Зеленая инженерия

Зеленая инженерия подходит к проектированию продуктов и процессов, применяя финансово и технологически осуществимые принципы для достижения одной или нескольких из следующих целей: (1) уменьшение количества загрязнения , создаваемого строительством или эксплуатацией объекта, (2) минимизация воздействия потенциальных опасностей на население (включая снижение токсичности ), (3) улучшение использования материи и энергии на протяжении всего жизненного цикла продукта и процессов и (4) поддержание экономической эффективности и жизнеспособности. Зеленая инженерия может стать всеобъемлющей основой для всех дисциплин проектирования.

История

Концепция «зеленой инженерии» зародилась между 1966 и 1970 годами при Организации экономического сотрудничества и развития под названием «Десять экологических заповедей для граждан Земли». Идея была выражена визуально в виде следующего цикла, начинающегося с первой заповеди и заканчивающегося десятой:

1. Уважайте законы природы
2. Учитесь как ответственные граждане Земли у мудрости природы.
3. Не уменьшать множественное богатство, обилие живых видов
4. Не загрязняйте
5. Каждый день берите на себя ответственность за наших детей и детей наших детей.
6. Следуйте принципу охраны природы/устойчивости во всей экономической деятельности!
7. Действуй, как говоришь!
8. Предпочитают небольшие умные и интеллектуальные решения проблем, включая рационального и эмоционального интеллекта. факторы
9. Информация об экологическом ущербе принадлежит человечеству, а не (только) привилегированному крупному бизнесу.
10. Внимательно слушайте, что говорит вам ваше собственное тело о влиянии вашей очень личной социальной и природной среды на ваше благополучие.

Затем эта идея была представлена ​​Питером Менке-Глюкертом на конференции Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры в Париже в 1968 году. Эти принципы аналогичны принципам «зеленой инженерии» в том смысле, что каждый человек несет внутреннюю ответственность за соблюдение этих ценностей. Доктор Плотка-Василька считает, что Десять экологических заповедей для граждан Земли повлияли на «Принципы зеленой инженерии», которые, как утверждается, подразумевают, что все инженеры обязаны поддерживать устойчивые ценности и методы при создании новых процессов.

«Зеленая инженерия» является частью более масштабного движения за устойчивые методы создания таких продуктов, как химические соединения. Это движение более широко известно как зеленая химия , и с 1991 года его возглавляют Пол Анастас и Джон К. Уорнер . Зеленая химия, будучи старше «зеленой инженерии», является более исследованной областью исследований и началась в 1991 году с создания 12 принципов «зеленой химии».

12 принципов зеленой инженерии

19 мая 2003 года Пол Анастас вместе со своей будущей женой Джули Циммерман разработали 12 принципов «зеленой инженерии». Это расширило 12 принципов зеленой химии и включило не только рекомендации о том, каким теоретически должно быть экологически безопасное химическое вещество, но и какие шаги следует предпринять для создания экологически сознательной альтернативы этому химическому веществу. Экологически сознательная мысль может быть применена к инженерным дисциплинам, таким как инженеры -строители и инженеры- механики , при рассмотрении практик с негативным воздействием на окружающую среду, таких как гидратация бетона . Эти принципы по-прежнему были сосредоточены на химических процессах, причем около половины относились к инженерам. Существует множество способов взаимодействия 12 принципов зеленой химии и 12 принципов зеленой инженерии, на которые ссылаются Цзэ-Лун Чен и др. как «перекрестные связи». Каждый принцип зеленой инженерии имеет одну или несколько соответствующих «перекрестных связей» с принципами зеленой химии. Например, принцип 1 «зеленой инженерии» - «Неотъемлемый, а не косвенный», который имеет перекрестные связи с принципами 1, 3 и 8 зеленой химии.

9 принципов зеленой инженерии

19 мая 2003 года во время конференции в отеле Sandestin Resort во Флориде группа, состоящая примерно из 65 химиков, инженеров и правительственных чиновников, встретилась, чтобы разработать сокращенный набор экологических принципов, касающихся инженеров и инженерного дела. После 4 дней дебатов и предложений была создана Сандестинская декларация. Эта декларация установила 9 принципов «зеленой» инженерии, которые сузили круг задач до тех, которых инженеры-технологи могут соблюдать, с упором на разработку процессов и продуктов с учетом будущего. Полученные в результате 9 принципов были позже поддержаны и признаны Агентством по охране окружающей среды США , Национальным научным фондом , Министерством энергетики (Национальная лаборатория Лос-Аламоса) и Институтом зеленой химии ACS . ^® .

