Obsah skript | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka 
Obsah skript | Časopis BIOM, články a sborníky | Domovská stránka
Ekologicky vhodné technologie
1. Strategie a taktika ekologie a techniky obecně
Základní pojmy:
Přírodní ekologické systémy mají převážně uzavřený a vyvážený koloběh látek a energií mezi producenty a konzumenty. Hospodářské systémy jsou založeny převážně na jednosměrném toku látek a energií. Suroviny odnímané složkám životního prostředí jsou výrobním procesem upravovány a zpracovávány na výrobky určené k využití nebo spotřebě. Stupeň účinnosti výrobních procesů je vždy menší než 1, což má za následek vznik odpadů, a to jak látkových, tak i energetických. Kromě tuhých, kapalných a plynných odpadů (ve smyslu odpadového hospodářství) jde též o látkové nebo energetické emise do jednotlivých složek životního prostředí. Účinnost hospodářského systému lze zvýšit lepším využitím primárních surovin nebo recyklací odpadů v daném hospodářském systému. Odpady vznikající v průběhu výroby nemusí být použitelné ve stejném výrobním procesu, ve kterém vznikaly. Jejich využití může být v jiném výrobním odvětví. Recyklace odpadů, ať již jde o druhotné suroviny ze spotřeby nebo využití výrobků nebo z výroby a zpracování, má dvojí pozitivní účinek na životní prostředí. Jednak zmenšuje spotřebu surovin a energií, jednak omezuje zatížení složek životního prostředí odpadem. Využití odpadů často probíhá v celém řetězci procesů, v nichž se mění odpady na jiné výrobky a materiály, až se přemění na látky nebo energie hospodářsky nevyužitelné. Ekologickým zájmem je maximální prodloužení tohoto řetězce, do té míry dokud je to energeticky výhodné.
Hospodářský systém je možno popsat též pomocí stavové veličiny entropie. Výrobu a spotřebu lze charakterizovat jako procesy přispívající k růstu entropie hospodářského systému. Absorbováním odpadů z výroby a spotřeby se životní (přírodní) prostředí převádí z málo pravděpodobného stavu (většího uspořádání) do pravděpodobnějšího stavu (méně uspořádaného). Původní volná energie se postupně mění na energii vázanou, případně na nepoužitelné odpadní teplo. Stejným způsobem a nevratně probíhá přeměna přírodních zdrojů na odpady.
Entropie upravených surovin pro výrobu je nižší než entropie přírodních zdrojů surovin, entropie polotovarů je v důsledku zvýšení uspořádanosti ještě nižší a entropie výrobků je nejnižší. Přísunem spotřebovaného výrobku do prostředí vzrůstá opět jeho entropie neboť přírodní prostředí jej převádí do stavu menší uspořádanosti. Ekotechnologie se snaží o minimalizaci výkyvů entropie v průběhu toku materiálu, čímž se zamezuje nadměrné spotřebě energie. Např. při recyklaci výrobku na součástky se zvýší energie méně než při recyklaci na polotovary, a dále na suroviny. Nejvíce by se entropie zvýšila při rozemletí výrobku a následném roztroušení po povrchu zemském. Čím méně se entropie výrobku zvýší, tím méně energie je nutno pak vydat na její opětovné snížení.
Strategie a taktika při ochraně životního prostředí spočívá ve vývoji metod a opatření pro zachování nebo obnovení funkční způsobilosti ekologických koloběhů, což předpokládá systematické zkoumání všech účinků, které ovlivňují životní prostředí, a analýzu vývojových tendencí.
Strategie a taktika předmětu "Ekologie a technika" spočívá ve vývoji ekologicky vhodných technologií.
2. Ekologicky vhodné technologie (obecně)
3. Zvláštnosti zemědělské výroby z ekologického hlediska
Zemědělská výroba má s nezemědělskou výrobou (průmysl, energetika apod.) jedno společné, a to exploataci přírodních zdrojů. Většina průmyslových surovin jsou vyčerpatelné a neobnovitelné přírodní zdroje, zatímco zemědělské přírodní zdroje jsou převážně obnovitelné. Je tedy naděje, že zemědělství bude svou výrobu reprodukovat tak dlouho, dokud budou funkční ekosystémy zemědělské krajiny (agroekosystémy). Zemědělství bude uživatelem výrobní funkce krajiny i v době, kdy některá průmyslová odvětví v důsledku vyčerpání neobnovitelných zdrojů nebudou existovat.
Stěžejním rysem zemědělské výroby je její biologický charakter, neboť primárním výrobním prostředkem jsou zde živé organismy (kulturní rostliny a domácí zvířata). Výrobní prostředek půda je omezeně obnovitelným přírodním zdrojem a biofyzikální složkou životního prostředí. V případě úplné degradace by se ztráta půdy stala hranicí dalšího rozvoje lidské společnosti v mnoha částech světa (Sahara). Při totálním zániku půdy lze předpokládat téměř úplný zánik biosféry.
