vizet, megfelelő mennyiségű csapadékot és termékeny
talajt jelent, hanem fontos szerepe van például az időjárási
szélsőségek tompításában vagy a természetes és ipari hulladékok
lebontásában.
Egyre nyilvánvalóbb, hogy ha a globalizálódó világ
igényeit az utánunk jövő nemzedékek életfeltételeinek
ellehetetlenülése nélkül kívánjuk kielégíteni, a lineáris termelési
modelleket fel kell váltani a természeti környezetbe sokkal jobban
integrálódó modellekkel, az ún. ipari ökorendszerekkel.
Az ipari ökológia (amelyet
gyakran a fenntarthatóság tudományának is hívnak) célja, hogy feltárja
a természeti rendszerek működési elveit, és azokat alkalmazza az ember
által létrehozott, mesterséges rendszerekre, adott esetben az ipari
technológiákra. Így az ökológiai rendszerekhez hasonló, azokkal
összehangolt, zártciklusú, műszakilag és gazdaságilag hatékony, a
természeti környezet tűrőképességét figyelembevevő, ezáltal hosszabb
távon is megfelelően működtethető termelési rendszereket lehet
megvalósítani (4. ábra).
Az ipari ökológia tehát lényegében a műszaki
fejlesztés, valamint a technológia-, folyamat- és terméktervezés
újfajta közelítésmódja. Legfontosabb sajátságai a következők:
• az ipari és környezeti rendszerek
kölcsönhatásainak rendszerszemléletű vizsgálata (holisztikus
szemlélet);
• az anyag- és energiaáramok, és ezek
átalakulásainak együttes figyelembevétele (ipari metabolizmus);
• a nyitott termelési rendszerek átalakítása
zártakká úgy, hogy az egyik technológiában képződő hulladék egy másik
technológiában alapanyagként hasznosuljon (közel zérus
hulladékkibocsátás);
• törekvés az ipari folyamatok környezeti
hatásainak csökkentésére (ökotervezés);
• az ipari rendszerek és a környezet működésének
összehangolása (ipari szimbiózis).
Az ipari ökológia fontos vonása a teljes
életciklusban való gondolkodás. Ennek egyik eszköze a
teljeséletciklus-értékelés, egy olyan módszer, ami lehetővé teszi a
környezeti hatások mennyiségi értékelését a termékek és szolgáltatások
teljes élettartama alatt. A teljes életciklus a nyersanyagok
kitermelését és feldolgozását, a termékek és szolgáltatások
előállítását és felhasználását, a fenntartást és az életciklusukat
befutott termékek elhelyezését egyaránt magában foglalja. Az értékelés
figyelembe veszi a ciklus elemei közötti anyag- és energiaáramlásokat
és a kiegészítő folyamatokat, így az újrafeldolgozást, az
újrahasznosítást és a hulladékok kezelését és feldolgozását is.
Teljeséletciklus-elemzéssel elkerülhető, hogy az
életciklus egyik szakaszából a másikba áttevődő környezeti hatást
elhanyagoljunk. Ez azért fontos, mert előfordulhat, hogy az egyik
fázisban végrehajtott, környezeti szempontból kívánatos változtatás az
életciklus egy másik fázisában esetleg sokkal súlyosabb környezeti
hatást eredményez.
Az ipari ökológia vázolt elveit a gyakorlatban igen
széles körben lehet és célszerű alkalmazni, így
• a különböző iparágak közötti együttműködések
elősegítésére, ún. ipari ökorendszerek létrehozására,
• az ipar környezeti hatásai és a természeti
környezet befogadóképessége közötti összhang megteremtésében,
• anyag- és energiatakarékos technológiák
kidolgozásánál,
• az erőforrások felhasználási hatékonyságának
növelésében,
• a megújuló erőforrások alkalmazásának
elterjesztésében és
• új, a természeti és gazdasági tényezőket
egyidejűleg figyelembe vevő gazdaságfejlesztési és irányítási elvek
kialakításában és bevezetésében (környezetvédelmi törvénykezés, zöld
adók stb.).
A kémia szerepéről és lehetőségeiről
A gazdaság és környezet kapcsolatában a kémiai folyamatoknak és
eljárásoknak kitüntetett szerepük van: a környezeti kapcsolatok
jelentős részben kémiai jelenségek révén alakulnak ki. A kémia tehát
meghatározó módon járulhat hozzá a fenntartható fejlődéshez és az
ipari ökológia gyakorlatának elterjedéséhez. A meg nem újuló és
környezetre káros anyagokat és energiahordozókat felváltó, megújuló
alapanyagokból előállított termékek és energiahordozók fejlesztése
napjainkban a kémia és a vegyészmérnöki tudomány egyik legfontosabb
feladata.
A vezető vegyipari cégek és szervezetek hazánkban
és a világ többi részén is felismerték kulcsszerepüket a fenntartható
fejlődésben. Példaként említjük az Amerikai Vegyészmérnök Szövetséget
(American Institute of Chemical Engineers – AIChE), amely 2004-ben –
saját keretei között –, létrehozta a Fenntarthatósági Intézetet (IfS).
