Разделы: Экономика
Размещена 22.03.2025. Последняя правка: 26.03.2025.
Просмотров - 526

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ВНЕДРЕНИЯ ЗЕЛЁНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ ОТРАСЛЬ И ОЦЕНКА ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ

Алимова Дилшода Бахтияр кизи

-

Университет геологических наук, TИИИМСХ НИУ

-

Комилова Холидахон Мухтаровна, PhD, доцент, ТИИИМСХ НИУ, Абдуллаева Аломатхон Рахманбердиевна, PhD, заведующая кафедрой «Экономики и социальных наук»Университет геологических наук, Ташкент, Узбекистан

УДК 631.171

1. Введение

Геологическая отрасль играет важную роль в развитии экономики, обеспечивая добычу полезных ископаемых, необходимых для промышленности и энергетики. Однако традиционные методы геологоразведки и добычи существенно воздействуют на окружающую среду. В последние десятилетия горнодобывающая промышленность сталкивается с серьёзными вызовами, связанными как с экологическими, так и с экономическими факторами. Рост мирового спроса на минеральные ресурсы приводит к увеличению объёмов добычи, что усиливает нагрузку на экосистемы и обостряет проблемы рационального использования природных ресурсов. В связи с этим возникает острая необходимость в более эффективных и экологически устойчивых методах добычи, направленных на сокращение вредного воздействия на окружающую среду, минимизацию отходов и снижение выбросов загрязняющих веществ. Решение этих задач требует комплексного подхода, включающего внедрение инновационных технологий, соблюдение строгих экологических стандартов и разработку экономически обоснованных стратегий управления ресурсами. С учётом глобальных тенденций устойчивого развития и повышения требований к охране окружающей среды, перед отраслью стоит задача внедрения зелёных технологий – современных решений, позволяющих минимизировать экологический ущерб без потери, а в ряде случаев и с повышением экономической эффективности.

В работе [1] изучается воздействие добычи и переработки минерального сырья на загрязнение атмосферного воздуха и водных ресурсов, а также рассматриваются процессы формирования и управления отходами. В качестве метода исследования используется институциональный анализ опубликованных данных, относящихся к объекту и предмету изучения.

Загрязнение окружающей среды остаётся одной из наиболее серьёзных угроз для человечества на фоне активного промышленного развития. Освоение месторождений полезных ископаемых осуществляется с использованием технологий, которые далеки от совершенства. Интенсивное развитие промышленности без должных экологических мер приводит к загрязнению почвы и водоёмов, а также оказывает негативное влияние на растительный и животный мир, в отдельных случаях способствуя исчезновению некоторых видов флоры и фауны [2].

Работа [3] посвящена изучению эколого-географических факторов внедрения зелёных технологий в строительный сектор. Поскольку строительство является одним из значительных источников экологических проблем, применение инновационных экологичных решений рассматривается как эффективный способ их устранения. Такой подход позволяет уменьшить объём отходов, повысить энергоэффективность, оптимизировать использование ресурсов и внедрять экологически ориентированные меры. В исследовании также раскрываются основные принципы современного строительства.

В статье [4] рассматривается практический опыт использования цифровых инструментов в различных природно-технологических условиях на горнодобывающих предприятиях России, занимающихся добычей различных видов полезных ископаемых.

Анализ научных публикаций демонстрирует, что внедрение зелёных технологий в геологическую отрасль не только способствует охране окружающей среды, но и является экономически целесообразным. Устойчивые методы разведки и добычи, цифровизация, внедрение энергоэффективных систем и замкнутого цикла производства позволяют сократить затраты, повысить инвестиционную привлекательность и снизить экологические риски.

Однако проведённый обзор литературы указывает на недостаточную изученность вопросов, связанных с процессами внедрения зелёных технологий в геологическую отрасль и их экономической эффективностью. В дальнейшем важным направлением исследований остаётся разработка новых моделей оценки экономической эффективности экологически чистых технологий, а также анализ их влияния на социально-экологические аспекты горнодобывающей отрасли.

Узбекистан обладает богатыми запасами полезных ископаемых, включая золото, уран, медь, свинец, цинк, редкоземельные элементы и углеводороды. Однако горнодобывающая промышленность в стране сопровождается значительными экологическими рисками, такими как загрязнение воздуха и водных ресурсов, деградация почв, вырубка лесов и высокое энергопотребление. Внедрение зелёных технологий способствует минимизации этих негативных последствий, обеспечивая устойчивое развитие отрасли.

