清洁生产技术和清洁生产

化　工　环　保

ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY

第23卷第6期

清洁生产清洁生产技术和清洁生产　　

杨再鹏,陈殿英,刘建新,徐怡珊

(中国石化集团北京化工研究院环保所,北京100013)

[摘要]阐述了清洁生产技术在实施清洁生产战略中的地位、清洁生产技术的基本概念和技术特点;分析了我国清洁生产技术开发领域存在的问题;提出了清洁生产的两种类型以及加强清洁生产技术开发和应用的措施;指出传统的先进生产技术不一定是清洁生产技术及清洁生产技术和末端治理技术的差别。

[关键词]清洁生产;清洁生产技术;末端治理技术

[中图分类号]X38　　[文献标识码]A　　[文章编号]1006-1878(2003)06-0356-06

　　《中华人民共和国清洁生产促进法》经九届全国人大常委会通过,已于2003年1月1日起实施。为了配合《清洁生产促进法》的实施,国家经贸委相继出台了一系列的配套政策、规定,出版了《清洁生产促进法问答》、《清洁生产促进法挂图》、《清洁生产培训教材》等。许多省、市、自治区经贸委召开了动员大会,确定了清洁生产示范单位,掀起了学习清洁生产促进法、推进清洁生产的高潮。在推行清洁生产的实践中,遇到了一些有代表性的问题。本文阐述

了作者对这些问题的见解。

为清洁生产技术。

进行清洁生产审核是实施清洁生产的关键。在审核基础上提出的清洁生产方案中,有高费、中费、低费、无费方案。低费、无费方案的实施主要是通过改善管理来完成,不需要费用或仅用少量的费用,可以在审核过程中边查边改,收效快;高费、中费方案涉及到工艺技术的改造和设备的更新,因而需要较多的费用和较长的时间,只有等待项目完成后才能得到收益。一般而言,越是管理松散的单位,提出的低费、无费方案越多;反之,越是管理严格的单位,提出的低费、无费方案越少。如中国-加拿大清洁生产合作项目示范单位阜阳化工总厂,经过审核提出了32项清洁生产方案,其中低费、无费方案仅有9项,其余23项均为中费、高费方案。持续实施清洁生产的企业,很难再提出低费、无费方案[2]。其他开展过清洁生产试点的企业情况相似。由此可见,实施清洁生产,落实审核中提出的中费、高费方案就是采用清洁生产技术,即清洁生产技术在清洁生产中占据核心地位,离开了清洁生产技术便谈不上清洁生产。1.2　清洁生产技术的基本特点

清洁生产技术的基本特点是:

(1)原料转化率高及废物产生量小。生产的设

[收稿日期]2003-02-11;[修订日期]2003-09-27[作者简介]杨再鹏(1948—),男,河北省人,北京化工研究院环保所所长,教授级高工,主要从事化工环保领域的科研、管理工作。

1　清洁生产技术在清洁生产中的地位

及其基本特点

1.1　清洁生产技术在清洁生产中的地位《清洁生产促进法》[1]第二条确立的清洁生产定义为:“本法所称清洁生产,是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等从源头削减的措施,提高资源利用效率,减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。”清洁生产定义包含两层含义:一是清洁生产的内容;二是清洁生产的目的。清洁生产的内容有“改进设计”、“使用清洁的原料和能源”、“采用先进的工艺技术与设备”、“综合利用”及“改善管理”,除“改善管理”外,其他内容所涉及的均　第6期　　　　　　　　　　　　　杨再鹏等.清洁生产技术和清洁生产

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计者和经营者都希望原料100%转化成产品,但由于原料的纯度不可能做到100%,其转化率也不可能做到100%,即使对使用纯料的机械加工行业而言,也总会剩余一些边角废料。对于化学工业来讲,由于大多数化学反应是可逆的,要做到原料的100%转化更是可望不可及。我国农药和染料的生产中,原料的转化率只有50%到60%,剩余的原料都变成了污染物进入了废水、废气或固体废弃物中。废物就是未反应的原料、中间产品或终产品。一般来说,原料的转化率越高,废物的产生量就越少。清洁技术的第一特点就是要具有原料的转化率高、废物的产生量少。目前,国外一些染料品种的生产中原料转化率已达到90%以上。

