Фактор четыре. Затрат — половина, отдача — двойная - Эрнст Вайцзеккер

А тем, кто заинтересован в «факторе четыре» или в еще большем повышении эффективности, скажем, что необходимо либо перейти на культуры, потребляющие меньше воды (хлопок едва ли предназначен для выращивания в пустынях), либо использовать сами культуры более эффективно.

Как вы думаете, кто изобрел способ подачи драгоценной воды растущим в пустыне культурам по капле, непосредственно к корням и со скоростью, которая им необходима? Конечно же, анасази — индейцы, жившие когда-то на американском юго-западе. Они закапывали неглазурованный глиняный горшок по горлышко в землю, заполняли его водой, закрывали крышкой и сажали вокруг него кукурузу и бобы. Питаясь медленно просачивающейся через глиняный горшок влагой, растения начинали расти вокруг горшка, их корни проникали во влажную глину, а листья затеняли крышку от солнца. Каждую неделю добавлялся другой такой же горшок. Сегодня у нас есть высокотехнологичные полимерные эмиттеры и трубы вместо глиняных сосудов и компьютерное управление для поддержания водоснабжения, но принцип современной капельной системы удивительно похож на древние методы.

2.6. Эффективное использование воды в промышленности

Бумага и картон

В 1900 г. производители бумаги в Европе обычно расходовали тонну воды на 1 кг продукции. К 1990 г. это соотношение улучшилось более чем в 15 раз, понизившись до 64 кг воды, расходуемой на 1 кг бумаги и картона. Из них 34 кг шло на производство целлюлозы и 30 кг на изготовление бумаги и картона из целлюлозы (Лидтке, 1993).

В Германии в результате роста платежей за сточную воду и благодаря дальнейшим усовершенствованиям расход воды сокращен до 20–30 кг. А некоторые производители добились, кажется, невозможного. Бумажной фабрике на севере страны удалось совсем исключить сточные воды из производства упаковочной бумаги. Вся вода, участвующая в технологическом процессе, собирается и фильтруется для повторного использования. К ней добавляются лишь минимальные количества свежей воды с целью введения молекул воды, необходимых для механохимической стойкости бумаги и для того, чтобы компенсировать испарение. В конечном счете эта фабрика стала расходовать не более 1,5 кг пресной воды на 1 кг упаковочной бумаги (успехи в сокращении расхода воды представлены на

рис. 9).

Полный возврат воды в производственный цикл достигается последовательными процессами седиментации, флотации и фильтрации частиц, содержащихся в воде, которая используется в циклах производства и целлюлозы, и бумаги.

На языке факторов этой книги достижение данного производителя составляет примерно «фактор двадцать» по сравнению с нынешним европейским средним показателем, а для упаковочной бумаги имеется дополнительный «фактор восемь» по сравнению с тем, что та же фабрика обеспечивала ранее, до последней модернизации. Однако можно утверждать, что сегодняшнее состояние близко к пределу, поскольку часть воды должна идти на химию бумаги, а регенерация воды из пара привела бы к чрезмерно высоким затратам.

Бритвенные лезвия, авторучки и микросхемы14

Компания «Джиллетт», один из ведущих в мире производителей бритвенных приборов, в 1993 г. в своем промышленном центре в южном Бостоне использовала на 96 % меньше воды, чем в 1972 г. Другой промышленный центр этой компании, в Санта-Монике, также использовал в 1993 г. на 90 % меньше воды, чем в 1974 г.

Была ли достигнута эта громадная экономия благодаря количественно определенным задачам, поставленным главными управляющими? Нет. Управляющие просто заявили о своем желании сделать эффективность ресурсов приоритетной задачей, что стимулировало работников к постоянному поиску путей совершенствования производственных процессов. Команды сотрудников на каждом участке «Джиллетт» стремились найти и реализовать идеи, комбинация которых дает результаты, нереальные для отдельного человека.

На одном заводе сотрудник предложил повторное использование технической воды, но это потребовало бы создания новой системы охлаждения. Другой работник предложил использовать в качестве системы охлаждения плавательный бассейн. Эти идеи были доложены европейским отделам компании, где был внесен еще ряд усовершенствований. В итоге завод в Бостоне стал получать все необходимое тепло от тепловых потоков, которые раньше улетучивались.

С подобными ресурсосбережениями связаны и усовершенствования технологических процессов, значительно уменьшивших загрязнение среды. Например, выбросы трихлорэтана, трихлорэтилена и метилэтилкетона (трех распространенных, но достаточно токсичных растворителей) сократились на 98 % по сравнению с уровнем 1991 г. благодаря тому, что промывка лезвий и других деталей переориентирована на системы с использованием воды. К 1993 г. объем отходов, внесенных в «Перечень токсичных выбросов», уменьшился по сравнению с 1987 г. на 97 %.