Цель данной работы — разработка и улучшение методов внедрения зеленых технологий в геологическую отрасль, а также комплексный анализ их экономической эффективности. В рамках исследования рассматриваются оптимальные способы минимизации негативного влияния на окружающую среду, повышение уровня ресурсосбережения и оценка экономических преимуществ применения экологически чистых технологий в геологическом секторе.

Научная новизна работы— разработаны усовершенствованные методы внедрения зелёных технологий в геологическую отрасль, а также проведён детальный анализ их экономической эффективности. Создана математическая модель, позволяющая определить наиболее выгодные параметры внедрения экологичных решений в данной сфере. Исследование направлено на поиск оптимальных способов минимизации негативного воздействия на окружающую среду, повышение уровня ресурсосбережения и оценку экономических преимуществ использования зелёных технологий в геологическом секторе.

2. Глобальные вызовы и экологические угрозы

В последние десятилетия горнодобывающая промышленность сталкивается с рядом серьезных экологических и экономических проблем:

• Изменение климата: Геология и добыча полезных ископаемых ответственны за 4-7% мировых выбросов CO₂, что ускоряет глобальное потепление.
• Истощение природных ресурсов: Водные ресурсы используются в огромных объемах – на переработку 1 тонны руды уходит 5-7 м³ воды.
• Образование отходов: Хвостохранилища занимают до 30% земельных ресурсов горнодобывающих предприятий, увеличивая риск экологических катастроф.
• Экономические потери: Рост штрафов за загрязнение и издержки на восстановление окружающей среды приводят к снижению рентабельности отрасли.

Выявленные проблемы свидетельствуют о необходимости внедрения зеленых технологий. Их применение поможет сократить выбросы CO₂, снизить потребление природных ресурсов, уменьшить количество отходов и сократить экономические издержки, что повысит рентабельность и экологическую устойчивость горнодобывающей отрасли.

2.1.Анализ ситуации в геологической отрасли за последние 10 лет

В последние 10 лет наблюдаются следующие тенденции (табл.1):

Таблица 1. Рост выбросов CO₂ в геологической отрасли

Из таблиц 1 видно, что за 10 лет выбросы увеличились на 73%, что требует немедленного внедрения технологий для снижения углеродного следа. Данные показывают стабильный рост выбросов углекислого газа (CO₂) в геологической отрасли за последние 10 лет. В 2014 году объем выбросов составлял 5,2 млн тонн в год, а к 2024 году достиг 9,0 млн тонн, что свидетельствует об общем увеличении на 73%. В среднем каждые два года выбросы увеличивались на 11–12%. Самый высокий прирост зафиксирован в период 2016–2020 годов, когда выбросы росли более чем на 12% каждые два года. В 2022–2024 годах рост несколько замедлился (до 11,1%), но остается значительным.

Основные причины роста выбросов CO₂ : увеличение объемов добычи – рост спроса на природные ресурсы приводит к расширению горнодобывающей деятельности; использование углеродоемких технологий – многие процессы в геологической отрасли требуют значительных энергозатрат; недостаточное внедрение экологичных решений – переход на возобновляемые источники энергии и низкоуглеродные технологии происходит медленно; рост потребности в металлах и минералах для технологического развития – особенно в связи с развитием возобновляемой энергетики и производства аккумуляторов. Это подчеркивает необходимость разработки и внедрения более экологичных технологий, повышения энергоэффективности и перехода к устойчивым методам добычи полезных ископаемых.

2.2. Рост водопотребления

Водопотребление выросло на 83% за 10 лет, что делает актуальными технологии замкнутого водооборота (табл.2).

Как видно из таблицы 2, за последние 10 лет водопотребление в геологической отрасли значительно возросло. В 2014 году оно составляло 1200 млн м³/год, а к 2024 году достигло 2200 млн м³/год, что означает общий рост на 83%. В среднем водопотребление росло на 11–15% каждые два года. Самый высокий скачок зафиксирован в 2016–2018 годах (+14,8%). В 2022–2024 годах темпы роста немного снизились (+11,1%), но потребление продолжает расти. Если нынешние темпы роста сохранятся, к 2026 году водопотребление может превысить 2400 млн м³/год. Это создает серьезные экологические вызовы, особенно в регионах с ограниченными водными ресурсами.

