Индустриялық жүйелердегі материя және энергия ағындарының зерттелуі

Кіріспе

Өнеркәсіптік жүйелердегі зат пен энергия ағынын зерттеу

Өнеркәсіптік экология (IE) – өнеркәсіптік жүйелердегі зат пен энергия ағынын зерттейтін ғылым. Әлемдік өнеркәсіптік экономиканы жерден ресурстарды өндіріп, оларды адамзаттың қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін сатуға және сатып алуға болатын өнімдерге, тауарларға және қызметтерге айналдыратын өнеркәсіптік процестердің желісі ретінде қарастыруға болады. Өнеркәсіптік экология заманауи қоғамның жұмыс істеуін қамтамасыз ететін өндірістік процестерді мөлшерлеп бағалауға және құжаттауға бағытталған. Өнеркәсіптік экологтар көбінесе өнеркәсіптік қызметтің қоршаған ортаға тигізетін әсері, планетаның табиғи ресурстарын пайдалану және қалдықтарды жою мәселелерімен айналысады. Өнеркәсіптік экология – инженерлік, экономикалық, әлеуметтану, токсикология және жаратылыстану ғылымдарының аспектілерін біріктіретін жас, бірақ дамитын көп салалы зерттеу саласы. Өнеркәсіптік экология «жүйеге негізделген, көпсалалы дискурс ретінде анықталды, ол күрделі интеграцияланған адам/табиғи жүйелердің пайда болатын мінез-құлқын түсінуге тырысады». Атауы табиғи жүйелердің аналогиясын тұрақты өнеркәсіптік жүйелерді жобалауды түсінуге көмектесу үшін пайдалану керек деген идеядан туындайды. Фрош пен Галлопулостың көзқарасы: «Неге біздің өнеркәсіптік жүйеміз экожүйе сияқты әрекет етпеуі керек, онда бір түрдің қалдықтары екінші түр үшін ресурс бола алады? Неге бір саланың өнімдері екінші саланың кірісі болмауы керек, осылайша шикізатты аз пайдалануға, ластануды азайтуға және қалдықтарды өңдеуге жұмсалатын шығындарды үнемдеуге болады?» Екінші буын биоотын пайдалану. Мысалы, майды немесе тамақ пісіру майын көліктерге отын ретінде пайдаланылатын биодизельге айналдыру. Оңтүстік Африканың Ұлттық таза өндіріс орталығы (NCPC) аймақтың өнеркәсіптерін материалдық тұрғыдан тиімді ету үшін құрылды. Тұрақты әдістерді қолданудың нәтижесі энергия шығындарының төмендеуі және қалдықтарды басқарудың жақсаруы болады. Бағдарламада өзгерістерді енгізу үшін қолданыстағы компаниялар бағаланады. Ауыз су емес суды қайта пайдалану. Полимерленген тауық қауырсынынан жасалған биоразделмелі пластик, ол 90% кератинді құрайды және Еуроодақ пен АҚШ-та жылына 6 миллион тоннадан астам қалдық құрайды. Ауыл шаруашылығы қалдықтары ретінде тауық қауырсындары қайта өңделіп, бір рет қолданылатын пластикалық өнімдерге айналады, содан кейін олар топыраққа оңай ыдырайды. Toyota Motor Company шығаратын парниктік газдардың бір бөлігін жылу энергиясы ретінде қайтадан жүйеге қайтарады. Anheuser Busch компаниясы Blue Marble биохимиялық компаниясымен «жасыл» өнімдер үшін сыра жасау қалдықтарын негіз ретінде пайдалану туралы меморандумға қол қойды. Petra Nova мұнайын күшейтілген өндіріс. Аяқ киім табаны, еден плиткалары, ғимараттарды оқшаулау, автомобиль прокладкалары, қолөнер материалдары және топырақ кондиционері үшін шарап бөтелкелерінен саңылауды қайта пайдалану. Австралияның Сидней қаласында орналасқан Darling Quarter Commonwealth Bank Place North ғимараты ағынды суларды қайта өңдеп, қайта пайдаланады. 100% қайта өңделетін және қоршаған ортаға зиян келтірмейтін өсімдік негізінде жасалған пластикалық қаптама. Тамақ қалдықтарын компост ретінде пайдалануға болады, ол болашақта тамақ өндіру үшін табиғи тыңайтқыш ретінде қолданылады. Сонымен қатар, ластанбаған тамақ қалдықтары азық-түлік қауіпсіздігінен зардап шеккендерді тамақтандыру үшін пайдаланылуы мүмкін. Hellisheiði геотермальдық электр станциясы Рейкьявик қаласына электр энергиясы мен ыстық су өндіру үшін жер асты суын пайдаланады. Олардың көміртегі қосалқы өнімдері Жерге қайтарылып, кальцийленеді, нәтижесінде станция көміртегінің нөлдік эмиссиясына ие болады.

