Цикличность материальных потоков – это общий принцип обеспечения безотходности производств. На его основе создаются оптимальные технологические схемы с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Этот принцип отражает новое понятие в экологической науке - промышленный метаболизм (Industrial Metabolism), который прослеживает материальные и энергетические потоки сырья через производство и использование до конечного обезвреживания и захоронения. Промышленный метаболизм высветил принципиальное различие между природными и антропогенными системами. В природных системах материальные потоки практически замкнуты. Промышленные же системы являются в основном рассеивающими, приводящими к слишком малым концентрациям элементов и веществ, чтобы быть используемыми, но оказывающими серьезное токсическое воздействие на окружающую среду.

Принцип цикличности в промышленной технологии включает два основных направления:

· создание замкнутых материальных потоков;

· создание замкнутых энергетических потоков – разработка энерго- технологических процессов.

Данный принцип реализуется при создании безотходного производства, прежде всего, в рамках отдельно взятого предприятия. Для уяснения сущности такой реализации МОТ, а также утилизации остаточного объема отходов необходимо предварительно рассмотреть характер протекающих технологических процессов, включая отходы как составляющую их реализации. Такое рассмотрение базируется на изучении техногенных ресурсных циклов (ТРЦ). В основу их классификации положены основные этапы жизненного цикла продукции (ЖЦП). Под ЖЦП понимают временной период, начинающийся моментом обоснования проведения исследований, связанных с созданием продукции, и заканчивающийся переведением ее в отходы в результате утраты потребительских свойств из-за физического или морального износа, а также после определенного срока хранения.

Этапы (стадия) ЖЦП подробно рассмотрены ниже в теме 5, посвященной утилизации отходов.

Исходя из того, каким образом оперируют отходами производства, выделяют три вида ТРЦ: сквозной, оборотный и циркуляционный.

Сквозной технологический ресурсный цикл (СТРЦ). Исторически сложилось так, что ТРЦ строился по сквозной схеме, т.е. принципу одноразового использования ресурсов: каждый раз новый цикл воспроизводства начинается с использования новых природных ресурсов и каждый раз их потребление заканчивается выбросом/сбросом отходов в ОПС. Таким образом, циркулярностъ отсутствует, цикл является открытым, вовлекаемые природные ресурсы, не входящие в состав предметов потребления, не используется вторично, отходы поступают в ОПС, дестабилизируя ее состояние, т.е. безотходность с помощью СТРЦ не достигается. Речь может идти только о повышении экологичности данного цикла на этапах производства продукции, а именно:

· на первом этапе: выявление природного ресурса, переход к широкому    использованию возобновляемых ресурсов, особенно энергетических;

· на втором этапе: изготовление продукции, переход к отдельным    более чистым ресурсосберегающим технологиям (РСТ);

· на третьем этапе: оперирование с отходами производства различными методами утилизации, ликвидации, др.

Оборотный технологический ресурсный цикл (ОТРЦ). На современном этапе использование ОТРЦ - одно из основных направлений развития безотходности производств. В этом цикле выполняется улавливание веществ, участвующих в технологическом процессе и обычно попадающих в отходы, для их повторного использования в данном технологическом процессе. Здесь оборот веществ следует рассматривать как оборот непосредственного сырья и технологических сред, в качестве которых наиболее часто используют воду и атмосферный воздух. Поскольку объемы технологических сред значительно превышают объем сырья, то в первую очередь следует обеспечивать оборот первых. Примерами замкнутых материальных потоков на производстве являются водооборотные и газооборотные циклы. Важнейшие из них — замкнутые водооборотные циклы, которые формируют производственную систему по аналогии с природным круговоротом воды.

Циркуляционный технологический ресурсный цикл (ЦТРЦ). Этот цикл объединяет процессы, совершаемые как бы по спирали в некоторой последовательности, т.е. с возвратом образующихся отходов, включая отходы потребления продукции, в основной технологический процесс. При этом определенный участок спирали приставляет собой жизненный цикл продукции, включая ее_ производство, потребление и утилизацию отходов производства и потребления во вторичное сырье, которое затем полностью или частично запускается в жизненный цикл, но другой продукции. Таким образом, образуются вторичные материальные ресурсы (ВМР), которые затем запускаются в жизненный цикл другой продукции. К преимуществам ЦТРЦ относится, во-первых, большое количество ВМР на урбанизированных территориях, а во-вторых, большая концентрация многих полезных компонентов в ВМР, что позволяет после извлечения использовать их как сырье. Широкая переработка ВМР улучшает экологическую обстановку в регионе и позволяет сберечь для будущих поколений запасы природных ресурсов (особенно невозобновляемых).

Анализ представленных техногенных ресурсных циклов позволяет выделить пять иерархических уровней системы управления отходами, основанных на вышеперечисленных принципах создания малоотходных производств.

Иерархия начинается (первый уровень) с сокращения отходов «у источника» их возникновения. Здесь подразумевается уменьшение общего количества отходов, уменьшение их токсичности и иных вредных свойств с помощью нового или усовершенствованного технологического регламента. Следующий уровень — вторичная переработка отходов, так называемый «рециклинг», который позволяет многократно возвращать образующиеся отходы в основной технологический процесс, который привел к их образованию. Третий уровень — «рекуперация» - использование отходов после их обработки (очистки и др.) или без таковой в других (сторонних) технологических процессах, а также при получении энергии, т.е. их утилизация. Четвертый уровень - извлечение тепловой и электрической энергии путем открытого сжигания, пиролиза, газификации или комбинацией методов. Пятый уровень — захоронение на полигонах части отходов, не подлежащих вторичной переработке, несгораемых или сгорающих с выделением токсичных веществ. Нередко второй и третий уровни управления отходами • рассматривают технологически совместно, определяя единым термином «рециркулирование», особенности которого рассмотрены ниже (тема 5).