УСТОЙЧИВОЕ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЕ В АРКТИКЕ. НОВЫЕ ПОДХОДЫ И РЕШЕНИЯ

Рассматриваются причины снижения ресурсного потенциала поверхностных вод европейской части арктического региона. Существующие линейные экономические модели в условиях Арктики не обеспечивают устойчивого развития региона, ведут к деградации природных систем. Выходом могут стать новые подходы и принципы природопользования, основанные на природоподобных методах циркулярной экономики, накопленных знаниях в области экологии и биомиметики. Обсуждается возможность реализации общемирового тренда повторного использования сточных вод в условиях Арктической зоны Российской Федерации. В контексте циркулярной экономики с циклическим использованием продукта, когда экономическое развитие сбалансировано с экологической устойчивостью, сточные воды являются широкодоступным и ценным ресурсом, обеспечивающим устойчивость водопользования.

Базисом этих подходов являются природоподобные биомиметические технологии, повторяющие принципы функционирования биологических систем различного уровня, способные перерабатывать низкоконцентрированное сырье с невысокими энерго- и ресурсозатратами, приносящие экономическую выгоду и успешно конкурирующие с традиционными подходами в экономике. Для реализации приоритетных инновационных и инвестиционных проектов в области низкотемпературной биотехнологии очевидна необходимость создания региональной научно-производственной инфраструктуры развития биотехнологии. 

1. Павленко В. И. Арктическая зона Российской Федерации в системе обеспечения национальных интересов страны // Арктика: экология и экономика. — 2013. — № 4 (12). — С. 16—25.

2. Татаркин А. И., Захарчук Е. А., Логинов В. Г. Современная парадигма освоения и развития Арктической зоны Российской Федерации // Арктика: экология и экономика. — 2015. — № 2 (18). — С. 4—13.

3. Ness D. Sustainable urban infrastructure in China: Towards a Factor 10 improvement in resource productivity through integrated infrastructure systems. Intern. J. Sustain. Dev. World Ecol., 2008, 15, pp. 288-—301. DOI: 10.3843/SusDev.15.4:2.

4. Ghisellini P., Cialani C., Ulgiati S. A review on circular economy: the expected transition to a balanced interplay of environmental and economic systems. J. of Cleaner Production, 2016, vоl. 114, рр. 11—32. DOI: 10.1016/j.jclepro.2015.09.007.

5. Охрана окружающей среды в России. 2016: Стат. сб. / Росстат. — M., 2016. — С. 0—92.

6. Preston F. A global redesign? Shaping the circular economy. The Royal Inst. of Intern. Affairs. London, Chatham House, 2012.

7. Lacy P., Rosenberg D., Drewell Q., Rutqvist J. 5 Business Models that are Driving the Circular Economy, 2013. Available аt: https://www.fastcompany.com/1681904/5-business-models-that-are-driving-the-circular-economy.

8. Planing P. Business model innovation in a circular economy reasons for non-acceptance of circular business models. Open J. of Business Model Innovation, 2015, vоl. 1, р. 11.

9. Erkman S. Industrial ecology: an historical view. J. of Cleaner Production, 1997, vol. 5, nо. 1—2, pp. 1—10.

10. Preston F., Lehne J. A Wider Circle? The Circular Economy in Developing Countries. London, Chatham House, 2017, 24 р.

11. Qadir M., Smakhtin V. Where the Water Is. Project Syndicate. 2018. Available аt: https://www.project-syndicate.org/commentary/tapping-unconventional-freshwater-sources-by-manzoor-qadir-and-vladimir-smakhtin-2018-05.

12. Преобразование нашего мира: Повестка дня в области устойчивого развития на период до 2030 года. ООН, 2015. — URL: http://docs.cntd.ru/document/420355765.

13. Global Risks 2015, 10th Edition. World Economic Forum. Geneva, 2015. Available аt: http://www3.weforum.org/docs/WEF_Global_Risks_2015_Report15.pdf.

14. Schwarzenbach R. P., Egli T., Hofstetter T. B., Urs von Gunten U., Wehrli B. 2010. Global water pollution and human health. Annual Rev. of Environment and Resources, 35, рр. 109—136.

15. Cosgrove W. J., Loucks D. P. Water management: Current and future challenges and research directions. Water Resources Research, 2015, vоl. 51, nо. 6, рр. 4823—4839.

