući način ostvaruje smanjenje i kontrola zagađenja. Neke od tih oblasti su: • Industrija cementa i kreča • Industrija hlora i alkalija • Tehnike hlađenja u industriji • Intenzivan uzgaj životinja (farme) • Crna metalurgija • Obojena metalurgija • Organska hemijska industrija • Industrija gvožđa i čelika • Monitoring emisija • Industrija papira • Rafinerije • Industrija kože • Insineracija otpada • Tretman industrijskih otpadnih voda i gasova • Industrija hrane, mleka i pića

34

LCA analiza • Life Cycle Assesment (procena životnog ciklusa

proizvoda) pojavila se krajem XX veka, a predstavlja veliki korak napred u sveobuhvatnom sagledavanju proizvoda kao rezultata tehnološkog sistema.

• LCA – Procena životnog ciklusa proizvoda –sagledava uticaj proizvoda na životnu sredinu analizirajući ceo životni ciklus proizvoda: od sirovina od kojih se proizvodi, preko proizvodnje i korišćenja gotovog proizvoda, pa sve do stanja kad prestankom upotrebe proizvod postaje otpad koji se mora zbrinuti. • (npr. u proizvodnji akumulatora LCA analiza prati: dobijanje

olova, PVC, PE, H2SO4, a to uključuje: eksploataciju rude olova, proizvodnju olovnog koncentrata, proizvodnju sirovog olova, rafinaciju olova, proizvodnju legura za akumulator, vadjenje nafte, rafinaciju nafte, proizvodnju PVC i PE, ekploataciju piritne rude, koncenrisanju rude, prženje sulfidnih koncerntrata, proizvodnja sumporne kiseline, proizvodnju akumulatora, ekspolatacija akumulatora i zbrinjavanje aumulatora na kraju životnog ciklusa)

36

• Da bi se shvatila važnost LCA analize, posmatrajmo dva prilaza kod izbora energenta kao optimalnog ulaznog elementa određenog tehnološkog sistema (klasični i LCA)

• Klasično analizirajući el. energiju i mazut kao energete, sledi: 1. Izabrani energetski ulazni element sistema je

električna energija: Primenom ove vrste energije, ne proizvode se zagađujuće materije, pa se za proizvod koji iz tehnološkog sistema izlazi, zaključuje da je ekološki neopterećen energentom

2. Izabrani ulazni energetski element je mazut: Sagorevanjem mazuta, emituju se u životnu sredinu zagađujuće materije (CO2, CO, SO2, CmHn i čađ), tj proizvod jeste opterećen energentom

• Na osnovu iznetih podataka za energente 1. i 2. klasičnom analizom zaključuje se da je el. energija ekološki povoljnija jer, u drugom slučaju, proizvod je opterećen emisijom zagađujućih materija.

– Ovaj pristup je nepotpun i moguće- pogrešan. 37

• LCA analizom istih energenata dolazi se do zaključka da prethodno tumačenje ne mora biti tačno: • Kad se uzme u obzir da se električna energija koje se koristi u

datom primeru može proizvesti i sagorevanjem uglja u termoelektrani, jasno je da je i proizvod dobijen u prvom opisanom primeru opterećen emisijom zagađujućih materija u životnu sredinu kao što su jalovina rudnika uglja, CO2, CO SO2, NOx, pepeo, otpadne vode i sl.

• Ako je el. energija , međutim, dobijena iz hidrocentrale, vetrogeneratora ili solarnih kolektora, tada proizvod iz prvog primera zaista nije opterećen emisijom zagađenja, pa električna energija ima prednost.

• Ukoliko se elektricna energija kao energent koristi u nekom tehnološkom sistemu, a dobija se iz nuklearne elektrane, LCA analiza pruža opet pruža jasniju sliku: – Ukoliko se pretpostavi da u normalnom radu postrojenja neće

biti nikakvih akcidenata, a to je (ako se izuzmu Černobil i Fukušima), do sada bilo pravilo, moglo bi se zakljuciti da električna energija iz ovih postrojenja predstvalja ekoloski neopterećen proizvod jer u njenoj proizvodnji nema zagađenja.

• Kada se medjutim LCA metodologijom razmotri proces dobijanja goriva za NE, a posebno problem zbrinjavanja istrošenog goriva, situacija se iz osnova menja jer je proizvod veoma opterećen uticajem energenta a životnu sredinu. 38

• Na osnovu LCA analize, a u kombinaciji sa analizom utrošene eksergije, razvijena je ELCA metoda.

• ELCA metoda pomaže minimiziranju eksergetskih gubitaka, tj. smanjenju utroška eksergije u procesu, da bi se smanjio nepotrebni gubitak, i istovremeno, toplotno zagađenje (emitovanje otpadne toplote u životnu sredinu).

• Pošto se eksergija u potpunosti može pretvoriti u sve druge vrste energije ili rad, izgubljena eksergija (emitovana u okolinu kao otpadna toplota) opterećuje (zagađuje) životnu sredinu.

• Smanjenje utroška (normativa) eksergije direktno utiče na smanjenje crpljenja neobnovljivih prirodnih resursa, što takođe pripada domenu zaštite životne sredine, a u širem kontekstu, održivog razvoja. • (u EU 56% energije dolazi iz fosilnih goriva, 35% iz NE,

a tek 9% iz obnovoljivih izvora energije), pa je očigledna važnost ELCA analize. Kod nas je, međutim, situacija znatno nepovoljnija...

• Srpska energetika bazira se uglavnom na lignitu iz Kolubarskog basena čije su rezerve procenje na oko 50 godina (70% el. energije Srbija dobija iz termoelektrana, tj. sagorevanjem lignita). 39

Izbor elemenata tenološkog sistema značajnih za zaštitu životne sredine

• Da bi se zaustavilo dalje zagađivanje životne sredine, novi tehnološki sistemi planiraju se (uz pomoć BREF), ako je to moguće, kao čiste (bezotpadne) tehnologije

• Postojeći tehnološki sistemi usavršavaju se sa istim ciljem, integracijom, pri čemu se vrši izbor ulaznih i izlaznih elemenata tehnološkog sistema, i naročito, izborom tehnološkog procesa.