Az intézet célja a fenntartható és zöld mérnökségből származó kedvező
társadalmi, gazdasági és környezeti hatások érvényesülésének
elősegítése a vegyiparban és rokon területeken. Az IfS munkatársaiból
valamint a petrolkémiai és a vegyipar képviselőiből 2005-ben
létrehozták a Fenntarthatósági Mutató Munkacsoportot. A csoport
2007-re kidolgozta az AIChE Fenntarthatósági Mutatóját (Sustainability
Index – SI), amely az alábbi hét elemből épül fel:
• fenntarthatósággal szembeni stratégiai
elkötelezettség
• működésbiztonság
• környezeti kapcsolatok
• társadalmi felelősség
• termékgondozás
• értéklánc-kezelés
• innováció.
Valamennyi elem négy-hat mérőszámot és mutatót
tartalmaz, melyek között mennyiségi jellegűek (például egységnyi
eladott értékre vonatkozó üvegházhatású gázkibocsátás)
és minőségi mutatók (például a fenntarthatósággal kapcsolatos
döntéseket támogató eszközök bizonyítható
alkalmazása) egyaránt szerepelnek (Cobb et al., 2009). Az SI
számításához szükséges adatokat a felmérésben részt vevő cégek
szolgáltatják. Minden adatsornál rangsorolják a vállalatokat, majd a
kapott értékeket egy 0 és 7 közötti skálára normalizálják. A lehető
legjobb ipari gyakorlatot a hetes érték jelenti. Az AIChE–SI előnye,
hogy ismert és jól meghatározott működési adatokat és mutatókat
használ, és figyelembe veszi az innovációt és a társadalmi
szempontokat is. Az 5.
ábra tizenegy kiválasztott vegyipari cégre3
mutatja a 2007-ben meghatározott AIChE Fenntarthatósági Mutatót (Cobb,
2007).
Az 5. ábrából kitűnik, hogy a kiválasztott
cégeknél a fő prioritások közé a termékgondozás, a működésbiztonság és
a fenntarthatóság iránti elkötelezettség tartozik. Ugyanakkor az
innováció és környezeti kapcsolatok kezelése meglehetősen háttérbe
szorul a vizsgált vegyipari cégek gyakorlatában.
Utóbbi azért tekinthető figyelmeztető jelnek, mert
a kémia és a vegyipar különösen nagy szerepet játszhat az ipari
ökológiában és a fenntarthatóságban, főként három területen. Ezek
közül elsőként a gazdaság jövőbeli energiaigényének kielégítése
említhető, elsősorban megújuló energiaforrások bevonásával. Új kémiai
eljárásokra van szükség ahhoz, hogy a napenergiát az eddiginél jobb
hatásfokkal lehessen közvetlenül átalakítani elektromos energiává.
Megoldásokat kell kidolgozni arra, hogy a napenergiát ne csak
fotoszintézissel, hanem más úton is hatékonyan és gazdaságosan át
lehessen alakítani kémiai energiává. A teendők közé sorolhatók a
hidrogén- és a metanolgazdaság megalapozásával kapcsolatos kémiai
kutatások és fejlesztések is. Jelentős feladatai vannak a kémiai
tudománynak és a vegyiparnak a bioüzemanyagok mint megújuló
energiahordozók előállítási technológiáinak továbbfejlesztésében és
elterjesztésében is. Jóllehet napjainkban vita folyik a bioüzemanyagok
gazdasági és ökológiai előnyeiről és hátrányairól, többek közt arról,
hogy előállításuk és felhasználásuk valóban csökkenti-e az
üvegházhatású gázok kibocsátását, nagy valószínűséggel állítható: a
közeljövőben a világ számos országában ezek az üzemanyagok jelentős
szerepet játszanak a gazdaság működésében.
Bioüzemanyagok felhasználásakor is a napsugárzás
energiáját hasznosítjuk. A fotoszintézis során ugyanis a növények a
napsugárzás energiájának felhasználásával – a légkörben levő CO2-ból
és vízből – az energiát kémiai kötésben tároló cukrokat és
cukor-polimereket (keményítőt, cellulózt) hoznak létre. Utóbbiakból
biológiai és kémiai eljárásokkal állíthatunk elő üzemanyagokat. Ezek
szélesebb körű alkalmazásához elsősorban a következő három problémára
kell megoldást találni:
• Hogyan tudjuk elkerülni az „élelmiszer vagy
üzemanyag” csapdát, azaz hogyan lehet bioüzemanyagokat élelmiszerként
nem hasznosítható növényféleségekből, célszerűen cellulózból felépülő
növényekből előállítani?
• Az energetikai célú biomassza termelése és
feldolgozása milyen környezeti hatásokkal jár, és
ezek miként csökkenthetők a lehető legkisebbre?