16. Hoekstra A. Y. Water scarcity challenges to business. Nature climate change. 2014, vоl. 4, nо. 5, рр. 318—320. DOI: 10.1038/nclimate2214.

17. Water. Global Issue. Socio-Economic and Demographic Drivers. WEF, 2018. Available аt: https://toplink.weforum.org/knowledge/insight/a1Gb00000015MLgEAM/explore/dimension/a1Gb0000001TbSMEA0/summary.

18. Kashulin N. A., Dauvalter V., Denisov D., Valkova S. Selected aspects of the current state of freshwater resources in the Murmansk region, Russiа. J. of Environmental Science and Health, 2017, pt. A, 52 (9), pp. 921—929. DOI: 10.1080/10934529.2017.1318633.

19. Кашулина Т. Г., Кашулин Н. А., Даувальтер В. А. Долговременная динамика гидрохимических показателей низкоминерализованного субарктического озера при снижении кислотной нагрузки // Вестн. Мурм. гос. техн. ун-та. — 2016. — Т. 19. — № 1—2. — С. 194—206.

20. Даувальтер В. А., Кашулин Н. А. Гидрохимия озер Большеземельской тундры // Метеорология и гидрология. — 2017. — № 8. — С. 93—104.

21. Ломакина Н. В. Реформенные трансформации и их результаты в минеральном секторе Дальнего Востока // Пространств. экономика. — 2018. — № 1. — С. 59—82. — DOI: 10.14530/se.2018.1.059-082.

22. Wastewater: the untapped resource. UN world water development report 2017.

23. Tong T., Elimelech M. The global rise of zero liquid discharge for wastewater management: drivers, technologies, and future directions. Environmental science & technology, 2016, vоl. 50, nо. 13, рр. 6846—6855.

24. Li W. W., Yu H. Q., He Zh. Towards sustainable wastewater treatment by using microbial fuel cells-centered technologies. Energy & Environmental Science, 2014, vоl. 7, nо. 3, рр. 911—924. Available аt: http://dx.doi.org/10.1039/C3EE43106A.

25. Hernández-Sancho F., Molinos М., Sala-Garrido R. Economic valuation of environmental benefits from wastewater treatment processes: An empirical approach for Spain. Science of the Total Environment, 2010, vоl. 408, nо. 4, рр. 953—957. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.10.028.

26. Molinos-Senante M., Hernández-Sancho F., Mocholí-Arce M., Sala-Garrido R. Economic and environmental performance of wastewater treatment plants: Potential reductions in greenhouse gases emissions. Resource and Energy Economics, 2014, vol. 38, pp. 125—140. Available аt: https://doi.org/10.1016/j.reseneeco.2014.07.001.

27. Ruiz-Rosa I., García-Rodríguez F. J., Mendoza-Jiménez J. Development and application of a cost management model for wastewater treatment and reuse processes. J. of Cleaner Production, 2016, vol. 113, рр. 299—310. Available аt: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.12.044.

28. Papa M., Alfonsín C., Moreira M. T., Bertanza G. Ranking wastewater treatment trains based on their impacts and benefits on human health: a “Biological Assay and Disease” approach. J. of Cleaner Production, 2016, vol. 113, рр. 311—317. Available аt: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.11.021.

29. Grant S. B., Saphores J.-D., Feldman D. L., Hamilton A. J., Fletcher T. D., Cook P. L. M., Stewardson M., Sanders B. F., Levin L. A., Ambrose R. F., Deletic A., Brown R., Jiang S. C., Rosso D., Cooper W. J., Marusic I. Taking the “waste” out of “wastewater” for human water security and ecosystem sustainability. Science, 2012, vol. 337, iss. 6095, pp. 681—686. DOI: 10.1126/science.1216852.

30. Wood A., Blackhurst M., Hawkins T., Xue X., Ashbolt N., Garland J. Cost-effectiveness of nitrogen mitigation by alternative household wastewater management technologies. J. of environmental management, 2015, vol.150, рр. 344—354. DOI: 10.1016/j.jenvman.2014.10.002.

31. Guidelines for the Integration of Sustainable Agriculture and Rural Development. The concept of SARD. FAO, Food and Agriculture Organization. 2002. Available аt: http://www.fao.org/docrep/w7541e/w7541e04.htm.

32. Reh L. Process engineering in circular economy. Particuology, 2013, 11, pp. 119—133. Available аt: https://doi.org/10.1016/j.partic.2012.11.001.