Таблица 2. Анализ роста водопотребления в геологической отрасли

Причины увеличения водопотребления: рост объемов добычи – расширение горнодобывающей деятельности требует больше воды для промывки руды, охлаждения оборудования и гидрометаллургических процессов; устаревшие технологии – во многих странах предприятия используют методы, потребляющие значительное количество воды; интенсификация переработки сырья – снижение содержания полезных компонентов в руде ведет к увеличению объемов переработки, что требует больше воды; климатические изменения – в засушливых районах добывающие компании вынуждены использовать больше воды для пылеподавления и других нужд. Решение проблемы требует внедрения замкнутых систем водооборота, более эффективных технологий переработки и перехода на альтернативные методы добычи.

2.3. Рост объема отходов в горнодобывающей промышленности

Образование отходов увеличилось более чем в 2,4 раза, но их переработка все еще остается на низком уровне (табл. 3).

Таблица 3. Увеличения отходов в горнодобывающей промышленности

Горнодобывающая промышленность характеризуется значительным увеличением объемов отходов. В 2014 году образовывалось 300 млн тонн отходов в год, а к 2024 году этот показатель вырос до 720 млн тонн, что означает рост на 140% за 10 лет. Количество отходов увеличивается в среднем на 15–20% каждые два года. Наиболее значительный скачок произошел в период 2020–2024 годов, когда ежегодное образование отходов выросло с 500 до 720 млн тонн. Несмотря на рост переработки отходов с 5% в 2014 году до 15% в 2024 году, большая часть остается непереработанной и требует утилизации.

Причины увеличения отходов: рост объемов добычи и переработки руды – снижение содержания полезных компонентов в месторождениях требует извлечения и переработки большего количества сырья; недостаточная эффективность технологий переработки – многие предприятия до сих пор используют методы, оставляющие большое количество отходов; медленный переход к циркуляционной экономике – несмотря на рост доли переработки, большая часть отходов остается на хвостохранилищах и отвалов; отсутствие жестких экологических стандартов во многих странах – в ряде регионов отсутствуют строгие требования по переработке и утилизации отходов. Решение этой проблемы требует активного внедрения новых технологий переработки, повторного использования отходов и строгого регулирования в области экологии.

3. Зеленые технологии в геологии: ключевые направления

Использование возобновляемых источников энергии.Энергетические затраты составляют 30–50% от себестоимости добычи полезных ископаемых. Внедрение солнечной, ветровой и геотермальной энергии способствует снижению выбросов CO₂ и сокращению операционных расходов. В Австралии некоторые шахты компании BHP работают на электроэнергии, получаемой от солнечных и ветряных станций. В Узбекистане реализуются проекты строительства солнечных ферм для энергоснабжения рудников.

Водосберегающие технологии и замкнутые системы водоснабжения. В горнодобывающей отрасли до 70% воды теряется в процессе производства. Внедрение таких технологий, как обратный осмос, мембранная фильтрация и замкнутые системы водоснабжения, позволяет повторно использовать до 90% воды. В Чили на медных рудниках применяются технологии опреснения морской воды и очистки сточных вод, а в Казахстане разрабатываются системы замкнутого водооборота для добычи урана.

Цифровизация и искусственный интеллект в геологии. Автоматизация и цифровые технологии помогают оптимизировать добычу, сокращая расход топлива, электроэнергии и воды. Искусственный интеллект (ИИ) способен прогнозировать месторождения руд, что снижает затраты на геологоразведочные работы. Дроны и спутниковые системы отслеживают уровень загрязнения и создают экологические карты. В Канаде ИИ-аналитика используется для оценки рудных запасов, сокращая количество неэффективных бурений на 30%. В Узбекистане внедряются геоинформационные системы (ГИС) для мониторинга состояния недр.

Переработка и утилизация отходов. Одним из ключевых направлений в геологии является минимизация и переработка отходов. Хвостохранилища и отвалы занимают до 30% территории горнодобывающих предприятий. Современные технологии позволяют извлекать из отходов редкие и драгоценные металлы. В Финляндии переработанные отходы обогащения применяются в строительной индустрии. В Узбекистане ведутся исследования по переработке отвалов золоторудных месторождений.