Устойчивое проектирование

« Устойчивая инженерия » и «зеленая инженерия» — термины, которые часто используются как синонимы. Основное различие между ними заключается в том, что зеленая инженерия «оптимизирована для минимизации негативных последствий без истощения ресурсов, доступных в природной среде», а устойчивая инженерия «более направлена ​​на построение лучшего будущего для следующих поколений». Идея устойчивого развития переплелась с инженерией и химией в начале 21 века. Одной из часто цитируемых книг, которая принесла инженерам идею устойчивого развития, была публикация «Устойчивая инфраструктура: принципы на практике», написанная Чарльзом Эйнгером и Ричардом Феннером.

Принципы

Зеленая инженерия следует девяти руководящим принципам:

1. Комплексно проектируйте процессы и продукты, используйте системный анализ и интегрируйте инструменты оценки воздействия на окружающую среду.
2. Сохранять и улучшать природные экосистемы, одновременно защищая здоровье и благополучие людей.
3. Используйте мышление жизненного цикла во всех инженерных действиях.
4. Обеспечьте, чтобы все входные и выходные материалы и энергия были максимально безопасными и безвредными.
5. Минимизировать истощение природных ресурсов.
6. Предотвратите отходы.
7. Разрабатывайте и применяйте инженерные решения, зная при этом местную географию, стремления и культуры.
8. Создавать инженерные решения, выходящие за рамки существующих или доминирующих технологий; совершенствовать, внедрять инновации и изобретать (технологии) для достижения устойчивости .
9. Активно привлекайте сообщества и заинтересованные стороны к разработке инженерных решений.

В 2003 году Американское химическое общество представило новый список из двенадцати принципов:

1. Неотъемлемое, а не косвенное. Проектировщики должны стремиться к тому, чтобы все материалы и энергетические входы и выходы были как можно более неопасными по своей сути.
2. Профилактика вместо обработки. Лучше предотвратить образование отходов, чем обрабатывать или убирать отходы после их образования.
3. Проектирование разделения. Операции по разделению и очистке должны быть спроектированы так, чтобы свести к минимуму потребление энергии и использование материалов.
4. Максимизация эффективности. Продукты, процессы и системы должны быть спроектированы так, чтобы максимизировать эффективность массы, энергии, пространства и времени.
5. Зависимость от выхода или за счет ввода. Продукты, процессы и системы должны быть «вытягиваемы на выходе», а не «выталкиваемы на входе» за счет использования энергии и материалов.
6. Сохраняйте сложность. Встроенную энтропию и сложность следует рассматривать как инвестицию при принятии решения о переработке, повторном использовании или полезной утилизации.
7. Долговечность, а не бессмертие. Целью дизайна должна быть целевая долговечность, а не бессмертие.
8. Удовлетворение потребностей, минимизация излишков. Проектирование решений с учетом ненужной мощности или возможностей (например, «один размер подходит всем») следует считать недостатком проекта.
9. Минимизируйте разнообразие материалов. Разнообразие материалов в многокомпонентных продуктах должно быть сведено к минимуму, чтобы способствовать разборке и сохранению ценности.
10. Интегрируйте потоки материалов и энергии. Проектирование продуктов, процессов и систем должно включать интеграцию и взаимосвязь с доступными потоками энергии и материалов.
11. Проектирование для коммерческой «загробной жизни». Продукты, процессы и системы должны быть спроектированы для работы в коммерческой «загробной жизни».
12. Возобновляемые, а не истощающиеся. Затраты материалов и энергии должны быть возобновляемыми, а не истощающимися.

Системный подход

Многие инженерные дисциплины связаны с «зеленым» проектированием. Сюда входит устойчивое проектирование , анализ жизненного цикла (LCA), предотвращение загрязнения, проектирование для окружающей среды (DfE), проектирование для разборки (DfD) и проектирование для переработки (DfR). Таким образом, зеленая инженерия является разновидностью устойчивой инженерии . Зеленая инженерия включает в себя четыре основных подхода к улучшению процессов и продуктов, чтобы сделать их более эффективными с экологической точки зрения.

1. Сокращение отходов;
2. Управление материалами;
3. Предотвращение загрязнения; и,
4. Улучшение продукта.