33. Harnessing the Fourth Industrial Revolution. WEF, 2018. Available аt: https://toplink.weforum.org/knowledge/insight/a1Gb0000001hXikEAE/explore/dimension/a1Gb00000044D65EAE/summary.

34. Carlson R. Time for New DNA Synthesis and Sequencing Cost Curves. Synthetic Biology News. 2014. Available аt: https://synbiobeta.com/time-new-dna-synthesis-sequencing-cost-curves-rob-carlson/.

35. Tueth M. Fundamentals of sustainable business: a guide for the next 100 years. World Scientific Books. 2009, 228 р.

36. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года. — Утв. Правительством РФ 24 апреля 2012 г. № 1853П-П8.

37. Woo H. M. Solar-to-chemical and solar-to-fuel production from CO₂ by metabolically engineered microorganisms. Current opinion in biotechnology, 2017, vol. 45, рр. 1—7. Available аt: https://doi.org/10.1016/j.copbio.2016.11.017.

38. Hansen A. S. L., Lennen R. M., Sonnenschein N., Herrgård M. J. Systems biology solutions for biochemical production challenges. Current opinion in biotechnology, 2017, vol. 45, рр. 85—91. DOI: 10.1016/j.copbio.2016.11.018.

39. Poggi-Varaldo H. M., Devault D. A., Macarie H., Sastre-Conde I. Environmental biotechnology and engineering: crucial tools for improving and caring for the environment and the quality of life of modern societies. Environmental Science and Pollution Research, 2017, vol. 24, pp. 25483—25487. DOI:10.1007/s11356-017-0621-y.

40. Pauli G. A. The Blue Economy Version 2.0: 200 Projects Implemented, US$ 4 Billion Invested, 3 Million Jobs Created: a Report to the Club of Rome — Academic Foundation. 2015. 419 р.

41. Chew K. W., Yap J. Y., Show P. L., Suan N. H., Juan J.C., Ling T.C., Lee D. J., Chang J. S. Microalgae biorefinery: High value products perspectives. Bioresource technology, 2017, 229, pp. 53—62. DOI: 10.1016/j.biortech.2017.01.006.

42. Moreno-Garcia L., Adjallé K., Barnabé S.,  Raghavan G. S. V. Microalgae biomass production for a biorefinery system: recent advances and the way towards sustainability. Renewable and Sustainable Energy Rev., 2017, 76, 493—506. Available аt: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.024.

43. Razzak S. A., Ali S. A. M., Hossain M. M., deLasa H. 2017. Biological CO₂ fixation with production of microalgae in wastewater – A review. Renewable and Sustainable Energy Rev., vol. 76, pp. 379—390. Available аt: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2017.02.038.

44. Salama E.-S., Abou-shanab R., Yang Il-S.,  Jeon B.-H., Kurade M., El-Dalatony M. M., Min B. Recent progress in microalgal biomass production coupled with wastewater treatment for biofuel generation. Renewable and Sustainable Energy Rev., 2017, 79, pp. 1189—1211. DOI: 10.1016/j.rser.2017.05.091.

45. Milano J., Hwai Chyuan Ong,  Masjuki H. H.,  Chong W. T., Man Kee Lam, Ping Kwan Loh, Vellayan V. Microalgae biofuels as an alternative to fossil fuel for power generation. Renewable and Sustainable Energy Rev., 2016, 58, pp. 180—197. Available аt: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.150.

46. Wang Y., Ho S. H., Cheng C., L., Guo W. Q., Nagarajan D., Ren N. Q., Lee D. J., Chang J. S. Perspectives on the feasibility of using microalgae for industrial wastewater treatment. Bioresource technology, 2016, 222, pp. 485—497. DOI: 10.1016/j.biortech.2016.09.106.

47. Suganya T., Ho S. H., Cheng C., L., Guo W. Q., Nagarajan D., Ren N. Q., Lee D. J., Chang J. S. Macroalgae and microalgae as a potential source for commercial applications along with biofuels production: a biorefinery approach. Renewable and Sustainable Energy Rev., 2016. 55, pp. 909—941. Available аt: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.026.

48. Zhou W., Wang J., Chen P., Ji C., Kang Q., Lu B., Li K., Liu J., Ruan R. Bio-mitigation of carbon dioxide using microalgal systems: Advances and perspectives. Renewable and Sustainable Energy Rev., 2017, 76, pp. 1163—1175. Available аt: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.065.