• U planiranja tehnološkog sistema, u pogledu elemenata značajnih za životnu sredinu, najvažnije je pravilno izabrati:

40

– Šemu tehnološkog procesa (i samim tim i tehnologiju)

– Sredstva za rad (tehnološku opremu, tj. postrojenje)

– Predmet rada (sirovine i pomoćne materijale) – Vrstu (izvor) energije – Lokaciju na kojoj se odvija tehnološki proces

• Pravilnim izborom ovih elemenata (uz primenu BREF), ostvaruje se optimalna koncepcija tehnološkog sistema, i time smanjuje ili u potpunosti eliminiše zagađenje životne sredine.

Šema tehnološkog procesa

• Šema tehnološkog procesa prikazuje vezu između tehnoloških faza (operacija i procesa).

• Prema vrsti i količini informacija koje nudi postoje tri nivoa složenosti prikazivanja šeme tehnološkog procesa:

41

– Blok šema (blok dijagram) – Tehnološka šema – PI dijagram (Pipe and Instruments

Diagram) • Blok šema je prikaz osnovnih

(najvažnijih) tehnoloških operacije i procesa predstavljenih blokovima (pravougaonicima) međusobno povezanih orijentisanim linijama koje pokazuju smer odvijanja tehnološkog procesa. – Informacije koje daje blok šema

su: – Naziv procesa ili operacije, – Smer odvijanja tehnološkog procesa

42

Sirovo mleko

Izdvajanje čvrstih materija

Deaeracija

Standardizacija sadržaja masti

Pasterizacija

Konzumno mleko

Blok-šema proizvodnje trajnog konzumnog

mleka

• Tehnološka šema je detaljniji prikaz tehnološkog procesa i grafički predstavlja sve procese i operacije, pri čemu delovi tehnološkog procesa mogu biti prikazani simbolima. – Informacije koje pruža tehnološka šema

(pored onih što daje blok-dijagram): • Vidljivi su svi delovi tehnološkog procesa i njihove

međusobne veze (izražene simbolima) • Karakteristike važnih procesa i operacija • Nazivi i vrednosti parametara energetskih nosilaca i

izvora • Polazni podaci za merenje, regulaciju i upravljanje • Vrednosti najvažnijih tehnoloških parametara • Mesta objekata i važnih tehnoloških komponenata

43

Neutralizacija kiselih otpadnih voda koje nastaju u procesu reciklaže olovnih akumulatora

44

Prečišćena voda

PROCES PRIJEMA I

Kisele vode iz procesa AKUMULATORA

Prečišćena voda

Hidratisani kreč

Doziranje hidratisanog kreča

Priprema 15% suspenzije

hidratisanog kreča

pH = 8

Neutralizacija

voda iz procesa

Filter

Gips na deponiju

Višak vode u recipijent

Prihvatni rezervoar

DEZINTEGRACIJE

Automatski reg. ventil

pHC

pHT

Otpadna voda

Priprema kreča

Neutralizacija

Filtracija

Odlaganje gipsa

Prečišćena voda

• PI dijagram pokazuje celokupnu opremu u okviru tehnološkog procesa pomoću osnovnih i izvedenih grafičkih simbola i predstavlja dalju inženjersku razradu tehnološke šeme sa podacima koji proizilaze iz glavnog projekta. – Informacije koje daje PI dijagram su (pored onih koje

nudi tehnološka šema): • Celokupnu opremu po broju i karakteristikama (dimenzije,

materijal, obrada, ..)

• Cevna armatura sa karakteristikama (prečnici, materijal, tipovi ventila sa karakteristikama,..)

• Nazivi i karakteristike ulaznih i izlaznih relevantnih medijuma unutar postrojenja (sastavi, t0C, pH, protoci,..)

• Potrebni projektni podaci za merenje, regulaciju i upravljanje (vrednosti parametara u postavnim tačkama, tipovi regulacionih kola,...)

• Kompletne adrese (fizička mesta) svih komponenata 45

• PI dijagram je sastavni deo svih glavnih projekata i služi kao osnova za dispoziciju opreme, njenu montažu, ispitivanje i vođenje postrojenja, kao i upravljanje celokupnim tehnološkim sistemom.

Izbor najpovoljnije tehnološke šeme u pogledu zaštite životne sredine

• Jedan isti proizvod može se dobiti po različitim tehnološkim šemama koje se međusobno razlikuju po sirovinama, radnim parametrima, efikasnosti procesa, stepenu ugrožavanja životne sredine i td.

• Pri izboru tehnološke šeme, od najveće važnosti je uvažavanje tri kriterijuma: 1. Da šema omogućuje kontinualno vođenje tehn. procesa 2. Da šema omogućuje održavanje sistema pod kontrolom 3. Da šema zadovoljava zahteve čiste tehnologije

46

1. Šema koja omogućuje kontinualno vođenje tehnološkog procesa

• Vođenje tehnološkog procesa u kontinualnom režimu veoma je preporučljivo a daje prednost ovakvim procesima jer omogućuje: – Primenu efikasne regulacije i automatizacije procesa – Trajno održavanje ispravnih tehnoloških parametara

(pritisak, temperatura, materijalni i energetski protoci i td.) u okviru određenih granica

– Vođenje procesa u zatvorenom sistemu – Racionalan utrošak sirovina i energije i – Zadovoljavajući kvalitet proizvoda – Centralizovano prikupljanje i rešavanje otpadnih

materija (gasovi, prašina, otpadne vode,.) • U diskontinualnim procesima pobrojane

pogodnosti po pravilu, ne postoje.

47

• Primer: – Proizvodnja sapuna# može se realizovati na dva načina, i to:

A) diskontinualno i B) kontinualno – A) Delovanjem rastvora alkalija na masti# uz intenzino

zagrevanje, i naknadnim dodavanjem rastvora kuhinjske soli u isti reaktor, pri čemu se odvijaju reakcije:

Masti + NaOH + NaCl(aq) → sapun + glicerin + NaCl(aq)

– Kod odvijanja procesa po ovakvoj šemi, u reaktoru se obavlja

veliki broj operacija uz neprekidno učešće radnika (doziranje sirovina, rukovanje ventilima za grejanje i hlađenje, fizički nadzor, istakanje proizvoda, pa se često događaju neželjene situacije kao što je kipljenje sapunske mase, negativno delovanje isparenja na radnu sredinu i radnike, opremu, i td..)