«Зеленая» инженерия подходит к проектированию с системной точки зрения, которая объединяет множество профессиональных дисциплин. В дополнение ко всем инженерным дисциплинам, зеленая инженерия включает в себя планирование землепользования, архитектуру, ландшафтную архитектуру и другие области дизайна, а также социальные науки (например, для определения того, как различные группы людей используют продукты и услуги). Зеленые инженеры занимаются космосом. , чувство места, рассмотрение карты объекта как набора потоков через границу и рассмотрение комбинаций этих систем в более крупных регионах, например, в городских районах. Анализ жизненного цикла — это важный инструмент «зеленой» инженерии, который обеспечивает целостное представление о продукте, процессе или деятельности в целом, включая сырье, производство, транспортировку, распространение, использование, техническое обслуживание, переработку и окончательную утилизацию. Оценка жизненного цикла должна дать полную картину продукта. Первым шагом в оценке жизненного цикла является сбор данных о потоке материала через идентифицируемое общество. Как только количества различных компонентов такого потока станут известны, оцениваются важные функции и последствия каждого этапа производства, изготовления, использования и восстановления/утилизации. В устойчивом проектировании инженеры должны оптимизировать переменные, которые обеспечивают наилучшую производительность во временных рамках.

Системный подход, используемый в «зеленом» инжиниринге, аналогичен «инжинирингу стоимости» (VE). Дэниел А. Валлеро сравнил зеленое проектирование с формой ЭЭ, поскольку обе системы требуют, чтобы все элементы и связи в рамках всего проекта учитывались для повышения ценности проекта. Каждый компонент и шаг системы должны быть подвергнуты сомнению. Установление общей стоимости определяется не только экономической эффективностью проекта, но и другими ценностями, включая факторы окружающей среды и здоровья населения. Таким образом, более широкий смысл ЭЭ совместим и может быть идентичен экологическому проектированию, поскольку ЭЭ нацелено на эффективность, а не просто результативность, т.е. проект предназначен для достижения нескольких целей, не жертвуя при этом какими-либо важными ценностями. Эффективность — это инженерный и термодинамический термин, обозначающий соотношение поступления и вывода энергии и массы в системе. Когда соотношение приближается к 100%, система становится более эффективной. Эффективность требует, чтобы эффективность была достигнута для каждого компонента, а также чтобы интеграция компонентов привела к эффективной конструкции, основанной на множестве ценностей. Экологическое проектирование также является разновидностью параллельного проектирования , поскольку задачи необходимо распараллеливать для достижения нескольких целей проектирования.

Выполнение

Ионные жидкости

Ионную жидкость можно описать просто как соль в жидком состоянии, проявляющую трибоэлектрические свойства, которые позволяют использовать ее в качестве смазки. Традиционные растворители состоят из масел или синтетических соединений, таких как фторуглероды , которые, находясь в воздухе, могут действовать как парниковый газ . Ионные жидкости нелетучи и обладают высокой термической стабильностью и, как утверждает Лей, «они представляют собой «более экологичную» альтернативу стандартным растворителям». Ионные жидкости также могут использоваться для улавливания углекислого газа или в качестве компонента при производстве биоэтанола в процессе газификации.

Керамическая плитка

Производство керамической плитки обычно представляет собой энерго- и водоемкий процесс. Фрезерование керамической плитки похоже на фрезерование цемента для бетона, где используется как сухой, так и мокрый процесс фрезерования. При мокром помоле обычно получается плитка более высокого качества с более высокими затратами энергии и воды, тогда как при сухом помоле получается материал более низкого качества с меньшими затратами.

См. также

• Гражданское строительство
• Экотехнологии
• Экологическая инженерия
• Экологическая инженерия
• Экологические технологии
• Оценка воздействия
• Зеленое здание
• Озеленение
• Опасность (риск)
• Оценка жизненного цикла
• Технологическое проектирование
• Оценка риска
• Устойчивое проектирование
• Системная инженерия

Внешние ссылки

• Агентство по охране окружающей среды США (2014 г.). «Зеленая инженерия». http://www.epa.gov/oppt/greenengineering/pubs/basic_info.html
• Ванегас, Хорхе (2004). «Практика устойчивого проектирования. Введение». Издательство ASCE.
• Анталия, Турция , (1997). «XI Всемирный лесной конгресс» (Том 3, тема 2), получено с http://www.fao.org/forestry/docrep/wfcxi/publi/v3/T12E/2-3.HTM. Архивировано 19 января 2011 г. в Wayback Machine
• http://www.sustainableengineeringdesign.com
• https://engineering.purdue.edu/EEE/Research/Areas/sustainable.html
• https://archive.today/20030526060813/http://www7.caret.cam.ac.uk/sustainability.htm
• https://web.archive.org/web/20130926012810/http://www.aaas.org/programs/international/caip/events/fall97/sanio.html