Vlastní výrobní proces v zemědělství využívá růstu a vývoje kulturních rostlin a domestikovaných zvířat, t.j. biologických procesů. Základním zdrojem všech biologických procesů je energie slunečního záření. Stroje v zemědělství jsou pomocnými výrobními prostředky (kombajn nevyrábí zrno, dojící stroj nevyrábí mléko).
Zemědělská výroba je v našich podmínkách stále ještě největším uživatelem krajiny a přírodních zdrojů, zejména sluneční energie, půdy, vody, ovzduší a je také největším producentem základních organických látek a bioenergie. Tím podmiňuje stávající formu existence života na zeměkouli a má i vysokou odpovědnost za ochranu životního prostředí.
Funkčním propojením zemědělské výroby s krajinou vzniká agroekosystém, který má proti přirozeným ekosystémům řadu zvláštností založených na člověkem ovlivňovaných vztazích mezi biocenózami a příslušným prostředím. Konzumenty (hospodářská zvířata) v agroekosystému člověk domestikoval a učinil je na sobě zcela závislými, čímž byl značně narušen původní pastevní řetězec. Krmivo je převážně dopravováno za zvířaty žijícími v umělých podmínkách. Do tohoto procesu musí člověk vkládat energii převážně fosilních paliv. Agroekosystém je dnes nutno udržovat v chodu dodatkovými zdroji energie (hnojiva, paliva, pesticidy, stroje apod.). Vysoké přídavné energetické toky do zemědělské výroby jsou charakteristické pro současné období, neboť dříve zemědělec využíval obnovitelné zdroje energie (potoky, spalování dřevní hmoty) a systém půdní úrodnosti byl zabezpečován t.zv. malým koloběhem organických hmot a rostlinných živin (půda-krmivo-zvíře-exkrementy-půda) a část výrobků rostlinné i živočišné výroby byla konzumována a spotřebovávána v rámci zemědělského ekosystému.
S rozvojem společnosti se větší část potravin a rostlinných surovin konzumovala a spotřebovávala ve městech a velký koloběh hnojivých hodnot t.j. jejich návrat z městských aglomerací zpět do agroekosystému se nikdy nepodařilo dokonale zrealizovat (půda - zemědělské produkty a suroviny - městská aglomerace - biodegradabilní odpady - kompost - půda). Aby byla zabezpečena potřebná produktivita agroekosystému bylo nutno realizovat energeticky náročnou výrobu průmyslových hnojiv z přírodních surovin. Rozvoj živočišné velkovýroby byl v minulých letech dokonce řešen i bez vazby na půdu a se zvířecími fekáliemi se zacházelo jako s odpadem a hnojivé látky byly degradovány např. v čistírenských zařízeních, čímž došlo i k narušení t. zv. malého koloběhu hnojivých hodnot a ke zvýšení kontaminace hydrosféry škodlivými látkami. Narušení přirozených koloběhů živin a organických látek se projevilo poklesem půdní úrodnosti a úbytkem humusu v důsledku deficitu přísunu organických látek do půdy. S úbytkem humusu je spojený pokles sorpčně iontovýměnných vlastností půdy, zvyšování ulehlosti půdy v orničním i v podorničním horizontu, snižování kapilární vodní kapacity a vodopropustnosti a vyvolání vodní erose.Stoupající dávky průmyslových hnojiv i další intenzifikační faktory (pesticidy) na poškozených půdách nevyvolávají odpovídající zvýšení výnosů, ale dochází k vyššímu znečištění vod a k tvorbě nežádoucích látek v rostlinných produktech (nitráty, nitrity, nitrozamíny).
Monokulturním pěstování některých rostlin s častým opakováním dochází k narušení biologické rovnováhy v půdě, ke zvýšeným koncentracím autotoxinů a k přemnožení škůdců.
V zájmu zabezpečení trvale udržitelného zemědělství je nutno přejít z intenzivních forem hospodaření, založených na současných vysokých vstupech neobnovitelných zdrojů energie, na ekologické formy využívání půdy a krajinných ekosystémů.
V našich podmínkách je agroekosystém silně negativně ovlivněn i škodlivinami z průmyslové výroby (imise) a dalších společenských aktivit (vliv komunálních odpadů, dopravy, těžby surovin apod.). Pokles zájmu o vyšší produkci potravin vede k nižšímu využití půdy, což přináší další ekologické závady (znečištění vod úhorováním půdy, vysoká zaplevelenost, nižší sorpce oxidu uhličitého). V současné době v našem zemědělství chybí dlouhodobý národní program udržování a ochrany zemědělské výroby se silnou politickou podporou vyjádřenou účinnými dotacemi.
V českém zemědělství je nezbytné zastavit degradaci půdy, obnovit přirozenou půdní úrodnost a posílit mimoprodukční (převážně vodohospodářské) funkce půdy. Především je třeba zastavit úbytek organické hmoty v půdě a zajistit rovnováhu mezi minerálními vstupy a absorpční kapacitu půdy a rostlin. Do roku 2000 je nezbytné snížit používání neobnovitelných zdrojů v zemědělství o 20%. Je třeba udržet současné osídlení zemědělské krajiny včetně osídlení horských a podhorských oblastí.
4. Ekologicky vhodné technologie v zemědělství