(2)工艺流程或生产周期短。对于以化学反应为主的化学工业来说,工艺流程的长短是非常重要的。工艺流程越长,涉及的化学反应越多,导致的原料损失就越大,产生的废物就越多,且基建与设备的投资就越大。如传统的苯胺生产是以苯为原料,用混酸进行硝化制硝基苯,然后再用铁粉还原制苯胺,生产1t苯胺产品,要产生1t高浓度的残液、4t废水及2.5t废渣;现采用苯酚与氨反应生产苯胺,工艺流程简单,设备投资仅为原工艺流程的25%,生产成本降低10%～15%,生产中只排少量釜底残液和反应生成水,1t产品仅产生0.9t废水[3]。(3)生产装置规模大。生产装置和设备的大型化决不是数字的简单加和,需要采用许多新技术。生产装置和设备的规模大小与能耗、物耗、产率、产污有着直接关系。例如氮肥工业,生产1t合成氨,小型厂、中型厂和大型厂所排废水量分别是186t、184t和11t;废水中的氨氮量分别是14.51t、24.76t和1.87t,国外的相应指标中小型厂是6～12t、大型厂是0.05t。

(4)自动化程度高。自动化程度高,不仅仅是为了节省人力,更重要的是能够在选择的优化工艺条件下自动操作,以最少的原料获取最多最好的产品,即取得最大的利润,产生最少的废物。

(5)化学反应速度快。大多数化学反应不但具有可逆性,而且反应速度慢,甚至于慢到看不出反应的进行。为了加快化学反应速度,要使用催化剂。催化剂的品质和性能是决定化学反应速度的关键。(6)能量消耗少。清洁生产技术不但要求较少的物耗,而且要求较少的能耗。同样的技术消耗的能量不同,除了技术本身的原因外,还有管理方面的问题。如:我们管理、操作引进的生产装置所消耗的能量比外国人管理、操作的同样的生产装置要多。

2　我国清洁生产技术开发领域存在的

问题

科学技术是第一生产力,是实施清洁生产的根本保障。我国政府一直高度重视科学技术的发展。建国50多年来,我国在科学技术领域取得了巨大的成就,但是与世界发达国家相比,还存在较大的差距,主要表现在以下几个方面。2.1　清洁生产技术的整体水平较低

中国在基础科学研究和一些尖端技术领域并不落后,有些单项技术甚至具备世界领先水平,但从整体工业技术水平看,中国落后世界先进水平20～30年。钢铁工业,只有宝钢能够达到日本20世纪80年代的水平,大多数企业只有美国20世纪60～70年代的水平;汽车制造业至多能达到美国20世纪60年代的水平;铁路运输业处于欧、美、日20世纪60年代的水平;化工、冶金机械等行业与世界先进水平也有数十年的差距。在整个工业体系中,高新技术产业所占的比重小,传统产业仍占绝对统治地位,乡镇企业、私有企业的技术状况就更加落后。2.2　科学研究经费投入少

科学研究经费投入是衡量一个国家科技水平的重要指标之一。我国科研经费投入仅占国民生产总值的0.5%,远低于发达国家、新兴工业国家2%～3%的水平。韩国1962～1992年花了70亿美元引进了8000多项外国技术,1991～1996年其科技研究和开发经费在国民生产总值中所占的比例从1.9%上升到3.5%,接近美国和日本的比例,到2001年将占国民生产总值的5%,远远超过其他国家的比例。另外,我国企业对技术开发的投入仅占

[4,5]销售额的0.5%,而发达国家则占5%～10%。

世界著名跨国公司的技术开发投入经费更是惊人,一般要占其销售额的10%,有的甚至高达15%以上。以国际商用机器公司为例,1992年其科研与开发经费为51亿美元,而我国仅为25.4亿美元;1997年该公司增加到73亿美元,而我国仅增至58.3亿美元。·358·

2.3　科研体制不适合成套技术的开发

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只有把清洁技术与传统的先进技术区分开来,才有利于清洁技术的开发。