4. Моделирование процесса интеграции экологически чистых технологий в геологическую отрасль

Разработка математической модели, описывающей внедрение зеленых технологий в геологическую отрасль, необходима для оптимизации затрат, сокращения экологического ущерба и повышения эффективности добычи. Данная модель должна учитывать финансовые, экологические и технологические факторы, позволяя находить оптимальный баланс между устойчивым развитием и экономической эффективностью [5, 6].

4.1. Моделирование общих затрат с учетом применения зеленых технологий

Для анализа экономической эффективности внедрения зеленых технологий в геологическую отрасль можно использовать следующую математическую модель:

4.1.1.Общие затраты:

TC=C_t +C_e +C_m−S                                                              (1)

где C_t ​ — технологические затраты (приобретение и внедрение зеленых технологий), C_e— экологические затраты (меры по снижению выбросов, рекультивация земель и утилизация отходов), C_m​ — эксплуатационные и производственные затраты, S — сэкономленные средства за счет повышения эффективности и сокращения штрафов за загрязнение.

4.1.2.Оптимизация затрат

Задача минимизации затрат при условии соблюдения экологических норм:

minTC   при условиях    E≤E_max,     R≥R_min,​                                     (2)

где  E - уровень выбросов CO₂;  E_max ​ - допустимый уровень выбросов;  R - коэффициент рентабельности;  R_min - минимально допустимый уровень рентабельности.

4.1.3.Эффективность внедрения

Экономический эффект от внедрения зеленых технологий:

                                           (3)

где   ​ - процент снижения затрат за счет внедрения экологически чистых технологий.

Эта модель позволяет оценить экономическую целесообразность использования зеленых технологий, учитывая баланс между затратами, экологическими ограничениями и экономической выгодой.

5. Численное вычисление общих затрат с применением зеленых технологий

Будем сравнивать традиционный метод (без зеленых технологий) добычи и добычу с применением зеленых технологий на конкретных примерах (табл.4).

Таблица 4. Сравнение традиционного метода добычи и добычи с использованием  экологичных технологий

Общие затраты определяются согласно формуле (1).

Рассчитаем общие затраты

Традиционная добыча:

TC_trad=5000000+2000000+10000000−1000000=16000000

Зеленые технологии:

TC_green=7000000+3000000+8000000−5000000=13000000

Рассчитаем эффективность:

Традиционная добыча:

%

Зеленые технологии:

 

Общие затраты при использовании зеленых технологий на 3 млн долларов меньше, чем при традиционной добыче. Экономическая эффективность возрастает более чем в 4 раза (с 5.88% до 27.78%). Хотя стартовые инвестиции выше, экономия на штрафах и операционных расходах делает зеленые технологии выгоднее.

6. Заключение

Стратегический подход к внедрению зелёных технологий в геологическую отрасль способствует повышению экологической и экономической устойчивости. Несмотря на существующие препятствия, долгосрочные преимущества, такие как снижение затрат, рост инвестиционной привлекательности и усиление конкурентных позиций, делают этот процесс неизбежным. Успешная экологическая трансформация отрасли возможна благодаря развитию новых технологий и активному взаимодействию государства и бизнеса. Предложенная математическая модель позволяет определить оптимальные параметры внедрения зелёных технологий в геологической сфере. Оптимизация затрат, учёт экологического ущерба и повышение эффективности добычи способствуют снижению негативного воздействия на окружающую среду, одновременно улучшая рентабельность производства. Научное обоснование этого процесса с использованием математического моделирования обеспечивает баланс между экономической выгодой и экологической безопасностью. Применение энергосберегающих технологий, повторное использование ресурсов и переработка отходов не только уменьшают экологическую нагрузку, но и укрепляют финансовую устойчивость предприятий. В результате внедрения зелёных технологий в геологической отрасли в течение пяти лет выбросы CO₂ могут сократиться на 44%.

