Transcript Technologie mało- i bezodpadowe* *Wzorce do naśladowania

Technologie mało- i bezodpadowe
Czy może być produkcja bezodpadowa?
+
Wzorce do
naśladowania
nowe wiązanie
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
może być np. wytwarzanie polietylenu:
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
1
Technologie mało- i bezodpadowe
Treść wykładu
Ekosystem i antroposystem.
Pojęcie minimalizacji, utylizacji i unieszkodliwiania odpadów – hierarchia działań w celu
minimalizacji Czy
odpadów.
może być produkcja bezodpadowa?
Zmiana procesu technologicznego jako sposób minimalizacji odpadów – Zielona Chemia.
Minimalizacja odpadów w przedsiębiorstwie przemysłowym.
Przyczyny powstawania odpadów – badanie możliwości zmniejszenia ilości odpadów
+
(termodynamika).
Minimalizacja odpadów poprzez realizację małych i dużych inwestycji.
nowe wiązanie
Wdrażanie programów minimalizacji odpadów – Krajowe Centrum Wdrożeń Czystszej Produkcji,
ISO 14 000.
Schemat
blokowy
reakcji
„czystej
Korzyści ekologiczne
i ekonomiczne
wynikające
ze stosowanych
jużsyntezy”
projektów minimalizacji
odpadów.
Przykładowe projekty minimalizacji odpadów w zakładach przemysłowych.
Literatura
1. A. Johansson, Czysta technologia. Środowisko, technika, przyszłość. WNT, Warszawa 1997.
Przykład dotyczący
przemian
chemicznych.
reakcją2002.
2. C. Rosik-Dulewska,
Podstawy gospodarki
odpadami.
Wydaw. Naukowe Taką
PWN, Warszawa
może być
np.
3. T. Stefanowicz,
Wstęp
do wytwarzanie
ekologii i podstaw polietylenu:
ochrony środowiska. Wydaw. Politechniki
Poznańskiej, Poznań 1996.
n CH
+ -CH2-CH
= -(CHUniwersytetu
4. S. Kozłowski,
Przyszłość
Wydaw.
Lubelskiego,
2=CH2 ekorozwoju.
2- Katolickiego
2-CH2)n-CH
2-CH2- Lublin
2005.
5. S. Kozłowski, W drodze do ekorozwoju. Wydaw. Naukowe PWN, Warszawa 1997.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
2
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Czy może być produkcja bezodpadowa?
+
nowe wiązanie
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
może być np. wytwarzanie polietylenu:
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
3
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Czy może dążyć
być produkcja
Powinniśmy
do realizacjibezodpadowa?
właśnie takich procesów
technologii chemicznej. Czy jednak rzeczywiście nie powstają tutaj
żadne odpady, żadne straty ?
Byłoby tak,
+ gdyby zachodziły tylko reakcje pożądane i przebiegały
z wydajnością 100%. Włącznie ze 100% wydajnością atomową.
nowez wiązanie
Większość reakcji przebiega jednak
wydajnością mniejszą,
powstają więc odpady.
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
Pozostał
jeszczeprzemian
problem energii
i energii odpadowej.
Przykład
dotyczący
chemicznych.
Taką reakcją
może być np. wytwarzanie polietylenu:
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
4
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Układ
Czy może być produkcja bezodpadowa?
Aby prowadzić rozważania nad energią i entropią posłużmy się
pojęciem układu zdefiniowanego jako:
- ciało lub zespół
ciał poddanych danej obserwacji i związanym
+
z nią rozważaniem,
- albo część świata fizycznego określonego
nasz wybór granic.
noweprzez
wiązanie
•1.
Schemat
blokowy
reakcji
„czystej
syntezy”
Otoczeniem
układu
niech będzie
wszystko
inne
we wszechświecie
tak daleko, jak jesteśmy tym zainteresowani.
[
1
]
Układ jest otwarty - gdy może wymieniać materię i energię
z otoczeniem,
Przykład
dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
zamknięty
(półotwarty)
- gdy wymienia
z otoczeniem tylko energię,
może
być np.
wytwarzanie
polietylenu:
izolowany (zamknięty) - gdy nie wymienia z otoczeniem ani masy,
nani
CH2energii.
=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
5
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Czy
może byćmówiąc,
produkcja
bezodpadowa?
1.
Najprościej
entropia
układu jest funkcją
prawdopodobieństwa wystąpienia odpowiedniego stanu układu.
Entropia jest miarą nieuporządkowania układu.
+
S = Q/T = k lnW
nowe wiązanie
Dla układu izolowanego możliwe są tylko takie przemiany,
w których
wzrasta
entropia,reakcji
bo ciepło
może przepływać
Schemat
blokowy
„czystej
syntezy”tylko od
ciała o wyższej temperaturze T1 do ciała o niższej temperaturze T2.
Q Q
ΔS przemian
= — - chemicznych.