2.6　重复引进国外技术,重引进轻消化吸收自我国实行对外开放以来,各行业引进了大量

先进的成套技术、设备,大大地缩短了我国与发达国家的差距。但是,引进技术过程中也存在一些问题,一是重复引进;二是重引进、轻吸收,重新建、轻改造。日本和韩国的经验表明,技术引进对缩小与先进国家的技术差距相当重要,但引进后的自我开发、吸收和创新,则是赶上并超过技术先进国家的根本所在。日本和韩国用于技术引进与国内消化吸收的投入资金比例为13∶,而我国连61∶都不到。这不仅浪费了大量资金,而且抑制了国内相关技术的研究与开发,使我国的技术水平一直处于跟从国外而无法超越的状态之中。

在引进技术方面存在的另一个问题是,引进的技术不是先进技术更不是清洁技术,而是外国淘汰的污染严重的落后技术。

建国以后,我国建立了较完整的科技开发体系,有以中国科学院为代表的最高级别的研究队伍,还有工业部门所属的行业研究院所和高等院校的开发机构,以及省、市、区的研究所,体系庞大,门类齐全。但是,我们的研究开发、设计与制造是相互割裂,自成体系,不能集中优势力量、相互配合地开发成套技术。再加上我国缺少知识产权意识和保护制度,或多或少地影响了知识分子的积极性,使得技术开发周期长,没有竞争力。

我国技术创新机制还有其他方面的问题:技术人员的研究课题较大部分属“短平快”的小题目;技术民主气氛不够;研究队伍派系观念严重,国家课题的申请不公正,项目验收、评审走过场,课题鉴定结论人情化;年轻科研人员敬业精神、献身精神欠缺;科研人员承担创新风险的能力差;“官本位”思想严重;科研计划管理层次和环节过多等。

2.4　科技成果转化成生产力慢

在我国的现行科研体制中,不但研究与设计脱节,而且研究开发与生产应用、科技与经济分离;宏观上多头管理,重复立项、低水平重复研究;基础研究所占比例过大,应用研究所占比例过小;科研项目开题盲目性和随意性太大;科研成果的推广应用与研究者无关;技术市场发育不完善,技术交易市场管理不规范,科研成果转化渠道不畅等弊端,严重阻碍了科技成果向生产力的迅速转化。我国科技进步对经济增长的贡献率只占30%左右,远远低于发达国家水平。

2.5　对先进技术产生的污染缺乏认识

传统的先进技术不一定是清洁技术。过去数千年人类开发、使用的先进技术为人类社会的进步和人民生活水平的提高发挥了至关重要的作用,但这些技术并不是不产生污染,只是因为其污染程度还有限,没有引起人们的重视。当人类使用蒸汽机车作运载工具时,只看到它的便利,而没认识到它的污染。至少在20世纪50年代,人们看到工厂中巨大的烟囱冒着滚滚浓烟,不但看不出问题,反而认为那是工业化的标志。如同任何事物都具有两重性一样,先进技术也有两重性,它既能造福于人类,也能给人类带来灾难,如核能技术,既可用其发电,完全消除燃煤污染,又可用其制造核弹。只有在先进技术的内容里加上绿色的因素,才能称之为清洁技术。3　清洁生产技术的开发

清洁生产技术可以分成两种类型:一类是成套技术的开发,根本工艺路线的创新,俗称为技术创新,这类技术的开发者主要是专业的研究人员,开发周期长,可以极大地消除污染物,甚至可完全消除一种或多种污染物,如铬盐的生产路线有有钙焙烧、少钙焙烧、无钙焙烧,其产生的有害废渣依次减少,而中国科学院开发的“低温亚溶盐连续液相氧化反应/结晶分离藉合—介质再生循环—资源全组分深度利用”新技术,取代了传统的高温—水浸工艺,彻底消除了铬渣的污染[6];另一类是局部路线的改革,俗称为技术改造,即在改建扩建项目中,局部地采用清洁生产技术,更换部分设备,采用更为自动化的控制系统,优化操作参数,提高产品效率,减少废物的产生,这种情况是普遍的,绝大多数的中、小企业都属这种情况。到现在为止,我们进行清洁生产示范审核的所有企业都是局部的技术改造,在清洁生产审核中提出的清洁生产中、高费方案皆属于这类技术,具体实例不再赘述。为加速清洁生产技术的开发,应从以下几个方面着手。