1. Тагаева Т. О., Казанцева Л. К., Татаринов И. С. Экологические последствия добычи и переработки сырьевых ресурсов в Сибирском ФО. Интерэкспо ГЕО-Сибирь. https://geosib.sgugit.ru › sborniki › tom-2-3. Стр. 295-301.
2. Хакназаров C.X. Экологические проблемы и охрана окружающей среды при освоении минерально-сырьевых ресурсов ХМАО. Томск: Изд-во ТГУ, 2001 г.
3. Король Т.О., Голубева Е.И., Жуковский С.В, Саянов А.А., Зимин М.В., Ерохина М.П. ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ВНЕДРЕНИЯ ЗЕЛЕНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬНОЮ ИНДУСТРИЮ РОССИИ. Истина. https://istina.msu.ru
4. Лукичев С.В., Наговицын О.В. ГГИС MINEFRAME — импортозамещение ключевых цифровых технологий в области инженерного обеспечения горных работ. Журнал «Золото и технологии», № 3 (61), 2023, стр. 86-91.
5. Dilshoda Alimova, Bakhtiyar Khudayarov, Kudrat Ruzmetov, Fozilzhon Turaev, Nigora Safarbayeva, Orzugul Bozorova, Maftuna Sa’dullayeva, Xasanbek Nazarov. Fundamentals and prospects of green economy in the context of ESG. BIO Web of Conferences, 2024; 138: 03035.
6. Alimova, D.B., Khudayarov, B.A., Nazarov, X., Komilova,K., Turaev, F., Yusupov, E. Integration of Geospatial Technologies in Geology: Opening New Economic Horizons. E3S Web of Conferences, 2024, 590, 07007

Рецензии:

23.03.2025, 8:42 Котилко Валерий Валентинович
Рецензия: Статья автора посвящена очень актуальной теме. Важность ее связаны с негативными последствиями перехода на зеленую экономику в Европе. Проведенные расчеты, предложенная модель заслуживают внимания и имеют признаки практического применения. Считаю, что статья заслуживает публикации и может привлечь внимания других авторов к этой проблеме.

24.03.2025, 9:29 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия:  В статье "ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ВНЕДРЕНИЯ ЗЕЛЁНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ ОТРАСЛЬ И ОЦЕНКА ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ" автор исследует методы внедрения зелёных технологий в геологическую отрасль. Статья написана на актуальную тему. Традиционные методы добычи характеризуются высоким потреблением ресурсов, высоким уровнем загрязнения и низкой эффективностью, поэтому в настояшее время в мире горнодобывающие компании все больше сосредотачиваются на внедрении зеленых инноваций -[https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2950555024000338]. Автор в статье пишет -"Общие затраты при использовании зеленых технологий на 3 млн долларов меньше, чем при традиционной добыче. Экономическая эффективность возрастает более чем в 4 раза (с 5.88% до 27.78%)". Рекомендую статью к публикации в журнале SCI-ARTICLE.RU после доработки на основание более детального описания вышеуказанной экономической эффективности зеленых технологий по сравнению с традиционными технологиями и написания формулы №3 экономического эффекта от внедрения зеленых технологий.



Комментарии пользователей:

18.05.2025, 18:22 Ашрапов Улугбек Товфикович Отзыв: Рекомендую автору конкретизировать внедрение зеленых технологий в геологинчскую отрасль. В настояшее время зеленые технологии используются для контроля технологических процессов в on-line режиме радиоизотопными уровнемерами и радиоизотопными плотномерами. В частности радиоизотопные плотномеры Gammapilot (Швейцария) используются для определния плотности эмульсии пульпы горной породы в технологических трубопроводах гидрометаллургических заводов (ГМЗ-2, ГМЗ-5, ГМЗ-6, ГМЗ-7) АО НГМК. Другой пример, радиоизотопные уровнемеры Berthold Technologies GmbH & Co. KG (Германия) применяются для определения уровня газоконденсата и продуктов переработки газокондансата в закрытых технологических емкостях в СП «Uz-Kor Gas Chemical» «Устютский газохимиечкий комплекс». В ФНПЗ и БНПЗ используют сигнализаторы индикаторы уровня нефтяного кокса (СИУР) разработанные в ИЯФ АН РУз. Статью "ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ВНЕДРЕНИЯ ЗЕЛЁНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ ОТРАСЛЬ И ОЦЕНКА ИХ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ" рекомендую к публикации после доработки на основание вышеуказанных примеров использования зеленых технологий.

Оставить комментарий