Bilantul tehnologic de mediu

Bilantul tehnologic de mediu

Astazi este acceptat ca la nivelul actual al cunostintelor nu este deocamdata posibil un bilant privind dezvoltarea globala a mediului industrial. Este motivul principal pentru care in analizele referitoare la corelatiile 'energie-mediu' sau 'reciclare-mediu', se apeleaza in continuare la bilanturile energetice, respectiv bilanturile de materiale ridicate pentru procesul luat in analiza. Ceea ce constituie o realizare a ultimilor ani este faptul ca pe baza unificarii si integrarii unor componente ale acestor doua bilanturi a fost definit si chiar utilizat un nou tip de bilant numit bilant tehnologic de mediu.

Dupa cum este cunoscut, bilantul energetic reprezinta in fond o metodologie prin care se analizeaza procesele de transformare ale energiei ce au loc in conturul unui proces. Cu ajutorul bilanturilor de materiale se evidentiaza procesele de transformare suferite de catre acestea in conturul unui proces. Pe baza acestor bilanturi se determina tipurile si cantitatile de materiale consumate, precum si tipul si cantitatile materialelor rezultate in urma prelucrarilor din proces.

Bilanturile tehnologice de mediu inglobeaza in structura lor elemente ale celor doua tipuri de bilanturi. Cu ajutorul lor se analizeaza atat procesele de transformare a materiilor prime si materialelor utilizate in proces, cat si de transformare a energiei aferente, in scopul identificarii si monitorizarii tipurilor si cantitatilor de emisii poluante (in aer, apa, sol) si de produse secundare (reciclabile sau deseuri).

Modelul matematic a bilantului tehnologic de mediu exprima principiile conservarii energiei si masei aplicate sistemelor de proces industriale.

Ca instrumente de analiza tehnico - tehnologica, dar si manageriala, bilanturile tehnologice de mediu pot fi utilizate in doua scopuri principale: in macroanaliza si in microanaliza.

(1). In cazul macroanalizei se determina efectele ecologice globale produse de un agent economic, pornindu-se de la inregistrarile si insumarile zilnice si lunare ale indicatorilor specifici de mediu.

Prin compararea si evaluarea indicatorilor, se obtin concluzii asupra comportarii sistemului in ansamblu, cat si pe sectoare.

In acest context, instrumentul de analiza numit bilant tehnologic de mediu poate servi de asemenea la:

• intocmirea bancii de date a emisiilor;

delimitarea ariei de manifestare a emisiilor, cu referire directa la deseuri, in sensul: sursele producatoare de deseuri si caracteristicile acestora in fiecare secventa a traseului; tipul, cantitatea si starea de agregare a deseurilor; interactiunea specifica a deseului cu sistemul; ierarhizarea deseurilor in functie de amplitudinea instabilitatii induse;

banca de date a tipurilor de ecoagresivitate.

Daca fiecarui tip de deseu i se ataseaza costul, exprimat in preturi actualizate se poate construi:

• banca de date a costurilor directe ale poluarii
• banca de date a costurilor indirecte ale poluarii

(2). In cazul microanalizei se cerceteaza comportarea in exploatare a fiecarei instalatii din punct de vedere al protectiei mediului, adica se studiaza factorii de care depinde nivelul emisiilor poluante ale deseurilor.

Prin bilanturi de masa si energie pot fi evidentiate randamente de transformare, pierderi de energie, de materiale, etc., iar nivelul emisiilor poluante poate fi determinat functie de incarcarea instalatiei si programul de productie.

In plus, microanaliza poate fi detaliata oricat de mult si astfel, se pot determina: influenta diferitilor parametri energo-tehnologici ai arderii combustibililor, calitatea materialelor, consumul de oxigen, temperatura de preincalzire, etc.

Intrucat, asa dupa cum s-a afirmat, nivelul posibilitatilor actuale nu permite elaborarea unui bilant de dezvoltare globala a mediului industrial, bilantul ecologic urmeaza a reflecta echivalentele transformarilor pe canale din cadrul trinomului "ecologie - reciclare - energie", avand in vedere traseele materializate in schita din figura 3.1.

Deoarece transformarile de materiale si energetice au loc intr-un sistem unitar si integrat, urmeaza a construi bilantul tehnologic de mediu ca o varianta energo - materiala de bilant.

In baza acestor premise se poate recomanda urmatoarea metodologie de realizare a unui bilant tehnologic de mediu:

(1) Descrierea contururilor de bilant ingineresc de mediu.

In acest caz unul dintre obiectivele principale este identificarea contururilor de bilant. Situatia este destul de complexa deoarece apare necesitatea descrierii de supracontururi, contururi, subcontururi si perimetre.

Astfel, in interiorul macrosistemului MI (din figura 3.1), se pot distinge trei supracontururi:

Supraconturul sistemului procesului industrial, SI care este rezultanta unitara a doua contururi:

- conturul de natura energetica si substantiala ENE;

- conturul de natura materiala M, care reprezinta procesul industrial propriu-zis sau "conturul tehnologic." Fiecare dintre aceste contururi include subcontururi specifice: subconturul materialelor cu destinatie utila si subconturul pierderilor, care, la randul lor, circumscriu perimetrele: pierderi definitive de prima faza si pierderi destinate procesarii ecologice in sistemul ECO.

Supraconturul sistemului de procesare ecologica ECO, in care se circumscriu perimetrele: pierderi definitive de faza a doua si materiale cu destinatie utila prin reciclare.

