Jump to content

Эффективность материала

Строительство зданий зачастую является ресурсоемким.

Эффективность материала — это описание или показатель (( M p) (отношение используемого материала к поставляемому материалу)), которое относится к уменьшению количества конкретного материала, необходимого для производства конкретного продукта. [1] Изготовление пригодного к употреблению предмета из более тонкой заготовки, чем предыдущая версия, повышает материалоэффективность производственного процесса. Эффективность использования материалов связана с «зеленым» строительством и энергосбережением , а также с другими способами включения возобновляемых ресурсов в процесс строительства от начала до конца.

Воздействие может включать в себя эффективность использования материалов, включая снижение спроса на энергию, сокращение выбросов парниковых газов и другие воздействия на окружающую среду, такие как землепользование , нехватка воды , загрязнение воздуха , загрязнение воды и утилизация отходов . [2] Растущее население и рост благосостояния могут увеличить спрос на добычу полезных ископаемых, и, следовательно, обработка может удвоиться в следующие 40 лет. [3]

Повышение эффективности использования материалов может снизить влияние потребления материалов. [4] Некоторые формы эффективности использования материалов включают увеличение срока службы существующих продуктов, их более полное использование, повторное использование компонентов во избежание отходов или сокращение количества материала за счет облегченной конструкции продукта. [3]

Производство

[ редактировать ]
Минимизация отходов является фактором эффективности использования материальных ресурсов.

Эффективность материалов в производстве означает повышение эффективности использования сырья в производимой продукции, образование меньшего количества отходов на каждый продукт и улучшение управления отходами. [5] Использование строительных материалов, таких как сталь, железобетон и алюминий, приводит к выбросу CO 2 в процессе производства. [6] В 2015 году на производство материалов для строительства зданий пришлось 11% мировых выбросов CO2, связанных с энергетикой . [7] Крупнейшим рынком алюминия является транспортный сектор, меньшие области применения алюминия включают строительство, строительство и упаковку. [8]

Потенциал в производстве может также относиться к улучшению сортировки отходов (например, отделение пластмассы от горючих материалов). Переработка и повторное использование компонентов позволяют провести переработку в процессе совершенствования процесса создания продукта, повышения долговечности материала, разработки технологий и правильной закупки компонентов/материалов. [9]

Эффективность использования материалов может способствовать развитию экономики замкнутого цикла и увеличению прибыли в отрасли. [10] Некоторые компании применили теорию экономики замкнутого цикла для разработки стратегий и бизнес-моделей, позволяющих замкнуть материальные циклы. [11]

Процесс строительства

[ редактировать ]

С 1971 года мировой спрос на сталь увеличился в три раза, на цемент — чуть менее чем в семь раз, на первичный алюминий — почти в шесть раз, а на пластмассы — более чем в десять раз. [12] На процесс строительства влияют важные материалы, такие как железо и сталь, алюминий, цемент, химические продукты, а также целлюлоза и бумага. Однако использование более эффективных стратегий производства этих материалов позволит снизить энергопотребление и затраты, не игнорируя сокращение выбросов углерода. [13]

Один из процессов заключается в том, что использование переработанной стали экономит место на свалках, которые в противном случае занимала бы сталь, экономит 75% энергии, необходимой для производства стали в производственном процессе, и спасает деревья от вырубки для строительства конструкций. Переработанная сталь может иметь точные размеры, необходимые для здания, и может быть превращена в «стальные балки и панели по индивидуальному заказу, соответствующие каждому конкретному дизайну». [14]

Стратегии

[ редактировать ]

В ходе производственного процесса каждый этап может повысить эффективность использования материалов: от проектирования и изготовления до использования и, наконец, до конца срока службы. [12]

Некоторые стратегии:

  • Сокращение: стратегии, которые могут сократить использование материала, обеспечивая тот же эффект. Проектирование, рассчитанное на долговечность, также может привести к созданию упругого материала. [1] Модульная конструкция может повысить эффективность использования материалов за счет повторного использования компонентов и минимизации компонентов, необходимых в производственном процессе. [15]
  • Долговечность: продление срока службы продукта за счет модернизации или ремонта. Более интенсивное использование и продление срока службы продуктов или зданий за счет ремонта и модернизации могут снизить потребность в материалах для производства новых продуктов. [1]
  • Легкие изделия: сокращение количества материалов, используемых для обслуживания; Вот некоторые примеры: универсальные балки, консервные банки для пищевых продуктов, арматурные стержни и коммерческие здания со стальным каркасом. [1]
  • Повторное использование. Основная цель — повторное использование компонентов для восстановления/восстановления. [1] Повторное использование существующих материалов требует даже меньше энергии, чем переработка.

Переработка

[ редактировать ]

Переработка может позволить снизить уровень выбросов при использовании новых материалов, таких как сталь, алюминий и другие металлы. [12] Включение переработанных материалов в процесс производства новых товаров является необходимым изменением. Переработка является стандартной для большинства материалов и встречается в каждой стране и экономике. [1] Некоторые материалы, которые можно переработать:

Прессованные алюминиевые банки для переработки.

Алюминиевые банки из переработанного материала требуют всего 4% энергии, необходимой для изготовления тех же банок из бокситовой руды . Металлы не разлагаются, поскольку они перерабатываются так же, как пластмассы и бумага, волокна сокращают каждый цикл, поэтому многие металлы являются основными кандидатами на переработку, особенно с учетом их стоимости за тонну по сравнению с другими вторсырьями. [16] Алюминий является очень желательным металлом для переработки, поскольку он сохраняет одни и те же свойства и качество, независимо от того, сколько раз алюминий можно перерабатывать. Ведь после плавления структура не меняется. [8]

  • Пластмассы

Примерно 36% всего производимого пластика используется для создания упаковки, 85% которого попадает на свалки. [17] Пластиковые отходы – это смесь разных видов пластмасс. [18] Переработка пластика имеет ряд проблем. Пластик нельзя перерабатывать несколько раз без быстрого ухудшения качества; Общий уровень переработки бутылок в 2020 году составил 27,2% по сравнению с 28,7% в 2019 году. Каждый час в США выбрасывается 2,5 миллиона пластиковых бутылок. В настоящее время в наших океанах находится около 75 и 199 миллионов тонн пластика, не считая микропластика . [17]

  • Бумага

Бумага (особенно газета) обеспечивает меньшую экономию энергии, чем другие материалы: переработанные продукты обходятся на 45% и 21% меньше энергии соответственно. Вторичная бумага имеет большой рынок в Китае. Однако еще предстоит проделать работу по облегчению переработки смешанной бумаги вместо газет. [16] Использование этих методов переработки позволит тратить меньше энергии и ресурсов на добычу новых ресурсов для использования в производстве. Несмотря на значительный прогресс в переработке отходов за последние десятилетия, бумажная отрасль вносит существенный вклад в глобальные выбросы парниковых газов. [19] Целлюлозно-бумажная промышленность производит 50% энергии из биомассы, которая по-прежнему требует огромного количества энергии. [8]

Политика

[ редактировать ]

Государственная политика помогает обсуждать и обеспечивать рыночные стимулы для более эффективного использования материалов. Препятствия на пути повышения материальной эффективности включают нерешительность в отношении инвестиций, отсутствие доступной и доступной информации, а также экономические препятствия. [20] Однако в некоторых странах для достижения упомянутых целей был создан широкий спектр политических стратегий и инноваций. [20] К ним относятся нормативные акты и руководящие принципы; экономические стимулы; добровольные соглашения и действия; информация, образование и обучение; и финансирование исследований, разработок и демонстраций. [21]

В 2022 году Соединенные Штаты запустили программу «Инновации, эффективность и альтернативы критически важных материалов». Целью проекта будет изучение, разработка, демонстрация и торговля с основной целью создания новых альтернатив важнейшим материалам, содействия эффективному производству и использованию. [22] Кроме того, Министерство энергетики США выпустило новую «Пилотную программу энергоэффективных материалов для некоммерческих организаций», призванную предоставить некоммерческим организациям финансирование для модернизации строительных материалов с целью повышения энергоэффективности , снижения затрат на коммунальные услуги и сокращения выбросов углекислого газа.