—>0
Przykład dotyczący
może być np. wytwarzanieT
polietylenu:
2 T1
Taką reakcją
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania układu.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
6
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania układu.
Czy
może być produkcja bezodpadowa?
Nie można zwiększyć uporządkowania układu izolowanego,
bez wymany energii
Każda+ nasza pożądana produkcja jest zwiększeniem
uporządkowania układu. Niezbędne jest więc dostarczanie
nowe
wiązanie tym większe
energii. Im bardziej wyrafinowana
produkcja,
uporządkowanie i bardziej potrzebna energia.
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
2.
Wynika z tego kluczowe znaczenie energii, jej produkcji
i możliwości dysponowania nią. Kluczowe znaczenie ma
wymiana energii między naszym układem i jego otoczeniem
(np. dostarczanie jej do naszej produkcji) i jej przemiana np. na
Przykład
pracę. dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
może być np. wytwarzanie polietylenu:
3.
Taka wymiana energii i jej przemiany zawsze przebiegają
n niestety
CH2=CH
+ -CH2Powstaje
-CH2- odpad
= -(CH
-CH2-CH22-CH2)n
ze2stratami.
w postaci
rozproszonej
energii.
1.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Czy może być produkcja bezodpadowa?
+
nowe wiązanie
Czy mamy jakieś wzorce
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
sposobów produkowania?
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
może być np. wytwarzanie polietylenu:
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
8
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Organizmy żywe
Czy może być produkcja bezodpadowa?
1. Spójrzmy na organizmy żywe. Wzrost entropii to wzrost
nieuporządkowania - to dla organizmu żywego znaczy śmierć.
Byłoby to dążenie do stanu trwałej równowagi z otoczeniem.
+
2. Organizmy żywe są układami otwartymi, które zawdzięczają swą
egzystencję wymianie masy i nowe
energii
ze środowiskiem.
wiązanie
Utrzymanie stanu dalekiego od równowagi wymaga stałego
przepływu
energiiblokowy
i materii. reakcji „czystej syntezy”
Schemat
3. Stan odległy od równowagi, stabilny w czasie nazywa się stanem
stacjonarnym. Układ (czyli w tym wypadku obserwowany
organizm żywy) pobiera energię i materię z otoczenia, ze
Przykład
dotyczący
przemian
chemicznych.
Taką
reakcją
środowiska,
dla podtrzymania
swego
uporządkowania
i eksportuje
może
być np. wytwarzanie
nieporządek
czyli odpady polietylenu:
i ciepło. Aby być wydajnym
energetycznie,
dąży
do-CH
stanu,
w którym produkcja odpadów
n CH2=CH2 +
-CH
2
2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2(entropii) jest minimalna.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
9
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
1. Przyjrzyjmy się dokładniej naturze, która nas otacza i której jesteśmy
może byćdążenie
produkcja
bezodpadowa?
częścią,Czy
zauważmy
do możliwie
dużej wydajności
energetycznej. Aby być wydajnym energetycznie, układ dąży do takiego
stanu, w którym eksport entropii (w tym produkcja odpadów) jest
minimalna. Organizmy
wyższe mają wyższą wydajność energetyczną.
+
nowe wiązanie
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
może być np. wytwarzanie polietylenu:
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
10
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Nasza produkcja
Czy może być produkcja bezodpadowa?
1. Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania. Jest to dążenie do
stanu trwałej równowagi z otoczeniem. Nasza produkcja, ambitna, o
wysokim stopniu przetworzenia to wzrost uporządkowania.
+
Wymaga wymiany
masy i energii.
2. Nasza produkcja musi być układem otwartym, który zawdzięcza swie
nowe wiązanie
działanie wymianie masy i energii z otoczeniem. Utrzymanie stanu
dalekiego od równowagi wymaga stałego przepływu energii i
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
materii.
3. Stan odległy od równowagi, stabilny w czasie nazywa się stanem
stacjonarnym. Powinniśmy dążyć do tworzenia układu w stanie
trwałego zrównoważonego
rozwoju.chemicznych.
Układ (czyli w tym
wypadku
Przykład
dotyczący przemian
Taką
reakcją
nasza
produkcja)
pobiera
energię
i
materię
z
otoczenia,
dla
może być np. wytwarzanie polietylenu:
podtrzymania swego uporządkowania i eksportuje nieporządek czyli
n CH2=CH
-CH
odpady
i ciepło.
Aby
uzyskać
energetyczną,
dążymy
2 +
2-CHwydajność
2- = -(CH
2-CH2)n-CH
2-CHdo
2stanu, w którym produkcja odpadów (entropii) jest minimalna.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Czy może
produkcja
Weźmy
podbyć
uwagę
większebezodpadowa?
układy naturalne.