Существенное улучшение имеет место даже в самых сложных высокотехнологичных производствах, где, казалось бы, возможности для замены материалов наиболее ограничены. Так, с 1991 г. «Мицубиси семикондакторс Америка» начала сокращать потребление воды и выбросы отходов на своем комбинате в Северной Каролине. Хотя производство возросло на 30 %, потребление воды упало на 70 %, а донные отложения из промышленной сточной воды — на 75 % (от уровня 1992 г.). Сэкономлены также реактивы для обработки, улучшено качество воды, выросла производительность. Затраты на сумму в 1,2 миллиона долларов на два основных мероприятия по повышению эффективности — деионизацию и обратный осмос — окупились за два года. Первая фаза водосберегающей технологии обошлась в 40 тысяч долларов и сэкономила в первый год 240 тысяч долларов (при сроке окупаемости девять недель).

Более того, с 1991 г. производство опасных отходов сократилось в общей сложности на 75 %, включая полное устранение хлорфторуглеродов и уменьшение на 96 % отходов, образующихся в процессе нанесения гальванических покрытий (путем изменения химической технологии без ухудшения качества продукции). Например, электрохимическое извлечение металлов сократило концентрацию свинца в осадке от гальванического процесса с 1100 до 30 частей на миллион, т. е. на 97 %. Это сопровождается дальнейшим снижением использования химических реактивов, а значит, и отложений.

2.7. Эффективность бытового потребления воды15

Жители типичного дома в США расточительно расходуют воду, потребляя около 303 литров воды на человека в день только для использования внутри здания. Выполнение требований национальных сантехнических стандартов США, вошедших в силу в 1992 г., могло бы сократить эту цифру на 35 % лишь благодаря замене старой сантехники на оборудование, отвечающее нормам нового закона — туалеты с расходом 5,7 литра на слив и душевые головки и смесители, расходующие 9,5 литров в минуту. А если внедрить туалеты по австралийским стандартам (с двойным сливом и расходом до 5,7 литра на один слив), более эффективные посудомоечные и стиральные машины и «серую» воду для смыва в туалете, соответствующий показатель можно уменьшить еще на 50 % и направить 113 литров сточной воды для других целей.

Подобные технологии работают по меньшей мере столь же хорошо, как и старые, и не должны стоить дороже. Австралийский туалет с двойным сливом обеспечивает сокращение расхода воды на 80 % по сравнению с некогда стандартным туалетом, в то же время он работает лучше и обходится примерно во столько же (а иногда и меньше). Весьма надежным оказался шведский туалет с расходом 3 литра на слив, которым с 1983 г. пользуются многие из 40 тысяч посетителей Института Рокки Маунтин. Такие конструкции обеспечивают лучший смыв, чем модели с расходом 19 литров на слив, поскольку уменьшенный на 84 % объем воды вместо бесцельного кружения в водовороте концентрируется в сильный, точно направленный поток. Аналогичным образом, горизонтально-осевая стиральная машина с загрузкой сверху, разработанная «Стэйбер индаст-риз» — небольшой фирмой в Грувпорте (Огайо), обеспечивает в несколько раз более мощное вихреобразование в воде, проходящей через одежду; при этом на стирку расходуется лишь одна треть воды (и энергии на ее нагревание) и одна четверть мыла по сравнению с обычной машиной.

Еще более крупные сбережения дает специально разработанное оборудование. В 1980 г. один американский изобретатель выпустил на рынок мощный душ, в котором умеренная струя воды при расходе 2 литра в минуту интенсивно разгоняется потоком теплого воздуха под низким давлением. В конструкции использовались элементы предложенного Бакминстером Фуллером капельного душа для подводных лодок. Потребляя в 4–5 раз меньше воды, чем достаточно эффективная душевая головка, или в 8—15 раз меньше, чем модель, существовавшая до 1992 г., этот душ расходует для работы вентилятора только 1–2 % энергии, сберегаемой благодаря уменьшению нагреваемого количества воды: 0,43 кВт по сравнению с 20–75 кВт. Дополнительные затраты на оборудование в значительной степени компенсировались снижением расходов на монтаж, поскольку горячая вода подается по очень маленькой гибкой трубке, а не по большой и жесткой трубе, для установки которой нужен сантехник. Трубка настолько мала, что ее не нужно изолировать: любая теплоизоляция, за исключением очень толстой, привела бы к большей потере энергии за счет увеличения общей площади поверхности трубы.