3.1　制订有利于清洁生产技术开发的方针政策,使科技开发的管理法律化

《清洁生产促进法》第二章中规定了政府在推行　第6期　　　　　　　　　　　　　杨再鹏等.清洁生产技术和清洁生产

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清洁生产中的作用,其中之一就是制订有利于清洁生产技术开发的政策。制订有利于具有自主知识产权的技术政策,规范技术市场的行为,严厉打击侵犯知识产权的违法行为,确保技术产权所有者的经济利益;制订鼓励企业加大投入技术开发资金的政策,使企业的技术开发力量逐步发展、壮大,逐步扭转以国家出钱为主搞研究的局面;制订鼓励国家研究机构及高校的研究机构向企业转让技术政策,使科学技术尽快转化成生产力。

我国正在逐步建设法治国家,经济、环境、资源等许多领域都在立法,作为第一生产力的科学技术,也应建立科技创新的大法,以法管理、规范、引导科学技术的开发。

3.2　继续深化科研体制改革,使绝大多数科研院所与政府分离

在国家机关体制改革的同时,应继续深化科研体制改革,鼓励应用型研究院所加入大型企业,鼓励大学的科研力量与企业进行科研合作,使企业(而不是大学或独立的科研机构)掌握社会大部分研究与开发资源,逐步成为清洁生产技术开发的主体。

化工部、冶金部、轻工部、石油部、煤炭部等工业部门在国家机关体制改革中被相继撤消,原归属他们的242家科研院所与政府部门脱钩,大部分进入企业,少部分归地方管理,使科研与应用的结合有了组织上的保障。实践证明,这种改革是正确的,使科研人员的聪明才智得到了充分发挥,研究成果及时得到了推广应用。这种改革应当继续下去,不应因政府的换届而终止。国家除保留少量国防、宏观经济及基础研究单位外,绝大多数研究单位,尤其是应用研究院所要与政府分离,实现科研院所体制改革的总体目标。改革不能只针对部分科研院所(主管部机关被撤销的),而另一部分科研院所(主管部机关未被撤销的)置身于改革之外。在逐步成熟的市场经济体制下,已脱钩的科研院所与未脱钩的科研院所在竞争中处于不平等的地位,未脱钩的科研院所在取得项目、项目审查、审批方面都得到自己主管部门的保护。这对于我国科研事业的发展是十分有害的。

3.3　革新、挖潜、扩产及有选择性地引进技术,建立合资企业

今后,我国工业的发展主要是靠技术改革、挖潜、扩产。如燕山石化公司、齐鲁石化公司、扬子石化公司300000t乙烯扩大到450000t,投资比新建150000t装置节省1/3以上;我国小氮肥行业采用国内领先的高新技术对生产装置进行技术改造,使一些合成氨装置的吨氨能耗低于以煤为原料的大型

合成氨装置的能耗水平。

引进外资建立合资企业要有选择性,要以我为主,顾全大局。引进的技术应是我国没有、且短期内开发不出来的。对于技术过时、污染严重的装置一定要严把国门,尤其要警惕外国公司为了转嫁污染,把在外国已停产的装置迁到我国来。

3.4　优化产业结构,调整产品构成

石油化工产品结构调整的原则是“品种、质量、效益、环保、替代进口”和扩大出口,大力发展石油化工及深加工产品,加快发展高新技术产品。在化学工业中,农药行业要重点发展高效、低残留农药,加快发展生物和仿生合成农药,降低污染严重的有机磷农药的生产比例,改变农药制剂的剂型,由目前使用甲苯、二甲苯为主,改为以水基溶剂为主,以大大减轻施药时有机溶剂的污染;涂料行业要加快发展高固分涂料及水性涂料,以改变现在大多数涂料固体成膜物含量低(质量分数为20%～25%),造成大量有机溶剂挥发污染环境的状况;染料行业要降低污染严重的还原性染料的生产比例;要逐步改变化学工业绝大多数中小型企业生产大吨位、高消耗、低效益产品导致企业效益差、污染严重的被动局面,引导中小型企业向深加工和精细化工产品方向发展,开发和生产原材料消耗低和附加值高的专用化学品。