– Diskontinualan proces nije moguće automatizovati, ni udaljiti radnike iz procesa, pa zato, ni isključiti moguće akcidente.

– #Sapuni su alkalne soli masnih kiselina

– #Masti su estri masnih kislina i glicerina

48

• B) Kontinualno koncipiran proces proizvodnje sapuna odvija se u dve odvojene tehnološke faze koje su povezane u celinu i slede jedna iza druge, svaka u posebnoj tehnološkoj opremi (u dva odvojena reaktora, oba sa kontinualnim radom):

I mast (hidroliza) masne kiseline + glicerin II masne kiseline + NaOH → sapun + voda

• Odvijanje tehnološkog procesa po ovakvoj šemi omogućuje potpunu automatizaciju i udaljavanje radnika iz opasne zone jer se održavanje temperatura, nivoa u reaktorima, dodavanje sirovina,.., u procesu efikasno rešava primenom regulacionih kola. • Istovremeno, na ovakav način proces se efikasno drži pod

kontrolom čime se izbegavaju akcidenti karakteristični za diskontinualni proces

49

Šema koja omogućuje vođenje procesa pod kontrolom

• Tehnološka šema treba da omogući odvijanje procesa pod kontrolom, tj. da sistem ne dođe u stanje rizika čime se otklanja mogućnost gubitka kontrole nad matarijalnim i energetskim tokovima tehnološkog sistema, odnosno: sprečava se nastajanje i ispuštanje neželjenih produkata, nastanak požara, eksplozije, i td., • Primer: u organskim tehnologijama, odvijanje tehnoloških

procesa oksidacije, nitrovanja, hlorovanja, sulfonovanja, polimerizacije i td. često prate visoko egzotermni toplotni efekti.

•Ako se toplota proizvedena takvim reakcijama iz tehnološkog sistema ne odvodi efikasno, dolazi do porasta temperature reakcione smeše, i zbog toga, ubrzavanja reakcije koja tada oslobađanja još veću količinu toplote, pa zato daljeg ubrzavanje reakcije..., što konačno može dovesti i do gubitka kontrole nad procesom, nastajanja nekvalitetnog proizvoda, pregrevanja i čak eksplozije, uz nekontrolisanu emisiju zagađujućih materija

50

Na primer, za reakciju:

aA + bB cC + dD + Qn (Qn - oslobođena toplota ) brzina prikazane reakcije data je izazom:

v = k [A]a [B]b (k-konstanta brz. reakcije)

Ako se oslobođena toplota Q ne odvodi efikasno (reaktor se ne hladi dovoljno), brzina reakcije će se povećavati jer konstanta brzine k zavisi od temperature:

k = Ae-E/RT (; E-energija aktivacije, T- temp.)

• Kod jako egzotermnih reakcija, pri nekontrolisaim uslovima odvijanja, reakcija može dobiti neželjeni tok uz nastajanje nepoželjnih produkata, uništenja ili oštećenja opreme u kojoj se reakcija odvija, i nekontrolisane emisije zagađujućih metarija u radnu i životnu sredinu.

• Egzotermne reakcije u tehnološkim procesim mogu se odvijati bezbedno i kontrolisano samo ako se kontinualno odvodi najmanje ona količina toplote koja se oslobađa u jedinici vremena, pri čemu se temperatura po takvim uslovima, neće povećavati.

dt

dQ

dt

dQn 0

51

Qn - Toplota nastala u rekciji; t – vreme; Q0 – odvedena količina toplote

• Na dijagramu je prikazana zavisnost topote nastale u egzotermnoj reakciji (Qn) od temperature na kojoj se odvija, i odvedene toplote sredstvom za hlađenje (Q0).

52

Qn (

MJ

)

Q0 Qn

T (K) T3 T2 T1

U oblasti temperatura od T1 do T2, proces se odvija pod kontrolom jer se odvodi više toplote nego što se reakcijom oslobađa, dok u oblasti temperatura od T2 do T3 proces nije pod kontrolom jer se oslobađa više toplote, nego što se odvodi iz sistema. Idelano je održavati temperaturu na vrednostima T1 , T2, ili T3 kada su ove toplote izjednačene.

Odvedena toplota

Proizvedena toplota

• Primer: • Tehnološki proces proizvodnje etilen-oksida

može se voditi po dve različite tehnološke šeme: A i B: A) Proizvodnja u jednoj fazi, direktnom oksidacijom

etilena kiseonikom:

H2C = CH2 + ½O2 → H2C – O – CH2 + Q1 B) Razdvajanjem procesa u dva stupnja uz nastanak

međuprodukata etilen-hlorida:

1. H2C = CH2 + Cl2 → ClH2C – CH2Cl + Q2

2. ClH2C – CH2Cl + 2NaOH → H2C – O – CH2 + 2NaCl + H2O + Q3

53

• Prilikom odvijanja procesa direktnom oksidacijom etilena (šema A), dolazi do oslobađanja veoma velike količine toplote (Q1) u jednoj fazi i na jednom mestu koju je teško efikasno odvesti, pa dolazi do pregrevanja, čestih havarija i kompletnog uništenja postojenja uz veliku emisiju zagađujućih materija u radnu i životnu sredinu (što predstavlja potpun otkaz sistema)

• Odvijanjem procesa u dve faze (šema B), toplota se oslobađa i odvodi u dve faze, na dva odvojena mesta, (Q2 i Q3), pomoću dva nezavisna rashladna sistema, što je neuporedivo efikasnije i pouzdanije. Na ovaj način se uz primenu regulacije i automatizacije, proces može voditi kontinualno, što ga čini bezbednim od nekontrolisane emisije polutanata, tj. tehnološki sistem je pod kontrolom.

54

Šema koja zadovoljava zahteve čiste tehnologije i principi njenog ostvarivanja

• U razvijenom svetu, posebno u EU,koncept otvorenih („prljavih“) tehnologija, odnosno, tehnologija u kojim je bitan samo glavni (poželjni) proizvod napušten je pre više decenija i postepeno ga zamenjuje koncept zatvorenih (čistih, apsolutnih, bezotpadnih) tehnologija.

• Zatvorena (čista) tehnologija je način proizvodnje nekog proizvoda u kome se racionalno troše sirovine i energija, a

emisija štetnih materija eliminiše.

