Проблематика достижения углеродной нейтральности в настоящее время остается одной из ключевых тем для дискуссии в мировом и российском научном сообществе, а также в сфере предпринимательства, находясь под пристальным вниманием органов государственной власти на всех уровнях управления. Углеродный след, вопросы его оценки, анализа требуют разработки единых подходов и методик как на уровне отдельных промышленных предприятий, так и на уровне отраслей и промышленных комплексов. Вопросы углеродного следа имеют различные аспекты изучения, например, с позиции перспектив экономического развития [1], достижения устойчивого эколого-экономического развития [2], трансграничного регулирования углеродных выбросов [3], проблемы энергетического перехода [4] и т.п. Экономика замкнутого цикла, ее принципы, инструменты и технологии также являются объектами анализа многочисленных исследований, в частности индикаторы эффективности ресурсосберегающих систем производства [5], интеллектуализация экономического роста в новых макроэкономических реалиях [6], экологические инновации в промышленности [7] и т.п. Однако в настоящее время назревает острая потребность в систематизации научных подходов к оценке углеродного следа отдельных предприятий и отраслей промышленности при переходе к экономике замкнутого цикла, актуальность и востребованность которой нарастает ежегодно.
Цель статьи состоит в изучении трендов углеродного следа в промышленных секторах экономики исходя из соотношения объемов образованных и утилизированных отходов производства, что имеет большое значение при анализе процессов ресурсосбережения при переходе к экономике замкнутого цикла. Цель статьи позволила сформировать следующие задачи исследования:
– проанализировать динамику выбросов парниковых газов, связанных с отходами производства;
– провести в динамике анализ соотношения объемов образования и утилизации отходов производства;
– кластеризовать промышленные виды экономической деятельности по объему образования и утилизации отходов производства в соотношении с объемами отгруженной продукции.
Материалы и методы исследования
При изучении трендов углеродного следа в промышленных секторах экономики исходя из соотношения объемов образованных и утилизированных отходов производства, применялись следующие методы исследования. Метод описания позволил проанализировать динамику выбросов парниковых газов, связанных с отходами производства. Метод сопоставления дал возможность сравнить объемы образования и утилизации отходов производства в динамике. Метод Data Mining применен для разделения промышленных секторов экономики на кластеры в зависимости от величины углеродного следа, представленного через соотношение объема образования и утилизации отходов производства с объемами отгруженной продукции. В основе метода Data Mining использован кластерный анализ на базе ЕМ-алгоритма. Для оценки достоверности кластеризации применен дисперсионный анализ и теория вероятности. Метод описательной статистики позволил проанализировать средние, максимальные, минимальные значения, дисперсии и стандартное отклонение внутри динамических рядов по рассматриваемым индикаторам, а также между кластерами.
Объектами исследования послужили промышленные виды экономической деятельности и их подотрасли: добыча полезных ископаемых, обрабатывающие производства, энергетика и водоснабжение.
Информационной базой исследования послужили данные официальной статистики, опубликованные на сайте Росстата [8]. Агрегация показателей проводилась за период 2010–2020 гг. Инструментом анализа применен прикладной пакет Statistica 12.0.
Результаты исследования и их обсуждение
В вопросах управления отходами, перехода к рециклингу ресурсов производства следует указать на тот факт, что захоронение твердых отходов имеет наиболее высокое влияние на выбросы парниковых газов в атмосферу, на их долю в 2020 г. приходилось 72,8 % от общих выбросов парниковых газов, связанных с отходами, далее располагались выбросы, связанные с очисткой жидких отходов и стоков – 27,2 %. К сожалению, отмечается устойчивая тенденция роста выбросов парниковых газов, связанных с отходами, которые увеличились с 69,45 млн т СО2-эквивалента в 2010 г. до 100,15 млн т СО2-эквивалента в 2020 г., прирост составил 44,2 % (рис. 1). Судя по уравнению регрессии для данного показателя можно заключить, что ежегодно прирост выбросов парниковых газов, связанных с отходами, составлял 2,75 млн т СО2-эквивалента.
Негативным фактом является также то, что объемы образованных отходов производства превышают объемы их утилизации и обезвреживания. По итогам 2020 г. соотношение между ними составило 2 раза (рис. 2).