3.5　开发大型的生产装置与设备

生产装置和设备的大型化决不是数字的简单加和,需要采用许多新技术。生产装置的规模、设备的大小与能耗、物耗、产率、产污有着直接关系。实践证明,因陋就简建设起来的大批小企业不仅效益差、资源浪费严重,而且给化学工业治理污染背上了沉重的包袱。

化学工业今后再建硫酸生产装置应在0.1×106t以上;新建烧碱生产装置应在0.05×106t以上;新建乙烯生产装置应在0.3×106t以上;新建钛白粉、铬盐、铅盐生产装置应在10000t以上。我国现有炼油厂178家,其中1×10t以下的小炼油厂128家,占炼油厂总数的72%,超千万吨的只有2家,而世界炼油厂平均规模为5.4×106t,

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最大炼油厂规模为40.85×106t。我国乙烯装置平均规模为0.248×106t,最大规模为0.48×106t,最小规模为0.088×106t,而世界乙烯装置平均规模为0.5×10～0.6×10t,最大规模为1.16×10t。现在我国正朝千万吨级炼油厂、0.65×106t乙烯厂迈进[7]。

无论是新厂或老厂都要向大型化、联合化方向发展,实现资源的合理配置、综合利用、深度加工、污染物集中控制。

3.6　企业要成为开发清洁生产技术的主体企业是实施清洁生产的主体,也应是开发清洁生产技术的主体。企业的技术开发力量、开发资金、开发成果、技术开发对企业利润增长的贡献等指标在国家整体科研体系中应占有最大的比重。以企业为主体的清洁生产技术的开发要与国有企业的改革结合起来。在过去我国的计划经济体制下,国家通过由中央到地方的行业主管部门严格管理控制着企业,企业的生产、销售全按政府指令办,企业的利润全额上交,投资由政府决定,资金由政府下拨,技术研究由政府负责,产品几十年不变,缺乏市场竞争力。企业没有资金投入到新技术、产品的开发,其根本原因在于企业不是一个在市场经济中运行的自主经济实体。因此,必须通过改革,使企业逐步变成一个政企分开、产权明确、决策自主、管理现代化的经济实体[8]。3.7　建立工业园区

工业企业集中生产和集中发展是国际上实施清洁生产的潮流。工业园区实际上就是许多清洁生产技术的集合,许多生产装置的上下游的自然连接,从而可减少中间产品的运输和储备,降低成本,增加利润。同时,在大工业区,可以做到实施一体化的环境保护战略,实现资源的综合利用,使整个工业园区基本消除对外部环境的影响。

如巴斯夫股份有限公司在路德维希港生产区有350套生产装置,每年生产800种、8×106t化学品。20世纪80年代末,形成了“四步模型”的“与环境保护一体化”的废物管理新概念:A.生产过程中废物的避免和减少;B.产生废物的循环和再利用;C.能源回收;D.废物处理后达标排放。并把这种新战略应用到实践中:在WITTIG反应中产生的三苯膦氧化物,过去是送去焚烧,现在是用光气和水处理,可以得到原料,返回原生产过程中。在马来酸酐6

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(MA)生产中,有一股含MA的洗涤水,过去也要焚烧,现萃取分离出MA出售。前者是废物返回生产过程的例子,后者是用废物得到产品的例子。还有乙炔装置产生含CO、H2的废气,原先是送到发电厂,现作为原料送甲醇生产装置,这是能量利用变为物料利用的例子。1996年巴斯夫循环使用了220kt的废物,通过能量回收而利用了同样数量的废物,掩埋、焚烧处理了60kt废物,不但增加了一定的经济效益,还做到了对环境没有污染。

3.9　提高技术开发、工艺设计和装备制造人员的清洁生产意识

只有具备清洁生产意识的科研人员、设计人员、制造人员才能共同开发、设计、制造出成套的清洁生产技术设备。只有到开发出的技术全是清洁生产技术的时候,才不用再去纠正先进技术对环境造成的负面影响。