55

• Čista (zatvorena) tehnologija u apsolutnom smislu je teško ostvarljiv cilj, pa je ovaj termin uslovan i koristi se i za one tehnologije kod kojih su emisije zagađujućih materija u okvirima (zakonom) dozvoljenih vrednosti, ali idealni cilj jeste potpuni izostanak emisije ma kojeg polutanta.

• Čiste tehnologije se mogu ostvariti: – Razvojem novih tehnoloških sistema, sa novim

tehnološkim procesima (korišćenje BREF)

– Razvojem i unapređenjem postojećih tehnoloških sistema na bazi novih tehnoloških rešenja (BREF)

– Korišćenje svih vrsta otpadnih materija kao sirovina u okviru iste ili druge industrije (reciklaža) (BREF)

– Razvojem i primenom efikasnih postupaka prečišćavanja otpadnih voda i gasova (BREF)

56

Predmet rada

57

Sredstva za rad

Energija

Informacije i ljudski rad

Tehnološki proces

Tretman

Reciklaža

Osnovni proizvod

Struktura bezotpadnog, tj. zatvorenog (idealnog) tehnološkog sistema

•(Sekundarni otpad)

Otpadni proizvod

• Značaj reciklaže od ogromnog značaja jer postoji čitav niz vitalnih proizvoda (posebno metala) čija će proizvodnja u skorijoj budućnosti biti ugrožena (rezerve u prirodi su na izmaku)

• Svetske rezerve metala se veoma brzo iscprljuju, i ako se nastavi ovakvim tempom, već sredinom ovog veka svet bi se mogao suočiti sa nedostatkom nekih metala, a do kraja veka sa opštim nedostatkom niza metala kao što su bakar, kalaj, srebro, cink, nikal, aluminijum, titan, kobalt, i td.

• Reciklaža je efikasan metod odlaganja tog momenta da bi se nauci dala šansa da ovim metalima nađe funkcionalnu

zamenu, a u skladu je sa principima održivog razvoja.

Tipičan godišnji cilus recikliranja cinka u svetu početkom 21. veka (2004. god.)

Bilans 2004.

Zn iz rude

Zn iz reciklaže Zn iz zaliha

Ukupna potrošnja

cinka

61

Šema tretmana otpadne vode iz mokrih skrubera kojim se uklanja leteća prašina iz otpadnih gasova u metalurgiji gvožđa , primenjen u kompaniji Voest Alpine Stahl , u Lincu, Austrija (prema BREF - Industrija gvožđa i čelika iz 2001. god.)

Taloženje gvožđu u formi Fe(OH)3

Teški metali iz otpadne vode prevode se u nerastvone taloge

Izdvajanje Fe(OH)3 iz otpadne vode

Izdvajanje taloga teških metala

Prečišćena voda

Rastvaranje oksida prisutnih metala u

HCl

Talog Fe(OH)3 se suši i vraća u visoku peć

Iz taloga vredne metale je moguće

valorizovati

Recikiranje metala iz gasova visoke peći

62

Savremena rešenja zasnovana su na nultoj emisiji zagadjivača (bezotpadna tehnologija gde se u osmišljvanju tehnologije predviđa minimiziranje otpada, koji se zatim prerađuje i postaje sirovina u nekom drugom tehnološkom sistemu)

Stara rešenja (i danas se masovno primenjuju) umanjuju zagađenje delovanjem na izlaznu emisiju polutanata tehnološkog sistema (prečišćavanjem) što nije i najbolje resenje jer se deluje na posledice a ‚tako nastali proizvodi se uglavnom dalje ne koriste. Na primer: eliminacija SO2 iz izlaznih gasova trmoelektrane reakcijom sa krečnjakom. Pri tom nastaje gips (nova deponija) (Bolji metod je desulfurizacija uglja)

Put ka čistoj tehnologiji:

• Vrednovanje tehnoloških sistema u pogledu stepena ostvarivanja zahteva čiste tehnologije izvodi se prema ulaznim i izlaznim elementima.

• Ocena tehn. sistema prema ulaznim elementima izvodi se preko normativa#: – Sirovina po jedinici proizvoda ↓ – Energije po jedinici proizvoda ↓ – Sveže vode po jedinici proizvoda ↓ – % reciklirane vode koja se ponovo koristi ↑

– % gubitaka eksergije u odnosu na utrošenu eksergiju↓ • Ocena tehnološkog sistema prema normativima izlaznih

elemenata: – Količina otpadnih materija (proizvoda): čvrst, tečan, gasovit, po

jedinici proizvoda ↓

– % recikliranih sirovina iz otpada ↑

– % otpada koji se neposredno, ili nakon prerade koristi kao sirovina u drugim tehnološkim procesima ↑

#Normativ je količina ulaznih ili izlaznih elemenata tehnološkog sistema po jedinici osnovnog proizvoda

63

– Količina prečišćenih otpadnih voda koje se ispuštaju u recipijente ↓

– Količina neprečišćenih otpadnih voda koje se ispuštaju u recipijente ↓

– Količina čvrstog otpada koja se neposredno, ili nakon tretmana mora odložiti na deponiju opasnih materija ↓

• U zavisnosti od tehnološkog sistema, “zatvaranje” otvorene tehnologije je moguće realizovati u tri faze: – I faza – Unapređenje normativa ulaznih elemenata ten.

sistema: Većina otvorenih tehnologija se može unaprediti, a za to je potrebno racionalizovati (integrisati) svaki ulazni element tehnološkog sistema u pogledu utroška sirovina, energije i ljudskog rada, (što tehnologiju još uvek ne čini zatvorenom)

– II faza – Reciklaža: Da bi se ostvarilo dalje zatvaranje tehnologije, potrebno je u skladu sa karakteristikama, količinom i vrstama, izvršiti maksimalnu recirkulaciju izlaznih elemenata: otpadnih proizvoda, neiskorišćenih sirovina i energije u prizvodni ciklus. Takva recirkulacija ne sme ugroziti kvalitet glavnog proizvoda!

