Введение к работе
Актуальность диссертации.
В настоящее время в Российской Федерации, в связи с переходом промышленности на инновационный путь развития, приоритетными направлениями науки, технологий и техники являются: индустрия наносистем и материалов, а также рациональное природопользование.
В условиях развития указанных отраслей становится актуальной разработка эффективного информационного и методического обеспечения мониторинга отходов нано- и микроэлектроники, с целью организации рационального природопользования и обеспечения безопасности окружающей природной среды. Локальное развитие инновационных технологий приводит к необходимости организации мониторинга региональных и локальных антропогенных воздействий (импактного мониторинга) производства на окружающую природную среду. С точки зрения природоохранной деятельности, на сегодняшний день достигнуты большие успехи в области мониторинга загрязнений атмосферы, гидросферы и литосферы для традиционных производств. Однако мониторинг отходов инновационных технологий ведется весьма условно. В частности, в учете и контроле отходов в области микроэлектроники, не говоря уже о наноэлектронике, имеются весьма ощутимые пробелы. Данное положение объясняется, как отсутствием норм отходообразования, так и отсутствием единой номенклатуры отходов и их соответствующей классификации. Кроме того, отсутствуют единые нормы и правила обращения с жидкими органическими отходами производства изделий нано- и микроэлектроники. Необходимость проведения таких исследований и разработка научно обоснованных предложений по координации действий в системе мониторинга окружающей среды в звене «предприятие - контрольно-надзорный орган» очевидна и является, безусловно, актуальной проблемой.
Объект исследования - отходы технологических операций производства материалов и приборов нано- и микроэлектроники.
Предмет исследования - система мониторинга отходов технологий нано- и микроэлектроники.
Цель диссертационной работы: разработка информационного и методического обеспечения системы импактного экологического мониторинга отходов нано- и микроэлектроники.
Для достижения поставленной цели, в работе было необходимо решить следующие задачи:
Провести системный анализ номенклатуры отходов производства нано- и микроэлектроники на предприятиях города Зеленограда.
Провести исследование и анализ условий происхождения отходов, их свойств, агрегатного состояния и установить класс опасности, с целью разработки классификации отходов отрасли.
По критериям предельных концентраций и свойств компонентов отходов в различных средах, с применением специальных программных средств, рассчитать классы опасности отходов нано-и микроэлектроники.
По критериям степени деградации компонентов экосферы и компенсационному принципу, провести исследование и выполнить математическое моделирование оценки воздействия отходов на компоненты окружающей среды.
Провести комплексные исследования и разработать оптимальную систему отходооборота и переработки жидких органических отходов.
Разработать систему мониторинга отходов нано- и микроэлектроники по регионально - отраслевому принципу «единого окна».
Методы исследования. Теоретической основой проведенных исследований служат: системный анализ существующих мониторингов и системы обращения с отходами, математическое моделирование компенсационных оценок, оптимизация обращения с отходами, с момента их образования до момента их переработки.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработано принципиально новое информационное и методическое обеспечение мониторинга отходов производства изделий нано- и микроэлектроники, с учетом сложного многокомпонентного состава.
Впервые проведено исследование опасных свойств отходов нано- и микроэлектроники, с применением специальных программных средств по критериям предельных концентраций и свойств компонентов отходов в различных средах, выполнены расчеты классов опасности отходов отрасли.
Систематизированы требования к местам временного накопления отходов отрасли.
На основе данных, об условиях происхождения отходов, их свойств, агрегатном состоянии и рассчитанном классе опасности, разработан информационный блок кодировки данных о принципиально новых отходах, для пополнения данных Федерального классификационного каталога отходов.
Исследовано и проведено математическое моделирование компенсационных возмещений и оценок антропогенного воздействия жидких органических отходов сложного химического состава на компоненты окружающей среды.
Обоснован выбор наиболее малоотходного и энергетически эффективного метода переработки жидких органических отходов нано- и микроэлектроники путем термодинамического моделирования по критериям экологической эффективности и безопасности.
Диссертационная работа выполнялась в рамках программы планов мероприятий по осуществлению контроля хозяйственной деятельности ЦКП «МСТиЭКБ» МИЭТ, Центра изготовления фотошаблонов ОАО «ЗИТЦ» и ООО «Радис ЛТД» на соответствие экологическим требованиям.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
Разработана номенклатура отходов нано- и микроэлектроники, с учетом условий происхождения, свойств и агрегатного состояния отходов сложного химического состава.