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж Уоррелл, Эрнст; Оллвуд, Джулиан; Гутовски, Тимоти (01 ноября 2016 г.). «Роль эффективности использования материалов в охране окружающей среды» . Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов . 41 (1): 575–598. doi : 10.1146/annurev-environ-110615-085737 . ISSN   1543-5938 .
  2. ^ Оллвуд, Джулиан М.; Эшби, Майкл Ф.; Гутовски, Тимоти Г.; Уоррелл, Эрнст (1 января 2011 г.). «Материальная эффективность: официальный документ» . Ресурсы, сохранение и переработка . 55 (3): 362–381. дои : 10.1016/j.resconrec.2010.11.002 . ISSN   0921-3449 .
  3. ^ Jump up to: а б Оллвуд, Джулиан М.; Эшби, Майкл Ф.; Гутовски, Тимоти Г.; Уоррелл, Эрнст (13 марта 2013 г.). «Материальная эффективность: предоставление материальных услуг при меньшем материальном производстве» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 371 (1986): 20120496. Бибкод : 2013RSPTA.37120496A . дои : 10.1098/rsta.2012.0496 . ПМЦ   3575569 . ПМИД   23359746 .
  4. ^ Лифсет, Рид; Экельман, Мэтью (13 марта 2013 г.). «Материальная эффективность в многоматериальном мире» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 371 (1986): 20120002. Бибкод : 2013RSPTA.37120002L . дои : 10.1098/rsta.2012.0002 . ПМИД   23359743 . S2CID   6072153 .
  5. ^ Шахбази, Саша (2018). Устойчивое производство посредством управления эффективностью материалов (кандидатская диссертация). Университет Мелардален.
  6. ^ Озташ, Сание Караман (2015). «Устойчивые процессы производства строительных материалов: энергоэффективность» . Прикладная механика и материалы . 789–790: 1145–1149. doi : 10.4028/www.scientific.net/AMM.789-790.1145 . ISSN   1662-7482 . S2CID   112786900 .
  7. ^ Орр, Джон; Древнюк, Михал П.; Уокер, Ян; Ибелл, Тим; Коппинг, Александр; Эммитт, Стивен (01 января 2019 г.). «Минимизация энергопотребления в строительстве: взгляды практиков на эффективность использования материалов» . Ресурсы, сохранение и переработка . 140 : 125–136. doi : 10.1016/j.resconrec.2018.09.015 . ISSN   0921-3449 . S2CID   115514523 .
  8. ^ Jump up to: а б с ОЭСР (12 февраля 2015 г.). «Материальная основа мировой экономики» . Материальные ресурсы, производительность и окружающая среда . Исследования ОЭСР по зеленому росту. стр. 61–68. doi : 10.1787/9789264190504-8-en . ISBN  9789264190498 .
  9. ^ Шахбази, Саша; Викторссон, Магнус; Курдве, Мартин; Йонссон, Кристина; Бьелкемир, Маркус (2016). «Материальная эффективность в производстве: шведские данные о потенциале, барьерах и стратегиях» . Журнал чистого производства . 127 : 438–450. дои : 10.1016/j.jclepro.2016.03.143 . Проверено 31 августа 2021 г.
  10. ^ Паулюк, Стефан; Херен, Нико (2021). «Материальная эффективность и ее вклад в смягчение последствий изменения климата в Германии: анализ сценария глубокой декарбонизации до 2060 года» . Журнал промышленной экологии . 25 (2): 479–493. дои : 10.1111/jiec.13091 . ISSN   1088-1980 . S2CID   234421904 .
  11. ^ Брендстрем, Йохан; Эрикссон, Ола (15 марта 2022 г.). «Насколько циклична цепочка создания стоимости? Предлагаем показатель эффективности материалов для оценки бизнес-моделей» . Журнал чистого производства . 342 : 130973. doi : 10.1016/j.jclepro.2022.130973 . ISSN   0959-6526 . S2CID   246909298 .