64

– Pošto najčešće nije moguće izvršiti potpunu recirkulaciju otpadnih materijala kako zbog tehnoloških ograničenja (zbog mogućeg negativnog uticaja na kvalitet proizvoda,) iz ovakvih tehnoloških procesa emituje se i dalje značajna količina otpadnih materija, pa ni ovaj nivo intervencije ne daje u potpunosti zatvorenu tehnologiju (primeri: tehničke karakteristike savremenih pneumatika dozvoljavaju korišćenje do 10% recikliranog gumenog granulata u proizvodnji novih pneumatika, za 90% ostatka se mora naći rešenje; učešće max. 15% staklenog loma (reciklata) u staklarskoj masi, u proizvodnji ravnog stakla)

– III faza – Prerada nereciklabilnog dela otpada – Radi potpunog zatvaranja tehnologije preostale otpadne

materije se u maksimalno mogućoj meri sakupljaju, prerađuju, i kao sekundarne sirovine troše u proizvodnji novih proizvoda unutar samog proizvodnog pogona, ili u posebno izgrađenim postrojenjima za zajedničku preradu. Ovim, tehnolgija može postati zatvorena. (npr. savremeni tretman starih auto-guma)

65

66

Gumeni granulat dobijen reciklažom otpadnih guma koristi se za izgradnju sportskih igrališta sa veštačkom podlogom i dečjih igrališta, kao i za postavljanje „tihih“ asfaltnih podloga za saobraćajnice u naseljenim mestima

• I pored očiglednih pozitivnih efekata, pretvaranje otvorenih u zatvorene tehnologije je veoma skup i spor proces, posebno u nerazvijenim zemljama.

• Jedan od očiglednih razloga za sporost u zatvaranju tehnologija leži u činjenici da se većina starijih otvorenih tehnologija ne može direktno transformisati u zatvorene tehnologije jer to podrazumeva takav obim intervencije koji dostiže, ili prevazilazi cenu instalisanja nove tehnologije i odgovarajućeg postrojenja

• Savremenije otvorene tehnologije se lakše, i sa manje poteškoća (i troškova) mogu transformisati u zatvorene tehnologije, jer su u tehnološkom pogledu projektovane približnije BREF rešenjima

• Iz ovih razloga, savremene tehnologije moraju biti projektovane kao zatvorene tehnologije (npr.: tehnička ulja, rastvarači, olovni akumulatori, auto-gume, automobili, različita ambalaža, i td.)

67

Izbor tehnološke opreme • Kod izbora tehnološke opreme potrebno je zadovoljiti

sledeće zahteve:

1. Da oprema u svim fazama procesa omogućava kontinualno vođenje procesa, • što dozvoljava mehanizaciju i automatizaciju celokupnog

tehnološklog procesa, i/ili efikasniju kontrolu rizičnih faza u procesu (omogućuje udaljavanja čoveka iz tehnološkog procesa)

2. Da oprema omogućuje bezbedno vođenje procesa (tj.

da je proces u svim fazama može voditi pod kontrolom)

3. Da oprema može da se jednostavno i bezopasno održava u ispravnom stanju

• Primer za 1. i 2. zahtev: – Pri proizvodnji nitroglicerina mogu se primeniti dve vrste

raktora: sa periodičnim (šaržnim) radom i kontinualnim radom (cevni reaktor)

68

Prikaz dva tipa reaktora za proizvodnju nitro-glicerina

Šaržni rekator ispoljava niz nedostataka jer: • Ne može se ostvariti automatizacija procesa • Ne može se obezbediti dovoljno efikasno hlađenje procesa • Zbog značajne količine reaktanata, u slučaju akcidenta, dolazi

do velike eksplozije koja uništava postrojenje, izaziva moguće ljudske žrtve i produkuje veliku emisiju zagađujučih materija.

69

Šaržni reaktor

Cevni reaktor

H2O H2O

H2O

H2O

• Primenom cevnog rektora, u kontinualnom procesu, ostvaruju se sledeće prednosti: • Količina reaktanata u cevnom reaktoru je mala jer je

ograničena protokom reaktanata kroz reaktor u obliku uske cevi

• Proces nitrovanja se odvija kontinualno, uz mogućnost potpune automatizacije

• Primenom automatizacije, moguća je daljinska kontrola procesa, što povećava bezbednost radnika

• Efikasnost hlađenja je neuporedivo veća nego u šaržnom reaktoru zbog kontinualnog transporta rekacione smeše kroz cevastu strukturu reaktora smeštenog u efikasan izmenjivač toplote i punu automatizaciju hlađenja

• Sve pobrojane prednosti kontinualnog procesa otklanjaju rizik emitovanja zagađujućih materija u životnu sredinu, pošto se mogućnost akcidenta svodi na minimum,

• Istovremeno, ovim je ostvaren i zahtev da je proces pod kontrolom, čime je ispunjen i drugi važan zahtev na putu ka zatvorenoj (čistoj) tehnologiji.

70

Održavanje tehnološke opreme • Prirodno je da i najkvalitetnija oprema ima svoj vek

trajanja, da se kvari i otkazuje, i da je neophodno popravljati je i održavati u ispravnom stanju, što po radnu i životnu sredinu i radnike mora biti bezbedan proces!

• Cena nabavke kvalitetne opreme može da bude veoma visoka, ali je u tom slučaju (obično) potrebno jeftinije naknadno održavanje, i obrnuto. (primer jeftinog automobila),

• Cena neispravnosti opreme u procesu može biti neprihvaljivo visoka jer dovodi do otkaza sistema, pa se pored mogućeg zagađenja životne sredine, proizvodnja prekida (nema prizvoda- nema prihoda)!

• Održavanje opreme može biti tekuće (svakodnevne sitne intervencije), i investiciono, kada se po unapred utvrđenom planu (pri godišnjem remontu) menjaju određeni sklopovi i uređaji od strateške važnosti za proces.

• Savremena rešenja u održavanju uvode princip obaveznog demontiranja svih važnih uređaja posle određenog vremena rada i njihova zamena novim (remontovanim) (kao u održavanju letilica)

71

• Među ulaznim elementima tehnološkog sistema, tehnološkoj opremi mora se posvetiti posebna pažnja.

• Najveći problemi u vodjenju procesa pod kontrolom, sa svim negativnim posledicama (po životnu sredinu, ..., najčešće potiču od nepoštovanja tehnologije i neispravne tehnološke opreme, što je često u direktnoj vezi.

• Iz ovih razloga se, nasuprot odomaćenom (POGREŠNOM) zanemarivanju značaja održavanja opreme, ovom faktoru mora se posvetiti najveća pažnja, da bi se zahvaljujući punoj funkcionalnosti tehnološke opreme, proces trajno vodio na kontrolisan način.