Industrial ecology (IE) is the study of material and energy flows through industrial systems. The global industrial economy can be modelled as a network of industrial processes that extract resources from the Earth and transform those resources into by products, products and services which can be bought and sold to meet the needs of humanity. Industrial ecology seeks to quantify the material flows and document the industrial processes that make modern society function. Industrial ecologists are often concerned with the impacts that industrial activities have on the environment, with use of the planet's supply of natural resources, and with problems of waste disposal. Industrial ecology is a young but growing multidisciplinary field of research which combines aspects of engineering, economics, sociology, toxicology and the natural sciences. Industrial ecology has been defined as a "systems based, multidisciplinary discourse that seeks to understand emergent behavior of complex integrated human/natural systems". The name comes from the idea that the analogy of natural systems should be used as an aid in understanding how to design sustainable industrial systems. Frosch and Gallopoulos' vision was "why would not our industrial system behave like an ecosystem, where the wastes of a species may be resource to another species? Why would not the outputs of an industry be the inputs of another, thus reducing use of raw materials, pollution, and saving on waste treatment?" Using second generation biofuels. An example of this is converting grease or cooking oil to biodiesels to fuel vehicles. South Africa's National Cleaner Production Center (NCPC) was created in order to make the region's industries more efficient in terms of materials. Results of the use of sustainable methods will include lowered energy costs and improved waste management. The program assesses existing companies to implement change. Onsite non potable water reuse
Biodegradable plastic created from polymerized chicken feathers, which are 90% keratin and account for over 6 million tons of waste in the EU and US annually. As agricultural waste, the chicken feathers are recycled into disposable plastic products which are then easily biodegraded into soil. Toyota Motor Company channels a portion of the greenhouse gases emitted back into their system as recovered thermal energy. Anheuser Busch signed a memorandum of understanding with biochemical company Blue Marble to use brewing wastes as the basis for its "green" products. Enhanced oil recovery at Petra Nova. Reusing cork from wine bottles for use in shoe soles, flooring tiles, building insulation, automotive gaskets, craft materials, and soil conditioner. Darling Quarter Commonwealth Bank Place North building in Sydney, Australia recycles and reuses its wastewater. Plant based plastic packaging that is 100% recyclable and environmentally friendly. Food waste can be used for compost, which can be used as a natural fertilizer for future food production. Additionally, food waste that has not been contaminated can be used to feed those experiencing food insecurity. Hellisheiði geothermal power station uses ground water to produce electricity and hot water for the city of Reykjavik. Their carbon byproducts are then injected back into the Earth and calcified, leaving the station with a net zero carbon emission.

Болашақ бағыттары

Фрош пен Галлопулос танымал еткен экожүйе метафорасы өнеркәсіптік экология үшін жүйелерге көбінесе механикалық көзқараспен қараудан, тұрақтылықты күрделі жүйенің туындайтын қасиеті ретінде қарауға көшуді білдіруі мүмкін. Онсан индустриалды паркі – дамудың жасыл өсім моделін іске асыруға қатысты саясат пен тәжірибелердің мысалы ретінде қызмет етуге бағытталған іс-шаралар бағдарламасы. EIP моделінің мүмкін болатын пайдасы Корея Республикасында байқалады, онда әртүрлі салалардағы 1000-нан астам кәсіпорын Оңтүстік Кореядағы Ульсан Мипо және Онсан индустриалды парктерін мекендейді. Бұл парк – Оңтүстік Кореяның өнеркәсіптік астанасы, себебі онда 100 000-нан астам жұмыс орны бар. Су қалдықтарын басқару жүйелерінде кең таралған практика – қалған "шөкпе"ні тыңайтқыш ретінде пайдалану. Қалдық судың құрамында фосфор мен азот көп, олар тыңайтқыштар үшін құнды химиялық заттар. Gjenge makers ltd – өнеркәсіптік экологияның тағы бір мысалы. Компания пайдаланбаған пластикті алып, одан кірпіш жасайды. Gjenge makers қаптама фабрикалары мен қайта өңдеу орталықтарынан қалған пластикалық қалдықтарды қабылдап, төсеу тастарын сатады.