Средние затраты энергии на производство единицы продукции

№	Материалы	Расход энергии, МДж/ кг
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	Алюминиевый сплав Медные сплавы Стали углеродистые Стали нержавеющие Полиэтилен низкого давления Полиэтилен высокого давления Полипропилен Полистирол Стекло Цемент Бетон Железобетон Древесина	265 85 55 110 90 110 115 125 17 6 5 14 3

 

Вредными выделениями в воду являются:

- кислоты:

- металлы;

- ионы хлорида, кальция, натрия;

- нефть;

- твердые частицы;

- органика.

Особенно велики газовыделения в атмосферу при металлургическом производстве. Так, получение 1 тонны отливок из чугуна и стали сопровождается следующими экологически вредными для человека выбросами в атмосферу:

- силикатной пыли –50 кг;

- окиси углерода - 0,3 кг;

- оксидов серы - 1,5…2,0 кг;

- углеводородов –1 кг;

-       особо вредных для здоровья веществ (фенолы,     цианиды, оксиды, формальдегиды, …) - 1,5 кг.

Некоторые материалы, особенно пластмассы, обладают рядом  замечательных свойств, в том числе безвредностью  для человека при их использовании, но в природных условиях они не разрушаются, загрязняя окружающую среду, а при сжигании образуют очень вредные газы.

При производстве полимерных материалов (табл. 2.12) затрачивается количество энергии больше, чем для сталей. Но использование этих материалов дает существенную экономию при монтаже и эксплуатации строительных конструкций. Так, стоимость прокладки полимерной трубы в среднем в 2,1 раза ниже стоимости прокладки стальной трубы, а уменьшение эксплуатационных затрат доходит до 70 % при гарантийном сроке службы их до 50 лет.

Абсолютно безвредных для природы и человека  материалов не существует, причем искусственные материалы гораздо опаснее, чем природные. Природный материал (камень, песок, древесину) надо «взять» у природы, а для этого необходимо затратить энергию (работа бульдозера, экскаватора, автомобиля,…), т.е. расходовать природные энергетические ресурсы (нефть, газ,…). При изготовлении искусственных материалов затрачивается значительно больше энергии, а технологические процессы зачастую сопровождаются вредными выбросами.

Для примера рассмотрим вредность для человека использования широко применяемых в практике строительных материалов:

1. Кровельные материалы (рубероид, ондулин, мягкая черепица) выделяют, особенно сильно в солнечную и жаркую погоду, битум, который может вызвать онкологические заболевания.

2. Металлочерепица выделяет (конечно, меньше, чем в случае битумосодержащих материалов) опасные химические элементы из полимерного и окрасочного покрытия.

  3. Из металлических труб в воду поступают продукты коррозии металла.

  4. Из пластмассовых труб в воду могут попадать в небольшом количестве продукты распада пластмасс.

  5. Природные и искусственные материалы дают различный уровень радиоактивного фона.

Имеются случаи, когда из-за острой конкурентной борьбы производителей строительных материалов, создается негативное отношение к конкретному материалу. Так, изготовители деревянных окон «перегибают» при критике пластмассовых окон по показателям эффективности их использования. Наглядный пример виден по антиасбестовой компании.

Асбест (шнуровой, листовой) используется как прокладочный материал в конструкциях, работающих при высоких температурах. Из асбоцемента изготовляют относительно дешевые и  долговечные кровельные материалы (шифер) и трубы. Различаются два вида асбеста: хризотиловый (белый) и амфиболовый (коричневый, голубой и др.).

В результате исследований выявлено, что менее опасный для здоровья человека хризотиловый (белый) асбест, который как раз и добывается в России (г. Асбест Свердловской области), а вероятность возникновения ракового заболевания для человека от асбестовой пыли в три раза меньше, чем погибнуть от поражения молнией и в 22 тысячи раз меньше, чем от курения (приложение 5).

Однако, в результате антиасбестовой компании и последующего запрета использования асбеста, были «громкие» последствия от ограничения на использования асбеста. Так, одной из причин катастрофы космического челнока «Челинджер» рассматривается замена асбосодержащего уплотнителя на ускорителе этого корабля на синтетический.

В 2001 году в результате террористического акта рухнули два здания - близнеца Всемирного торгового центра в Нью- Йорке США. До 64 - го этажа для защиты металлоконструкций использовался асбест, а после его запрета (1986 год) выше 64-го этажа использовали заменитель – безасбестовый материал. Здания рухнули через 2 часа после взрыва и пожара, а в случае полной асбестовой изоляции продержались бы 4 часа, а это было бы спасением многих и многих людей.

На каждый строительный материал имеются стандарты качества, где указываются и предельные значения вредных выбросов при их использовании и утилизации.

Металлы и сплавы

Человечество с древних времен знакомо с металлами. Орудия труда, хозяйственная утварь и украшения в основном изготовлялись из металла. Освоение материалов шло в последовательности: камень, золото, серебро, медь (бронза) и железо, поэтому по материалу орудий труда и оружия исторические периоды развития человечества делятся на каменный, бронзовый и железный века. Следовательно, в настоящее время мы живем в веке железа.

Огромны природные ресурсы металлов, так доля железа (по весу) составляет 1/3 части всего земного шара, а в поверхностном слое его (до 1 км) находятся 5 % железа, 8 % алюминия, 28 % кремния, 47 % кислорода и только 0,0000005 % золота и 0,00001 % серебра. Запасов только разведанных месторождений железа хватит для человечества более чем на два последующих столетия.

На человека в мире приходится в среднем около 4 тонн железа, из которого изготовлены строительные конструкции, трубопроводы, машины, трактора, грузовые и легковые автомобили, бытовые приборы, инструмент и пр. В машинах и строительных конструкциях преобладают детали, изготовленные из стали и чугуна. Более редкие и чаще всего дорогие металлы и сплавы (золото, серебро, платина) в основном используются в радиоэлектронике и для украшений. При изготовлении строительных конструкций, в машиностроении и электротехнике широко используются алюминиевые и медные сплавы.