• Najbolja tehnologija (BREF) i odlična organizacija rada neće dati očekivane (projektovane) efekte u improvizovanoj (neispravnoj) tehnološkoj opremi. (primer: iskorišćenje Zn i automatika)

72

Izbor sirovina i pomoćnih materijala • Izbor sirovina i pomoćnih materijala, pored uticaja na kvalitet

proizvoda, može imati značajnu ulogu i u smanjenju opasnosti od zagađivanja životne sredine, a o tome se mora voditi računa još u fazi projektovanja, i kasnije, kod korišćenja ovih supstanci u procesu.

• Za pravilan izbor, potrebno je unapred poznavati opšte osobine i ponašanje sirovina i materijala, a posebno pod uslovima koji vladaju u tehnološkom procesu. Mora se imati u vidu uticaj različitih primesa koje mogu da značajno menjaju očekivano ponašanje sirovina i pom. materijala u procesu.

• Kod izbora sirovina i pomoćnih materijala koji se koriste u tehnološkom procesu vodi se računa o sledećim kriterijumima:

– Sastavu sirovina i pomoćnih materijala

– Obliku sirovina i pomoćnih materijala

– Uslovima primene sirovina i pomoćnih materijala 73

• Izbor prema sastavu – Kod izbora materijala, o sastavu se vodi računa zbog

efikasnosti prerade, ali ponekad, što zavisi od samog procesa, i zbog mogućeg nastajanja stanja rizika (opasnosti od nastanka požara, eksplozije,..), i posledično, zagađivanja radne i životne sredine.

– Pri tome, unapred je moguće na osnovu literaturnih izvora doći do podataka o osobinama takvog materijala u pogledu uticaja na životnu sredinu: npr. kod izbora rastvarača u procesima površinske zaštite metala

može se iz literature saznati: – napon pare, tačka paljenja, područje zapaljivosti gasova, oblast

eksplozivnih koncentracija, energija paljenja, i td.).

– Ove informacije mogu biti dovoljne ako se radi o materijalima jedinstvenog sastava (elementi, jedinjenja), dok se za neke materijale složenog sastava, ove informacije moraju izračunati, ili, ako je to nemoguće, istražiti eksperimentalno u laboratoriji. (prerada koncentrata cinka sa primesama žive)

74

Primeri: 1: Korišćenje organskih rastvarača za odmašćivanje metalnih

površina u tehnologijama površinske zaštite metala: • Na osnovu poznatih relevantnih svojstava (literatura, BREF,..),

može se izvršiti izbor manje opasnog organskog rastvarača • To znači da treba koristiti onaj koji je manje isparljiv, manje

otrovan (bolje alifatičan, nego aromatučan), manje zapaljiv, manje eksplozivan, koji se može reciklirati,..

2: Koncentart cinka sa visokim sadržajem žive (hem. analiza), pri izboru sirovine treba izbeći, a ako je to nemoguće, treba ga po prikladnoj tehnološkoj šemi prerađivati da bi se izbegli negativni efekti po životnu sredinu, za čega je neophodno prethodno utvrditi modifikovanu tehnološku šemu i optimalne parametre procesa.

Izbor materijala prema obliku

• Izborom oblika u kome se koriste materijali, može se uticati na smanjenje opasnosti od zagadjenja radne i životne sredine

75

• Primer: Kreč se često primenjuje u tehnološkim procesima kao

jeftin materijal za neutralizaciju kiselih rastvora (npr. otpadnih voda), za uklanjanje katjona teških metala iz otpadnih voda taloženjem u neratsvorne hidrokside i td.

Može se primenjivati: 1) u obliku živog kreča (CaO), koji je u rinfuznom stanju 2) kao hidroksid sa viškom vode - Ca(OH)2·H2O, (tj. sirasta

forma kakva se dobija “gašenjem“ živog kreča, a koristi i još ponegde u primitivnom građevinarstvu,...);

3)kao praškasti hidratisani kreč CaO·H2O., tj. forma koja se dobija kontrolisanom hidratacijom živog kreča u industrijskim uslovima (industrijski proizvod, u džakovima)

Od ovih oblika, u industriji je najpogodniji za primenu hidratisani kreč (definisanog sastava i kvaliteta, pogodan za doziranje i automatizaciju procesa, najmanje agresivan, lako se transportuje)

76

Izbor materijala prema uslovima primene • Materijali koji se koriste u tehnološkim procesima, iako istog

komercijalnog imena, zbog različitog sastava (npr. prisustva primesa), mogu se različito ponašati u uslovima primene.

• Potrebno je poznavati uslove koji vladaju u tehnološkom procesu, da bi se odredio materijal koji zbog svojih specifičnih osobina neće biti rizičan za nastanak stanja rizika (požara, eksplozija, ili emitovanje zagađujućih materija u radnu i životnu sredinu).

• Primer:

• Acetilen dobijen iz kalcijum-karbida sadrži fosfor-vodonik PH3 (fosfin) koji je jako otrovan gas, pa pri korišćenju za zavarivanje povećava rizik od zagađivanja radne sredine (trovanje radnika), dok acetilen dobijen sintezom iz zemnog gasa sadrži metan koji kao primesa nije otrovan.

• Zato, kod ručnog zavarivanja u zatvorenom prostoru bezbedniji je acetilen dobijen iz zemnog gasa, dok u procesima automatskog zavarivanja (izvodi ih robot) i kod zavarivanja na otvorenom koje izvode radnici, može se koristiti i acetilen dobijen iz kalcijum-karbida.

77

Izbor izvora energije • Gotovo da nema ni jednog tehnološkog sistema u kome

energija nije jedan od najvažnijih ulaznih elemenata

• Poznato je da korišćenje fosilnih goriva za dobijanje nekog od vidova energije danas predstavlja jedan od najznačajnijih antropogenih izvora zagađenja životne sredine, na globalnom nivou.

• Zagrevanje, kao najčešći vid korišćenja energije u tehnološkom sistemu može se izvoditi korišćenjem električne energije, pomoću različitih goriva (čvrstih, tečnih, gasovitih), ili otpadnom toplotom.