  12. ^ Jump up to: а б с «Материальная эффективность при переходе к чистой энергетике – анализ» . МЭА . Проверено 15 декабря 2022 г.
  13. ^ Хертвич, Эдгар Дж; Али, Салим; Чаччи, Лука; Фишман, Томер; Херен, Нико; Масанет, Эрик; Асгари, Фарназ Ноджаван; Оливетти, Эльза; Паулюк, Стефан; Ту, Цинши; Вольфрам, Пол (16 апреля 2019 г.). «Стратегии повышения эффективности использования материалов для сокращения выбросов парниковых газов, связанных со зданиями, транспортными средствами и электроникой — обзор» . Письма об экологических исследованиях . 14 (4): 043004. Бибкод : 2019ERL....14d3004H . дои : 10.1088/1748-9326/ab0fe3 . ISSN   1748-9326 . S2CID   159348076 .
  14. ^ Рэйни, Ребекка Фэйрли (8 февраля 2011 г.). «10 современных энергоэффективных строительных материалов» . Как все работает . Проверено 23 октября 2015 г.
  15. ^ Цзи, Янцзянь; Цзяо, Роджер Дж.; Чен, Лян; Ву, Чуньлун (01 февраля 2013 г.). «Экологичная модульная конструкция для повышения эффективности использования материалов: модель совместной оптимизации лидера и последователя» . Журнал чистого производства . 41 : 187–201. дои : 10.1016/j.jclepro.2012.09.022 . ISSN   0959-6526 .
  16. ^ Jump up to: а б «Стоимость переработки» . big.stanford.edu . Проверено 15 декабря 2022 г.
  17. ^ Jump up to: а б «25 лучших фактов и статистики по вторичной переработке отходов на 2022 год» . Всемирный экономический форум . 22 июня 2022 г. Проверено 16 декабря 2022 г.
  18. ^ Лим, Джонхун; Ан, Ючан; Чо, Хёнтэ; Ким, Чонхван (01 сентября 2022 г.). «Оптимальная стратегия сортировки пластиковых отходов с учетом экономической целесообразности повышения эффективности переработки» . Технологическая безопасность и защита окружающей среды . 165 : 420–430. дои : 10.1016/j.psep.2022.07.022 . ISSN   0957-5820 . S2CID   250475041 .
  19. ^ Ван Эвейк, Стейн; Стегеманн, Джулия А.; Экинс, Пол (август 2018 г.). «Глобальные потоки бумаги в течение жизненного цикла, показатели переработки и эффективность использования материалов: глобальные потоки бумаги, переработка, эффективность использования материалов» . Журнал промышленной экологии . 22 (4): 686–693. дои : 10.1111/jiec.12613 . S2CID   38565989 .
  20. ^ Jump up to: а б Седерхольм, Патрик; Тилтон, Джон Э. (01 апреля 2012 г.). «Материальная эффективность: экономическая перспектива» . Ресурсы, сохранение и переработка . 61 : 75–82. doi : 10.1016/j.resconrec.2012.01.003 . ISSN   0921-3449 .
  21. ^ Уоррелл, Эрнст; Левин, Марк; Прайс, Линн; Мартин, Натан; ван ден Брук, Ричард; Блок, Корнелис (1997). «Потенциалы и политические последствия повышения эффективности использования энергии и материалов» . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  22. ^ «Важнейшие инновации в материалах, эффективность и альтернативы» . Energy.gov.ru . Проверено 16 декабря 2022 г.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6a7d5565db1cfe0e8ead382ad20dcd91__1706022780
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6a/91/6a7d5565db1cfe0e8ead382ad20dcd91.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Material efficiency - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)