Зеленая инженерия - Green engineering

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 загрязнение который возникает в результате строительства или эксплуатации объекта, (2) минимизация воздействия на население потенциальных опасностей (включая сокращение токсичность ), (3) улучшенное использование вещества и энергии на протяжении всего жизненного цикла продукта и процессов, и (4) поддержание экономической эффективности и жизнеспособности.[1] Зеленая инженерия может стать всеобъемлющей основой для всех дизайнерских дисциплин.

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, защищая здоровье и благополучие человека.
  3. Используйте мышление жизненного цикла во всей инженерной деятельности.
  4. Убедитесь, что все входящие и выходящие материалы и энергия являются максимально безопасными и безвредными.
  5. Сведите к минимуму истощение природных ресурсов.
  6. Предотвратить отходы.
  7. Разрабатывайте и применяйте инженерные решения, учитывая местную географию, стремления и культуру.
  8. Создавать инженерные решения помимо существующих или доминирующих технологий; улучшать, вводить новшества и изобретать (технологии) для достижения устойчивость.
  9. Активно вовлекайте сообщества и заинтересованные стороны в разработку инженерных решений.[2][3]

В 2003 г. Американское химическое общество представил новый список из двенадцати принципов:

  1. По своей природе, а не по обстоятельствам - проектировщикам необходимо стремиться к тому, чтобы все материалы и энергия на входе и выходе были как можно более безопасными по своей природе.
  2. Профилактика вместо обработки - лучше предотвращать отходы, чем обрабатывать или убирать отходы после их образования.
  3. Дизайн для разделения - Операции разделения и очистки должны быть спроектированы таким образом, чтобы минимизировать потребление энергии и использование материалов.
  4. Максимизация эффективности - продукты, процессы и системы должны быть спроектированы таким образом, чтобы максимизировать эффективность массы, энергии, пространства и времени.
  5. Вывод с выталкиванием и с подачей на ввод - продукты, процессы и системы должны «выталкиваться», а не «проталкиваться на входе» за счет использования энергии и материалов.
  6. Сохранение сложности - встроенная энтропия и сложность должны рассматриваться как вложения при принятии решений по переработке, повторному использованию или выгодному размещению.
  7. Прочность, а не бессмертие - Целью дизайна должна быть целевая долговечность, а не бессмертие.
  8. Удовлетворяйте потребности, минимизируйте излишки - Проектирование с учетом ненужной емкости или возможностей (например, «один размер подходит всем») следует рассматривать как недостаток дизайна.
  9. Сведение к минимуму разнообразия материалов - разнообразие материалов в многокомпонентных продуктах должно быть сведено к минимуму, чтобы способствовать разборке и сохранению ценности.
  10. Интеграция потоков материалов и энергии - проектирование продуктов, процессов и систем должно включать интеграцию и взаимосвязь с доступными потоками энергии и материалов.
  11. Дизайн для коммерческой «загробной жизни» - продукты, процессы и системы должны быть разработаны для работы в коммерческой «загробной жизни».
  12. Возобновляемая энергия, а не истощение - вводимые материалы и энергия должны быть возобновляемыми, а не истощающимися.[4]

Системный подход

Многие инженерные дисциплины занимаются экологической инженерией. Это включает в себя экологичный дизайн, анализ жизненного цикла (LCA), Предотвращение загрязнения, дизайн для окружающей среды (DfE), дизайн для разборки (DfD) и дизайн для переработки (DfR). Таким образом, зеленая инженерия - это подмножество устойчивая инженерия.[5]Зеленая инженерия включает четыре основных подхода к улучшению процессов и продуктов, чтобы сделать их более эффективными с экологической точки зрения.[6]

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

Зеленая инженерия подходит к проектированию с систематической 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 пространством , чувство места, рассмотрение карты участка как набора потоков через границу и рассмотрение комбинаций этих систем в более крупных регионах, например, в городских районах. Анализ жизненного цикла является важным инструментом экологической инженерии, который обеспечивает целостное представление продукта, процесса или деятельности, включая сырье, производство, транспортировку, распространение, использование, техническое обслуживание, переработку и окончательную утилизацию. Оценка жизненного цикла продукта должна дать полную картину продукта. Первый шаг в жизни Оценка цикла заключается в сборе данных о потоке материала через идентифицируемое общество. После того, как известны количества различных компонентов такого потока, Оцениваются важные функции и влияние каждого этапа производства, изготовления, использования и восстановления / утилизации. В устойчивом проектировании инженеры должны оптимизировать переменные, которые обеспечивают лучшую производительность во временных рамках.[7]

Системный подход, применяемый в зеленой инженерии, аналогичен стоимостная инженерия (VE). Даниэль А. Валлеро сравнил «зеленую» инженерию как форму VE, потому что обе системы требуют, чтобы все элементы и связи в рамках всего проекта рассматривались для повышения ценности проекта. Каждый компонент и шаг системы должны подвергаться сомнению. Определение общей ценности определяется не только рентабельностью проекта, но и другими ценностями, включая факторы окружающей среды и здоровья населения. Таким образом, в более широком смысле виртуальная инженерия совместима с зеленой инженерией и может быть идентична ей, поскольку виртуальная инженерия нацелена на результативность, а не только на эффективность, то есть проект предназначен для достижения нескольких целей без ущерба для каких-либо важных ценностей. Эффективность это инженерный и термодинамический термин для отношения входящей и выходной энергии и массы в системе. Когда коэффициент приближается к 100%, система становится более эффективной. Эффективность требует обеспечения эффективности для каждого компонента, но также и того, чтобы интеграция компонентов приводила к эффективному дизайну, основанному на множестве значений.[8]Зеленая инженерия - это тоже вид параллельное проектирование, поскольку для достижения нескольких целей проектирования задачи необходимо распараллеливать.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Агентство по охране окружающей среды США (2014 г.), Зеленая инженерия. http://www.epa.gov/oppt/greenengineering/
  2. ^ Зеленая инженерия: Конференция по определению принципов, Сандестин, Флорида, май 2003 г.
  3. ^ P.T. Анастас и Дж.Б. Циммерман (2003). Дизайн через Двенадцать принципов зеленой инженерии. Env. Sci. and Tech., 37, 5, 94A-101A.
  4. ^ Американское химическое общество (2014). 12 принципов зеленой инженерии. http://www.acs.org/content/acs/en/greenchemistry/what-is-green-chemistry/principles/12-principles-of-green-engineering.html.
  5. ^ Кабесас, Эриберто; Mauter, Meagan S .; Шоннард, Дэвид; Вы, Fengqi (2018). «Виртуальный специальный выпуск ACS Sustainable Chemistry & Engineering по системному анализу, проектированию и оптимизации для обеспечения устойчивости». ACS Устойчивая химия и инженерия. 6 (6): 7199. Дои:10.1021 / acssuschemeng.8b02227.
  6. ^ Д. Валлеро и К. Бразье (2008 г.), Устойчивый дизайн: наука об устойчивости и экологическая инженерия. John Wiley and Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси, ISBN  0470130628.
  7. ^ Д. Валлеро и К. Бразье (2008).
  8. ^ Д. Валлеро (2003). Инжиниринг рисков опасных отходов. Баттерворт-Хайнеманн, Амстердам, Нидерланды и Бостон, Массачусетс, ISBN  0750677422.

внешняя ссылка