TEHNOLOGIJA IN INTEGRIRANO VARSTVO OKOLJA

Namen predmeta je preučevanje elementov tehnološkega sistema.

TEHNOLOŠKI SISTEM

VHODI                      TEHNOLOŠKI PROCES                        IZHODI

(inputi, vložki, vstopki)                     srce predmeta                      (outputi, izložki, izstopki)

- delovna sredstva                                                               - glavni proizvodi

- predmeti dela                                                                   - stranski proizvodi

- energija                                                                            - odpadni proizvodi in emisije

- tehnološke uporabne vode                                                (trdni odpadki, odpadne vode,

- informacije                                                                       odpadni plini, hrup, vibracije,

- človeško delo                                                                   radiacije…)

- energija

- informacije

I.)   TEHNOLOGIJA

Definiciji tehnologije:

Splošni vidik - Tehnologija je skupek znanstvenih metod in uporabnih znanj, ki s pomočjo treh proizvodnih faktorjev (predmeti dela, delovna sredstva in delo) omogočajo proizvodnjo izdelkov iz surovin na organiziran, ekonomsko racionalen in družbeno upravičen način.

Sistemski vidik - Tehnologija je sistem, ki ga sestavljajo tehnična sredstva (hardware), metode in postopki pri uporabi teh sredstev oz. programska podpora (software) in organizacijska struktura (orgware). Njegova naloga je, da upravlja in prinaša odločitve, ki zagotavljajo družbeno korist.

Značilnosti tehnologije:

·      spreminjanje

·      zrelost – značilnost izdelčne in procesne tehnologije.Z zrelostjo narašča tudi delovna intenzivnost tehnologije.

·      dinamičnost – nekatere tehnologije se spreminjajo hitreje, kot druge

·      relativna pomembnost tehnologije – najbolj pomembna je osnovna oz. bazična tehnologija (skupna neki panogi). Bazično tehnologijo pa nato vsako podjetje spreminja in prilagaja svojim potrebam.

·      ključnost tehnologije – se loči od relativne pomembnosti. Za vsako podjetje je dana tehnologija »jedro« proizvodnje ali pa je namenjena le postranski proizvodnji

·      specifičnost okolja – tehnologija mora biti prilagojena okolju v katerem se uporablja

·      zamenljivost oz. nadomestljivost – v vsakem trenutku lahko zamenjaš nek proizvodnji faktor – tu gre bolj za spremembo tehnike in ne tehnologije

·      specifičnost obsega – obseg je odvisen od dane tehnologije in dane ravni znanja

·      razpoložljivost – je povezana s specifičnostjo obsega, kajti marsikdaj se izkaže, da obstoječa tehnologija ni rentabilna pri majhnih serijah proizvodnje

·      kompleksnost – čim kompleksnejša je tehnologija, tem težje je obvladljiva

·      kontinuiranost tehnologije – ločimo prekinjene (šaržne) in neprekinjene (kontinuirane) tehnološke procese

·      vzvratna razstavitev – spoznavanje dane tehnologije z vzvratnim proučevanjem. To nam omogoči odkrivanje in razvijanje lastnih tehnoloških postopkov brez pridobivanja licenc.

·      proizvodno-procesna dimenzija oz. narava tehnologije – opredelitev na izdelčno ali procesno tehnologijo

·      podjetniška specifičnost – relativna pomembnost tehnologije in specifičnost okolja.

Razvrščanje tehnologije:

KLASIČNE TEHNOLOGIJE

Značilnosti: -    velika poraba surovin, materiala in energije

-        delovna intenzivnost

-        negativni vpliv na okolje

Predstavniki:    -    pridobivanje rud

-        proizvodnja črnih in barvnih kovin

-        predelava nekovinskih materialov

-        proizvodnja gradbenega materiala

-        eksplotacija (gospodarsko izkoriščanje česa – proizvajalnih sredstev-železnica, naravnih bogastev-nafta)

-        predelava premoga

KLASIČNE – KAPITALNO INTENZIVNE TEHNOLOGIJE

Značilnosti:  -    kapitalna intenzivnost v gradnji velikih kompleksnih sistemov.

Predstavniki:    -    metalurgija

-        kovinsko-predelovalna industrija

-        ladjedelništvo

-        avtomobilska industrija

-        bazna kemična industrija

-        predelovalna kemična industrija

ELEKTRONIFICIRANE ALI INFORMATIZIRANE KLASIČNE TEHNOLOGIJE

Značilnosti:  so nastale z vgradnjo mentalnih funkcij (informacijski sistem) v industrijsko proizvodnjo, kar omogoča velik prihranek pri reprodukcijskem materialu, energiji in poveča gospodarnost pri uporabi.

VISOKE TEHNOLOGIJE

Značilnosti:  -    nadpovprečna vlaganja v razvojno-raziskovalno dejavnost

-  visoko tveganje investiranja

-        povečevanje kakovosti in funkcionalnosti proizvodov

-        povečana učinkovitost sistemske zanesljivosti

-        trend zniževanja proizvodnih stroškov na enoto proizvoda in količino uporabljenih surovin in energije.

Predstavniki:    -    mikroelektronika oz informacijski sektor – pripada ji 80 % tržišča – proizvodna računalniške opreme, telekomunikacijskih in telematskih naprav, proizvodnja laserjev,

-        tehnologija novih materialov

-        genetsko inžinirstvo in biotehnologija

-        molekularna elektronika

-        vesoljska tehnologija

-        tehnologija uporabe morja in podmorja

Široko razpršene tehnologije, ki prodirajo v proizvodne in neproizvodne dejavnosti:

-        računalništvo

-        elektronika

-        avtomatika

-        telekomunikacije

-        strojegradnja

-        kemijsko inžinirstvo in druge

DELITEV VČERAJ – DANES – JUTRI

opuščene tehnologije Þ bazične tehnologije Þ ključne tehnologije Þ prihajajoče tehnologije Þ nove tehnologije

Prenos tehnologije

Horizontalni prenos – prenos med državami oz. med organizacijami v državi. To je komercialna oblika prenosa tehnologije. Pri nekomercialni gre za brezplačen prenos – izmenjava informacij s pomočjo sestankov, literature, izobraževanja kadrov

Vertikalni prenos – pretok informacij po informacijski verigi - iz temeljnih v usmerjene raziskave, iz usmerjenih raziskav v razvoj ter iz razvoja v proizvodnjo. Oblika informacije se tekom pretoka spreminja in preoblikuje, tako da so izstopne informacije drugačne od vstopnih.

INOVACIJSKA VERIGA (sestavljena iz petih členov)

1.  temeljne raziskave        ZNANOST

2.  usmerjene raziskave

            ----------------------------------------------------------- meja lastništva

3.  razvoj                           TEHNOLOGIJA

4.  tehnološka priprava proizvodnje

5.        industrijska tehnologija (proizvodnja)

Znanost je za razliko od tehnologije javna dobrina. Tehnologija ima značaj redke dobrine in je zaščitena s patenti. Danes sodobna tehnologija bazira izključno na podlagi znanosti.

Prenos tehnologije med kupci in prodajalci poteka na več načinov:

-        licence

-        know-how

-        nakup opreme

-        tehnološka in investicijska dokumentacija

-        tehnične izboljšave

-        izobraževanje kadrov

Tehnološka predvidevanja

Definicija: Tehnološka predvidevanja so rezultat zbira metod verjetnostne ocene za prihodnji tehnološki razvoj na nekem področju. Praviloma so usmerjena na daljše časovno obdobje.

Tehnološka predvidevanja dajejo osnovo za odločanje o tem, katere tehnologije se bodo razvile z novimi raziskovanji, katerim je potekla življenjska doba in na katere posamezne ravni usmeriti svoje napore, da bi uresničili zastavljene cilje.

Pogledi oz pristopi k tehnološkemu predvidevanju:

-   objektiven pristop – predpostavimo, da obstaja bližnji cilj, ki ga je moč doseči. Vključuje ustaljeno planiranje in najnižjo stopnjo odločanja.

-   subjektiven pristop – prevladuje pri predvidevanjih na strateški ravni.

-   sistemski pristop – zasnovan pri interdisciplinarnem in multidisciplinarnem predvidevanju. Uporabimo različne vrste modelov in preučujemo skupno dinamiko sistema.

Metode tehnološkega predvidevanja:

EKSTRAPOLACIJSKE METODE izhajajo iz trenutnega stanja; zasnovane so na že znanih znanstvenih in tehnično-tehnoloških spoznanjih in preučujejo možnosti teh spoznanj v prihodnosti. Ta metoda je uspešnejša pri predvidevanju evolucijskih sprememb v tehnologiji, kot pa v predvidevanjih velikih odkritij in inovacij.

Metode ekstrapolacijskega predvidevanja so:

-        ekstrapolacija časovnih trendov –najstarejša in najbolj preizkušena metoda; uporablja se, kadar se TP in spremljajoča znanja razvijajo postopoma,

-        morfološka analiza,

-        ekstrapolacija kombiniranega trenda,

-        redakcija scenarijev,

-        linearno programiranje in druge.

INUITIVNE METODE – najpogosteje se uporablja metoda DELFI, ki temelji na zaupanju v znanje in sposobnosti zbrane skupine strokovnjakov. Metoda Delfi vključuje 10-15 strokovnjakov različnih profilov. Medsebojno komunicirajo izključno le preko t.i. kontrolnega centra. Z metodo Delfi raziskujejo in obdelujejo dobljena mnenja v treh krogih – anketa, usklajevanje mnenj in sinteza predvidevanj. Po vsakem opravljenem krogu odgovore strokovnjakov v kontrolnem centru zberejo in obdelajo.

NORMATIVNE METODE – normativno predvidevanje izhaja iz predhodno definiranih želja in ciljev, katere pa se skuša uresničiti s pomočjo znanstvenega in tehnološkega razvoja ter raziskovalnih zmogljivosti. Temelji na ciljih in potrebah, ekstrapolacijsko predvidevanje pa na predvidevanjih možnosti.

Metode normativnih predvidevanj so:

-        operacijske raziskave,

-        dinamično programiranje,

-        teorija prinašanja odločitev,

-        grafi odločanja,

-        mrežno planiranje in druge.

METODE Z VKLJUČENO POVRATNO ZVEZO (feedback metoda) – ekstrapolacijska in normativna metoda nujno zahtevata povratno zvezo, ker mora tehnološko predvidevanje v celoti predstavljati sintezo ekstrapolacijskih in normativnih proučevanj.

Ovrednotenje tehnologije

Definicija: Ovrednotenje tehnologije je sistematično proučevanje njenega vpliva na družbo in okolje z uvajanjem, širjenjem in spreminjanjem tehnologije ter poudarja nepredvidene, posredne in zakasnele vplive.

!!! Tudi pri ovrednotenju tehnologije uporabljamo enake metode kot pri tehnološkem predvidevanju.

Velik pomen ima ocenjevanje vpliva novih tehnologij na družbenorazvojne tokove (gospodarske, sociološke in ekološke), saj lahko proizvode uporabljamo tako v splošno koristne kot splošno zle namene. Upravičena uporaba novih tehnologij s časoma kreira tudi mnoga nova družbena pravila.

Osnovna predpostavka ovrednotenja tehnologije je, da mora biti tehnologija:

·      tehnološko uresničljiva

·      ekonomsko,

·      okoljsko in

·      družbeno sprejemljiva,

tako da ne bi povzročila nepričakovanih posrednih in/ali zakasnelih ali individualnih posledic.

II.)   TEHNOLOŠKI RAZVOJ

Definicija: - Tehnično-tehnološki razvoj je ustvarjanje nove in napredovanje sedanje tehnike in tehnologije oz. ustvarjene novih in izboljševanje obstoječih sredstev in metod proizvodnje, ki zagotavljajo prihranek pri delu, iznajdbe in uvajanje novih proizvodov, izboljševanje obstoječih proizvodov ter napredovanje organizacije in upravljanja proizvodnje.

Značilnost TR:

·      znanstvenotehnološki razvoj – nanj vplivata predvsem izjemna rast znanj in njihova uporaba v industrijski proizvodnji. Organizirane znanstvene raziskave in nova spoznanja pomenita najvažnejšo smer tehnološkega razvoja, zato je tudi intenzivnost TR neposredno odvisna od števila in pomembnosti znanstvenih dosežkov. Znanstvenoraziskovalno delo postaja vse bolj zahtevno in celovito, zahteva vedno več finančnih sredstev, raziskovalnega kadra, opreme, team work, temeljito organiziranost …

·      razgibane spremembe v tehniki in tehnologiji (izpopolnjevanje sedanjih in v razvoju novih metod in delovnih procesov, uvajanje avtomatizacije, ustvarjanje novih in izboljšanje obstoječih proizvodov (kakovost, racionalnejša raba, uporaba sekundarnih surovin)…

·      intenzivno izobraževanje kadrov

·      uporaba novih znanstvenih metod pri organiziranju in upravljanju proizvodnih sistemov

TR je poglavitni dejavnik v državi – pomembna prvina za gospodarski razvoj. Zaostajanje države v TR jo utegne privesti do trajne zaostalosti z vsemi ekonomskimi in političnimi posledicami.

TR se ustvarja preko prenosa tehnologije:

Primeri TR:

1. NOSILNE VREČKE - nekoč     PA – najlonske vrečke

                        ß      PVC – polivinilne vrečke

                      - danes     PE – polietilenske vrečke

PE-HD –polietilenske vrečke višje gostote – so tanjše in imajo večjo nosilnost

PE-LD – polietilenske vrečke nižje gostote – so debelejše in imajo nižjo nosilnost

2. OZNAKE NA PLASTIČNIH MATERIALIH da jih lahko hitreje in učinkovito ločujemo v namen reciklaže. Če recikliramo istovrstno plastiko dobimo ponovno kakovostno surovino – plastiko.

1.  PET – uporablja se za plastenke ki ne prepuščajo CO₂ – pijača z CO₂

2.  PE-HD

3.  PVC

4.  PE-LD

5.  PP (polipropilen)

6.  PS (polistilen)

7.  drugi plastični materiali

Kazalci in merjenje TR:

                            Raziskave in razvoj

        Varstvo okolja                      Surovine in energija

Kemizacija tehnoloških                                 

procesov in gospodarstva TEHNOLOŠKI RAZVOJ     Kadri

                                                      Hitrost in stopnja

         Proizvodnost                    difuzije novih (čistejših)

                                                            tehnologij

                    Investicije v osnovna sredstva

                            in njihova struktura

KEMIZACIJA – vpliv kemije na razvoj širšega gospodarstva (medicine, kmetijstva, gradbeništvo, …)

Vpliv kemizacije na:

-        tekstilno tehnologijo: najlon Þ sintetična vlakna, barvila, …

-        avtomobilsko industrijo – armatura (PE), gume (kavčuk)

-        elektro elektronska industrija – izolacijski materiali

-        medicine – material za izdelavo repromateriala (kanile, brizge, šivalni material …), umetne kosti …

Posamezen kazalec ne daje zadosten vpogled v intenzivnost TR, zato je potrebno zbirati podatke vseh kazalcev, iz njih izračunati sintetične kazalci, ki kažejo intenzivnost TR (dobimo skupni vpliv tehničnih in tehnoloških inovacij na ekonomijo).

Raziskovalna dejavnost

Raziskovalno dejavnost opredelimo kot organizirano delo v spoznavnem procesu, zasnovano na uporabi znanstvenih metod, s katerimi se ustvarja novo znanje za razumevanje pojavov in za uporabo znanja na nove načine in v nove namene.

Raziskovalno dejavnost delimo na tri glavne skupine:

TEMELJNE ali FUNDAMENTALNE RAZISKAVE – dajejo nova spoznanja, kot prispevek k splošnemu znanju. Cilj temeljnih raziskav je izum – znanstveno odkritje. Osnovne značilnosti so:

-        zasnovane so na predhodno osvojenem programu

-        imajo opredeljene cilje

-        so časovno programirane

-        lotevamo se jih interdisciplinarno

-        zagotovljeno mora biti financiranje, izsledki pa se ovrednotijo tudi ekonomsko

USMERJENE ali UPORABNE RAZISKAVE – zasnovane na osnovi temeljnih raziskav, katere udejanjajo v praksi. Cilj uporabnih raziskav je tehnična rešitev problema.

RAZVOJ – temelji na izsledkih temeljnih in uporabnih raziskav ter prenaša njihove rezultate v prakso.

Temeljne in uporabne raziskave ter razvoj predstavljajo v daljšem obdobju tehnološkega razvoja dialektično celoto. Vsak dosežek temeljnih raziskav ne opravi celotne poti vse do razvojnih raziskav. V vsaki fazi se dosežki selekcionirajo.

Dolgoročno načrtovanje je v raziskovalno-razvojni dejavnosti nujno potrebno. Plani morajo biti v skladu s potrebami gospodarstva.

Faze TR

INVENCIJA  je proces kreiranja novega znanja z opazovanjem in razmišljanjem o tem, kako bi se sedanje stanje lahko izboljšalo ali prilagodilo našim potrebam. S tehnološkega vidika je invencija zamisel nove naprave, tehnološkega postopka ali proizvodov. Invencija je lahko tudi:

·      IZUM – nova rešitev nekega tehnološkega problema, ki jo je mogoče uporabiti v industrijski ali kakšni drugi gospodarski praksi. Izumi so zakonsko zaščiteni – patentirani. Zahteve za uveljavitev patenta pa so: da izum predstavlja absolutno novo tehnično rešitev, se nanaša na področje tehnike in je tehnično izvedljiv oz. praktično uporaben.

·      TEHNIČNA IZBOLJŠAVA – je tehnična rešitev, dosežena z racionalnejšo uporabo znanih tehničnih sredstev in tehnoloških postopkov, s katerimi dosežemo večjo storilnost, boljšo kakovost proizvodov, prihranek pri materialu, zanesljivejšo kontrolo proizvodnje in večjo varnost pri delu.

·      KORISTNI PREDLOGI – so vsi predlogi, ki pomenijo racionalnejšo rešitev ali izvajanje katerekoli funkcije v podjetju in jih po predpisih ne štejemo med izume ali tehnične izboljšave. Sem sodijo tudi predlogi za izboljšano organizacijo poslovanja, transporta ipd.

INOVACIJA je uporabljanje invencije v gospodarski praksi. Inovacijski proces je načrtno in sistematično ustvarjanje invencij in njihovo pretvarjanje v inovacije (prva faza je ustvarjanje invencij, druga pa pretvarjanje invencij v inovacije). Poznamo:

·      TEHNIČNO-TEHNOLOŠKE INOVACIJE –  pomenijo  uvajanje novih tehnoloških procesov, izboljšave delovnih sredstev, racionalnejšo izrabo surovin in energije, uvajanje novih proizvodov, povečanje kakovosti proizvodov in izboljšanje njihove distribucije, z namenom, da dosežemo gospodarski uspeh.

·      TRŽNE INOVACIJE

·      ORGANIZACIJSKE INOVACIJE

·      In DRUGE

Ločimo pa tudi inovacije, ki povečujejo povpraševanje (inovacije za nove proizvode) in inovacije, ki znižujejo stroške (inovacije za nove postopke).

DIFUZIJA INOVACIJE – pa je proces, ki izume širi na širši krog uporabnikov, zaradi njihove praktične uporabnosti. Sam proces lahko poteka v dve smeri:

·      v ZAPOREDNI SMERI – če poteka v enem sistemu (v sektorju neke panoge ali znanstvenega področja)

·      v VZPOREDNI SMERI – za različna področja (polimerne spojine, računalniki).

Značilnost velikih inovacij je, da se hitro širijo v obeh smereh in kompleksno vplivajo na tehnološki razvoj.

Pomemben dejavnik je tudi hitrost difuzije, kar pomeni časovni zamik od inovacije do komercializacije proizvodnje. Ta časovni razmak postaja z razvojem vse krajši.

Smeri TR

Intenziven tehnološki uspeh poteka zlasti na šestih področjih:

·      informacijske tehnologije

·      fleksibilne proizvodne tehnologije in robotike

·      tehnologija novih materialov

·      energetske tehnologije

·      biotehnologija

·      tehnologija v povezavi z raziskavami morja, vesolja, varstva okolja in transporta

Med JAPONSKO – ZDA – EVROPO se vrši nenehna intenzivna tehnološka bitka, v kateri pa žal Evropa zaostaja za drugima dvema. Zato se v Evropi vršijo določeni projekti za preprečitev tehnološkega zaostanka:

·      COST (Cooperation in Science and Technology) – zajema znanost in tehnologijo

·      ESPRIT (European Strategic Project in Information Technology) – zajema informacijsko tehnologijo

·      EUREKA (European Research Cooperation Agency) – prvenstven cilj je odgovor tehnološkemu izzivu Japonske in ZDA, ter nadoknaditi tehnološko zaostajanje Evrope za tema dvema državama.

Slovenija se vključuje v vse tri projekte, hkrati ima pa tudi svoj projekt imenovan PTRS (Predvidevanje tehnološkega razvoja v Sloveniji). Projekt se je pričel leta 2000 in bo trajal do leta 2003. Osnova je Delfi metoda – metoda z intervjuji z vrhunskimi strokovnjaki.

III.)   TEHNOLOŠKI SISTEMI

Definicija: - Tehnološki sistem je zbir elementov, ki so medsebojno povezani tako, da opravljajo neko aktivnost v neki organizacijsko – informacijski procesni shemi, si prizadevajo za skupni cilj in upravljajo s človekovo ustvarjalnostjo, energijo, materijo v nekem časovnem razporedu, da bi proizvedli znanje, energijo, materijo.

ELEMENTI (vhodni in izhodni) SO SESTAVNI DEL TEHNOLOŠKEGA SISTEMA !!!  (glej uvod)

HIERARHIJA (STRUKTURA) TEHNOLOŠKEGA SISTEMA:

TEHNOLOŠKI SISTEM

ß

TEHNOLOŠKI PROCES (Proizvodni proces)

ß

FAZE TEHNOLOŠKEGA PROCESA

ß

OPERACIJE, POSTOPKI, OSNOVNI PROCESI

PROIZVODNJA (oz. temeljni proces) je organizirano in namensko delovanje človeka na predmete dela s pomočjo ustreznih tehničnih sredstev in energije s ciljem, da se ustvarjajo materialne in druge dobrine, namenjene zadovoljevanju človekovih potreb.

Celoten temeljni proces tvorita dva podsistema:

-        delovni proces – aktiven odnos med ljudmi in proizvajalnimi sredstvi

-        tehnološki proces – aktiven odnos med proizvajalnimi sredstvi (predmeti dela in delovnimi sredstvi)

TEHNOLOŠKE SISTEME razvrščamo v:

-        neproizvodne TS – pojavljajo se v vseh neproizvodnih dejavnostih (zdravstvo, izobraževanje, kultura, …)

-        proizvodne TS – je celota objektov in proizvodov z odnosi, ki obstajajo med njimi in njihovimi lastnostmi (cena, kakovost, …)

V fizičnem pogledu je glavni objekt TS industrijski obrat, sestavljen iz delovnih sredstev potrebnih za izvajanje proizvodnih ciljev, predmeti dela , energija, tehnološka voda, informacije, človekovo delo, glavni in stranski proizvodi, emisije in tudi sam tehnološki proces.

TEHNOLOŠKI PROCES je celota logično potekajočih aktivnosti z namenom, da bi zadovoljili smoter in cilje sistema. TP predstavlja dogajanje s katerim vhode spreminjamo v želene izhode.

PROIZVODNI PROCES je širši pojem kot TP, saj zajema še opravila, ki so vezana na TP, kot npr. priprava proizvodnje, notranji transport, kontrola, vzdrževanje naprav…

TEHNOLOŠKE OPERACIJE (PROCES) so posamezne spremembe na predmetih dela, ki imajo svojo stopnjo zaokroženosti ali samostojnosti. Opravljajo se na enem delovnem mestu, stroju, napravi, tehnološki liniji. Tehnološke operacije se nanašajo na mehanske in fizikalne spremembe, proces pa na kemijske, biokemijske, mikrobiološke in nuklearne spremembe na predmetih dela.

TEHNOLOŠKA FAZA so številne operacije, razvrščene v zaporedju in tvorijo zaokroženo celoto oz. zaokrožen del procesa.

SISTEMSKOTEORETSKE OSNOVE

Nasprotja materialne proizvodnje v ekosistemu

EKOSISTEM je visoko produktivna biogeokemična celota elementov žive in nežive narave. Za ekosistem je značilno, da potekajo v njem procesi krožno ali ciklično.

GOSPODARSKI SISTEM Z LINEARNIM TOKOM - če pogledamo osnovno proizvodnjo naletimo na linearni tok (surovine iz okolja Þ primarna proizvodnja Þ distribucija proizvodov Þ poraba Þ odstranitev – nastane velik okoljski problem!!!).

GOSPODARSKI SISTEM S KROŽNIM TOKOM oz. TRAJNOSTNI SONARAVNI (URAVNOTEŽENI, VZDRŽNI) SISTEM - da bi se čimbolj izognili okoljskemu problemu je potrebno v linearni tok vgraditi povratne zveze in sistem čimbolj približati ekosistemu – ustvarimo krožni tok. Že tekom proizvodnega procesa se material vrača v ponovno uporabo ali pa reciklažo, enako pa se zgodi kasneje tudi s proizvodi – vračajo se v reciklažo – pridobivamo sekundarne surovine (glej sliki v učbeniku str. 47)

Temeljni koncept TRAJNOSTNEGA SONARAVNEGA RAZVOJA (sustainable development) je razvoj, ki omogoča v nadaljevanju razvoj prihodnjim generacijam. To je gospodarjenje v krožnem toku:

–     uporabljamo surovine na način, da ščitimo resurse

–     energijsko učinkovita predelava surovin

–     procesi so emisijsko revni – maloodpadna proizvodnja

–     proizvodi, ki so učinkoviti z vidika uporabe

–     po uporabi nastajajo odpadki, ki pa se vračajo ponovno v reprodukcijski postopek in odpadki, katere se na okolju primeren način uniči oz. deponira.

INTERNALIZACIJA ZUNANJIH STROŠKOV - današnje cene proizvodov naj bi vključevale tudi ceno za varovanje okolja.

O trajnostnem sonaravnem razvoju se je zvrstilo že več mednarodnih konferenc, najbolj pomembna pa je bila Konferenca združenih narodov o okolju in razvoju UNICED (United Nations Conference on Environment and Development) leta 1992 v Riu de Janeiru. Tu je bilo sprejeto več konvencij – Konvencija o zaščiti podnebja, Konvencija o zaščiti biološke raznovrstnosti, Agenda 21 – ravnanje z okoljem v 21. stoletju.

Varstvo okolja kot podjetniški cilj

Ker je varovanje okolja vedno bolj pomembno, mora biti izziv za podjetje optimiranje ekonomskih ciljev ob hkratni socialni in okoljski odgovornosti.

Tri dimenzije odgovornosti podjetja: EKONOMSKA

ODGOVORNOST

Vsa področja v podjetju

se morajo ukvarjati tudi

z okoljskim vidikom!

             SOCIALNA                       OKOLJSKA

        ODGOVORNOST             ODGOVORNOST

Podjetja so morala spremeniti svojo miselnost ob spoznanju, da je naravno okolje v podjetniškem sistemu omejen proizvodni tvorec in ne le dobavitelj surovin, katere pa niso več proste dobrine. Za reševanje takih problemov je potrebno sistemsko (strukturno) razmišljanje, ki je večdimenzionalno, multidisciplinarno, odprto in integralno.

Integracija okoljevarstvenih ciljev v sistem ciljev podjetniške politike:

-        nanašajo se na vtoke (racionalna raba surovin, materiala in energije)

-        nanašajo se na iztoke (skrajna omejitev odpadkov in emisij in maksimiranje ponovno izkoriščanje odpadkov).

Strateško prilagajanje proizvodnega podjetja okoljskim izzivom

OKOLJSKO UPRAVLJANJE oz. OKOLJSKI MANAGEMENT -  glede na odzivanje podjetja na okoljske izzive obstaja več možnih kategorij strateških odločitve:

					DEFENZIVNE ODLOČITVE dejavnosti se opustijo		KREATIVNE ODLOČITVE izkoristijo se priložnosti, ki jih prinaša varstvo okolja
					REAKTIVNE ODLOČITVE opravi se, kar je neobhodno		AKTIVNE ODLOČITVE opravi se več, kar zahteva zakon

	Majhna		Velika

		Tržna atraktivnost

DEFENZIVNE ODLOČITVE – kadar je podjetje do problemov okolja pretežno pasivno; problemov se ne zaveda, jih zanika ali pa se nanje ne odziva. Če pa se zaveda in je tveganje preveliko, proizvode s trga raje umakne in opusti proizvodnjo.

REAKTIVNE ODLOČITVE – podjetje varuje okolje le v tolikšni meri, kot to zahtevajo zakoni in drugi predpisi. Omejitve so zlasti v visokih investicijskih stroških

AKTIVNE ODLOČITVE – aktiven odnos do okolja, podjetje ne čaka za omejitve in predpise o varstvu okolja. Tak odnos mu zagotavlja več novih poslovnih priložnosti in večjo konkurenčnost.

KREATIVNE (proaktivne, inovativne, ofenzivne) ODLOČITVE – podjetje samo intenzivno išče inovacijske priložnosti, ki jih ponuja varstva okolja. Pri tem podjetju ni na prvem mestu izpodrivanje konkurence, temveč želi narediti s svojim inovacijami čim večji vpliv na kupca. Dolgoročno je pri usmerjanju okoljske politike lahko smiselna le kreativna strategija, ki deluje po načelu preventive – v proizvodnem podjetju gre za vzpostavitev integriranega varstva okolja oz. čiste tehnologije.

Žal lahko ugotavljamo, da za slovenska podjetja velja defenzivna oz. reaktivna strategija – namesto čistilnih naprav so skušali sanirati obstoječe stanje, kar pa je le ukrepanje po nastali škodi.

Pristopi varovanja okolja:

Aditivno varstvo okolja – bistvo aditivnega varstva okolje je odstranjevanje v proizvodnem procesa nastalih odpadkov in emisij šele po njihovem nastanku z vgrajeno prilagojeno tehniko (filtri za čiščenje zraka, odpadnih voda, trdih odpadkov…). Okoljski problem se rešuje šele na koncu procesne verige (End of Pipe Technology). Pri tem ne prihranimo surovin in energije, temveč ravno nasprotno, relativno sprejemljivost za okolje dosežemo šele z njihovo dodatno uporabo. Govorimo o pasivnem odnosu do varstva okolja.

Integrirano varstvo okolja – tu se iščejo tehnološke rešitve , s katerimi že na začetku preprečujemo oz. omejujemo nastajanje odpadkov in emisij z izbiro ustrezne tehnologije in z višjimi izkoristki surovinskih in energetskih virov. Nastale odpadke, sicer v manjših količinah, vračamo v krožni tok proizvodnega procesa.S tem, ko razmišljamo o varstvu okolja, se udejanja čistejša proizvodnja s čim manj odpadnih snovi. Delujemo preventivno in s tem aktivno posegamo v razreševanje okoljske problematike. Ti dosežki predstavljajo ekološke in humane inovacije, prispevajo pa tudi k zniževanju stroškov in izboljšani kakovosti proizvodov.

OKOLJSKI MANAGEMENT (Environmental Management)

Kodeks okoljskega managementa

Varstvo okolja postaja na podjetniški ravni strateškega pomena.

Zgodovinski razvoj okoljskega managementa – v svetu so se aktivnosti okoljskega upravljana pričele koncu '80 let in sicer na sledečih ravneh:

·      nacionalna raven – okoljsko upravljanje v okviru ene države

·      v okviru EU (EMAS)

·      v okviru mednarodne organizacije za standardizacije ISO (ISO 14000)

Evropske države so v začetku '80 let pričele z reševanjem protislovja med ekologijo in ekonomijo in na ta način dale osnovo za preučevanje okoljskega managementa. Na mednarodni ravni je tudi nastala Mednarodna mreža za okoljski management (INEM). V pripravi mednarodnega kodeksa za okoljsko usmerjeno upravljanje podjetij so pomembne sledeče konference – Rotterdam – 1991 in Rio de Janeiro – 1992. Ta kodeks je sprejela tudi ICC (International Chamber of Commerce), katere članica je tudi Slovenija.

Poslovna listina za zagotavljanje trajnostnega sonaravnega razvoja nam pove kako se, na podjetniški in individualni ravni, obnašati za udejanjanje trajnostnega sonaravnega razvoja.

Sistem okoljskega managementa (EMS)  in okoljske presoje (EMAS)

EU je leta 1993 pripravila uredbo za prostovoljno vključevanje podjetij industrijskega sektorja v Sistem okoljskega managementa (EMS)  in okoljske presoje (EMAS).  EMAS predstavlja instrument za varovanje okolja nove generacije, ki temelji na moči trga. Podjetja se v EMAS vključujejo prostovoljno, dobijo certifikat in s tem si pridobijo konkurenčno prednost pred podjetji, ki tega certifikata nimajo.

Cilji EMS je stalna izboljšava varstva okolja v podjetju in obsega:

·      določanje in realizacija podjetniške okoljske politike – programi in sistemu managementa

·      sistematično, objektivno in redno presojo učinkovitosti teh instrumentov

·      pripravljenost za posredovanje informacij o okoljski situaciji v podjetju javnosti.

Okoljska presoja (audit) – je orodje upravljanja in zajema sistematično, dokumentirano, periodično in objektivno vrednotenje poslovanja v izbranem podjetju, sistema vodenja in oblikovanja procesov.

Namen EMAS je:

·      izvaja in upravlja nadzor nad dejavnostmi, ki bi lahko vplivale na okolje;

·      vrednosti skladnost poslovanja podjetja s politiko varstva okolja – podjetje mora dokazovati, da je njihovo delovanje v skladu z veljavnimi okoljevarstvenimi predpisi (da so njihovi proizvodi proizvedeni, pakirani, dostavljeni in uporabljeni ter kasneje odstranjeni na okolju sprejemljiv način, …).

Podjetje mora občasno izvesti interno okoljsko presojo in ugotovitve zapisati v internem poročilu, namenjenem vodstvu, ki bo moralo nato opraviti korekturne ukrepe.

Predvidena je tudi zunanja presoja – presoja tretje osebe, na 3 leta (max.). To presojo izvajajo neodvisni akreditirani presojevalci (revizorji). Podjetje, ki uspešno prestane uradno presojo neodvisne tretje osebe, si pridobi pravico do okoljske izjave v obliki znaka o izvajanju okoljskega managementa in okoljske presoje. Uvrščeno pa je tudi na »zeleno listo«, ki je redno objavljena v Uradnem listu EU. Podjetje znak lahko uporablja pri svojem poslovanju, nikakor pa ne v reklamne namene.

Okoljski standardi serije ISO 14000

V varstvo okolja se v vse večji meri vključuje tudi  standardizacija, ki pomeni instrumenti za sporazumevanje in poenotenje (ISO 9000 – standard za kakovost, ISO 14000 – standard za ravnanje z okoljem).

Tehniški komite 207 za okoljski management ISO/TC 207 – ustanovljen je bil leta 1993 z nalogo, da pripravi in ureja mednarodne standarde za okoljski management. Oblikovali so šest podkomitejev in sicer:

1.  SC1 – sistem okoljskega managementa (EMS)

2.  SC2 – okoljska presoja (EMAS)

3.  SC3 – označevanje okolju primernih proizvodov

4.  SC4 – ovrednotenje sposobnosti ravnanja z okoljem

5.  SC5 – ovrednotenje življenjskega cikla (LCA, Ecobilance)

6.  SC6 – okoljska terminologija

Pri preverjanju osnutka standarda, pripravljen s strani tehniškega komiteja, so sodelovali še predstavniki iz gospodarstva, industrijskih združenj, zbornice, oblasti, združenj potrošnikov in drugih javnih institucij.

Standardi serije ISO 14000 – glede ravnanja z okoljem načrtujejo, da podjetje oblikuje svojo okoljsko politiko ter okvirne in operativne cilje, ob tem pa upošteva zahteve okoljske zakonodaje in je odgovorno za vse tiste vplive na okolje, ki so pod njegovim nadzorom oz. na katere lahko neposredno vpliva.

Standardi ISO 14000 so namenjena podjetjem, ki želijo:

·      vpeljati, ohranjati in izboljšati sistem upravljanja oz. ravnanja z okoljem,

·      zagotavljati delovanje v skladu s svojo okoljsko politiko

·      pridobiti certifikat od ustrezne neodvisne organizacije in zagotoviti, da sistem upravljanja z okoljem ustreza zahtevam standarda.

Razlika med ISO 9001 in ISO 14001

                          ISO 9001

                        NAMERNI PROIZVOD  ..KUPEC  .

  DOBAVITELJ  .

                        NENAMERNI PROIZVOD    VSI ZANTERESIRANI – prizadeti  .

                          ISO 14001           (banke, zavarovalnice, država, ljudje)

Standard ISO 9001 opredeljuje le namerni proizvod za izpolnjevanje želja porabnikov (kupcev), ISO 14001 pa zajema tudi nenamerne proizvode, kot so emisije, odpadki, poraba energije in druge,in je v pretežni meri usmerjen k procesom in napravam.

Razlika med EMAS  in ISO 14000

Kot instrumenta ravnanja z okoljem imata podobne cilje. Razlikujeta pa se v tem:

·      EMAS ima zakonit status in s tem za države članice EU obvezujoče predpise, standardi ISO 14000 pa so namenjeni državam z različno stopnjo ekonomske razvitosti, zaradi česar so manj zahtevni in prostovoljni.

·      Razlika je tudi pri pristopu pri komuniciranju z okoljem. Imetniki EMAS so zavezani s posebno izjavo o ravnanju z okoljem obveščati tudi javnost, ISO 14000 pa tega ne predvideva

Prednosti, ki jih podjetje pričakuje od certifikacije so:

·      izboljšani konkurenčni položaj na trgu, predvsem na tujih trgih

·      povečanje zaupanja javnih bank in zavarovalnic

·      povečanje zaupanja odjemalcev in poslovnih partnerjev.

Čistejše tehnologije

Definicija: Čistejša proizvodnja je v proizvodnjo integrirano varstvo okolja s kontinuirano aplikacijo preventivne okoljske strategije, naravnane v proizvodne procese, proizvode in storitve s ciljem, da bi dosegali izboljšave na področjih gospodarstva, sociale, zdravja, varnosti in okolja ter ob tem zagotovili čim nižje stroške. Gre za udejanjanje integriranega varstva okolja.

Najbolj pomembni strategiji v zvezi z obravnavanjem tehnološke problematike sta:

·      aditivno varstvo okolja (End of Pipe Technology)

·      integrirano varstvo okolja (Beginning of Pipe Technology) – imenujemo jo tudi čistejša proizvodnja (CP – Cleaner Production) oz. njeno tehnologijo čistejša tehnologija (CT – Cleaner Technologies).

Pri pojmovanju čistejše tehnologije prihaja razlik med državami, saj so države različno razvite.

Z drugo besedo lahko čistejšo tehnologijo imenujemo tudi najboljša razpoložljiva tehnologija –BAT (Best Available Technology). BAT je sistem, ki zadovoljuje vse zahteve o omejitvi emisij iz proizvodnega procesa in je trajno nadzorovan.

Leta 1996 je EU sprejela Smernico o celovitem preprečevanju onesnaževanja in nadzoru – IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control) – ta smernica zahteva obvladovanje varstva okolja v proizvodnih podjetjih, stalno spremljanje vplivov dejavnosti na okolje in nenehno izboljševanje oz. prilagajanje zadnjemu stanju tehnike. Izdajajo se časovno omejena okoljska dovoljenja, ki so pogoj za opravljanje dejavnosti podjetja, dovoljenje pa se izda le, če je dejavnost v skladu s konceptom BAT oz. emisije ne presegajo predpisanih vrednosti.

V Kanadi in ZDA se je uveljavil predvsem sistem okolju prijazna proizvodnja – ECM (Environmentally Conscious Manufacturing), ki pomeni razvoj in aplikacije učinkovitejših metod proizvodnje oz. čez celoten življenjski cikel – od razvojne faze, proizvodnje, preko uporabe vse do odstranitve.

Okoljevarstvena zakonodaja v Sloveniji

Sodobna zakonodaja varstva okolja je v razvitem svetu zasnovana predvsem na treh načelih:

·         načelo sodelovanja

·         načelo odgovornosti

·         načelo plačila stroškov za onesnaževanje (PPP – Polluter Pays Principle)

V Svetu Evrope je nastal pravni dokument Draft Code on Environmental Protection, v katerem gre za kodifikacijo pravne snovi varstvu okolja, ki naj bi bila vzorec pravnemu urejanju tega področja v EU.

Slovenija je leta 1993 sprejela ZVO – Zakon o varstvu okolja, ki zajema mnoge rešitve iz kodeksa in splošnih aktov EU. Poleg tega zakona imamo tudi zakone s podrobno obdelano tematiko – Zakon o vodah, Zakon o varstvu zraka, Zakon o emisijah…. V pripravi so tudi novi podzakonski akti, ki pa jih bodo sproti objavljali v Uradnem listu.

GOSPODARJENJE V KROŽNEM TOKU

Krožni tokovi – reciklažni procesi

Krožni tokovi oz. reciklažni procesi pomenijo vnašanje in ponovno izkoriščanje odpadnih materialov in proizvodov – govorimo o gospodarjenju v krožnem toku. V ožjem pomenu so z reciklažo mišljeni le procesi izkoriščanja odpadkov s predelavo v sekundarne surovine.

Krožni tokovi potekajo na več načinov:

1.        s ponovno uporabo proizvodov ali njihovih delov – v ponovni proces se vključujejo v prvotni materialni sestavi in obliki in opravljajo prvotno funkcijo (npr. vračljive steklenice) ali pa v posameznih razstavljenih komponentah v napravah (npr. deli računalnika, televizorja, avta …);

2.        z nadaljnjo uporabo proizvodov – v prvotni materialni sestavi in obliki, vendar s spremenjeno funkcijo (npr. plastična embalaža kot vedro);

3.        s ponovno predelavo  oz. izkoriščanjem materiala – pomeni zahtevnejši proces predelave, imenovan tudi horizontalna reciklaža, s čimer ponovno dosežemo prvotno materialno sestavo, obliko in namen uporabe (npr. železni odpadki v metalurški industriji, star papir v papirnati industriji …);

4.        z nadaljnjo predelavo  oz. izkoriščanjem materiala – značilna je sprememba materiala in s tem spremenjena funkcija novih proizvodov, ki so na nižji tehnološki ravni – kaskadni princip reciklaže (npr. ivernate plošče sestavljene iz žagovine …).

KASKADNI PRISTOP – sodoben pristop – najbolj kvalitetne odpadke (odpadki najvišjih ravni) vedno porabimo najprej, to ponavljamo vse dotlej, da dobimo neuporabne odpadke, katere na primeren način deponiramo ali sežgemo.

Energija je nepovraten proces, zato predstavlja zadnji člen v verigi možnih krožnih tokov.

Značilnosti reciklažnih procesov

Procesi reciklaže se ločijo glede na vrsto materiala (polimerni materiali, tekstil, papir, kovine, steklo…). Ti materiali pa imajo skupen vir nastajanja:

• industrijski odpadki oz. ostanki (nastajajo v proizvodnem procesu)
• amortizacijski odpadki (nastajajo po uporabi proizvodov)

a)       Proces reciklaže industrijskih ostankov – mikroreciklaža – večinoma poteka interna reciklaža, to pomeni izkoriščanje industrijskih ostankov v podjetju. Pri tem gre za prizadevanje po optimalnem izkoriščanju materiala in s tem zniževanje stroškov. Značilnost interne reciklaže je, da so ostanki po svoji sestavi homogeni, razmeroma čisti, skoncentrirani na določenih mestih, zato je njihovo zbiranje in vračanje preprosto, transportne poti so kratke. Za te odpadke je primerna že obstoječa strojna oprema in tudi ravnanje z materialom je že znano.

V primeru da podjetje nima možnosti za predelavo lastnih odpadkov ali pa le-ta ne bi bila racionalna vodi ostanke v za to specializirano podjetje, ki ostanke uporabi kot vhodni element. To zunanje kroženje imenujemo tudi medindustrijska oz. eksterna reciklaža. V takih primerih mora biti znana lastnost materiala, ki naj bi bila čim bolj konstantna.

b)       Proces reciklaže amortizacijskih odpadkov – makroreciklaža – tu gre predvsem za izkoriščanje gospodinjskih oz. komunalnih odpadkov. Po sestavi so ti odpadki različni in se tudi nenehno spreminjajo, transportne poti so daljše, tehnološki procesi reciklaže zahtevnejši, v mnogih primerih pa je potrebna tudi strojna oprema. Vedno bolj pomemben postaja selektiven odnos pri zbiranju odpadkov po vrstah že na samem izvoru.

Stroški reciklaže

Stroške reciklaža sestavljajo:      - enkratni oz. investicijski stroški za vzpostavitev potrebnih naprav

                                                        - tekoči oz. obratovalni stroški (zbiranje, sortiranje, skladiščenje, predelava)

!!! Stroški proizvodnje z reciklažo oz. brez nje sestavljajo stroški nabave, proizvodnje in odstranitve. Ker pri proizvodnji brez reciklaže ni ponovne uporabe odpadkov v lastni proizvodnji, se stroški zmanjšajo za prihodek od njihove prodaje.

Ker cena primarnih surovin konstantno narašča, povečujejo se tudi stroški za odstranjevanje odpadkov in hkrati se zvišujejo tudi stopnje za varstvo okolja, je v prihodnosti za pričakovati, da bodo postali donosni tudi tisti postopki reciklaže, ki so sedaj popolnoma nedonosni.

Učinki in omejitve reciklažnih procesov

Vsak nov krožni tok materiala in energije ima z okoljskega vidika dvojni učinek:

·         prihranek surovin in energije

·         razbremenitev okolja kot medij za sprejemanje odpadkov in emisij

IV.)   TEHNOLOŠKI IN OKOLJSKI VIDIKI GOSPODARJENJA S SUROVINAMI

Vse oblike materiala, ki so v proizvodnem procesu predmeti dela, imenujemo reprodukcijski material. Glede na stopnjo tehnološke predelave, ga razvrstimo:

·         surovine – tako označujemo snovi na nižji stopnji predelave, na katerih še ni bilo opravljeno delo, ki bi izzvalo fizikalne in kemične spremembe.

·         polproizvodi (medfazni proizvodi, intermediati) – surovine, ki so že šle vsaj skozi eno fazo predelave. Glede na to, da je na njih že bilo opravljeno delo, jih označujemo tudi kot material.  Tega pa lahko razvrstimo kot:            - polproizvodi primarne ali sekundarne predelave (preja, usnje, celuloza)

                                        - elementi za sestavljanje strojev, naprav in drugih konstrukcij (deli, sklopi,…)

·         proizvodi (končni proizvodi, izdelki) – so rezultat proizvodnega procesa, ki jih ni potrebno dodelati ali predelati. Uporabljamo jih lahko kot proizvode za osebno rabo (proizvod – sladkor kot živilo) ali kot material za nadaljnjo predelavo (polproizvod – sladkor v živilski industriji).

Reprodukcijski material lahko delimo tudi glede na druge kriterije:

·         po lastnostih (mehanske, toplotne, električne)

·         po agregatnem stanju (trdno, tekoče, plinasto)

·         po področjih uporabe (strojništvo, elektrotehnika, gradbeništvo, itd.)

·         po pomenu (osnovni in pomožni material).

Načela gospodarjenja s surovinami

Pri izbiri surovin oz. materiala za proizvodnjo razlikujemo dva pristopa:

·         določena je surovina, s katere predelavo je treba doseči čim manjše stroške

·         določen je proizvod, ki ga je potrebno proizvesti s čim nižjimi stroški.

Glavna zahteva v proizvodnji je optimalno izkoriščanje surovin oz. materiala. Potrebovane količine so zajete v tehnološkem normativu (normativ porabe materiala), ki vsebuje poleg tega še stroje, prostor, čas in delovno silo. Neto normativ zajema vso količino vloženega materiala v proizvod, bruto normativ pa prikaže porabo materiala po proizvodu, tudi material, ki je šel med odpadke.

KEMIČNA INDUSTRIJA

Značilnosti

Kemična industrija zavzema eno najpomembnejših mest v proizvodnji reprodukcijskega materiala in potrošnih proizvodov, saj posredno ali pa neposredno vse gospodarske panoge uporabljajo njene proizvode. Vse večjo vlogo ima pri varčevanju surovin in energije. Večina kemijskih proizvodov je organskega izvora (80 %), proizvedeni pa so sintetično.

Razvoj kemične tehnologije in procesne tehnike je stalen, močno pa je povezan z organizirano znanstveno raziskovalno dejavnostjo.

Zaradi nevarnih snovi je posebnega pomena tudi embalaža. Predvsem je pomembno, kakšen je uporabljen material in oblika embalaže, ker je vsebina lahko eksplozivna, hlapljiva, strupena,…

Za kemično industrijo je značilna visoka gospodarnost proizvodnje, ki jo lahko dosežemo le s celostnim izkoriščanjem surovin, stranskih proizvodov in tudi odpadkov. Pri tem gre za vzpostavljanje krožnih tokov in substitucijo za okolje primernejše surovine in tehnologije.

Kemizacija

Kemizacija je vpliv kemične proizvodnje na gospodarstvo in je najpomembnejši kazalec tehnološkega razvoja. Pomembna je zlasti pri nadomeščanju klasičnih materialov s sintetičnimi, ki naj bi postali vodilni konstrukcijski materiali v prihodnosti.

Pomemben je prispevek kemizacije na področju odpadkov, kjer iščejo tehnološke rešitve za predelavo in ponovno uporabo odpadkov. Pri tem moramo poudariti, da je kemična industrija veliko naredila za varstvo okolja, hkrati pa je tudi sama zelo velik onesnaževalec.

Procesne stopnje v kemični proizvodnji

1.        ZAČETNA STOPNJA PREDELAVE so osnovni ali bazni kemični proizvodi. Danes jih proizvajajo v velikih količinah, njihovo število pa je razmeroma majhno. Ti proizvodi predstavljajo temelj kemične proizvodnje – bazno kemično industrijo.

2.        DRUGA STOPNJA PREDELAVE so primarni intermediati. Njihovo število je znatno večje, proizvodne enote pa so nekajkrat manjše od tistih, v katerih se proizvajajo bazni kemični proizvodi.

3.        NADALJNJE STOPNJE PREDELAVE so sekundarni intermediati, terciarni in višji intermediati. Imenujemo jih tudi kemične surovine visoke predelovalne stopnje iz katerih nastajajo končni kemični proizvodi. S predelavo kemičnih surovin visoke stopnje predelave se ukvarja kemična predelovalna industrija, ki proizvaja zdravila, premazna sredstva, sredstva za varstvo rastlin, pralna sredstva itd.

Z višjo stopnjo kemične predelave se veča število intermediatov, njihova proizvodnja pa v manjših proizvodnih enotah.

ORGANSKA BAZNA KEMIČNA INDUSTRIJA

Anorganska bazna kemična industrija uporablja številne surovine, ki so v zemlji, vodi in zraku.

Organska bazna kemična industrija temelji le na treh skupinah surovinskih virov in sicer:

1.) Petrokemična proizvodnja

Petrokemična proizvodnja temelji na nafti, proizvodih naftne predelave (bencin, rafinerijski plin, kreking, reforming plini) in zemeljskem plinu kot osnovnih surovinah. Kemijska presnova teh surovin daje neomejene možnosti za proizvodnjo velikega števila organskih kemičnih proizvodov.

Sinteza organskih kemičnih proizvodov poteka postopno od enostavnejših do bolj zapletenih spojin, npr. od nafte preko intermediatov do končnih proizvodov s svojskimi lastnostmi.

Po namenu proizvodnje in vrsti uporabljenih vhodnih surovin imamo štiri stopnje predelave:

1. PRIMARNA PETROKEMIČNA PROIZVODNJA – uporablja kot surovini nafto oz. naftne derivate in zemeljski plin ter daje frakcije, ki pomenijo ožje ločene zmesi organskih spojin. Ker nafta ni enovita spojina, temveč se od ležišča do ležišča razlikuje, so tudi proizvodi primarne predelave po sestavi raznoliki. Pri teh vrsti proizvodnje gre predvsem za termično razcepitev ogljikovodikov - PIROLIZO Þ PIROLITSKI PROCESI (proizvodnja olefinov in aromatov).
2. SEKUNDARNA PETROKEMIČNA PROIZVODNJA – daje intermediate, natančno opredeljene spojine, ki pomenijo temelj organske kemične industrije. To so:

- olefini (eten, propen, buten, …),

- aromati (benzen, toluen, ksilen, fenol, stiren, …) in

- druge organske spojine (alkoholi, aldehidi, ketoni, kisline, …).

Sekundarno petrokemično proizvodnjo sestavljajo postopki KREKIRANJA, ki so pomembni za dobavo goriv (bencin in plinsko olje) in nastalih stranskih proizvodov – plinske faze – olefini. Drug, pomembnejši postopek je REFORMIRANJE, v katerem potekajo številne kemijske presnove (izomerizacija, ciklizacija, dehidrogeniranje parafinov, …) s katerimi pridobimo aromate.

3. TERCIARNA PETROKEMIČNA PROIZVODNJA – pomeni izolacijo in predelavo organskih spojin v različne polproizvode – intermediate (alkoholi, aldehidi), ki so mnogokrat že končni proizvod. Proizvodnja je usmerjena predvsem k ločitvi sestavin iz različnih mešanic, ki izvirajo iz sekundarne predelave. Uporabljajo se FRACKIONIRANE DESTILACIJE.

Sekundarna in terciarna proizvodnji omogočata fleksibilnost pri spreminjanju surovinskih osnov in poljubnega usmerjanja proizvodnje primarnih baznih surovin v intermediate olefinske in aromatske sestave.

4.        FINALIZACIJA zaradi velikega števila vhodnih snovi daje široko paleto končnih proizvodov, kot so:

- sintetični polimeri (polietilen, polipropilen, polivinilklorid, polistiren …)

- sintetični kavčuki (polibutadien, poliizobutilen, )

- sintetična vlakna (poliamid, poliester, poliakrilonitril, …)

- sintetična premazna sredstva

- sintetična pralna in čistilna sredstva in druga.

S približevanjem finalizaciji vrednost proizvodov raste. Slovenska podjetja, ki se ukvarjajo s finalizacijo so JULON, FENOLIT, DONIT, IPLAS – KEMIPLAST, …

Petrokemično proizvodnjo odlikuje visoka raven procesne tehnologije in avtomatizacije, ter jo uvršča med tehnološko zelo zahtevno in razvojno intenzivno industrijsko panogo. Odločilen vzrok za hitro spremembo surovinske osnove (od koksa k petrokemičnim izdelkom) je velika razlika v ceni, saj so petrokemični proizvodi za 20-50 % cenejši do izdelkov iz karbokemičnih surovin. Tudi v ekološkem pogledu je petrokemična proizvodnja manj agresivna. Danes predstavljata nafta in zemeljski plin 90-95 % surovinske osnove za organsko kemično industrijo.

Koliko nafte namenjajo v tehnološko razvitih državah za petrokemično proizvodnjo?

Le 7-8% nafte je namenjene kot industrijska surovina oz. za petrokemično proizvodnjo (sintetični kavčuk). Razlika je namenjena za goriva 83 %, kjer se dosegajo tudi višji ekonomski učinki, 10 % pa za maziva.

2.) Karbokemična proizvodnja

To je kemična predelava premoga, ki poteka pri koksanju, tiljenju in uplinjevanju. Organska kemična industrija je odvisna od primarne, količinsko pomembnejše proizvodnje koksa oz. plina. V obeh primerih pa kot stranski proizvod nastopa katran, ki je dejansko vhodna snov za predelavo v organske spojine.

Koksanje 1t črnega premoga Þ pridobimo: 750 kg koksa, 50 kg katrana, 350 m³ koksarniškega plina in 10 kg benzena.

Destilacija katrana črnega premoga Þ pridobimo: benzen, toluen, ksilen, fenol, antracen in druge.

V postopku tiljenja rjavega premoga pridobivajo tilni koks, tilni katran in tilni plin. Koksarniški plin  uporabljajo za ogrevanje koksarniških peči, hkrati pa je tudi surovina za pridobivanje vodika, metana in etena, ki vstopajo v organske in anorganske kemizacije.

3.) Biotehnološka proizvodnja

Rezultat sodelovanja kemije, biokemije in nekaterih drugih znanstvenih področij je novo področje biotehnologija (biološka tehnologija ali biokemijska tehnologija). Mnogi jo imajo za gonilno silo razvoja v 21. stoletju. Biotehnologija zajema štiri področja:

1.        MIKROBIOLOGIJA – spreminjanje genskih sposobnosti organizmov za metabolično presnovo. Tako nastajajo nove možnosti za pridobivanje aminokislin, cepiv, hormonov in encimov.

2.        FERMENTACIJA – mikrobiološki proces, ki omogoča razne proizvodnje, industrijsko proizvodnjo omogoča šele neprekinjen fermentacijski proces v računalniško vodenih bioreaktorjih. Pričakuje se, da bo nadaljnji razvoj fermentacije pospešila predvsem uporaba novega okolja za gojenje mikroorganizmov, ker bi se s tem zelo znižali proizvodni stroški.

3.        ENCIMSKA TEHNOLOGIJA - encimi so sposobni izzvati v živih organizmih kompleksno kemijsko reakcijo in se jih zato uporablja kot žive katalizatorje. Danes se imobilizirani encimi uporabljajo najpogosteje v proizvodnji fruktoze, aminokislin in polsintetičnega penicilina ter v diagnostiki.

4.        GENSKO INŽENIRSTVO je najvišja razvojna stopnja biotehnologije in pomeni delo z genetskimi snovmi mikroorganizmov in transplantacijo genov v bakterije, s čimer dobimo biološko aktivne proteine (insulin, interferon). Gensko inženirstvo ocenjujejo kot najperspektivnejše področje biotehnologije.

Biomasa je klasična surovinska osnova za biotehnologijo. S tem pojmom zajemamo celotno in raznovrstno organsko materijo, ki jo sestavljajo odpadki pri sečnji in predelavi lesa, trava, slama, sadje, zelenjava, alge, odpadki pri pridobivanju sladkorja (melasa),… Ker se od biotehnologije zahteva, da bo rešila problem lakote, energije in  da bo proizvajala osnovne kemikalije za kemično industrijo, mora biti surovinska podlaga dokaj široka. Biomasa je obnovljiva in nastaja v naravi v velikih količinah.

Biomaso predelujejo z različnimi postopki – z zgorevanjem, gazifikacijo, s pirolizo, …Proizvodi takšne predelave so odvisni od vstopne surovine in uporabljenega postopka.

Biotehnološke raziskave so zaradi pričakovanih koristi zelo intenzivne. Izdatki za raziskave in razvoj se zelo visoki, prav tako tudi investicijski stroški, saj je proizvodnja, ki temelji na biotehnologiji kapitalno intenzivna.

Spremembe cen biotehnoloških proizvodov glede na možnosti uporabe

Cene                10.000 USD/kg Þ   zdravila

                                    nad 1.000 USD/kg Þ   veterinarski proizvodi

                                            100 – 1000 USD/kg Þ   encimi oz. diagnostika

                                                    10 – 100 USD/kg Þ   specialne kemikalije

                                                            1 USD/kg            Þ   visokotonažne kemikalije

                     1980           1990           2000           2010                           leto

Cene biotehnoloških proizvodov so zelo različne, od zelo nizkih do izredno visokih, le to pa je odvisno od količine vgrajenega znanstveno raziskovalnega dela. Analogno velja, da čim bolj se povečujejo cene proizvodov, nižja je proizvodnja le teh.

V.)   TEHNOLOŠKI IN OKOLJSKI VIDIKI GOSPODARJENJA Z MATERIALI

Razvoj materialov je rezultat hitrega povečanja znanja o zgradbi materije in lastnostih materialov. Razvila se je tudi nova znanost – znanost o materialih (Material Science) – cilj te znanosti pa je razvoj materialov z izboljšanimi lastnostmi ali pa povsem novih.

Današnji tehniški sistem sestavlja pet sklopov: transport, informatika, energetika, tehnologija živih sistemov in materiali. Napredek v razvoju materialov neposredno vpliva na druge tehnične sklope. Razlikujemo:

1.        STRUKTURALNI MATERIALI – uporabljamo jih predvsem zaradi njihovih mehanskih lastnosti (npr. jeklo za tračnice ali pa za stebre pri stavbah). Tržišče zanje je veliko in v to skupino razvrščamo precej materialov.

2.        FUNKCIONALNI MATERIALI – uporabljamo jih predvsem zaradi njihovih funkcionalnih lastnosti (kemijske, biološke, radioaktivne, optične, električne, …). Te so ključnega pomena za tehnični sistem. Njihovo število je izredno veliko, tržišče omejeno, cene pa visoke.

Vsak material karakterizirajo specifične lastnosti, ki ga usposabljajo za določene uporabne namene. Enake lastnosti različnih materialov so osnova za možno substitucijo. Lastnosti materiala je potrebno maksimalno izkoristiti, pri tem pa lahko prihranimo zahtevne in drage materiale, saj je v ospredju vedno njihova optimalna uporaba.

Lastnosti materialov delimo v tri skupine:

• FIZIKALNE LASTNOSTI – trdnost, trdota, elastičnost, odpornost proti obrabi, termične lastnosti, viskoznost, gostota;
• KEMIJSKE LASTNOSTI –obstojnost proti kislinam in alkalijam, obstojnost proti vodi, obstojnost proti atmosferskim vplivom;
• TEHNOLOŠKE LASTNOSTI – sposobnost ulivanja, preoblikovanja, varjenja, popuščanja notranjih napetosti.

PREGLED VAŽNEJŠIH MATERIALOV

Osnovo sedanje proizvodnje in prihodnjega razvoja predstavljajo materiali, ki jih delimo v štiri skupine:

1.) Kovinski materiali

Kovine razvrščamo:

a) po gostoti (mejna vrednost je 3800 kg/m³):      - lahke (aluminij, magnezij, …)

                                                                                    - težke (železo, baker, svinec, cink, …)

b) po kemijski afiniteti (merilo je stopnja odpornosti proti atmosferskim vplivom in kemikalijam):

                        -navadne (železo, baker, cink, aluminij, …)

                        - plemenite (zlato, srebro in platinaste kovine)

c) po barvi:    - črne (železo in njegove tehniške vrste – grodelj, litine in jeklo; krom in mangan)

                        - barvne (vse druge vrste kovine – baker, cink, aluminij, …)

ŽELEZNE KOVINE

GRODELJ – sestava in lastnosti grodlja so odvisne od uporabljenih surovin, temperature v plavžu, hitrosti ohlajevanja, itd. Zato se pojavlja grodelj v številnih oblikah:

• Sivi (livarski) grodelj – je dobro liven in ga pretaljujejo v livarnah v sivo litino.
• Beli (jeklarski) grodelj – je zelo trd in krhek, zato ni primeren za vlivanje. Uporabljajo ga za predelavo v jeklo.
• Specialne vrste grodlja – teh je veliko. Pridobivajo jih v elektrometalurških pečeh. Razlikujejo se od že opisanih. Najpogostejše specialne vrste grodlja so feromangan, ferosilicij, ferokrom, feromolibden, ferotitan, ferovolfram, …, ki jih uporabljajo pri legiranju jekla.

LITINE oz. LITO ŽELEZO – proizvajajo jih iz sivega grodlja v livarnah. Ker v plavžu ne moremo dobiti ulitek v takšni obliki kot ga želimo, to storijo v livarnah. Livarne dobijo sivi grodelj v obliki 50 kg blokov – ingoti, in ga talijo. Uporabijo več vrst sivega grodlja (iz različnih plavžev), dodajajo odpadke in staro železo, koks, tako da dobijo sovo ali belo litino. V kupolni peči (livarska peč-kupolka) se železo kemijsko ne presnavlja, temveč se le pretaljuje. Poznamo več vrst litin:

• Siva litina – v raztaljenem stanju redko tekoča in dobro livna, kovati pa je ni mogoče. Predmete izdelujejo tako, da sivo litino vlivajo v kalupe in jo počasi ohlajajo. To je najcenejša izdelava kovinskih predmetov, še posebno takrat, ko imajo le ti zapleteno obliko.
• Nodularna litina – nastaja s cepljenjem sive litine z magnezijem in pomeni pomemben dosežek v livni tehniki. Ima višjo natezno trdnost in je odpornejša proti obrabi. Ima že naravo jekla in se da dobro vlivati v modele.Zaradi dobrih mehanskih lastnosti nodularno litino uporabljamo za dele z visokimi statičnimi in dinamičnimi obremenitvami, kot so rotorji, črpalke, sestavni deli mehanizmov itd.
• Bela (trda) litina – je zelo trda in jo uporabljajo za proizvode, katerih površine se dolgo ne izrabijo, to so čeljusti pri strojih, kolesa pri žerjavih, valji za valjanje kovin, itd.
• Temprana litina – sestavljena iz sivega in belega grodlja. Proizvod iz temprane litine je zelo mehak in žilav, pri prelomu pa je temno sive barve. Iz temprane litine izdelujejo predmete, ki niso debelejši od 25 mm, ker bi sicer notranji sloji ostali krhki (ne bi izločili preveč ogljika). Taki proizvodi so npr. spojke in kolena za plinske in vodovodne cevi, ključi, okovja, razni deli preciznih strojev, ohišja, ležaji, batni obroči, itd.

JEKLO – proizvajajo v jeklarnah s predelavo (žilavenjem) belega grodlja. To je rafiniranje kovine z oksidacijo, s čimer se zmanjšuje % ogljika (pod 2 %) in drugih prvin. Tako se presnuje grodelj v žilavo kovino jeklo.

Jeklo je splošen naziv za veliko število večkomponentnih zlitin železa z ogljikom (do 2 %) in drugimi legirnimi elementi.

Pomembne lastnosti jekla so:     - velika natezna trdnost in elastičnost

                                                        - upogibna trdnost

                                                        - trdota

                                                        - možnost oblikovanja z valjanjem, vlečenjem in stiskanjem

                                                        - sposobnost spajanja z varjenjem, kositrenjem, itd.

Jeklo ni odporno proti koroziji, toda z legiranjem je mogoče dobiti povsem nerjavna jekla. Zahvaljujoč dobrim lastnostim, gospodarnemu načinu proizvodnje in relativno nizki ceni ima jeklo široko in raznovrstno uporabo v strojegradnji, industriji prometnih sredstev, gradbeništvu, kovinsko predelovalni industriji, elektroindustriji, itd.

Jeklo ima zelo različne lastnosti; nekatere si med seboj celo nasprotujejo – zelo trda jekla so krhka in imajo nizko žilavost. Nekatere lastnosti so za določeno uporabo nepomembne, zato moramo za vsak namen poiskati ustrezno jeklo.

Na tržišču razvrščamo jekla glede na kemijsko sestavo in namen uporabe

Glede na kemijsko sestavo razvrščamo jekla:

• ogljikova jekla – jekla, na katere lastnosti odločilno vpliva ogljik, drugi elementi pa na njihovo sestavo bistveno ne vplivajo. Ogljikova jekla vsebujejo od 0,15 do 2 % C.
• legirana jekla– jekla, pri katerih odločilno vplivajo na njihove lastnosti legirni elementi (Si, Mn, Cr, Ni, W, Mo, V-vanadij, Co, Ti, Cu, Al). Če je % legirnih elementov v jeklu <5% - nizkolegirana (malolegirana) jekla, če pa je njihova vsota >5% - visokolegirana (močnolegirana) jekla.

Glede na namen uporabe razvrščamo jekla:

• konstrukcijska jekla – uporabljamo jih v strojni industriji, ladjedelništvu, gradbeništvu, avtomobilski industriji in v drugih podobnih dejavnostih. Sem spadajo jekla za cementiranje, nitriranje, poboljšanje in za vzmeti ter jekla, ki so odporna proti obrabi, proti kemijskim vplivom, ter proti ognju in vročini.
• orodna jekla– uporabljamo za izdelavo različnih orodij, ki jih imenujemo po njihovem namenu. Odlikujeta jih izredna trdota in žilavost.

NEŽELEZNE KOVINE – Al (aluminij)

Aluminij je kovina, ki se je zaradi svojih posebnih lastnosti uveljavila na številnih področjih. Lastnosti Al so:

·         nizka prostorninska masa

·         dobra elektroprevodnost

·         visoka trdnost

·         odpornost proti atmosferskim vplivom (zaščitni sloj Al₂O₃)

·         možnost plemenitenja površin

·         možnost lahkega obdelovanja (valjanje, stiskanje, ulivanje, vlečenje, zvijanje,..)

·         sposobnost spajanja (legiranja) z drugimi kovinam

·         prijetna barva in lesk

Slabše je Al odporen proti nekaterim kemikalijam in kislinam (HCl in fluorovodikova kislina, natrijev in kalijev hidroksid). Zelo dobro pa je odporen proti nekaterim organskim kislinam, zaradi česar ga uporabljamo za embalažo v živilski industriji.

Vse pogosteje se na tržišču pojavlja Al v zlitinah. Le te vsebujejo običajno preko 87 % Al, ostale prvine pa so Si – silicij, Cu – baker, Mg – magnezij, Zn – cink, Mn – mangan, Ni – nikel, idr. Ti dodatki Al zvišujejo trdnost in trdoto, znižujejo prostorninsko maso, nižje tališče, izboljšano električno prevodnost, povečano plastičnost in druge pozitivne lastnosti.

Primerjava pridelave primarnega in sekundarnega aluminija

Aluminij lahko delimo na:

·         primarni Al – to je kovina, ki je proizvedena z elektrolizo glinice in ki razen ulivanja še ni bila predelana. Semkaj uvrščamo še odpadke ulitkov, ki nastajajo v tej fazi, vendar mora biti njihovo poreklo zagotovljeno;

·         sekundarni Al– to je kovina, ki je proizvedena po pretaljevanju kovinskih odpadkov, nastalih v nadaljnjih postopkih taljenja ali gnetenja.

Integralna proizvodnja primarnega aluminija

5 ton                .   BOKSIT   .        Þ proizvodnja glinice

                                      I. glavna faza – vtoki: boksid, Na hidroksid, voda in energija; iztoki: rdeče blato, glinica

2 toni              .   GLINICA   .        Þ elektrolitski razcep glinice v Al

                                      II. glavna faza – vtoki: glinica, kriolit (Na₃AlF₆), elektrode in el. energija, iztok: aluminij

1 tona        .   PRIMARNI Al   .

Pri prvi fazi nastaja poleg glinice še rdeče blato, ki pa je hud okoljski problem. Ravno ta okoljski in pa tudi ekonomski problem (premajhen obseg predelave) sta botrovala ukinitvi prve faze v Sloveniji (včasih podjetje TGA – Tovarna glinice in Al, sedaj TALUM – Tovarna aluminija).

Možnosti varčevanja z električno energijo:

PRVA FAZA:

·         posodobitev  opreme – starejše vrtilne peči potrebujejo za kalcinacijo glinice 5,5 M/kg toplotne energije, novejše konstrukcijske z rekuperacijo toplote odpadnih dimnih plinov potrebujejo le 4,1 MJ/kg.

·         uporaba zmesi soli kot grelni medij namesto vodne pare

·         nadomeščanje običajnih toplotnih izmenjalnikov z barometrskimi

·         nadomeščanje vrtilnih kalcinacijskih peči s t.i. fluosolidnimi reaktorji, pri katerih se zmanjša poraba toplote na okoli 3,1 MJ/kg glinice.

DRUGA FAZA:

·         kriolit dodajajo zato, da zmanjšamo tališče glinice iz 2050^oC na 950^oC. S tem privarčujejo električneo energijo in čas.

·         z uvedbo sodobne elektrolize (sodoben tehnološki razvoj) ravno tako privarčujemo z veliko energije:

                    – zastarela elektroliza 17.000 – 18.000 kWh/t primarnega Al

                    – sodobne elektrolize 13.000 – 14.000 kWh/t primarnega Al

Povezava med proizvodnjo primarnega in sekundarnega aluminija

- z vidika porabe surovin in logističnih stroškov

Proizvodnja sekundarnega Al je precej cenejša (potrebujemo 5x manj surovin) in tudi z okoljskega vidika primernejša, saj uporabimo odpadke. Problem pri primarni pridelavi Al je tudi transport (prevoz 7,2 t surovin) – logistični stroški so proizvodnji pri primarnega aluminija precej višji kot pri proizvodnji sekundarnega.

- z vidika porabe energije

Približno 20x manj energije potrebujemo za proizvodnjo sekundarnega aluminija v primerjavi s proizvodnjo primarnega aluminija. Tako lahko ponovno prikažemo pomen uporabe sekundarnih surovin.

NOVI KOVINSKI MATERIALI

Novi kovinski materiali, ki jih odlikujeta visoka toplotna in korozijska obstojnost, so izdelani iz nerjavega jekla na podlagi niklja in drugih kovinskih legirnih elementov (Ti, Mo, Cr, Ta, Va). Uporabljajo jih za visokotemperaturne plinske reaktorje, oplodne reaktorje, jedrsko fuzijo, geotermalne izvore, kovinske parne turbine, plinske turbine, letalske reaktivne motorje, itd.

Novi kovinski materiali so še:    - visoko raztegljivo jeklo

                                                        - zlitina z oblikovanim spominom (zlitina Ni in Ti) – je lahka in trdna

                                                        - zlitine, ki absorbirajo vodik med kristalnimi rešetkami, da nastanejo kovinski hibridi

Kovinski materiali v krožnem toku

Prednosti uporabe jeklenih odpadkov za sekundarne surovine:

·         uporaba jeklenih odpadkov zahteva manjše investicije, ker se le-ti predelujejo v jeklarnah, brez predhodnega taljenja v plavžih,

·         z uporabo jeklenih odpadkov se povečuje družbena produktivnost dela, saj je potrebno opraviti le del opravil (brez izkopavanja rud, taljenja v plavžu, dodajanja koksa itd.). Za primerjavo: za proizvodnjo 1t grodlja potrebujemo 800 delovnih ur, za zbiranje in dobavo jeklenih odpadkov pa je potrebnih le 5 ur,

·         dobro klasificirani in pripravljeni jekleni odpadki zmanjšujejo čas vlaganja v jeklarske peči, s čimer se povečuje njihova proizvodnost,

·         ker odpade presnova rude v plavžih, se tako bistveno zmanjša obremenjevanje okolja z emisijami,

·         z racionalnim zbiranjem in porabo jeklenih odpadkov se zmanjšuje odvisnost od uvoza.

V plavžu, jeklarskih pečeh, pri mehanskih operacijah drobljenja in ločevanja idr. v ozračje izhajajo plini ter trdni prašni delci. Te delce je moč odstranjevati z mehanskimi čistilnimi napravami (vrečasti filtri, cikloni in mokri odpraševalci) ali elektrofiltri, ki se jih namesti pri izvoru onesnaževanja. Ujete delce lahko ponovno uporabimo kot sekundarne surovine – v metalurških obratih dnevno zajamejo tudi do 10 ton odpadnega prahu.

Prednosti uporabe odpadkov neželeznih kovin za sekundarne surovine:

·         stroški predelovanja sekundarne surovine v odnosu do primarne so pri bakru 2 od 3x nižji

·         stroški predelovanja sekundarne surovine v odnosu do primarne so pri aluminiju 7x nižji

·         pomembno pri hrambi aluminijevih ostružkov je, da se hranijo v zaprtem prostoru, kjer je izguba kovine zaradi oksidacije največ 5 %, v odprtem prostoru pa do 25 %.

2.) Keramični materiali

Keramika je prvi sintetični material, ki ga je ustvaril človek. Poznamo dve vrsti keramike:

·         klasična keramika – proizvod iz žgane gline, kamenine in porcelana

·         konstrukcijska (strukturna)  ali  inženirska keramika – keramika z izboljšanimi lastnostmi, namenjene predvsem za tehnično rabo

Keramika se pojavlja kot samostojni kristal ali v polkristalni obliki, iz mnogih zrnc. Pri tem je pomembna velikost zrn, ki vpliva na trdnost in druge lastnosti keramike. Čim finejša je velikost zrn, tem višja je trdnost in žilavost keramičnega materiala.

Glede na namen uporabe razvrščamo keramiko v konstrukcijsko in funkcionalno keramiko.

KONSTRUKCIJSKA KERAMIKA

Konstrukcijsko ali inženirsko keramiko proizvajajo iz keramičnega prahu. Proizvodnja poteka tako, da keramični prah stiskajo in sintrajo pri visoki temperaturi (1500 – 2000^oC) in tlaku, nato pa proizvod dokončno oblikujejo, režejo in loščijo.

Pomembne skupine konstrukcijske keramike:

1.        OKSIDNA KERAMIKA– predstavljata jo aluminijev oksid (Al₂O3) in cirkonijev oksid (ZrO₂)

2.        NEOKSIDNA KERAMIKA– osnova te skupine konstrukcijske keramike so kemijske spojine med lahkimi elementi bora, dušika, silicija in ogljika, za katere je značilna kovalentna vez. Poglavitne lastnosti neoksidne keramike so: visoko tališče, visoka trdota, nizka gostota, kemijska inertnost, visoka trdnost, obstojnost proti toplotnemu šoku in nizek koeficient toplotnega širjenja.

3.        KOMPOZITNA KERAMIKA– sodi med nove materiale. Je kombinacija keramike in kovin.. Ti proizvodi imajo trdnost visoko legiranih jekel in dobre toplotne lastnosti keramičnega polnjenja. Toplotna odpornost je izredno visoka, zato kompozitno keramiko uporabljajo v vesoljski tehnologiji.

CERMET oz. KOVINSKA KERAMIKA – je sestavljena iz zmesi keramičnih in kovinskih sestavin, običajno v obliki prahu. Zmes sintrajo in stiskajo, da se dosežejo določene fizikalne lastnosti materialov, ki jih sicer nima nobena od posameznih sestavin – so ekstremno trdi, odporni proti visokim temperaturam, abraziji in udarcem, zaradi česar jih uporabljamo na zelo zahtevnih področjih (npr. za izdelavo orodij in zavornih oblog).

3.) Polimerni materiali

Polimeri so velike molekule, sestavljene iz ponavljajočih se strukturnih enot, ki so povezane s kovalentnimi vezmi. V rabi je tudi sopomenka makromolekule. Materiale, katerih molekule so polimeri, imenujemo polimerni materiali.

Zelo redko so polimerni materiali sestavljeni samo iz polimerov v čisti obliki; poleg polimerne osnove vsebujejo še dodatke (aditive) za izboljšanje lastnosti.

Delitev polimerov:

1.        – anorganski polimeri

– organski polimeri

2.        – naravni polimeri

– naravni modificirani polimeri

– sintetični polimeri

NARAVNI POLIMERI – sestavlja jih veliko število majhnih molekul (npr. celuloza Þ 1300 – 5000 glukoznih enot;  naravni kavčuk Þ 50.000 – 150.000 molekul izoprena).

SINTETIČNI POLIMERI oz. POLIMERNI MATERIALI– proizvajamo jih iz nafte in zemeljskega plina (Petrokemična ind. – najenostavnejša in ekonomsko najprimernejša v tem trenutku), iz premoga (Karbokemična ind.) ali iz vegetabilnih surovin (biokemična ind.).

Sintetični polimerni materiali predstavljajo najobsežnejšo skupino petrokemičnih proizvodov, ki jih uporabljamo v obliki poliplastov (plastičnih tvoriv ali plastičnih mas), sintetičnih vlaken, sintetičnih kavčukov, premaznih sredstev in lepil ter različnih pomožnih materialov za obdelavo tekstila, usnja in papirja.

REAKCIJE ZA NASTANEK POLIMEROV

Polimeri lahko nastanejo:

·         z modificiranjem naravnih polimerov

·         s sintezo posameznih manjših molekul (monomerov) v makromolekule (polimeri), na dva načina:

                a) polimerizacija

                b) polikondenzacija

POLIMERIZACIJA – je reakcija, kjer se veliko število istovrstnih nenasičenih monomerov spaja v polimere. Proizvod se imenuje  plastomer ali termoplast.

Primeri polimerizacije:

MONOMERI

Eten

Propen

Vinilklorid

Stiren

Þ

Þ

Þ

Þ

Þ

POLIMERI

Polietilen – PE

Polipropilen – PP

Polivinilklorid – PVC

Polistiren – PS

80 % proizvodnje temelji na zgornjih štirih monomerov, pri čemer obstajajo neomejene nadaljnje možnosti primerne modifikacije.

Polimerizacijo je mogoče izvajati tudi z dvema ali več različnimi monomeri, zato da bi njihove lastnosti vplivale na lastnosti polimerov. Takšne polimere imenujemo:

- kopolimer (kopolimer etilena – propilena) –;

- terpolimer (terpolimer akrilonitrila – butadiena – stirena)

POLIKONDENZACIJA oz. STOPENJSKA POLIMERIZACIJA – je reakcija v kateri se spajata dva različna ali enaka monomera in polikondenzirata v makromolekulo, pri čemer izstopa še kaka snov (npr. voda, alkohol, amoniak …) Þ primer: fenol + formaldehid = fenolformaldehidna smola in voda. Proizvodi polikondenzacije so duromeri in tudi termoplasti.

PROIZVODNJA POLIMERNIH MATERIALOV

INŽENIRING MAKROMOLEKUL – z njim je možno v veliki meri spreminjati lastnosti sintetičnih polimerov. Inženiring makromolekul predstavlja kontrolo načel (kristaličnost, zamreženje in togost polimernih verig) med sintezo makromolekul.

INŽENIRING POLIMERNIH MATERIALOV – omogoča, da ob poznavanju lastnosti posameznih sestavin predvidimo tudi lastnosti njihovih zmesi. Inženiring polimernih materialov predstavlja kontrolo načel z uporabo fizikalnih modifikacij osnovnih polimerov.

Osnovne faze proizvodnega cikla so:

·         pridobivanje monomerov

·         sinteza polimerov (polimerizacija, polikondenzacija)

·         predelava polimerov (oblikovanje polimerov v materiale in proizvode).

LASTNOSTI POLIMEROV

Lastnosti polimerov so odvisne od njihove molekulske in nadmolekulske strukture.

Glede na obliko polimernih molekul delimo polimere v:

·         linearne

pod vplivom toplote se zmehčajo in s hlajenjem strdijo, postopek je možno ponavljati. Takšni polimeri so taljivi in topni, imenujemo pa jih plastomeri ali termoplasti.

·         razvejane

·         zamrežene            dobimo jih s prvim segrevanjem, ko postanejo najprej plastični; zatem se s prostorskim zamreženjem makromulekul strdijo v netaljive in netopne, pri čemer dobimo trajno obliko. Z nadaljnjim segrevanjem se razgrajujejo. Imenujemo jih duromeri ali termoreaktivni polimeri.

Polimere s trajno elastičnostjo imenujemo elastomeri ali elasti, Elastomeri se ne talijo in ne raztapljajo, pač pa nabrekajo.

PREDNOSTI POLIMEROV:

·         nizka gostota, ki je večinoma med 900 in 1400 kg/m^3,

·         relativno visoka obstojnost proti kislinam, alkalijam, topilom itd.,

·         visoka električna izolacijska sposobnost,

·         visoka toplotna in zvočna izolacijska sposobnost,

·         možnost enostavnega oblikovanja in serijske proizvodnje,

·         možnost pestrih dekorativnih učinkov.

POMANJKLJIVOSTI POLIMEROV:

·         toplotna nestabilnost in v mnogih primerih tudi gorljivost,

·         relativno slabše mehanske lastnosti

·         različna obstojnost proti agresivnim medijem in topilom,

·         oteženo popravljanje poškodovanih mest in

·         nagnjenje k staranju oz. degradacija polimerov.

Staranje polimerov povzročajo različni vplivi: svetloba (fotodegradacija), povišana temperatura (termična degradacija), kisik (oksidacijska degradacija), ozon (ozonska degradacija) in kemijske spojine (kemijska degradacija), atmosferilije in mehanske obremenitve (le-ta vpliva najbolj).

RAZVRŠČANJE IN IZBRANE VRSTE POLIMERNIH MATERIALOV

Polimere lahko razvrščamo na več načinov in sicer glede na:

a)       reakcijo za nastanek (polimerizacija, polikondenzacija)

b)       specifične lastnosti (plastomeri, duromeri, elastomeri)

c)       širša področja uporabe (plastična tvoriva, sintetična tekstilna vlakna, sintetični kavčuki, pomožni materiali – veziva in lepila)

d)       množičnost ali specifičnost (standardni, tehnični oz. konstrukcijski in specialni polimerni materiali)

POLIPLASTI

1.        POLIETILEN (PE) nastaja s polimerizacijo etena. Poznamo dve vrsti polietilena:

·         polietilen nizke gostote (PE-LD), je mehak in primeren za izdelavo folij za pakiranje, votlo embalažo (plastenke, baloni), itd.

·         polietilen visoke gostote (PE-HD) je trši in primeren za izdelavo cevi, ohišij aparatov, itd.

2.        POLIPROPILEN (PP) odlikujejo nizka gostota, trdota površine, žilavost in elektroizolacijske lastnosti. Primeren za izdelavo cevi, kablov, vrvi, armature, itd.

3.        POLIVINILKLORID (PVC) odlikuje odpornost proti večini kemikalij, težko se vname in je dober električni izolator. Ločimo dve vrsti PVC:

·         trdi PVC je primeren za izdelavo cevovodov v industriji, strešnih žlebov, okenskih navojnic, armatur…

·         mehki PVC je z dodatkom mehčal primeren za talne obloge, tapetniške folije, zaščitna oblačila, obutev, izolacijo kablov, embalaže…

4.        POLISTIREN (PS) odlikuje visoka odpornost proti vodi in svetlobi, izolacijska sposobnost ter fiziološka neoporečnost. Obstajajo trije tipi polistirena:

·         normalni polistiren ima nizko udarno žilavost in je lomljiv. Primeren je za embalažo za enkratno uporabo (čaše za jogurt, posoda za maslo, zdravila, kozmetiko, itd).

·         polistiren, odporen proti udaru

·         penjeni (ekspandirani) polistiren

5.        STIREN-AKRILONITRIL (SAN) odlikuje ga izredna prozornost, odpornost proti kemikalijami in razmeroma dobra obstojnost proti povišani temperaturi, ni toksičen in ima dobre dielektrične lastnosti. Uporaben je za izdelavo ohišij za svetlobne naprave in telefone, kovčke, avtomobilske dele, itd.

6.        AKRILONITRIL-BUTADIEN-STIREN (ABS) odlikuje ga izredna žilavost v širokem temperaturnem območju, trdota, obstojnost proti kemikalijam in antistatičnost, uporabljajo jih za dele v avtomobilski industriji, za belo tehniko, ohišja za avdio vizualne aparate, elektronske dele, itd.

7.        POLIMETILMETAKRILAT (PMMA) odlikuje ga izredna transparenca (prepušča 92 % svetlobe), je zelo trd, odporen proti svetlobi in staranju ter proti kemikalijam. Kot organsko steklo je 60x prožnejši od silikatnega, zato je primeren kot varnostno steklo za letala in avtomobile, za avtomobilske žaromete, svetilne armature, strešne kupole in sanitarno opremo.

8.        FENOPLASTI (PF) so trdni in imajo dobre delektične lastnosti, njihov največji porabnik je elektroindustrija (stikala, vtičnice, ohišja).

9.        AMINOPLASTI (sečnina – formaldehidne smole

·         sečnina – formaldehidne smole (UF) – uporabljajo se za razne elektrotehnične in druge tehnične proizvode, so pa tudi dobra lepila za les, apreturna sredstva za tkanine …

·         melamin – formaldehidne smole (MF) – v primerjavi s sečninskimi imajo povečano odpornost pri višjih temperaturah, veliko udarno žilavost, dimenzijsko stabilnost, dobre elektroizolacijske lastnosti in večjo odpornost pri obrabi. Smole imajo zelo dobre adhezivne lastnosti in se uporabljajo kot lepila za izdelavo laminatov, kot veziva za premazna sredstva, kot impregnacijska sredstva za tekstil in usnje…

10.     POLIESTRI – nenasičeni (NP) – imajo visoko mehansko trdnost in dimenzijsko stabilnost, odporni so proti kemikalijam in svetlobi. Običajno se jih uporablja s steklenimi vlakni, kar še povečuje upogibno, udarno in natezno trdnost. Poliestre običajno uporabljajo v ladjedelništvu, letalski in avtomobilski industriji, gradbeništvu, za športne artikle (smuči, deske za surf), …

11.     POLIKARBONATI (PC) – odlikujejo jih visoka udarna žilavost, elastičnost,odpornost proti visoki temperaturi, transparentnost ter odličen elektroizolacijske lastnosti. Predelava je zahtevna in zelo draga.

12.     POLIAMIDI (PA) – imajo termoplastične lastnosti, visoko trdnosti in so odporni proti kemikalijam. Proizvodi iz poliamidov so zobniki, ki delujejo brezšumno in brez mazanja, ležaji, deli preciznih aparatov…

13.     EPOKSIDNE SMOLE (EP) – odlikujejo jih izredne adhezivne lastnosti, odporne so proti obrabi, imajo visoko trdnost in dobre dielektrične lastnosti. Uporabljajo jih kot veziva za premazna sredstva in lepila pri izdelavi laminatov, kot univerzalna lepila za vse vrste materiala, …

14.     POLIURETANI (PUR) – imajo dobre adhezivne lastnosti, so obstojni proti staranju in kemikalijam. Uporabljajo jih kot veziva za premazna sredstva, ki dajejo elastičen in obstojen film (dvokomponentni laki), veziva za nanos na tekstilno podlago ter lepila.

Pomembni so tudi penjeni poliuretani, ker so odličen termoizolacijski material v gradbeništvu (Purpen), pri izdelavi hladilnikov in zamrzovalnikov, v ladjedelništvu, … Mehki penjeni poliuretani so primerni za blazinjenje sedežev, kot podloga za talne obloge in oblačilne proizvode, …

ELASTOMERI

1.        STIREN-BUTADIEN KOPOLIMER (SBR) – obstojen je na intervalu –25 od +80^oC, zato je polnovreden nadomestek za naravni kavčuk v potniški avtopnevmatiki.

2.        AKRILONITRIL-BUTADIEN KOPOLIMER ali NITRILNI KAVČUK (NBR) – v primerjavi z naravnim kavčukom ima boljše lastnosti, predvsem večjo obstojnost proti organskim topilom in proti višji temperaturi. Uporabljajo ga predvsem za izdelavo cevi za tekoča goriva, tesnila, itd.

3.        POLIBUTADIEN (BR) – primeren za mešanje z naravnim kavčukom za proizvodnjo avtomobilskih pnevmatik.

4.        POLIIZOPREN (IR) – po kemijski sestavi popolnoma enak naravnemu kavčuku, vendar ne dosega njegovih mehanskih lastnosti. Uporaben v tovorni pnevmatiki.

5.        POLIKLOROPREN (CR) – odlikuje ga obstojnost proti naftnim derivatom.

NOVI POLIMERNI MATERIALI

1.        KOMPOZITI VISOKE TRDNOSTI

2.        TEKOČI KRISTALI

3.        TRANSPARENTNI POLIMERNI MATERIALI – primer – fotovoltne celice, ki sprejemajo in oddajajo svetlobo

4.        ELEKTROPREVODNI POLIMERNI MATERIALI – primer – material, katerega prevodnost se lahko meri z bakrom.

5.        BIOFUNKCIONALNI POLIMERNI MATERIALI – primer – material, ki nadomešča posamezne funkcije človekovega organizma (sklepi, žile, koža …)

VI.)   TEHNOLOŠKI IN OKOLJSKI VIDIKI GOSPODARJENJA Z ENERGIJO

Energija je pomemben dejavnik gospodarskega razvoja in potrošna dobrina. Povpraševanje po njej je odvisno od obsega gospodarske dejavnosti, od stopnje tehnološkega in družbenega razvoja ter od razvojne politike in tudi od podnebnih razmer.

Energetika je znanstvena disciplina, ki se ukvarja z razvojem sedanjih in novih virov energije.

Učinkovita raba energije je splošno pravilo. Na temelju tega načela so evropske industrijske države preusmerjale proizvodnjo od energijsko intenzivnih panog v donosnejše in energijsko manj zahtevne panoge, spreminjale so strukturo proizvodov ter izvedle vrsto energetsko-tehničnih ukrepov za učinkovito rabo energije. Na učinkovito rabo energije je vplivala tudi vse hujša konkurenca, ki je od porabnikov energije zahtevala zmanjševanje proizvodnih stroškov (vključno z energijo).

Delitev energije:

a)       po nastanku (primarna Þ sekundarna Þ končna Þ  koristna oz. koriščena energija)

b)       po stopnji pretvorbe (enostopenjska in večstopenjska pretvorba)

c)       po možnostih obnavljanja virov (obnovljivi in neobnovljivi viri)

d)       konvencionalni (klasični viri) in nekonvencionalni (nivo in prihodnji viri)

Konvencionalni ali klasični viri energije

So tisti viri energije, na katerih je v glavnem zasnovan današnji energetski sistem in ki jih uporabljamo že nekaj desetletij. To so predvsem goriva (premog, nafta, zemeljski plin) in hidroenergija.

Goriva razvrščamo:

·         po agregatnem stanju v trdna, tekoča in plinasta

·         po načinu pridobivanja v:

a)       naravna goriva – najdemo jih v naravi in niso prestale kakšne večje obdelave razen čiščenja jalovine (les, šota, premog, odpadki poljščin – biomasa in oljni skrilavci). Posebno skupino predstavljajo mineralne surovine za pridobivanje jedrske energije.

b)       umetna goriva – pridobljena s predelavo naravnih goriv in pri tem prihaja do oblikovanja in snovnih sprememb (vodik, etin, metanol…)

Goriva sestavljajo gorljive (ogljik, vodik, žveplo – zvišujejo toplotno vrednost) in negorljive sestavine (dušik, kisik, vlaga in rudninske snovi – znižujejo toplotno vrednost). Z zgorevanjem goriva razvijajo toplotno in druge oblike energije. Da bi goriva gospodarno proizvajala energijo, je potrebno, da razvijejo le toliko energije, kolikor je je mogoče  racionalno izkoriščati, kiti morajo količinsko zadostna, lahko dostopna in poceni, dovolj obstojna na zraku, sposobna za transportiranje in skladiščenje ter sprejemljiva za okolje.

Gorenje je kemijsko spajanje gorljivih snovi s kisikom iz zraka, pri čemer se sprošča toplotna energija.

Zgorevanje je popolno, kadar se ves ogljik spoji s kisikom v CO₂ in vodik s kisikom v H₂O. Da lahko to dosežemo morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:

-          dostop zadostne količine zraka (dovajamo presežek zraka, ki pomeni razliko med dejansko in teoretično potrebno količino zraka),

-          intenzivno mešanje goriva in zraka,

-          dovolj visoka temperatura in

-          dovolj časa za potrebno popolno zgorevanje.

Zgorevanje nadziramo z analizo dimnih plinov (preveč kisika – zrak premočno doteka v kurišče, preveč ogljikovega oksida – nepopolno izgorevanje). Kljub pazljivejšemu usmerjanju zgorevanja prihaja do toplotnih izgub, katerih vzrok so nepopolno zgorevanje, izguba toplote v dimnih plinih ali z žarčenjem in mehanske izgube.

Toplotna vrednost (v MJ in GJ) je toplotna energija, ki nastaja pri popolnem izgorevanju 1 kg trdnega ali tekočega goriva ali 1m3 plinastega goriva. Ločimo:

·         zgornjo toplotno vrednost – skupna toplota, vsebovana v 1 enoti goriva (kg, m³)

·         spodnja (tehnična) toplotna vrednost ali kurilnost – ta je v praksi bolj pomembna in jo dobimo iz zgornje z upoštevanjem toplote, potrebne za izparevanje vlage v gorivu in vode, ki je nastala pri zgorevanju.

Nekonvencionalni viri energije

Delijo se na:

·         novi viri energije – tehnično so bili osvojeni šele pred kratkim (prva generacija) in se še vedno razvijajo. V strukturi energijske bilance zavzemajo le majhen delež. Trenutno je v tej skupini le jedrska energija, ki jo pridobivamo na podlagi jedrske fisije.

·         prihodnji (perspektivni) viri energije – razvrstimo jih v dve skupini:

a)       viri energije, ki so perspektivni v bližnji prihodnosti in v katere vključujemo tudi nove načine izkoriščanja sedanjih virov (razvoj vodika kot goriva, geotermalna energija, energija vetra, plime in oseke, proizvodnja plinastih goriv…)

b)       viri energije, ki so perspektivni šele v daljni prihodnosti (jedrska elektrarna na principu jedrske fuzije in elektrarne, ki bi izkoriščale sončno sevanje).

Primarna energija

Je energija nosilcev energije v izvorni obliki, to so vsi naravni energetski viri (premog, nafta, zemeljski plin, jedrska goriva, vodna in sončna energija). V teh oblikah za neposredno rabo v proizvodnih procesih primarna energija običajno ni primerna, zato jo je potrebno pretvarjati v želene oblike (do koristne energije).

Sekundarna energija

V uporabno obliko pretvorjena energija na izhodu iz objekta pretvorbe, pri čemer pa so upoštevane tudi izgube pri pretvorbi (energija, ki prihaja iz elektrarn, kotlarn, bencin, kurilno olje iz rafinerije…).

Končna energija

Obsega vse oblike energij, ki vstopajo v proizvodni proces oz. v objekt porabe, zmanjšane za izgube pri prenosu. Lahko pa se pojavlja tudi kot primarna energija (npr. zemeljski plin, ki vstopa v industrijske peči).

Koristna (koriščena) energija

To je tisti del končne energije, ki je v procesu koristno uporabljena in se meri s končnim učinkom (npr. mehansko delo, opravljeno z elektromotornim pogonom, toplota za tehnološke procese ali ogrevanje).

Energijske izgube:

Energija mora teči skozi proces po koristni poti in se ne sme izgubljati. Vzrok za energijske izgube so v proizvodnji nepopolne naprave in neustrezen način njihove uporabe. Ocenitev, kolikšne so izgube v procesu pretvarjanja  oz. kolikšna je uspešnost energijske pretvorbe, ugotavljamo z energijskim (transformacijskim) izkoristkom ali stopnjo koristnosti (h), ki pomeni razmerje med koristno energijo in v proces privedeno energijo:

Kakovost energije:

Pri pretoku energije se mora ohranjati njena kakovost. Energija je sestavljena iz:

·         eksergija – energija, ki jo je mogoče transformirati v drugačne oblike energije. Kakovostnejše so energijske pretvorbe, kjer se večji del energije ohrani kot eksergija (elektrika – 100% eksergija).

·         anergija – energija, ki jo ni mogoče transformirati.

Energetska intenzivnost – je razmerje med obsegom rabe primarne energije in BDP. S tem kazalcem se lahko primerjamo na mednarodni ravni. Obstaja zveza med nizko ekonomsko razvitostjo in visoko energetsko intenzivnostjo in obratno.

Energetska učinkovitost – predstavlja razmerje med koristno in končno oz. končno in primarno energijo.

Energijska bilanca – zajema energijo, porabljeno v vseh stopnjah življenjskega cikla proizvoda od pridobivanja do odstranitve (kumulirana poraba energije).

Raba energij – se uporablja zato, ker energija po zakonu ni uničljiva, lahko pa jo spreminjamo iz ene oblike v drugo.

Energijski – uporablja se kadar imamo opravka neposredno z energijo (energijske pretvorbe, energijske izgube, energijsko varčevanje, energijske bilance).

Energetski – uporablja se kadar govorimo o energiji še v povezavi z drugimi dejavniki (energetski obrat, energetsko gospodarstvo, energetska intenzivnost, energetski program, energetski zakon).

ENERGIJSKE PRETVORBE PRED TEHNOLOŠKIMI PROCESI

Toplotna energija

Proizvodni procesi potrebujejo velike količine toplote za številne operacije in pa tudi za ogrevanje prostorov. Proizvodna toplotne energije je primaren proces. Toplota nastaja na naslednje načine:

·         z zgorevanjem fosilnih goriv. Zgorevanje je termodinamično nepovračljiv proces in zato energijsko neugoden.

·         kot polproizvod pri pretvarjanju v mehansko in dalje v električno energijo

·         s trenjem snovi

·         z jedrskimi reakcijami

·         iz električne energije

·         v eksotermičnih procesih kemične presnove

·         v obliki sončnega sevanja.

Prenosnike ali nosilce toplote (vodna para, voda in zrak) uporabljamo, ko želimo nastalo toploto uporabljati in jo prenesti do uporabnikov.

Termoenergetske naprave so parni kotli, katerih konstrukcije so zelo različne glede na vrsto goriva. Osnovni tipi parnih kotlov so:

a)       vodocevni parni kotel – glavni del sestavlja snop poševno ali navpično nameščenih ozkih cevi, skozi katere se pretaka voda, vroči dimni plini pa jih obdajajo z zunanje strani. Posamezni deli kotla so uparjalnik vode, grelnik in pregrevalnik pare.

Učinkovitost prenosa toplote, ki prehaja iz goriva v ogrevani medij, opredeljujemo kot izkoristek kotla Þ h = (Q₁ + Q₂) ÷ Q₁      Q₁ – skupna toplota, vsebovana v uporabljenem gorivu; Q₂ – količina toplote,

                                                ki ni mogla biti izkoriščena in predstavlja izgubo.

b)       dimnocevni parni kotel – toplota je odvisna od goriva, konstrukcije kurišča, obremenitve, zračnega tlaka …Glede na te parametre se določa optimalna temperatura dimnih plinov, odstopanja pa pomenijo izgube, ki jih povzroča nepravilno vodenje procesa – npr. regulacija dovedenega zraka..

c)       plamenocevni parni kotel

Električna energija

Proizvodnja električne energije poteka v elektroenergetskih objektih – elektrarna ali  električne centrale:

·         TE – termoelektrarne

·         TE–TO – toplarne

·         HE – hidroelektrarne

·         JE – jedrske elektrarne

·         elektrarne na sončno energijo

·         vetrne elektrarne

·         geotermične elektrarne

·         oceanotermične elektrarne

·         bibavične elektrarne

Termoelektrarne (TE) delujejo tako, da se v kondenzacijskih turbinah para čim popolneje izkorišča. Žal pa je izkoristek pri pretvorbi primarne energije v električno energijo v povprečju le od 30-37 %, ostalo so izgube v obliki odpadne toplote. Pri nas v Sloveniji imamo dve termoelektrarni in sicer Šoštanj in Trbovlje.

Termoelektrarne – toplarne (TE-TO) – zanje je značilna soproizvodnja ali kogeneracija toplotne in električne energije. Vgrajene so protitlačne turbine, ki delujejo tako, da se del toplotne energije pretvori v električno energijo, drugi del pa ostaja v obliki pare, ki ima ob izstopu še določen tlak. Paro vodijo po ceveh v proizvodnji obrat in jo izkoriščajo v tehnoloških procesih ali pa jo uporabljajo za daljinsko ogrevanje naselij. Izkoristek termoelektrarne – toplarne je cca. 20 % električne energije in 55 % izkoriščene toplote (skupaj od 65 – 75 %).

Sistem soproizvodnje bi lahko uvedla vsi industrijski energetski objekti, ki proizvajajo toplotno energijo. To bi bilo sicer zelo gospodarno za podjetje, toda takega načina pridobivanja energije je v Sloveniji zelo malo.

Naselja daljinsko ogrevajo mestne toplarne, pri katerih pa je glavni proizvod para za ogrevanje, električna energija pa le sekundarni proizvod. Pri nas imamo toplarno v Ljubljani.

Plinsko – parne termoelektrarne (PPE) – tu gre za kombiniran sistem plinskih in parnih turbin oz. dveh tipov elektrarn. Za gorivo uporabljajo zemeljski plin, ki pa je najčistejše gorivo in najmanj obremenjuje okolje. Sodobne PPE dosegajo v pretvorbi primarne energije najvišje izkoristke in to preko 50 % za proizvodnjo električne energije. Skupaj električne energije in koristne toplote je izkoristek od 68 – 80 %. In še z enega razloga ima PPE prednost pred drugimi elektrarnami in sicer gradnja teh objektov je časovno relativno kratka, investicije pa so za polovico manjše kot za druge elektrarne.

Slika: Primerjava izkoristkov primarne energije v različnih elektroenergetskih sistemih

Termoelektrarna (TE)

(kondenzacijski sistem)

Kotel + turbine

Primarna energija 100 %

Premog                                                                                                               Odpadna toplota                         63 – 70 %

(tekoče gorivo,                                                                                                

plin)                                                                                                                    Električna energija                       30 – 37 %

Termoelektrarna – toplarna (TE-TO)

(sistem kogeneracije)

Kotel + turbine

Primarna energija 100 %

Premog                                                                                                               Odpadna toplota                         25 – 35 %

(tekoče gorivo,                                                                                                 Koristna toplota

plin)                                                                                                                    Električna energija                       65 – 75 %

Plinsko – parna termoelektrarna (PPE)

Motor + turbine

Primarna energija 100 %

Zemeljski plin                                                                                                    Odpadna toplota                         20 – 32 %

(tekoče gorivo)                                                                                                 Koristna toplota

                                                                                                                            Električna energija                       68 – 80 %

Hidroelektrarne (HE) so energetski objekti, kjer proizvajajo električno energijo na osnovi mehanske energije rečnih in drugih vodnih tokov. Vir energije je nakopičena potencialna energija vode, pretvarja se v kinetično energijo, ki poganja hidroturbine, te pa generator. Hidroenergija je obnovljiv vir energije.

Ločimo več vrst hidroelektrarn:

a)      glede na sistem in dinamiko izkoriščanja hidroenergije:

·         pretočne HE – deluje na način pretakajoče se vode – reke. Če je pretok večji, se odvečna voda neizrabljena preliva čez jez. Sem spadajo predvsem male HE.

·         akumulacijske HE – deluje na način zajezene reke ali višinskega jezera, ki se obnavlja v določenih periodah. Taka HE je zmožna zelo hitrega prilagajanja obremenitve (od min do max).

·         HE s pretočno akumulacijo – gre za sklenjeno verigo pretočnih elektrarn. Tak sistem je sicer zelo gibčen, vendar sezonsko menja značaj: v času velikih voda je pretočen, nizkih pa akumulacijski. V Sloveniji so to dravske elektrarne.

·         HE s črpalno akumulacijo – delujejo po principu, da s pomočjo nočne energije (je cenejša in na voljo), prečrpavajo vodo iz spodnjega bazena v zgornji. Tako se manjvredna nočna energija pretvori v dražjo dnevno energijo. Pri nas imamo primer take elektrarne v Mostah pri Žirovnici.

b)      glede na moč

·         male HE (3 – 10 MW),

·         srednje HE (10 – 70 MW),

·         velike HE – dosegajo moč do 1000 MW in več.

c)       po namenu uporabe

·         bazne ali fundamentalne HE – omrežju dajejo osnovno napetost in delujejo neprekinjeno s polno zmogljvostjo,

·         vršne ali konične HE – dopolnjujejo omrežje v času konic v potrošnji.

Prednosti HE:

·         imajo visok izkoristek energetskega vira (od 85 – 90 %)

·         obratovalni stroški so nizki – proizvajajo relativno poceni električno energijo

·         vplivajo na varčevanje drugih virov energije in tako izboljšujejo energijsko bilanco države

·         njihova življenjska doba je daljša

·         med obratovanjem ne onesnažujejo okolja.

Slabosti HE:

·         specifične investicije so višje v primerjavi z investicijami v TE (približno 2-4 x)

·         ustvarjanje akumulacijskih jezer zahteva potapljanje nekaterih področij

·         na proizvodnjo vplivajo meteorološke razmere, zato bolj odvisne od naravnih razmer.

ENERGIJSKE PRETVORBE V TEHNOLOŠKIH PROCESIH

Načela gospodarjenja z energijo

Okoljski vidiki rabe energije so tesno povezani z dejavniki gospodarjenja. Manjša raba energije prispeva k izboljšanju ekonomskih učinkov poslovanja, hkrati pa vpliva na omejevanje onesnaževanja okolja tako glede škodljivih emisij kot tudi glede predčasno izčrpavanje virov energije.

Ob gospodarjenju z energijo srečujemo naslednje pojme:

·         varčevanje – ukrepi, ki vplivajo na zmanjševanje energijske rabe (tehnične izboljšave)

·         učinkovita (racionalna, smotrna) raba energije – zmanjševanje energijskega vložka na enoto proizvoda (z omejevanjem nepotrebne rabe, z znižanjem specifične rabe koristne energije, z izboljšanjem energijskih izkoristkov in z vračanjem odpadne toplote)

·         substitucija – energije, energetskih virov in oblik koristne energije (substitucija goriva – zamenjava trdnih goriv s tekočimi in plinastimi).

Prihranek energije (učinkovita raba energije) – v industrijsko razvitih državah so možnosti prihranka še zelo visoke tudi do 25%. V okviru teh 25 % so možnosti sprememb in prihranka so na naslednjih področjih:

·         kogeneracija toplotne in električne energije – 25 %

·         vračanje odpadne toplote – 25 %

·         povečanje izkoristkov elektromotorjev, elektrolitskih procesov, elektropeči in razsvetljave – 10 %

·         sam proizvodnji proces, ki pa je vsak specifičen – 40 %

Pot k učinkovitejši rabi energije se prvo vrši na samem obratovanju (niso potrebne večje investicije), nato sledijo manjše investicije, ki se hitro amortizirajo, večje investicije od 10 let in čisto na koncu trajno izvajanje ukrepov. Energijske izgube so praviloma večje pri zastarelih in slabo vzdrževanih strojih in napravah ter v nesodobnih industrijskih procesih.

Izkoriščanje odpadne toplote

Del toplotne energije, ki se je ne porabi (razlika med končno in koristno energiji) jo imenujemo odpadna toplota. Iz proizvodnih procesov izstopa kot para, vroča voda, vroč zrak, segreti proizvodi… V našem interesu pa je, kako to odpadno toploto preseči in jo čim bolje izkoristiti. To je moč doseči z majhnimi temperaturnimi diferencami pri prenosu toplote, z ohranjevanjem čim višjih temperatur pir nosilcih toplote in z zmanjševanjem pretočnih uporov in dušenja nasploh.

Problematika se rešuje stopenjsko, po ravneh – step by step:

·         prva raven – v proizvodnem procesu skušamo porabo toplote zmanjšati, hkrati pa povečati izrabo odpadne toplote.

·         druga raven – vračanje odpadne toplote nazaj v proces

·         tretja raven – če kljub ukrepom na prvi in drugi ravni odpadna toplota še vedno obstaja, se jo izkorišča za sosednje proizvodne procese, vendar ne za ogrevanje prostorov in vode.

·          četrta raven – odpadna toplota se uporablja za ogrevanje prostorov in sanitarne vode, vendar ne v tehnološke proizvodne namene.

PRIMERI UČINKOVITE RABE ENERGIJE V INDUSTRIJSKI PROIZVODNJI

Industrija celuloze in papirja

Proizvodnja papirja poteka po stopnjah:

priprava lesnih sekancev Þ  proizvodnja in plemenitenje celuloze Þ izdelava papirja in kartona.

Bistvo proizvodnje celuloze je odstranjevanje v lesu prisotnega lignina. Obstajata dva različna postopka:

·         SULFITNI POSTOPEK – uporablja se kalcijev bisulfit. Rezultat postopka je:

-          zelo kakovostna celuloza

-          izkoristek lesne mase najmanjši, le 45 %

-          potrebno več procesne toplote

-          odpadna sulfitna lužnica izteka v vodotoke in predstavlja resen okoljski problem

·         MAGNEFITNI POSTOPEK – uporablja se magnezijev bisulfit. Rezultat postopka je:

-          dobra kakovost celuloze (mehanske lastnosti so celo boljše)

-          višji izkoristek lesne mase

-          večja raba energije

-          odpadna lužnica se popolnoma izkoristi – vodo se upari, preostale organske snovi pa sežgejo v parnem kotlu. Nastalo paro izkoriščajo kot procesno toploto, del pa jo pretvorijo v električno energijo (kogeneracija).

-          nastali pepel (magnezijev oksid) in žveplov dioksid iz dimnih plinov se izkoristi za pripravo reakcijske kemikalije

!!! Zaradi popolnega izkoriščanja je ekobilanca magnefitnega postopka bistveno ugodnejša kot pri sulfitnem postopku

V papirni proizvodnji imajo čedalje večjo veljavo manj kakovostne vrste lesa (hitro rastoči listavci, ostanki gozdne sečnje) in tudi odpadni papir. Proizvodi so lesovina, kemična lesovina in polkemična lesovina. Izkoristki predelave so visoki (potrebujejo manj vode in energije), toda ti proizvodi vsebujejo več lignina, kot če bi jih predelali iz kvaltetnega lesa.

Proizvajalci imajo težko nalogo, kako proizvesti standardom ustrazajoč papir iz manj kakovostne vrste lesa in odpadnega papirja – pri tem pa morajo upoštevati racionalno rabo surovin, vode in energije, ter zviševati proizvodnost papirnega stroja.

Bodoča tehnologija se opira predvsem na spremenjeno tehnologijo – suho oz. aerodinamično proizvodnjo papirja. Gre za način povezovanja celuloznih vlaken v papirne proizvode, ki imajo dobre mehanske, vpojne in tiskarske lastnosti. Pomembno pa je tudi, da tak postopek ne potrebuje vode (le v majhni količini) in manjša je tudi poraba energije.

ENERGIJA IN EMISIJE

Onesnaževanje zraka

Onesnaževanje zraka povzročajo emisije izstopnih plinov, ki izhajajo v ozračje iz proizvodnih procesov in prometnih sredstev (izpušni plini) ter iz kurišč (dimni plini). Emisije škodljivih snovi se razlikujejo po sestavi, agregatnem stanju in po stopnji škodljivosti. Le te so:

·         plini

·         trdni delci:

-          dim negorljivih delcev (pepel) in nezgorljivih delcev (saje)

-          lebdeči delci – premer pod 50 mm (mikrometrov)

-          inhalabilni (respirabilni) delci – premer med 0,5 in 10 mm

-          prašna usedlina (sedimenti) – delci, ki se usedejo na površino tal

·         aerosoli so zmes trdnih in lebdečih delcev premera pod 50 mm. Večji delci se usedajo na tla, manjši pa lebdijo v zraku (obnašajo se kot plin). Aerosoli so: pesticidi, leteči pepel iz termoelektrarn, svinec, kadmij, radioaktivni aerosoli …

Velik povzročitelj onesnaževanja zraka so fosilna goriv. Najbolj onesnažujeta zrak premog in težko kurilno olje (mazut), najmanj pa zrak onesnažuje zemeljski plin (ne povzroča prašnih delcev, lebdečih kosov, saj, CnHn in halogenih spojin).

Vse substance, ki so določljivega izvora, imenujemo primarni onesnaževalci (polutanti) zraka. Z njihovimi medsebojnimi reakcijami pa prihaja do novih spojin, ki se imenujejo sekundarni onesnaževalci (npr. kisle padavine, fotokemičen smog, povečana koncentracija atmosferskega ozona …).

V Sloveniji ureja področje varstva zraka Zakon o varstvu okolja skupaj s podzakonskimi akti in dopolnilnimi zakoni, kot so naprimer:

·         Uredba o mejnih opozorilnih in kritičnih imisijskih vrednostih snovi v zraku:

-          mejna imisijska vrednost pomeni koncentracijo posameznih škodljivih snovi v spodnjih plasteh atmosfere, ki po sedanjih spoznanjih ne škodujejo zdravju ljudi ali počutju

-          opozorilna imisijska vrednost je koncentracija snovi v zraku, pri kateri se prične s priporočili ter z opozarjanjem prebivalstva in povzročitelja obremenitve

-          kritična imisijska vrednost je koncentracija snovi v zraku (trikratna vrednost mejne koncentracije), ki že vpliva na zdravje ali počutje ljudi, zato se ob njenem doseganju izvajajo izredni ukrepi.

·         Uredba o taksi za obremenjevanje zraka z emisijo ogljikovega dioksida (CO₂) – od leta 1997 se plačuje taksa za vsako porabo goriv (trdnih, tekočih, plinastih) v procesih zgorevanja, če se nastali CO₂ spušča v zrak.

·         Uredba emisiji snovi v zraku:iz kurilnih naprav

·         Uredba o kakovosti tekočih goriv glede vsebnosti žvepla, svinca in benzena

·         in še mnogo drugih.

ANAS – Analitsko nadzorni alarmni sistem – ta sistem je vzpostavljen za potrebe rednega spremljanja onesnaženosti zraka – monitoring.. Meritve potekajo na več avtomatskih merilnih postajah širom po Sloveniji. Stalno spremljanje gibanja onesnaženosti pri najbolj problematičnih škodljivih snoveh v večletnem obdobju je zelo pomembno, če hočemo analizirati vzroke in vplive posameznih izrednih ukrepov.

VII.)   TEHNOLOŠKI IN OKOLJSKI VIDIKI GOSPODARJENJA Z VODO

Pomen vode v tehnoloških procesih

Voda predstavlja eno izmed osnovnih potreb vsake proizvodnje. Njena uporaba je vsestranska:

·                     za napajanje parnih kotlov

·                     za hlajenje industrijskih peči, reaktorjev in strojev z notranjim izgorevanjem

·                     tehnološka voda v številnih tehnoloških procesih

Pitna voda ni vedno uporabna kot tehnološka voda, zato imajo določene industrije posebne zahteve glede kakovosti vode; npr:

·         tekstilna industrija potrebuje mehko vodo (brez soli kalcija in magnezija), brez železovih in manganovih soli. Trda voda zmanjša pralni učinek, železove in manganove soli pa povzročajo motnje v procesih plemenitenja tkanin.

·         v proizvodnji sladkorja mora voda vsebovati čim manj soli, ker to preprečuje kristalizacijo sladkorja

·         industrije alkoholnega vrenja (pivovarne in žganjarne) zahtevajo vodo brez organskih primesi in škodljivih bakterij, ki bi lahko izzvale nezaželene biokemične procese

·         voda, namenjena napajanju parnih kotlov, ne sme vsebovati snovi, ki korodirajo kovinske dele, ter kalcijevih in magnezijevih soli, ki povzročajo na stenah nastanek kotlovca – to lahko privede do pregretja, poškodb cevi ali pa v najslabšem primeru eksplozijo

·         voda, namenjena za hlajenje termičnih naprav mora biti brez mulja in peska, ker povzročata nastanek oblog in posledično zmanjšanje hladilnega učinka.

Za industrijo ni pomembna le kakovost vode temveč tudi količinska oskrba z vodo. Za izbiro lokacije za nov industrijski obrat občutno vpliva možnost oskrbe z zadostnimi količinami uporabne vode, to velja zlasti za industrije, ki porabijo velike količine vode, kot so kemična, papirna, tekstilna, usnjarska, živilska in druge.

Voda v naravi

Voda, ki jo srečamo v naravi (atmosferska, površinska, talna), ni nikoli čista, temveč vsebuje več ali manj primesi, ki so nezaželene.

Primesi naravne vode razvrščamo v tri skupine:

·         grobo disperzne snovi so mehanske primesi, ki so organskega in rudninskega vira (živalski in rastlinski organizmi, glina, pesek); ti delci se zaustavijo pri filtriranju skozi filtrirni papir

·         koloidne snovi, manjši delci, ki so organskega (humusne substance, olja, masti, …) ali anorganskega izvora; filtrirni papir jih ne zaustavi, ustavi pa jih opna iz živalske kože

·         molekulsko dispergirane (raztopljene) soli

TRDA VODA – voda, ki vsebuje večjo količino kalcijevih in magnezijevih soli. Trdota vode se označuje z enoto milimol/liter (mmol/l) – s tem se izraža celotno trdoto vode kot vsota ionov zemeljskih alkalij.

Priprava tehnološke vode

Vodo, ki jo bomo uporabljali v tehnoloških procesih, moramo poprej tehnološko pripraviti. Poznamo več procesov priprave vode:

a)       operacije za mehansko pripravo vode:

·         FILTRIRANJE – z njim čistimo predvsem površinske vode, katerim odstranimo grobe primesi. V ta namen uporabljamo filtrirne naprave, ki jih sestavljajo plasti različnih granulacij kremenčevega peska in kamna.

·         ODPLINJEVANJE – z njim odstranjujemo agresivne pline (O₂ in CO₂). Običajno se uporablja termični postopek, pri katerem v grelcih protitočno vodimo paro – (pasterizacija).

b)       procesi za kemijsko pripravo vode:

·         OBARJANJE PRIMESI oz. FLOKULACIJA – s tem postopkom odstranjujemo koloidne primesi, kateerih s filtriranjem nismo odstranili

·         MEHČANJE VODE– poteka v napravah z ionskimi izmenjevalci. Ti delujejo po principu izmenjave njihovih ionov s kalcijevim, magnezijevimi in drugimi ioni, ki so prisotni v vodi.

Vodo lahko delno mehčamo tudi s prekuhavanjem ali pa z dodajanjem nekaterih snovi, kot so soda, fosfati, itd.

Vodo čistimo z odstranjevanjem grobih delcev (mehanska obdelava), suspendiranih delcev (kemijska obdelava) in raztopljenih snovi (biokemijska obdelava).

Industrijske odpadne vode

Prekomernega onesnaževanja okolja z odpadnimi vodami ni mogoče ustaviti samo s predpisovanjem dovoljenih emisij in določenih tehničnih rešitev (t.i. »End of pipe theory«), temveč je potrebno izgrajevati sisteme, ki bodo dolgoročno ohranjali naravno okolje.

VRSTE EMISIJ IN NORMATIVNA DOLOČILA

Emisije lahko razvrstimo v štiri skupine:

·         trdne in poltrdne snovi – tekstilna vlakna, papir, cement, žlindra, pepel, komunalne gošče, …

·         strupene in nevarne – fenoli, kisline, baze, težke kovine (Cu, Ni, Cr, Pb, …)

·         snovi, ki porabljajo kisik (BPK, KPK)– reducenti, nestabine biološke snovi (gnoj, odpadki iz klavnic), površinsko aktivne snovi (detergenti), topla voda, fosfati (evtrofikacija), …

(BPK₅ – biokemijska potreba po kisiku v petih dneh;        KPK – kemijska potreba po kisiku)

·         posredno nevarne snovi – obarvane snovi, snovi z močnim vonjem, visoke koncentracije topnih soli

Največji onesnaževalci voda so sledeče industrije: prehrambna, usnjarska, tekstilna, ind. celuloze in papirja in kemična industrija.

Zakon o varstvu okolja ureja posebne ukrepe, katere dopolnjujejo novejši podzakonski akti s področja voda:

·         predpisane so mejne emisijske vrednosti za odpadne vode, ki iztekajo v vode in tiste, ki iztekajo v kanalizacijo

·         kanalizacija se mora obvezno zaključiti s čistilno napravo

·         onesnaževalec mora zagotoviti, da v odpadni vodi ne bo določenih snovi …

Vodni monitoring je nadzor oz. ugotavljanje kakovosti voda.

Monitoring odpadnih voda posameznih onesnaževalcev se izvaja zato, da se ugotavlja količino in kakovost onesnaževanja. Na podlagi rezultatov se lahko:

·         izračunava takso za obremenjevanje vode

·         načrtuje čistilno napravo, ki bi odstranila odvečno onesnaževanje iz odpadne vode

·         predvidljivo zmanjša onesnaževanje v podjetju.

EKOTEHNIČNI NAČINI ČIŠČENJA ODPLAK

Osnovni cilj pri tehnološki obdelavi vsake odpadne vode je čim popolnejše ločevanje neželenih primesi, katerih dimenzije so zelo raznolike. Cilj dosežemo z uporabo ene ali več osnovnih operacij in/ali  procesov operacij. Ti se lahko združijo v linijo obdelave, ena ali več linij obdelave pa v sistem obdelave oz. sistem za obnavljanje kakovosti vode.

Glede na velikost emisijskih delcev, ki jih je potrebno odstraniti pri čiščenju odpadnih voda se običajno uporabljajo tri linije:

·         linija za odstranjevanje grobih delcev

·         linija za odstranjevanje suspendiranih delcev

·         linija za odstranjevanje raztopljenih snovi.

Za posamezne linije so značilne naslednje obdelave:

·         MEHANSKA OBDELAVA – očistimo predvsem grobe in težje primesi, kar poteka v prostranih bazenih (usedalnikih), s počasnim pretokom odpadne vode. Pri tem se suspendirani delci usedajo na dno. Odstranitev drobnih suspendiranih delcev omogočajo sita in filtri. Ponekod se uporablja flotacija.

·         KEMIJSKA OBDELAVA – tu izločamo koloidne organske primesi.

·         BIOKEMIJSKAOBDELAVA – čiščenje odpadne vode poteka s pomočjo mikroorganizmov, ki aktivirajo razpadanje organskih spojin v vodi. Sodobne naprave za biokemijsko čiščenje so prostrana korita; po njih se pretaka odpadna voda, v katero vpihavajo zrak. Pospešeno nastajajo mikroorganizmi, ki se sprijemajo v sluzast glen.

Sistem biološkega čiščenja lahko poteka:

·         aerobno – ob prisotnosti kisika – predstavlja končno čiščenje odplak med izpustom v vodotok.

·         anaerobno – brez prisotnosti kisika – običajno ga uporabljamo kot proces predčiščenja

V obeh postopkih predstavlja glavni problem biološko blato (gošča) oz. višek mikroorganizmov.

Zahtevam po višji kakovosti iztokov je v svetu sledil tudi napredek v tehnologiji biološkega čiščenja odpadnih voda. Nove tehnologije temeljijo na kombinaciji različnih bioloških procesov in reaktorskih sistemov, ki omogočajo sočasno odstranjevanje ogljikovih spojin in nutrientov (CO₂, fosfor). Biološko čiščenje v novih ali preurejenih čistilnih napravah poteka večstopenjsko s sočasnim odstranjevanjem ogljikovih spojin. Razvoj na področju reaktorskih sistemov s pritrjeno biomaso omogoča večjo intenzivnost bioloških procesov, naprave so manjše in zajemajo manjši prostor.

PILOTSKA ČISTILNA NAPRAVA – omogoča izbiro ustrezne tehnologije pri čiščenju industrijskih odpadnih vod, kajti vsaka tovarna je specifičen primer, ki ga moramo obravnavati individualno.

S pilotsko čistilno napravo ugotovimo:

·         tehnologijo optimalnega čiščenja odpadnih vod glede na zahteve zakonodajalca,

·         stroške naložbe za čistilne naprave

·         stroške vzdrževanja bodoče čistilne naprave

·         čas amortizacije čistilne naprave

·         stroške, s katerimi bo čistilna naprava bremenila enoto proizvoda

·         količino gošče iz usedalnika čistilne naprave

·         predvideni čistilni učinek bodoče čistilne naprave.

Sodobna praksa narekuje, da se različne odpadne tehnološke vode iz iste tovarne ne mešajo med seboj, temveč se vsako obravnava individualno. Enostavneje in učinkovitejši je postopek, saj se za vsako odplako izbere točno določen postopek oz. proces čiščenja, ki ima optimalen čistilni učinek.

Obseg industrijske proizvodnje in vse večje onesnaževanje voda pri nas narekujeta obvezno postavitev čistilnih naprav. Čeprav lahko to pomeni podjetju visoko investicijo, jim na drugi strani zmanjšuje višino takse, katero bi bilo potrebno plačati v primeru izpusta neprečiščene vode.

Strategija gospodarjenja z vodo

Z vidika integriranega varstva okolja je pomembno, da se prepreči oz. omeji nastajanje emisij, ki onesnažujejo vodo. Pri tem moramo biti pozorni na naslednje:

·         Racionalna raba vode, kolikor je to tehniško mogoče (s tem dosegamo tudi ekonomski učinek).

·         Uporaba visoko kakovostne talne (pitne) vode se v proizvodne namene omeji oz. nadomesti s predhodno prečiščeno površinsko (rečno) vodo.

·         Za racionalnejšo uporabo vode, naj se tehnološka odpadna voda (po predhodnem čiščenju) ponovno vrača v tehnološki postopek (kaskadni sistem). S tem se zniža poraba količine sveže vode (90% varčevanje) in omejuje nastajanje odplak.

·         Pomembna je substitucija mokrih TP s suhimi.

·         Proizvod je potrebno proučiti glede na porabo vode v vseh stopnjah njegovega življenjskega cikla.

Gospodarjenje z vodo bo uspešno, če ob temeljilo na načelih in izhodiščih, ki upoštevajo spoznanje, da so količine vode v naravi omejene. Regulativni inštrumenti industrijsko naprednih držav temeljijo na odgovornosti vsakega subjekta do varovanja voda. To načelo uveljavlja zahtevo, da plača povzročitelj vse stroške pri odpravi, zmanjšanju ali izravnavi posledic vodnih obremenitev.

Stroški čiščenja glede na odstotek čiščenja

Stroški čiščenja

                                                                                            % čiščenja vode

VIII.)   SISTEMSKI PRISTOP K PROUČEVANJU PROIZVODNIH PROCESOV

Razvrščanje tehnoloških procesov

Tehnološke procese lahko razvrščamo z več vidikov in sicer glede na:

1.       TEMELJNE OBLIKE PROCESOV – TP so v posameznih industrijskih panogah zelo različni, razlike pa so predvsem povezane s proizvodi in s tehnologijo izdelave. Kljub raznolikosti pa ločimo tri temeljne oblike tehnoloških procesov:

·         procesi za pridobivanje materiala – sestavljeni iz mehansko-tehnoloških operacij, s katerimi pridobivajo rudninske surovine (premog, nafta, les, rude kovin in nekovin…)

·         procesi presnove materiala – kemijskotehnološki procesi (procesi v kemični, tekstilni, usnjarski industriji, v industriji celuloze, v metalurgiji in proizvodnji energije), biokemijski procesi (živilska industrija).

·         procesi oblikovanja materiala – so mehansko-tehnološki in delujejo na spremembo zunanjih oblik (kovinska industrija, elektroindustrija, industrija bele tehnike, avtomobilov…)

2.       ČASOVNI TOK PROCESOV – TP razvrščamo po dolžini časovnih period na dva osnovna tipa:

·         DISKONTINUIRNI – prekinjeni ali občasni procesi – posamezne tehnološke operacije so bile prekinjene (šaržna proizvodnja).

·         KONTINUIRNI – neprekinjeni ali tekoči procesi – proizvodnja poteka brez prestanka (vsaj nekaj mesecev) z enakomernim dodajanjem surovin in pomožnih materialov, ter z odvajanjem nastalih proizvodov (industrija bencina, kemikalij, živil…). Ti procesi omogočajo predelavo velikih količin materiala in zagotavljajo boljše izkoriščanje strojnih naprav, materiala in energije, omogočajo visoko stopnjo avtomatizacije ter zmanjšujejo zaposlenost. Prednost tekočih procesov je tudi enakomernejša kakovost proizvodov.

3.       ORGANIZIRANJE PROIZVODNJE – TP delimo na dve glavni skupini:

·         po količini proizvodov in pogostosti ponavljanja enakega načina izdelave:

Ø       posamični (kosovni) način proizvodnje –  pomeni izdelavo posamičnih, običajno končnih proizvodov. Ti proizvodi so unikati (npr. izdelava raznih strojev, ladij, opreme, itd.)

Ø       serijski način proizvodnje – pomeni izdelavo enakih ali istovrstnih proizvodov v določenem številu ali zaključeni skupini, v skupni vrsti oz. seriji (proizvodnja istovrstnih strojev, gradbenih materialov…). K serijskemu načinu proizvodnje štejemo tudi šaržno proizvodnjo, pri kateri je vzrok za spremembo različnost surovine ali naprav in sam TP, ki ne dopušča proizvodnje velikih količin nekega proizvoda.

Ø       množinski način proizvodnje – pomeni izdelavo nekega tipa proizvoda. Ta način je povezan z naraščajočo mehanizacijo in avtomatizacijo, je neprekinjen (kemična industrija, avtomobilska industrija…)

·         po toku proizvodnje in po mestu izdelave

Ø       obrtna izdelava – pomeni opravljanje več delovnih operacij v enem proizvodnem procesu in na omejenem prostoru (delavnica), običajno jih izvaja en sam – kvalificiran delavec. Tok proizvodnje je prekinjen.

Ø       delavniška (specializirana) izdelava – značilnost je, da je v vsaki delavnici ali njenem delu samo ena vrsta strojev. Proizvodi so standardizirani, proizvodnja serijska, s prekinjenim proizvodnim tokom (ker proizvode odlagajo ob strojih in jih lansirajo v skladišče po potrebi).

Ø       skupinska izdelava– poteka v proizvodnji po skupinah strojev z raznimi operacijami, vsaka skupina pa izdeluje le del nekega proizvoda. Tu gre lahko za serijsko in tudi množinsko, proizvodnji tok pa je običajno prekinjen.

Ø       verižni sistemi proizvodnje– predstavlja delovne operacije, ki slede druga drugi v določenem redu in času z najkrajšim prostorskim razmikom (t.i. »tekoči trak« - napačen izraz)

Osnovne tehnološke operacije in naprave

PROCESNI SISTEM je kombinacija naprav, ki omogočajo spreminjanje snovi po vrsti, lastnostih ali sestavi… Lahko je neprekinjen ali prekinjen, in to organske, anorganske ali zgolj fizikalne narave.

PROCESNA TEHNIKA zajema delovna sredstva in operacije, ki jih uporabljajo v procesni proizvodnji. Te so:

Ø       mehanska tehnika (mešalniki, drobilniki, mlini, aglomeratorji, stiskalnice …)

Ø       fizikalno – kemijska tehnika (destilatorji, ekstraktorji, kristalizatorji, …)

Ø       reakcijska tehnika (reaktorji, elektrolizerji, …)

Ø       toplotna in hladilna tehnika (rekuperatorji, mrazotvorni stroji, …)

Ø       tlačna in vakuumska tehnika

Ø       transportna in skladiščna tehnika

PROCESNA SISTEMSKA TEHNIKA (PST) je sistemski način razumevanja in sočasno integralno načrtovanje vseh elementov v življenjskem ciklu proizvoda (od surovin – od odpada).