В вопросах управления углеродным следом в экономике замкнутого цикла принципиально важным представляется оценить соотношение образованных и утилизированных промышленных отходов в расчете на рубль отгруженной продукции, чтоб проводить анализ не только по абсолютным, но и по относительным значениям, для нивелирования различий. Расчеты проведены по укрупненным видам экономической деятельности по промышленным секторам. Далее, используя Data Mining, была проведена кластеризация отраслей промышленности по уровню образования и утилизации отходов производства в расчете на рубль отгруженной продукции на основе ЕМ-алгоритма. В результате анализа отрасли промышленности были разделены на три кластера. К первому кластеру были отнесены виды экономической деятельности, имеющие наибольшие значения образованных и утилизированных отходов производства в расчете на рубль отгруженной продукции: добыча угля и добыча металлических руд (табл. 1).
Рис. 1. Динамика выбросов парниковых газов, связанных с отходами производства (млн т СО2-эквивалента в год)
Рис. 2. Динамика образования и утилизации отходов производства (млн т)
При этом соотношение данных показателей составило в добыче угля 2 раза, в добыче металлических руд – 2,1 раза. В целом в данном кластере среднее значение образованных отходов в расчете на рубль отгруженной продукции составило 1390,8 тыс. т на тыс. руб.; утилизированных – 673,6.
Во втором кластере представлено 6 видов экономической деятельности: производство текстильных изделий, химических веществ, металлургия, водоснабжение, пищевая промышленность и добыча прочих полезных ископаемых. Во втором кластере среднее значение образованных отходов в расчете на рубль отгруженной продукции составило 119 тыс. т на тыс. руб.; утилизированных – 29,3. Примечательным является то, что в видах промышленных производств, представленных в данном кластере, соотношение между абсолютными значениями образования и утилизации промышленных отходов составило 3,1 раза, что выше, чем в видах деятельности, представленных в первом кластере.
Третий кластер был самым многочисленным, в него вошли 23 вида экономической деятельности, отнесенные к промышленности: производство табака, кожи, бумаги, лекарств, резины, мебели и другие. В третьем кластере среднее значение образованных отходов в расчете на рубль отгруженной продукции составило 1,6 тыс. т на тыс. руб.; утилизированных – 0,8. В видах деятельности промышленного производства соотношение между абсолютными значениями образования и утилизации промышленных отходов было наибольшим и составляло 8,5 раза.
Описательные статистики для кластеров промышленных видов экономической деятельности, характеризующие величину углеродного следа в экономике замкнутого цикла, наглядно представлены в табл. 2.
Таблица 1
Итоги кластерного анализа по показателям, характеризующим углеродный след промышленности
|
Кластер |
Образование отходов (тыс. т на тыс. руб. отгруженной продукции) |
Утилизация отходов (тыс. т на тыс. руб. отгруженной продукции) |
Вероятность попадания в кластер |
|
|
добыча угля |
1 |
1845,3 |
886,3 |
1,00 |
|
добыча сырой нефти и природного газа |
3 |
0,5 |
0,2 |
1,00 |
|
добыча металлических руд |
1 |
936,3 |
460,8 |
1,00 |
|
добыча прочих полезных ископаемых |
2 |
543,6 |
101,3 |
0,98 |
|
предоставление услуг в области добычи полезных ископаемых |
3 |
1,1 |
0,3 |
1,00 |
|
производство пищевых продуктов |
2 |
20,7 |
13,5 |
1,00 |
|
производство напитков |
3 |
2,7 |
1,0 |
1,00 |
|
производство табачных изделий |
3 |
0,3 |
0,0 |
1,00 |
|
производство текстильных изделий |
2 |
121,1 |
16,0 |
1,00 |
|
производство одежды |
3 |
5,6 |
0,2 |
1,00 |
|
производство кожи и изделий из кожи |
3 |
5,6 |
1,5 |
1,00 |
|
обработка древесины |
3 |
5,9 |
4,5 |
0,95 |
|
производство бумаги и бумажных изделий |
3 |
3,9 |
3,8 |
1,00 |
|
деятельность полиграфическая |
3 |
0,4 |
0,0 |
1,00 |
|
производство кокса и нефтепродуктов |
3 |
0,1 |
0,0 |
1,00 |
|
производство химических веществ |
2 |
10,8 |
5,2 |
1,00 |
|
производство лекарственных средств |
3 |
0,1 |
0,2 |
1,00 |
|
производство резиновых и пластмассовых изделий |
3 |
0,2 |
2,0 |
1,00 |
|
производство прочей неметаллической минеральной продукции |