• Korišćenje el. energije, mada je obično ekonomski najnepovoljnije, u nekim slučajevima može da ima niz prednosti (imati u vidu LCA i ELCA aspekt!!)

78

• Električna energija, kao energent: • Ne dovodi do zagađivanja vazduha na mestu korišćenja

(nema produkata sagorevanja) • Omogućuje preciznu regulaciju temperature • Smanjuje rizik od nastanka požara ili eksplozije, i time

rasipanja produkata procesa u radnu i živ. sredinu • Korišćenje gasovitih goriva za zagrevanje zahteva

poznavanje sastava i osobina pojedinih gasovitih energenata (toksičnost, eksplozivne koncentracije)

Sastav nekih gasovitih energenata

79

Visokopećni gas i koksni gas su sporedni proizvodi nekih tehnoloških sistema

• Iz prethodne tabele zapaža se da su visokopećni, koksni i generatorski gas toksični zbog sadržaja CO, i da u slučaju nekontrolisanog isticanja u radnu sredinu, pored rizika od eksplozije, može doći do trovanja radnika, što posebno važi za visokopećni gas koji nema nikakav miris. Istovremeno visokopećni gas i koksni gas se „besplatno“ dobijaju kao sporedni ili otpadni proizvodi u metalurgiji gvožđa i čelika.

• Kao energent u industrijskim uslovima, racionalno je koristiti, kada god je moguće, procesnu (otpadnu) toplotu

• Otpadnu toplotu stvaraju sve egzotermne reakcije, pa je sa aspekta integracije procesa (i svih pogodnosti koje taj zahvat donosi), veoma preporučljivo ovu toplotu što potpunije iskoristiti, (da je se što manje ispusti u okolinu).

• Na primer: otpadna toplota i hemijska energija gasovitih otpadnih produkata visoke peći (visokopećni gas) koriste se za predgrevanje vazduha potrebnog za rad visoke peći (ostvaruje se reciklaža otpadne toplote tehnološkog procesa)

80

• Posebno važan aspekt energetike procesa vezan je za racionalnu potrošnju energenta u našoj državi, jer Srbija je siromašna energetskim resursima!!!

• Danas poznate zalihe lignita u Srbiji, koji čini 90% neobnovljivih energetskih resursa države, omogućuju još oko 50 godina eksploatacije današnjim tempom!

• Postojeća nalazišta nafte u Vojvodini daju oko 0,7-1 mil. tona nafte godišnje# (17-23% god. potreba Srbije koje se kreću oko 4,2 mil. tona nafte), dok proizvodnja od 200 mil m3 gasa čine oko 10% god. potreba zemlje u ovom energentu. Naftna industija Srbije je većinski u vlasništvu strane kompanije, a rudna renta je 3%!!?

• Količina biomase u Srbiji, koja je obnovljivi izvor energije, odgovara količini od 4,3 mil tona ekvivalentne nafte i pokrila bi 56% finalne potrošnje energije, ali se ZANEMARLJIVO i/ili NERACIONALNO KORISTI!

• Srbija (2010. god.) uvozila je 47% ukupnih energetskih potreba, a rasipa energiju (zbog nedopustivo niske energetske efikasnosti i pogrešne energetske politike)!

81

Izbor mesta za odvijanje tehnološkog procesa

• Mesto odvijanja tehnološkog procesa (mesto izgradnje postrojenja) može biti od važnosti u pogledu uticaja na životnu sredinu.

• Mesto se posmatra na makro i mikro planu, • Izbor makrolokacije obavlja se vodeći računa:

– O uticaju drugih objekata (procesa) i radova iz okruženja na bezbednost posmatranog objekta (tehnološkog sistema, procesa), kao i

– O sopstvenom uticaju na bezbednost okolnih objekata i naselja

82

• Izbor makrolokacija obuhvata: – Izbor mesta postrojenja u odnosu na prirodne uslove

terena, razmeštaj drugih fabrika, naselja i infrastrukture; primeri:

– Ranije Rurska oblast u Nemačkoj u trouglu Essen –Bochum - Duisburg;

– Ranije, tromeđa: Nemačka-Poljska-Češka – Ranije i sada: položaj “Zorke” u odnosu na Šabac

– Uvažavanje meteorološko-klimatskih specifičnosti mesta, primer: Šabac (nepovoljna ruža vetrova)

– Uvažavanje položaja postrojenja: Bor (vrhovi dimnjaka topionice koja je u udolini, i koja emituje SO2 su u visini naselja) na bregu;

Kriterijumi izbora makrolokacije zahtevaju da postoji: • Dovoljna površina terena za razmeštaj industrijskih

postrojenja, transport i manipulaciju (lak pristup ili evakuacija u slučaju akcidenta, požara, ..)

• Pogodnost za odvođenje atmosferskih voda; da teren nije ugrožen podzemnim vodama

• Da lokacija bude dobro osunčana i prirodno provetrena • Da izabrana lokacija bude izvan uticaja emisije supstanci i

energije iz drugih objekata

83

• Kriterijumi ugroženosti okoline (posebno naselja) radom objekata su: – U kom pravcu su usmereni dominantni vetrovi na

izabranoj lokaciji (npr. od naselja ka objektu, ili obrnuto?)

– Da li je potrebno uspostavljanje (izgradnja) sanitarno-zaštitne zone između izvora moguće emisije zagađujućih materija u objektu i naseljenih površina, ili je dovoljna udaljenost naselja od izvora emisije?

• Sanitarno-zaštitna zona je pojas zelenila određene širine između izvora zagađivanja vazduha (okviru tehnološkog sistema) i naseljenih površina. Po pravilu, zona se uređuje zasadima pogodnog otpornog drveća i rastinja koje smanjuje prodiranje gasova, para i prašine ka naselju. Minimalna širina zone se propisuje u zavisnosti od kapaciteta zagađivanja izvora, konfiguracije terena, pravca vetrova.