Разработано информационное и методическое обеспечение импактного мониторинга отходов нано- и микроэлектроники.
Разработано информационное и методическое обеспечение антропогенного воздействия отходов сложного химического состава на компоненты окружающей среды, а также проведено математическое моделирование данных воздействий.
Разработаны требования к эффективному обращению с отходами, с момента их накопления до переработки методом фильтрационного горения в «сверхадиабатическом» режиме. Использование такой установки позволит обезвредить, как отходы нано- и микроэлектроники, так и ТБО г. Зеленограда, а также отработанные масла автотранспорта и может являться элементом малой энергетики. Предложенная система обращения и переработки отходов может быть внедрена на территории города с использованием промышленных и бытовых отходов по принципу «отход - как ресурс».
С применением специального программного обеспечения и критериев предельно допустимых концентраций компонентов отходов в различных средах, выполнен расчет классов опасности отходов отрасли.
Результаты диссертационной работы использованы в НИР, проводимых по заданию Министерства образования и науки РФ (942-гр-061-Гр.асп.-ПЭ, 849-гб-53-Гр.асп. -ПЭ, 829-ГБ-53-Гр.асп.-ПЭ).
Внедрение результатов работы.
Результаты работы внедрены в учебный процесс МИЭТ в УМК дисциплин «Экологическая экспертиза, сертификация и оценка воздействия на окружающую среду» и «Экономика природопользования».
Результаты данной работы, в виде проектов, технической, технологической документации и руководящих технических регламентов, внедрены:
в Центре коллективного пользования «Микросистемная техника и электронная компонентная база» Московского института электронной техники;
в «Центре изготовления фотошаблонов ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр»;
в ООО «Радис ЛТД».
3. Разработанная система мониторинга отходов нано- и
микроэлектроники предложена к реализации в Зеленоградский
отдел экологического контроля Департамента природопользования
и охраны окружающей среды города Москвы.
На защиту выносятся следующие научные положения:
1. Разработанное информационное обеспечение мониторинга
отходов нано- и микроэлектроники включает:
разработанный на основе данных об условиях происхождения отходов, их свойствах, агрегатном состоянии и рассчитанном классе опасности, информационный блок кодировки данных о принципиально новых отходах, для пополнения данных Федерального классификационного каталога отходов;
систему мониторинга отходов нано- и микроэлектроники по регионально - отраслевому принципу и схеме «единого окна».
2. Разработанное методическое обеспечение мониторинга отходов
нано- и микроэлектроники включает:
обоснование выбора наиболее малоотходного и энергетически эффективного метода переработки жидких органических отходов нано- и микроэлектроники, путем термодинамического моделирования и расчета переработки по критериям экологической эффективности и безопасности.
унифицированный метод оценки объемов отходов отрасли;
выполненный, с применением специальных программных средств, по заявленным опасным свойствам отходов нано-и микроэлектроники по критериям предельных концентраций и свойств компонентов отходов в различных средах, расчет классов опасности отходов рассматриваемого вида;
математическое моделирование компенсационных возмещений и оценки антропогенного воздействия жидких органических отходов сложного химического состава на окружающую среду по критериям степени деградации компонентов экосферы.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы, ее научные и практические результаты докладывались и обсуждались на: всероссийских межвузовских научно-технических конференциях «Микроэлектроника и информатика» (Зеленоград 2007, 2008, 2009, 2010), международной научно-практической конференции «Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России» (Москва, 2009), международных научно-практических конференциях «Экономика, экология и общество России в 21-ом столетии» (Санкт-Петербург, 2009, 2010), международных научно-технических конференциях «Наука и образование» (Мурманск, 2008, 2009, 2010), международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля» (Пенза, 2010).
Достоверность результатов.
Выводы и рекомендации, полученные в результате работы, не противоречат основным представлениям и положениям в данной области исследований, и результатам, полученным ранее другими авторами.
Все результаты получены с использованием современных методик и программных комплексов.
Достоверность полученных автором результатов по обращению с отходами нано- и микроэлектроники, подтверждены аттестатом и удостоверением Ростехнадзора (Протокол заседания № 00-09-10075 от 25.09.2009г.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе 2 статьи в ведущих научных журналах, утвержденных ВАК.
Структура и объем диссертации:
