Сторінка
1

Системи технологій і екологічні проблеми хімічної промисловості

Хімізація економіки й екологічні проблеми

На підставі матеріалу із попередніх розділів можемо дійти висновку, що більшість процесів біосфери і технологій виробництва, а також забруднення навколишнього середовища — хімічні. Отже, природні закони перетворення речовини — це відомі нам закони хімії, досконале знання яких — ключ до раціонального використання природних ресурсів на потребу людині. Завдяки пізнанню законів перетворення речовини людина створює нові матеріали, добрива, синтезує біологічно активні препарати.

Хімізація народного господарства є характерною рисою сучасної економіки й науково-технічного прогресу. Водночас недостатньо збалансоване багатотоннажне виробництво і неконтрольоване застосування хімічних речовин у сільському господарстві й побуті стає небезпечним для здоров’я людей.

Хімічне виробництво нині об’єднує понад два десятки галузей промисловості: азотної, хлорної, содової, фосфорної, основної, калійної, йодобромної, органічних барвників, важкого органічного синтезу, хімічного й синтетичного волокна, пластичних мас, каучуку, товарів побутової хімії.

Нагадаємо деякі особливості хімічного виробництва. По-перше, це висока токсичність і шкідливість для здоров’я людини відходів виробництва за відносно невеликих концентрацій у навколишньому середовищі.

По-друге, це велика потреба у дефіцитній прісній воді. Її витрати становлять, наприклад, на 1 t аміаку 800 … 1000 m3, каучуку й гуми — 2400 m3, капролактаму — 5000 m3. Сучасні заводи пластмас або синтетичного каучуку використовують стільки води, скільки її потрібно для міста з населенням 0,5 … 1 млн людей.

По-третє, стоки хімічних підприємств потребують більш ніж десятикратного розведення чистою водою, оскільки токсичні речовини в них за певних концентрацій згубні для рослинного і тваринного світу річок та водоймищ.

Крім шкідливих для природи і людини безпосередніх відходів хімічної промисловості, дуже небезпечним є те, що хімія синтезує неприродні сполуки, котрі є або надзвичайно стійкими, через що не включаються в природний кругообіг речовини (пластмаси), або надзвичайно активними щодо зміни процесів живої природи (дефоліанти, гербіциди, інсектициди). Перші у вигляді відходів (пляшки, банки, пакети) надовго забруднюють навколишнє середовище, а другі, накопичуючись у росли­нах і тваринах, якими харчується людина, згубно діють на її здоров’я.

Збільшення використання добрив і пестицидів у сільському господарстві зумовило їх постійне надходження з поверхневими стоками у водоймища. Крім шкоди, якої завдають добрива, про що вже згадувалося раніше, деякі пестициди в умовах водоймищ набувають особливо небезпечних властивостей. Так, фосфороорганічні інсектициди, наприклад, хлорофос, структурна формула якого

збільшують свою токсичність у воді в кількадесят разів.

Великої шкоди річкам, озерам і штучним водоймищам завдають синтетичні мийні засоби, які потрапляють у них разом з промисловими й побутовими стічними водами. Вода таких водоймищ не тільки сама стає непридатною для вживання в побуті, а й забруднює водоносні горизонти артезіанських джерел. Потужним джерелом забруднення атмосфери є сучасна азотна промисловість, продуктами якої є аміак (NН3), азотна кислота (НNО3) та азотні добрива — аміачна селітра (NН4NО3) і карбамід (СО(NН2)2). Навколо деяких комбінатів (часто вже за 3 … 5 km) концентрація аміаку в повітрі значно перебільшує допустимі норми, а з високої труби і вдень, і вночі стелеться червоно-жовтий шлейф диму — «лисячий хвіст» з оксидів азоту (NО, NО2).

Виробництво полімерних матеріалів (каучуку, волокон, пластмас) також характеризується значними викидами в атмосферу цілої низки дуже шкідливих речовин: ціанідів — солей синильної кислоти (МеСN, де Ме — одновалентний метал), фосгену (дихлориду вуглецевої кислоти СОСl2), хлориду водню (НСl), бензолу (С6Н6), дивінілу (СН2—СН=СН—СН2), циклогексану (С6Н12), хлоропрену (СН2—СН=ССl—СН2) та ін.

Викиди хімічних речовин поширюються по всій планеті. У гірських снігах і льодовиках Європи за останні 30 років вміст окремих шкідливих хімічних речовин збільшився в середньому у 100 разів. Пестициди знаходять нині навіть в Антарктиді. Великої господарської шкоди завдають так звані кислотні дощі — результат викиду кислотоутворюючих оксидів, про які згадувалось у попередніх розділах. Сотні озер у Канаді, Скандинавії і в нашій країні вимерли — в них прозора вода, але життя там нема.

Матеріальний баланс технологій виробництва добрив і токсичні відходи

Виробництво добрив є однією з найважливіших галузей сучасної хімічної промисловості. Як уже зазначалося вище, сільськогосподарські рослини, наприклад зернові, за вегетаційний сезон на кожну тонну зерна виносять з грунту десятки кілограмів азоту, фосфору, калію та інших хімічних елементів. Щоб компенсувати їх вміст у грунті для нового врожаю, у сучасному індустріальному сільському господарстві широко застосовують мінеральні добрива — продукт хімічної переробки мінеральної сировини. До найважливіших мінеральних добрив належать фосфорні, з яких найбільш поширений — суперфосфат, азотні — селітри натрію й амонію, карбамід та калійні — хлорид калію.

Звичайно в земній корі міститься багато фосфоровмісних сполук, наприклад, фосфоритів і апатитів, а в атмосфері повітря — понад 76% молекулярного азоту, але рослини можуть споживати ці елементи тільки з водорозчинних солей. Завдання виробництва добрив саме і полягає в тім, щоб перевести «зв’язані» елементи фосфору чи азоту з природних речовин у водорозчинні солі. Світове виробництво добрив становить до кількасот мільйонів тонн щороку.

А які відходи цього виробництва? Розглянемо деякі приклади.

Великого техногенного навантаження зазнає місцевість навколо хімічних комбінатів з виробництва фосфорних добрив. Наприклад, одним із багатотоннажних відходів таких добрив є фосфогіпс (CaSO4 × 2 H2O + Н3РО4), який утворюється за виробництва фосфорної кислоти відповідно до реакції:

.

Гіпс відокремлюють фільтруванням, а одержана фосфорна кислота спрямовується на виробництво подвійного суперфосфату:

.

(суперфосфат)