3 |
4,1 |
3,1 |
1,00 |
|
производство металлургическое |
2 |
13,0 |
6,3 |
1,00 |
|
производство готовых металлических изделий |
3 |
0,3 |
0,2 |
1,00 |
|
производство компьютеров |
3 |
0,2 |
0,1 |
1,00 |
|
производство электрического оборудования |
3 |
0,2 |
0,0 |
1,00 |
|
производство машин и оборудования |
3 |
0,4 |
0,0 |
1,00 |
|
производство автотранспортных средств |
3 |
0,5 |
0,2 |
1,00 |
|
производство прочих транспортных средств |
3 |
0,5 |
0,1 |
1,00 |
|
производство мебели |
3 |
0,4 |
0,1 |
1,00 |
|
производство прочих готовых изделий |
3 |
0,2 |
0,2 |
1,00 |
|
ремонт и монтаж машин и оборудования |
3 |
0,1 |
0,0 |
1,00 |
|
обеспечение электрической энергией |
3 |
2,8 |
0,2 |
1,00 |
|
водоснабжение |
2 |
5,0 |
33,4 |
1,00 |
Таблица 2
Описательные статистики для кластеров промышленных видов экономической деятельности, характеризующие величину углеродного следа
|
Описательные статистики |
Образование |
|||
|
Кластер 1 |
Кластер 2 |
Кластер 3 |
В целом |
|
|
Min |
936,3 |
5,0 |
0,1 |
0,1 |
|
Max |
1845,3 |
543,6 |
5,9 |
1845,3 |
|
Среднее значение |
1390,8 |
119,0 |
1,6 |
113,9 |
|
Станд. отклонение |
642,8 |
212,5 |
2,0 |
373,7 |
|
Утилизация |
||||
|
Min |
460,8 |
5,2 |
0,0 |
0,0 |
|
Max |
886,3 |
101,3 |
4,5 |
886,3 |
|
Среднее значение |
673,6 |
29,3 |
0,8 |
49,7 |
|
Станд. отклонение |
300,9 |
36,7 |
1,3 |
176,4 |
Таблица 3
Дисперсионный анализ кластеризации (тыс. т отходов на тыс. руб. отгруженной продукции)
|
Показатель |
Межгрупп. дисперсия |
Число степеней свободы |
Внутригрупп. дисперсия |
Число степеней свободы |
F-критерий (критерий Фишера) |
p-значение |
|
Образование |
3551342 |
2 |
639106,4 |
28 |
77,7942 |
0,000000 |
|
Утилизация |
835944 |
2 |
97335,3 |
28 |
120,2360 |
0,000000 |
Достоверность кластеризации подтверждается результатами дисперсионного анализа, который показал наличие статистически значимых различий в дисперсиях по образованию и утилизации отходов производства в расчете на рубль отгруженной промышленной продукции между кластерами, о чем свидетельствует Р-значение, которое было менее 0,05 (табл. 3).
Таким образом, была проведена кластеризация промышленных видов экономической деятельности по величине углеродного следа исходя из соотношения объема образованных и утилизированных отходов в расчете на рубль отгруженной продукции. С одной стороны, добывающие отрасли, характеризующиеся большими объемами отходов производства, имеют и высокие значения по утилизации отходов производства; с другой стороны, те сектора промышленности, где отходы производства были незначительными по сравнению с добывающим сектором, имели более высокие соотношения количества образованных и обезвреженных отходов производства, что указывает на низкую углеродную устойчивость этих промышленных отраслей.
Выводы
Таким образом, по результатам проведенного исследования следует обобщить следующие выводы.
1) в промышленном комплексе наблюдается устойчивая тенденция роста выбросов парниковых газов, наибольшую долю из которых занимают выбросы, связанные с отходами промышленности;
2) увеличивается разрыв между объемами образованных и ликвидированных отходов производства, что затрудняет переход к экономике замкнутого цикла и достижение углеродной нейтральности;
3) по результатам кластерного анализа установлено, что наибольшие объемы образованных и ликвидированных отходов характерны для добычи угля и металлических руд, наименьшие – для производства пищевой продукции, бумаги, мебели и др., однако для последних видов промышленного производства характерно многократное превышение количества образованных отходов производства по сравнению с объемами ликвидированных отходов в отличие от добывающего сектора, что указывает на низкую устойчивость данных секторов в вопросах достижения углеродной нейтральности при переходе к экономике замкнутого цикла.
Результаты и выводы, полученные в ходе исследования, могут быть в дальнейшем расширены, углублены и сведены в единую методику оценки углеродной нейтральности секторов промышленности при переходе к экономике замкнутого цикла.
Исследование выполнено в рамках гранта Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ РФ № НШ-1886.2022.2.