+
Ekosystem
nowe wiązanie
Ekosystem jest zespołem współzależnych
Schemat
blokowy reakcji
„czysteji syntezy”
od siebie
organizmów
roślinnych
zwierzęcych
oraz przestrzeni fizycznej, w której one żyją. Są
więc jednostkami ekologicznymi wyższego
rzędu, składającymi
się z określonej
biocenozy
i
Przykład
dotyczący przemian
chemicznych.
Taką reakcją
może
być np. wytwarzanie
zajmowanego
przez niąpolietylenu:
biotopu.
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
12
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Czy może
produkcja
1.. Ekosystemy
są być
układami
o wyraźnejbezodpadowa?
tendencji do organizowania
się. Populacje wchodzą we wzajemne związki tworząc sieć
wzajemnych relacji. Im większa różnorodność gatunków, tym
mocniejsza+sieć powiązań.
2. Powiązania polegają między innymi na tym, że odpady
nowe wiązanie
produkowane przez jedne organizmy
są wykorzystywane,
przerabiane przez inne. Gdyby tak nie było ilość odpadów stale by
Schemat
blokowy organizmów.
reakcji „czystej syntezy”
wzrastała,
aż do wyginięcia
3. Występuje też tendencja do maksymalnego wykorzystania
energii, to znaczy wykorzystania wszystkich różnorodnych źródeł
energii oraz uzyskania wysokiej sprawności energetycznej.
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
4. Wbyć
ekosystemach
występuje
więc taka organizacja, by
może
np. wytwarzanie
polietylenu:
minimalizować
produkcję
odpadów
i
maksymalnie
n
CH
=CH
+
-CH
-CH
=
-(CH
-CH
)
-CH
2
2 dostępne
2 źródła
2 energii.
2
2 n
2-CH2wykorzystywać
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Technosystem
Czy może być
produkcja bezodpadowa?
Porównajmy ekosystemy i technosystemy,
+
czyli układy
gospodarcze utworzone przez
człowieka.
nowe wiązanie
Technosystem jest układem różnych
produkcji, których celem jest ogólnie biorąc
wzrost uporządkowania układu, więc musi
występować przepływ energii i materii oraz
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
produkcja odpadów, której nie udaje się
może być np. wytwarzanie polietylenu:
uniknąć.
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
14
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
Technosystemy
może być
produkcja
bezodpadowa?
1. Czy
Poszczególne
instytucje
technosystemu
wchodzą we wzajemne
związki tworząc sieć wzajemnych relacji. Im większa
różnorodność produkcji, tym trwalszy system.
+
2. Powiązania
polegają między innymi na tym, że odpady
produkowane
przez
jedne
zakłady
powinny
być
nowe
wykorzystywane, przerabiane przez
inne.wiązanie
Wtedy ilość odpadów
nie będzie nadmiernie wzrastała.
Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy”
3. Powinna wystąpić też tendencja do maksymalnego
wykorzystania energii, to znaczy wykorzystania wszystkich
różnorodnych źródeł energii oraz uzyskania wysokiej
sprawności energetycznej.
Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
4. Wbyć
technosystemach
powinna
więc być taka organizacja, by
może
np. wytwarzanie
polietylenu:
minimalizować
produkcję
odpadów
i
maksymalnie
n CH
=CH
+
-CH
-CH
=
-(CH
-CH
)
2
2
2
2
2 n-CH2-CH2wykorzystywać
dostępne
źródła
energii. 2
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
15
Technologie mało- i bezodpadowe
Wzorce do naśladowania
•
Wytwarzanie
pożytecznych
to
wzrost
Czy może być
produkcja produktów
bezodpadowa?
upożądkowania, możliwy przy wymianie energii i masy.
•
Wytwarzanie pożytecznych produktów zwykle nie zachodzi
w reakcjach
+ samorzutnych, co również wskazuje na konieczność
dostarczania energii.
•
nowe wiązanie
Stan produkcji i cały system gospodarczy
(technosystemy) to
stan odległy od trwałej równowagi. Powinien być stabilny
Schemat
blokowy
reakcji „czystej
syntezy”
w czasie,
stacjonarny.
Technosystem
powinien
się znajdować
w stanie trwałego, zrównoważonego rozwoju.
•
Im większy system, tym trudniejszy się staje problem informacji,
informacji pomiądzy współpracującymi zakładami i informacji
Przykład
dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją
o zapotrzebowaniu.
może być np. wytwarzanie polietylenu:
• Ludzie, jako istoty wolne muszą kształtować swoją
n
CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2świadomość.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
16
„Technologie mało- i bezodpadowe”
„Wzorce do naśladowania”
Prezentacja jest współfinansowana przez
Unię Europejską w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego w projekcie pt.
„Podyplomowe studia techniczne dla przedsiębiorców i pracowników przedsiębiorstw”
Prezentacja dystrybuowana jest bezpłatnie
Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, 90-924 Łódź, tel. (042) 631 20 93
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską
http://tech.edp.org.pl/
w ramach Europejskiego
Funduszu Społecznego