Supraconturul sistemului REC de care depind, pe langa ENE si M, si perimetrele: materiale reciclate utile pentru procesul industrial si materiale reciclate utile in exteriorul macrosistemului MI.

(2) Caracterizarea canalelor de conexiune

Canalele de conexiuni principale sunt canalul ERE-ECO (de corelatie energetica si materiala) si canalul M-ECO (de corelatie materiala sau substantiala). Legaturile, prin intermediul conturului REC, determina doua canale secundare: ECO-REC-ENE si ECO-REC-M. Pe canalul ENE-ECO se plaseaza corelatii atat de natura energetica (entalpia produselor transportate) cat si substantiale(noxele si materialele secundare transportate pe agenti energetici, cum ar fi, de exemplu, gazele arse rezultate in urma arderii combustibililor).

(3) Alegerea variantei ingineresti principale

Desi s-a afirmat ca bilantul tehnologic de mediu este de categorie "energo - materiala", totusi trebuie evidentiat faptul ca, in conformitate cu principiile termodinamice, transportul de entalpie pe canalul ENE-ECO nu constituie forta de destabilizare tehnica a macrosistemului MI. Din aceasta cauza, in marea majoritate a cazurilor se procedeaza dupa schema:

transportul de entalpie pe canalul ENE-ECO si pe canalul secundar ECO-REC-ENE ramane sa constituie si in continuare subiect al bilanturilor energetice clasice;

bilantul ingineresc de mediu propriu-zis urmeaza sa fie de natura materiala, pe baza lui realizandu-se transformarile echivalente si transporturile de materiale atat pe canale energetice (ENE-ECO si ECO-REC-ENE) cat si de substanta (M-ECO si ECO-REC-M).

(4) Descrierea structurii secventiale a bilantului

Structura, propusa in figura 3.1, poate avea dimensiunile de schema bloc daca se aplica direct la nivelul MI, dar poate fi aplicata si secvential daca se tine seama de faptul ca procesul industrial este alcatuit din faze tehnologice, in asa fel incat se poate lucra dupa itinerarul propus in figura 3.2.

Descrierea structurii secventiale a bilantului tehnologic de mediu se bazeaza pe structura fluxurilor tehnologice.

(5) Reprezentarea tabelara a bilantului tehnologic de mediu

Operatiunea de analiza a corelatiilor "ecologie - reciclare - energie" impune stabilirea marimilor de intrare si iesire (componentele sau articolele de bilant) pentru fiecare dintre contururile luate in studiu. Sistematizarea analizei cere ca acestea sa fie plasate in tabele de bilant.

(6) Determinarea articolelor de bilant ecologic

Articolele de bilant tehnologic de mediu care intra sau ies din diversele contururi se pot determina pe baza de:

• masuratori de parametri care intervin in calculul componentelor;
• date statistice de exploatare curenta;
• calcule teoretice bazate pe relatii analitice.

Ultima cale se bazeaza pe cunostinte existente deja in domeniul clasic al bilanturilor energetice si de materiale, desi trebuie tinut cont de faptul ca apar totusi dificultati legate de unele particularitati ale formarii si transportului substantelor din sfera noxelor, deseurilor, reciclatelor, etc. In ultimul timp, au fost intocmite programe de calcul pentru emisiile rezultate in urma arderii combustibililor.

Datele prezentate in analiza de inventar nu pot furniza informatii suficiente privind specificitatea geografica, temporala, expunerea indivizilor si mediului la poluantii emisi, interactiunii intre diverse surse , etc., pentru evaluarea si estimarea impactului si riscurilor existente si posibile, de aceea ele sunt transformate in date de mediu, cu ajutorul unor indicatori specificiti numiti factori de echivalenta.

Factorii de echivalenta specifici pentru diferitele probleme de mediu se raporteaza la urmatoarele unitati de referinta:

• incalzire globala, efectul unui kg de CO₂ ;
• oxidare fotochimica, efectul unui kg de C₂ H₄ ,respectiv al unui kg de particule in suspensie;
• toxicitate umana, greutatea corporala expusa la un kg de poluant toxic, pana la o limita toxicologic acceptabila;
• ecotoxicitate, cantitatea de factor de mediu (aer, apa, sol) care poate fi poluat pana la o anumita limita, de un kg de substanta poluanta;
• epuizare resurse de materii prime, valoarea cantitatii globale estimate de resurse naturale;
• epuizare resurse energetice, valoarea cantitatii globale estimate de resurse energetice, exprimate in MJ/kg sau MJ/m³;
• ploi acide, efectul unui kg de SO₂;
• eutrofizare, efectul unui kg de PO₄^3-;
• distrugere strat de ozon, efectul unui kg de clorofluorocarbon (CFC11).

(7) Reprezentarea grafica a bilantului tehnologic de mediu

In final, toate operatiile privind ridicarea bilanturilor ingineresti de mediu sunt materializate in reprezentarea grafica a acestuia.

(8) Ecuatia de bilant. Indicatori de bilant.

Odata stabilite contururile, structura tabelara si valorile concrete ale articolelor intrari si iesiri, se poate trece la scrierea ecuatiei de bilant, ca expresie a principiului conservarii surselor in procesele de transformari calitative si cantitative a materialelor si materiilor prime.

Fiind vorba de bilat de natura substantiala, ecuatia va scoate in evidenta cantitatea materialelor recuperate si, eventual, recirculate, fie la nivelul mediului industrial, fie la nivelul mediului antropizat.

In baza ecuatiei fundamentale de bilant se poate defini si calculul gradul de reciclare la nivelul procesului industrial si la nivel global.