84

• Mikrolokacija definiše mesto odvijanja posebnih faza u okviru proizvodnog sistema (tehnološkog procesa), kao npr.: – Razmeštaj pojedinih objekata unutar tehnološkog

sistema, proizvodnih pogona, skladišta, administrativne zgrade, pomoćnih radionica, kotlarnice i td., mora biti takav da obezbeđuje poštovanje zahteva zaštite radne i životne sredine

• Kod izbora mikrolokacije pojedinih objekata u okviru industrijskog kompleksa važno je imati u vidu: – Moguću međusobnu ugroženost (objekta ili faza

tehnološkog procesa) • U slučajevima akcidenata (položaj rezervoara sa gorivom u

odnosu na druge objekte, interne saobraćajnice i prostorije za boravak zaposlenih);

• U slučaju akcidentne emisije štetnih materija i zagađivanja vazduha

85

– Pravilnu dispoziciju objekata uz obezbeđenje potrebnog međusobnog odstojanja

– Grupaciju objekata prema nameni

– Raspored zelenih površina koje su prirodna prepreka za zaštitu od prenošenja požara i emisije zagađujućih materija, (a imaju i estetski značaj)

– Raspored saobraćajnica koje u slučaju akcidenta omogućuju nesmetano kretanje vozila, kao i evakuaciju ljudstva i materijala

86

Monitoring • Tehnološkim sistemom se mora UPRAVLJATI, jer se samo tada

može održavati pod kontrolom i pružati optimalne efekte.

• Preduslov upravljanja tehnološkim sistemom je monitoring tj. nadzor, odnosno, merenje releventnih parametara ulaznih i izlaznih elemenata tehnološkog sistema, i posebno, tehnološkog procesa,

• Monitoring omogućuje:

– Proveru efikasnosti tehnološog sistema;

– Poštovanje zakona u pogledu emisija zagađujućih materija;

– Smanjenje rizika: • po životnu i radnu sredinu,

• fizičku bezbednost ljudi,

• Po bezbednost postrojenja,

– Kvalitet proizvoda , i td.).

• Rezultati dobijeni monitoringom imaju operativnu (trenutnu) važnost, ali i strateški značaj, za dalje planiranje (npr. “zatvaranje” procesa, proširenje kapaciteta, izmenu ulaznih elemenata (npr. sirovina,....), unapređenje kvaliteta proizvoda i td.

87

• Monitoring objedinjuje praćenje velikog broja elemenata koji imaju uticaja na životnu sredinu: – Sve izvore emisije zagađ. materija (u atmosferu, recipijent,...)

– Sve otpadene materije; posebno, opasne otpade

– Zagađenje zemljišta, vode ili vazduha

– Korišćenje, i efikasnost korišćenja ulaznih elemenata tehnološkog sistema (sirovina, vode, goriva, električne energije i dr.)

– Emisiju termalne energije, buke, neprijatnih mirisa, prašine

– Efekte ispuštanja: vode, gasova, prašine,.., na specifične delove životne sredine ili ekosistema

– Akcidente, i izbegnute akcidente na postrojenju

– Transportne akcidente

– Povrede zaposlenih

– Žalbe građana koji žive u okolini

• Monitoring se ne ograničava samo na hemijske analize, on uključuje praćenje ispravnosti i provere sigurnosti opreme

88

• U procesu monitoringa, postoji više mogućnosti da se dođe do vrednosti relevantnog parametra: – Direktno merenje (najpoželjnije, ako je moguće) – Posredno merenje (preko parametra koji se može meriti, a zatim

preračunati na “nemerljiv” parametar (BPK5) – Preko materijalnog bilansa – Preko emisionih faktora i td.

Izbor režima monitoringa • Režim (frekvencija) monitoringa je od posebnog značaja

a određuje se na bazi procene ugroženosti životne sredine koja može nastati pri prekoračenju zakonom dozvoljenih graničnih vrednosti emisije zagađujuće materije (GVE)

• Kod procene ugroženosti životne sredine posmatraju se dva elementa: – Verovatnoća prekoračenja granične vrednosti emisije (GVE) – Težina posledica (šteta po životnu okolinu) pri prekoračenju GVE

89

• Kod razmatranja elemenata vezanih za verovatnoću prekoračenja GVE, uzima se u obzir: – Broj izvora koji participiraju u emisiji; – Stabinost procesa – Kapacitet prihvatanja efluenta koji treba tretirati pre ispuštanja – Fleksibilnost procesa (mogućnost variranja kapaciteta) – Kapacitet kojim proces radi u momentu nastajanja kvara (otkaza) – Kvalitet i stanje opreme – Mogućnost otkaza opreme zbog korozionih oštećenja – Režim rada (kontinualni, diskontinualni) – Količina opasnih materija koje se mogu oslobaditi u normalnim i

vanrednim okolnostima, i dr...

• Kod posmatranja posledica prekoračenja GVE, analizira se: – Trajanje otkaza – Akutni efekti emisije – Lokacija instalacije – Razblaživanje emisije u medijima životne sredine – Aktuelni (očekivani) meteorološki uslovi

• (primer: situacija u fabrici H2SO4 kod nestanka struje)

90

91

Izbor režima monitoringa se na bazi rečenog, za hipotetički tehnološki proces koji karakteriše emisija zagađenja u vazduh, može predstaviti grafički:

Vero

vatn

oća

prek

orač

enj

a

Težina posledica prekoračenja

Na dijagramu su vidljiva četiri polja, od kojih, polje 1 predstavlja najmanje rizična prekoračenja GVE, pa je i režim monitoringa najblaži, dok polje 4, predstavalja najteži rizik prekoračenja GVE kojim sleduje najučestaliji režim monitoringa

• Prema položaju konkretne tačke u nekom od četiri polja (prekoračenja) u dijagramu propisuju se:

1. Režim “prema potrebi” – jednom mesečno, do jednom godišnje. Glavna svrha je da se proveri nivo aktuelne emisije i predvidi emisija u budućem vremenu

2. Uobičajeno do učestalo – jednom jednom nedeljno pa do tri puta dnevno. Svrha rano otkrivanje neuobičajenih uslovu u procesu ili početak opadanja performansi, posle čega se preduzima akcija ispravljanja greške

3. Uobičajeno do učestalo - jednom nedeljno pa do tri puta dnevno. Namena je da kod uočavanja odstupanja u procesu, kroz lanac blagovremenih korekcija, osigura da ne bude štete na životnoj okolini

4. Intenzivno – neprekidno (visokom frekvencijom), do 24 dnevno ili kontinualno, a sprovodi se kada se uoči da nestabilnost u procesu vodi prekoračenju GVE. Monitoring se obavlja u realnom vremenu da bi se neprekidno pratilo kretanje nivoa emisije

92