过去的清洁生产培训主要是针对相关的各级政府领导和企业管理者、示范企业内的职工,除中-加清洁生产合作项目在上海搞过一次设计人员清洁生产研讨会外,培训对象较少有技术开发、工艺设计、设备制造人员参加。鉴于清洁生产技术尤其是成套技术的开发涉及到上述人员,因此应把他们列为清洁生产培训的重点之一。

4　清洁生产技术与末端治理技术

从我国环境保护和清洁生产的发展历程可知,在20世纪90年代之前,虽然也提出了“预防为主,防治结合”、“采用无废少废工艺”的口号,也开展了“清洁文明工厂”活动,但从整体上来讲,我国的污染防治工作主要还是停留在废物处理上,在绝大多数人心目中环保工作就是废物处理工作。只有到20世纪90年代后期,清洁生产才逐渐形成一整套理论与方法,并得到逐步实施,这时才可以说是清洁生产战略的开始。为了区分三废处理与清洁生产,我们把三废处理称为“末端治理”,而把生产过程中的污染物削减称为清洁生产,把三废处理技术称为末端治理技术,把清洁生产中采用的技术称为清洁生产技术。

清洁生产技术与末端治理技术之间的最大区别在于其产生的结果。末端治理技术带来的是环境效益,而清洁生产技术带来的不仅是良好的环境效益,

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而且还有巨大的经济效益。如吉林化工股份有限公司,1981年建立了污水处理厂,后来又经数次扩建,22年共处理废水0.85×109t,去除污染物0.6×106t,基本上消除了污染物对松花江中下游的污染,环境效益显著,却付出了5亿多元的投资,同时每年还要支付数千万元的设备运行费用。中国石化股份有限公司完成了2批45套清洁生产示范装置的清洁生产审核,共筛选出清洁生产方案849个,其中已实施749个,共投入资金2亿元,每年减少废水排放量4.53×106t,减少废水中污染物66000t,减少废气排放量570×10m,减少固体废弃物6386t,获经济效益3.6亿元;清洁生产方案全部实施后,每年还可再减少废水排放量2.62×106t,增获经济效益2.2亿元。

有没有经济效益成了清洁生产技术与末端治理技术的根本区别,也是清洁生产项目与末端治理项目的根本区别。末端治理项目、市政公共项目只有环境效益而没有经济效益,不能归于清洁生产项目,也不应享受清洁生产项目的优惠政策。

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产技术的开发,应制订有利于清洁生产技术开发的政策,以法律管理科技开发;科研体制改革是技术创新的根本,继续深化科研体制改革,使绝大多科学研究院所与政府分离;以企业为主体开发清洁生产技术;逐步建立工业生态园区。认真学习、切实贯彻《中华人民共和国清洁生产促进法》,使我国的国民经济持续发展。

参考文献

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北京:法律出版社,2002

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5　王楠林.当前技术创新中一些问题的反思[J].科技导报,2000(3):25～28

6　刘双进.高新技术推动清洁生产的发展[J].产业与环境,2003,增刊:39～41

7　郭培章.中国工业可持续发展的研究[M].北京:经济科

学出版社,2002

8　杨再鹏.化学工业推行清洁生产的思考与建议[C].国际

清洁生产研讨会论文集.2001

5　结语

清洁生产的理论和实施证明,采用清洁生产技术是实施清洁生产的核心,是消除污染、保护环境、实现人类可持续发展的根本保障。为了促进清洁生

CleanerProductionTechnologiesandCleanerProduction

YangZaipeng,ChenDianying,LiuJianxin,XuYishan

(EnvironmentalProtectionResearchInstitute,BRICI,Beijing100013,China)

Abstract:Theimportanceofcleanerproductiontechnologiesintheimplementationofcleanerproduc-tion,thebasicconceptandcharacteristicsofcleanerproductiontechnologiesareexpounded.Theprob-lemsinthedevelopmentofcleanerproductiontechnologiesathomeareanalyzed.Themeasuresforin-tensifyingthedevelopmentandapplicationofcleanerproductiontechnologiesareproposed.Theauthors

thinkthatadvancedtechnologiesareuncertainlycleanerproductiontechnologies.Thedifferencesofcleanerproductiontechnologiesandend-of-pipecontroltechnologiesarepointedout.Keywords:cleanerproduction;cleanerproductiontechnology;end-of-pipecontroltechnology