Решение проблемы охраны и рационального использования окружающей среды возможно только на основе внедрения безотходных и малоотходных технологий. Технология - наука, изучающая способы и процессы переработки продуктов природы (сырья) в предметы потребления и средства производства. Она традиционно делится на механическую и химическую. Механическая технология рассматривает процессы изменения формы или внешнего вида материала, а химическая - процессы коренного изменения состава, свойств и внутреннего строения вещества. Химическая технология доминирует в химической промышленности, металлургии, переработке топлива, тяжелом органическом синтезе. Эти производства наносят максимальный вред окружающей среде, особенно сжигание топлива на ТЭЦ и автотранспорте (40 %) и химические процессы на предприятиях черной и цветной металлургии (35 %). Наименьший вред природе наносят малоотходные и безотходные технологии.

Термин «безотходная технология» предложен академиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым-Соколовым и получил широкое распространение. Идеи безотходной технологии, как отмечено выше, изложены еще в 1885 году Д.И. Менделеевым в статье «Письма о заводах» /152/. Он писал: «...Множество технологических производств имеют так называемые отбросы, т.е. совершенно пренебрегаемые в экономическом отношении результаты химических превращений, которые, однако, сами по себе иногда становятся со временем исходною точкою нового производства, весьма большой важности. Если непрерывность есть первый принцип заводского дела, то вторым должно стать, по моему мнению, отсутствие отбросов. Производство совершенствуется явно, когда оно, во-первых, становится непрерывно равномерным, во-вторых, когда оно не дает отбросов» /152, c. 288/. И далее: «...По мере совершенствования всякой заводской отрасли она стремится более и более сократить или совершенно уничтожить отбросы».

Сегодня безотходную технологию рассматривают в основном с позиций охраны окружающей среды. И потому складывается мнение, будто безотходная технология требует больших затрат. Уже Д.И. Менделеев доказал абсурдность такой точки зрения.

Под безотходной технологией понимается идеальная модель производства, ее теоретический предел. Практически эта модель может быть реализована лишь частично. Химический технологический процесс делится на три основные стадии:

1) подвод сырья в зону реакции;

2) химические реакции;

3) отвод продуктов из зоны реакции /3/.

Отходы образуются в основном за счет:

а) примесей в сырье, которые не используются в данном процессе для получения готового продукта;

б) веществ, возникающих в результате побочных химических реакций;

в) из-за неполного протекания процесса и израсходования полезного компонента в сырье.

Сокращение отходов на каждой стадии процесса сопровождается интенсификацией и увеличением его эффективности. Уменьшается образование отходов при использовании чистого, концентрированного сырья. При этом повышается скорость протекания процесса и производительность оборудования. Такой же эффект даёт уменьшение скорости протекания побочных реакций, например, за счет увеличения селективности процесса, увеличения полноты протекания процесса, чему способствует подбор оптимальных условий режима, подбор соответствующих катализаторов и т.д. В результате не только уменьшается количество отходов, но и увеличивается эффективность производства. Проблема охраны природы решается и технически, и экономически. Это направление следует считать главным в природоохранной политике и в экологизации хозяйственной деятельности человека.

Малоотходная технология рассматривается как промежуточная при создании безотходного производства. При такой технологии часть сырья переходит в отходы и направляется на длительное хранение, но количество вредных веществ не превышает уровня, допустимого санитарными нормами. Пример малоотходной технологии имеется на Челябинском электролитно-цинковом заводе, где осуществлена реконструкция сернокислотного производства, в результате чего резко снижено количество отвальных цинковых кеков и выбросов сернистого газа (< 0,01 %), а цикл по воде на 97,9 % стал замкнутым.

Д.И. Менделеев отметил, что отходы одних отраслей хозяйства являются потенциальными ресурсами для других. Необходимо обеспечить комплексное использование сырья и реализовать отходы в качестве вторичного сырья.

Известный специалист в области экологии Барри Коммонер указал на неконкретность основных законов этой науки:

1) все связано со всем;

2) все должно куда-то деваться;

3) природа знает лучше;

4) ничто не дается даром.

«Природа знает лучше», и в ней в совершенстве отлажен механизм безотходности, но как он действует? Что именно «знает природа»? В некоторых засушливых районах планеты под влиянием естественных геохимических условий возрастает концентрация селена в растениях. Кормовые травы оказываются ядовитыми для скота. В областях вулканической деятельности засушливый климат способствует иногда активному накоплению фтора. Академик А.П. Виноградов исследовал один из районов Сибири и установил, что накопление в воде изотопов стронция-90 привело к появлению разнообразных уродств у людей. И это не связано с дефектами технологии. Наши знания о природных ландшафтах, о механизме их жизнедеятельности, о переходе вещества из косной материи в биосферу, и наоборот, недостаточны, чтобы делать обобщение и практические выводы. Требуется познание законов, по которым живет и развивается окружающая среда, с тем, чтобы при проектировании и разработке новых технологий, размещении промышленных предприятий учитывать территориальные особенности, не наносящие вред природе.

При экологизации и геологизации производства целесообразно сосредоточить внимание на охарактеризованных ниже основных направлениях развития и внедрения безотходной технологии.