• Hogyan lehet a bioüzemanyagokat műszakilag és
gazdaságilag is elfogadható módon beilleszteni a meglévő technikai
(belső égésű motorok, sugárhajtóművek) és logisztikai (szállító és
elosztó hálózat) rendszerekbe?
További, műszaki, gazdasági és környezeti
szempontból egyaránt fontos feltétel, hogy a bioüzemanyagok
körfolyamatban, például a
6. ábrán vázolt séma szerint hasznosuljanak.
A másik terület, ahol a kémiának meghatározó
jelentősége van, a jelenleg döntően szénhidrogénekre alapozott
vegyipari és rokonipari termelés átállítása megújuló alapanyagokra,
összekapcsolva ezt a kémiai folyamatok hatékonyságának növelésével. Új
előállítási módszereket és újszerű technológiákat kell kidolgozni,
különös hangsúlyt helyezve a környezetbarát („zöld”) katalizátorok és
oldószerek alkalmazására.
A kémia–fenntarthatóság problémakör harmadik eleme
a most működő környezetterhelő technológiák felváltása környezetbarát
megoldásokkal. Ennek keretében foglalkozni kell
• a korábbi technológiai folyamatokból származó
környezeti hatások megszüntetésével (hulladékok hasznosítása
másodnyersanyagként, korábbi víz- és talajszennyezések felszámolása);
• a jelenleg működő technológiák környezeti
hatásainak csökkentésével (a kémiai folyamatok hatékonyságának és
szelektivitásának növelése, a folyamatok anyag- és energiaáramainak
összehangolása) és
• a környezetterhelő technológiák környezetbarát
megoldásokkal való felváltásával (a termelő eljárások anyag- és
energiafelhasználásának minimalizálása, megújuló erőforrások
használata, környezetbarát folyamattervezés, az élő szervezetekben
esetlegesen felhalmozódó káros vagy toxikus anyagok alkalmazásának
elkerülése, és a Föld népessége által igényelt mennyiségű és minőségű
vízkészlet biztosítása).
Zárógondolatok
Az emberiség egésze jelenleg természeti lehetőségeit meghaladó módon
él. Ugyanakkor a javak eloszlása nagyon egyenlőtlen: a népesség
mintegy 20%-a rendelkezik a megtermelt értékek közel 85%-ával, míg a
legszegényebb 20%-nak mindössze 1,5% jut azokból. A hosszabb távon is
működőképes, a természettel összhangban lévő, a Föld valamennyi
lakójának alapszükségleteit biztosító társadalmi és gazdasági rendszer
kialakításához szemléletváltásra van szükség mind technológiai
vonatkozásban, mind a környezetünkkel és az általa biztosított
erőforrásokkal kapcsolatban, mind pedig életvitelünkben és
szemléletmódunkban. Csak ily módon tudjuk kezelni azokat a
problémákat, amelyek közül napjainkban az energiaigények biztosítása
és a környezet túlzott terhelése különösen égetőnek tűnnek.
Megállapítható, hogy a kémiának, a vegyiparnak és rokon területeinek
különösen fontos szerepe van és lesz e problémák megnyugtató
megoldásában. A kémiai kutató- és fejlesztőhelyek és a vegyipari
vállalatok az utóbbi időben egyre inkább igyekeznek megfelelni e
kihívásoknak.
Kulcsszavak: fenntartható fejlődés, ipari ökológia, kémia,
vegyipar, életciklus, környezeti hatások
IRODALOM
Coob, Calvin – Beloff, B. – Tanzil, D.
(2007): Benchmarking Sustainability. Chemical Engineering Progress.
June, 38–42.
Coob, Calvin – Beloff, B. – Tanzil, D.
(2009): The AIChE Sustainability Index: The Factors in Detail.
Chemical Engineering Progress. January, 60–63.
Daly, Herman E. (1991): Steady-State
Economics. Island Press, Washington, DC, USA
Hails, Chris (ed.) (2009): Living Planet
Report 2008. WWF International, Gland, Switzerland
Lorenz, Konrad (1988): A civilizált
emberiség nyolc halálos bűne. IKVA–SZÁMALK, Budapest
New Scientist Magazine (2006) Scientists
Predict Solar Downturn, Global Cooling. 16 September 2006.
Opschoor, J. (Hans) B. (1992): Sustainable
Development, the Economic Process and Economic Analysis. In: Opschoor,
J.(Hans) B. (ed.): Environment, Economy and Sustainable Development.
Wolters-Noordhoff, Groningen, 25–53.
Vida Gábor (2007): Fenntarthatóság és a
tudósok felelőssége. Magyar Tudomány. 168, 12, 1600–1606.
./07dec/15.html
LÁBJEGYZETEK
1 A gazdasági folyamatok időállandói jóval rövidebbek,
mint a természeti folyamatok időállandói.
<
2 A Bruntland-bizottság munkájában Magyarországról
Láng István akadémikus vett részt.
<
3 Air Products, Akzo Nobel, Ashland, BASF, Celanese,
Dow, DuPont, Eastman, Lyondell, Praxair, Rohm&Haas
<
|