PST je znanost o ravnanju s sistemom elementov in njihovem medsebojnim učinkovanjem. Zaradi množice podatkov in povezav je tako poslovanje možno le s pomočjo računalniške tehnologije. Sočasno načrtovanje vseh elementov v procesu pa prinaša (v primerjavi z linearnim oz. zaporednim načrtovanjem) tele prednosti:

Ø       izboljšave kakovosti načrta,

Ø       skrajšanje razvojnih faz proizvoda

Ø       znižanje proizvodnih stroškov

Ø       znižanje stroškov zaradi napak in popravil

Ø       zmanjšanje emisij in odpadkov.

PST obsega metodologije odločanja, ki se nanašajo na snovanje, načrtovanje, projektiranje, vodenje, vzdrževanje in kontrolo kakovosti.

PROCESNA TEHNOLOGIJA je znanost o sredstvih (procesna tehnika) in načinih (teh.postopki) predelovanja surovin v proizvode. Procesna tehnologija se loči od neprocesne (izdelčne – kos/dan), da je realizacija merljiva z t/leto ali m³/leto. Prehod med procesno in neprocesno tehnologijo je zvezen in je lahko industrija v prvi fazi neprocesna, v drugi pa procesna (npr. farmacevtska, kozmetična in papirna industrija).

PROCESNA INDUSTRIJA obsega danes štiri velike industrijske komplekse: energetskega, procesnega, predelovalnega in gradbenega – vsi štirje pa se med seboj močno prepletajo.

OSNOVNE MEHANSKE OPERACIJE IN NAPRAVE

Mehanske operacije sodijo v procesno tehniko in predstavljajo temeljne sestavne dele tehnoloških procesov.

·         stopnja čistoče materiala je osnovna postavljena zahteva, zato uporabljamo razne reakcije, da dosežemo zadovoljiv izkoristek (npr. morska in kamena sol; kameno sol je potrebno obdelati z elektrolizo)

·         optimalna velikost delcev, ki naj medsebojno reagirajo (raztopina, prah, zrna ..)

Osnovne operacije so:

1.        LOČEVANJE – odstraniti želimo neželene primesi ali obogatiti material, pri homogenem materialu pa pripraviti dele enakih velikosti.

-          sejanje – nihajna sita in sejalni bobni

-          vejanje – operacija, s katero ločujmo drobnozrnat material, ki ga s sejanjem ni mogoče več ločiti – vejalniki

-          flotacija – operacija, s katero ločujemo trdne snovi drugo od druge – flotacijske celice

-          dekantiranje – operacija, ki omogoča ločevanje trdnih in tekočih snovi po načelu usedanja trdnih delcev – usedalniki ali dekanterji

-          centrifugiranje – operacija, ki omogoča ločevanje trdnih snovi od tekočih in temelji na principu centrifugalne sile – centrifuge

-          filtriranje – operacija, ki omogoča ločevanje trdnih snovi od tekočin s pomočjo filtrirnega materiala (pesek, glina, oglje, tkanine, keramični material ali drobna kovinska mreža) – filtrirne stiskalnice, filtrirni bobni

-          čiščenje plinov – operacija, ki omogoča ločevanje trdnih snovi od snovi v plinastem stanju – cikloni in elektro čistilne naprave

-          destilacija – operacija, s katero ločujemo dve tekočini z različnimi vrelišči

-          absorpcija – operacija, ločevanja ene sestavine iz mešanice plin – plin ali plin – tekočina; absorpcijski stolpi so polnjeni s keramičnimi polnili, siti ali z zvončastimi prekati

-          adsorpcija – operacija, v kateri luknjičave snovi zadržujejo pline in hlape tekočin

2.        ZDRUŽEVANJE – operacija združevanja, pri čemer se posamezne sestavine medsebojno mešajo.

-          mešanje – pri snoveh enakih agregatnih stanj (mešalne naprave)

-          gnetenje – mešamo trdne in tekoče snovi, da se napravi testo – gnetenje (gnetilni stroji)

-          suspendiranje – mešanje trdnih snovi, ki se ne raztapljajo, z veliko količino tekočine

-          emulgiranje – pri mešanju dveh tekočin, ki se med seboj ne mešata, dodamo snov za emulgiranje – emulgator. Za emulgiranje potrebujemo hitro vrteče se mešalce z zadostnim številom obratov.

3.        DELJENJE – povečujemo skupno površino snovi

-          drobljenje – pomeni delitev trdnih snovi v delce do približne velikosti 30 mm premera (oreh) -  čeljustni drobilniki, valjčni drobilniki, drobilniki na kladiva, …

-          mletje – pomeni delitev trdnih snovi v zelo drobne delce (zdrob, prah) – kotalni mlini, cevni in kroglični milni

-          dispergiranje tekočin – tekočina stiskajo skozi rotirajoč sistem šob, pri čemer se razporedi v prostoru, v katerega protitočno vpihavajo topel zrak, da tekočina izhlapi (mleko v prahu, pralni praški …)

4.        KOSOVANJE oz. AGLOMERIRANJE – drobnozrnat material privedemo v kosovno obliko (briketi)

-          granuliranje – nagnjene rotirajoče posode

-          stiskanje – batne ali polžne stiskalnice

-          siganje – termični način kosovanja

5.        OBLIKOVANJE– operacije oblikovanja so namenjene končni dodelavi in obdelavi materiala.

-          vlivanje – v kalupe

-          valjanje – predelava materiala s težkimi, vrtečimi se valji – kalander je naprava sestavljena iz več vrtečih se valjev

-          stiskanje – pregret material se izpostavi visokemu trajnemu tlaku – stroji za vbrizgavanje, injekcijsko stiskanej

-          iztiskanje (ekstrudiranje) – je neprekinjena operacija, pripravna za oblikovanje plastičnih tvoriv. V stroj vstopa material v obliki prahu ali granul, se pri povišani temperaturi zmehča, nato pa ga polžasto vreteno iztiska skozi matrico (profili, folije, trakovi, …)

-          vlečenje – oblikovanje kovin v tanke žice, cevi in palice različnih profilov.

-          struženje

-          rezkanje

-          vrtanje

-          skobljanje

-          idr.

OSNOVNE TOPLOTNE OPERACIJE IN NAPRAVE

1.        REAKTORJI –  ki potrebujejo toploto, potekajo v reaktorjih

2.        TOPLOTINI IZMENJEVALNIKI – izkoriščajo toploto odpadnih plinov ali tekočin – rekuperatorji

3.        REGENERATORJI – uporablja se jih za regeneracijo toplote velikih količin odpadnih plinov; delujejo na izmeničnem ohlajevanju in ogrevanju velike mase proti ognju odpornega gradiva, ki je nameščeno v prostornih hramih. Skozi te hrame prehajajo odpadni vroči dimni plini, oddajajo tamkaj svojo toploto, z njo pa se predgrevajo plini in zrak, ki so potrebni za gorenje.

4.        SUŠILNI STROJI

5.        MRAZOTVORNI STROJI – z njimi dosegamo nizke temperature (absorpcijski in kompresorski). Najenostavnejša operacija je zračno hlajenje, večji učinek pa daje vodno hlajenje

OSNOVNE TIPI REAKCIJSKIH NAPRAV

Reakcijske naprave so glavni del kemijske procesne tehnike. V njih potekajo kemične presnove surovin v proizvode. Za neprekinjene reakcije so najprimernejše reakcijske naprave v obliki cevi,  za periodično potekanje reakcije pa je osnovna oblika kotla (kadi).

1.        REAKCIJSKE NAPRAVE V OBLIKI CEVI – reakcijske peči različnih izvedb, ki delujejo pod vplivom zvišane temperature in pod normalnim ali zvišanim tlakom.

-          jaškaste peči – peči za žganje apnenca, generatorji za proizvodnjo plina, plavži za izdelavo grodlja

-          etažne peči – namenjene praženju materiala, ki je v tankih plasteh nanesen po etažah – praženje pirita v proizvodnji žveplove kisline, praženje kovinskih rud v metalurških procesih

-          vrtilne peč –  dolge poševne cevi, ki so nagnjene in se neprekinjeno vrtijo – peči za žganje laporja v proizvodnji cementa in za kalciniranje Al hidrata v proizvodnji glinice

-          tunelske peči – dolgi kanali, skozi katere se pomika na transportnem vozičku naloženi material – peči za žganje opeke, porcelana, kamenine, abrazivov

-          kontaktne peči – reakcijske naprave, v katerih potekajo kemični procesi s posredovanjem katalizatorjev, v obliki kovinske mreže (platina) ali pa je naplasten v tankih slojih (vandijev pentoksid) – kontaktne peči za sintezo amoniaka in klorovodika.

2.        REAKCIJSKE NAPRAVE V OBLIKI KOTLA OZ. KADI

-          reakcijski kotli – različnih izvedb, opremljeni z mešalom, ogrevalnimi napravami in s kontrolnimi instrumenti, delujejo po normalnim tlakom in periodično – reaktorji za proizvodnjo mila, barvil, lakov in mnogih proizvodov kemične industrije.

-          avtoklavi (tlačne posode) – debelostenske posode, v katerih potekajo kemične reakcije pod zvišanim tlakom – avtoklavi v proizvodnji celuloze, za polimerizacijo sintetičnih smol …

-          konverterji – hruškaste peči, ki jih uporabljajo v metalurških procesih

-          plamenske peči – koritaste oblike – proizvodnja stekla

-          elektro peči – oskrbuje električna energija in dosegajo do 3000^oC. Poznamo obločne peči (toplotno energijo ustvarja obločni lok) in indukcijske peči (toplotno energijo ustvarja upor pri prehodu električnega toka skozi talino) – elektrokemična in metalurška industrija

-          elektrolitske celice – sestavljajo elektrode in elektrolitska raztopina – elektroliza glinice v proizvodnji aluminija, …

OSNOVNE PROCESI PRESNOVE MATERIALOV

Večina tehnoloških procesov je zbir osnovnih operacij in osnovnih procesov, ki se stalno izmenjavajo.

Osnovni kemijski procesi:

-          redoks procesi                     oksidacija, redukcija, hidrogeniranje, dehidrogeniranje

-          razcepitev spojin                 termična, elektrokemijska, biokemijska

-          ionske reakcije                    nevtralizacija, hidroliza, obarjalne reakcije, substitucijske reakcije, kovinsko in nekovinsko kompleksiranje

-          radikalske reakcije             halogeniranje, nitriranje, sulfoniranje, karboksiliranje, umiljenje, zaestrenje, alkiliranje, aromatiziranje

-          tvorba makromulekul         polimerizacija, stopenjska polimerizacija, polikondenzacija

Glede na obliko so osnovni procesi:

1.        TERMIČNI PROCESI – uporabljajo toplotno energijo za preseganje aktivacijskega praga s katalizatorji ali brez njih. Običajne reakcije so eksotermne (DH=+), endotermne (DH=-) in termično nevtralne (DH=0)

2.        ELEKTROKEMIJSKI PROCESI – najpomembnejši proces je elektroliza. To je proces, v katerem se kemijske spojine pod vplivom istosmernega električnega toka razstavijo v svoje sestavne dele. Kemijske spojine morajo biti v tekočem stanju (elektrolit) – v razstopini ali pa v talini.

3.        BIOKEMIJSKI PROCESI – procesi potekajo pod vplivom mikroorganizmov – kvasovke, bakterije, različne ali iz njih ekstrahirani biokatalizatorji (fermenti, encimi, hormoni), pri čemer prihaja do presnove ali proizvodnje nekaterih organskih snovi. Pomembni biokemijski procesi so vrenje oz. fermentacija škroba in sladkorja, biološko čiščenje odplak

4.        RADIACIJSKOKEMIJSKI PROCESI – fotokemijski procesi, kemijski procesi pod vplivom žarkov, elektronski kemijski procesi, laserski kemijski procesi

5.        MEHANOKEMIJSKI PROCESI – mehanska energija vzbuja molekule trdnih snovi, kar sproža presnovne procese (glej operacije deljenja in združevanja).

Analiza tehnološkega procesa

Analiza tehnološkega procesa (ATP) mora presoditi v zvezi z optimalizacijo tehnološkega procesa porabo predmetov dela, delovnih sredstev ter izkoriščanje zmogljivosti in dela. Presoja poteka v celoti ali pa po posameznih fazah, strojih in napravah.

ATP zajema proučevanje vseh dejavnikov, ki lahko vplivajo na njegovo izvajanje ter na podlagi katerih se lahko oceni ekonomska učinkovitost tehnologije in omogoči medsebojna primerjava. Običajo se upošteva naslednje dejavnike:         - materialno in energijsko bilanco

                        - kakovost proizvoda

                        - količino stranskih proizvodov in odpadkov ter možnost reciklaže

                        - proizvodnost, gospodarnost in rentabilnost

                        - stroški embalaže, skladiščenja in distribucije

                        - stroški vzdrževanja

                        - delež investicij v stroških in drugo.

Sestavljena procesna enota zajema celovit oz. zaokrožen tehnološki proces transformacije surovine oz. proizvodov višje stopnje predelave v gotove proizvode, namenjene tržišču.

Materialna bilanca tehnološkega procesa – osnova za sestavljanje materialne bilance je shema tehnološkega procesa, ki pa temelji na spoznanju, so vse materije neuničljive (tudi energija). Materialna bilanca je odločilnega pomena za izdelavo predkalkulacije, za dimenzioniranje strojnih naprav, za ugotavljanje stopnje v izkoriščanju tehnološkega procesa in tudi za izdelavo ekološke bilance.

Vsota vtokov (G₁)= vsoti iztokov (G₂)          Þ                G₁ = G₂

Ker v vsakem TP z vidika koristnega proizvoda (G₃) nastajajo tudi izgube (g), velja            Þ        G₁ = G₃ + g

Materialno bilanco moramo sestaviti za vse materiale, ki vstopajo v proces. Količine materiala podajamo v masnih enotah (g, kg, t), v prostorninskih enota (l, m³) ali v enotah za količino snovi (mol). Pri prostorninskih enotah moramo upoštevati tudi temperaturo in tlak.

Učinkovitost tehnološkega procesa ocenjujemo z izkoristkom (h)

              h = G_p ÷ G_t           ali               (%) h = G_p ÷ G_t × 100

G_p – količina proizvoda, dobljena v tehnološkem procesu

G_t – količina proizvoda, ki bi jo morali teoretično dobiti

Čim višja je stopnja izkoriščanja pri nekem procesu ali napravi ob enakem številu delovne sile in ob enaki porabi energije, tem gospodarnejši je postopek.

Na osnovi podatkov o porabljenem materialu in stopnji izkoriščanja lahko sestavimo materialno bilanco za:

- celoten tehnološki postopek

- posamezne procesne faze in operacije

- posamezne stroje in naprave

Pravo sliko o gospodarnosti lahko dobimo šele, ko material in druge dejavnike, ki sodelujejo v tehnološkem procesu, finančno ovrednotimo.

Toplotna bilanca tehnološkega procesa

Enako kot pri materialni bilanci, velja pri toplotni bilanci zakon neuničljivosti; možno jo je le pretvarjati iz ene oblike v drugo.

              Q₁ + Q₂ + Q₃ = Q₄ + Q₅

Q₁ – količina toplote, ki se uvaja v proces z materialom

Q₂ – količina toplote, ki se uvaja v proces zunaj

Q₃ – količina toplote, ki nastaja v procesu (če je proces eksotermičen).

Q_4- - količina toplote, ki se porablja v procesu in izhaja z materialom

Q₅ – količina toplote, ki izhaja v okolje

IX.)   PROIZVODI IN NJIHOVA OKOLJSKA PRIMERNOST

Opredelitev pojmov in razvrstitev proizvodov

Proizvod je hkrati vzrok in rezultat vsake proizvodnje. Namen proizvodov je zadovoljevanje človekovih potreb (neposredno – v obliki potrošnega blaga, posredno – v obliki surovin).

Definicija      Proizvodi so materialne strukture, ki dobivajo zaradi tehnološke organiziranosti socioekonomskega sistema v soodvisnosti z ekološkimi sistemi določene funkcije.

BLAGO = PROIZVOD

Blago ima ekonomsko-komercialen pomen in obsega poleg materialnega tudi nematerialni značaj – storitve, računalniške programe, znanje.

Proizvod ima naravoslovni in tehniško-tehnološki pomen in obsega le materialni značaj

IZDELEK = PROIZVOD

V ožjem pomenu je izdelek sopomenka za končni proizvod.

Izdelek – z njim močneje poudarimo njegove tržne značilnosti. Z izdelkom naj bi opredeliti rezultat izdelčne proizvodnje.

Proizvod – z njim naj bi opredelili rezultat procesne proizvodnje.

Delitev proizvodov:

1.       Glede na funkcijo proizvoda:

·         AMORFNI PROIZVODI – nimajo določenih ali trajnih oblik, ne opravljajo nobenih funkcij in potrebujejo ustrezno predelavo ali obdelavo (surovine,  polproizvodi in materiali)

·         OBLIKOVANI PROIZVODI – opravljajo eno ali več funkcij in so tudi brez obdelave uporabni za končnega uporabnika (končni proizvodi ali izdelki).

2.       Glede na karakteristike proizvodov:

·         TEHNIŠKO – TEHNOLOŠKE KARAKTERISTIKE – opredeljujejo mehanske, fizikalne in kemijske lastnosti proizvodov.

·         FUNKCIONALNO – ESTETSKE KARAKTERISTIKE – opredeljujejo funkcije, ki jih mora proizvod opraviti (zanesljivost, varnost, enostavnost,…) in določajo videz (design, barva…). Na obe karakteristiki vplivajo razni zunanji dejavniki kot so: okus uporabnika, moda, ….

·         EKONOMSKE KARAKTERISTIKE – tu je potrebno upoštevati stroške za doseganje zahtevanih karakteristik (cost saving), pomembna je izbira materiala, tehnološkega sistema, oblika proizvoda, …

·         OKOLJEVARSTVENE KARAKTERISTIKE – zagotavljajo, da bo proizvod v vseh fazah življenjskega cikla v kar se da najmanjši meri obremenjeval okolje.

Temeljni okoljevarstveni kriteriji pri oblikovanju proizvodov

Pri oblikovanju novih proizvodov se pred izvajalce postavljajo mnoge zahteve – njihova naloga je zelo zahtevna, saj morajo paziti tako na ekonomski (cost saving), okoljski (ecodesign), uporabniški, estetski… vidik.

Ecodesign je pomemben za oblikovanje primernejših proizvodov za okolje. Pomeni vzpostavitev krožnih tokov (eliminiranje linearnih procesov). Rezultat takega pristopa naj bi bili proizvodi, ki v svojem življenjskem ciklu obremenjujejo okolje v kar najmanjši meri.

Glavni kriteriji pri oblikovanju novega proizvoda:

1.       kriteriji za fazo proizvodnje:

·         racionalna raba surovin oz. materiala

·         uporaba sekundarnih surovin

·         racionalna raba energije in vode

·         substitucija neobnovljivih virov energije z obnovljivimi viri energije

·         preprečevanje škodljivih emisij

·         upoštevanje obremenitev okolja pri transportu

2.       kriteriji za fazo uporabe:

·         zdravju in okolju neškodljiva uporaba proizvodov

·         energijsko varčna raba proizvodov

·         daljša življenjska doba proizvodov

·         možnost enostavnega vzdrževanja

3.       kriteriji za fazo odstranitve:

·         enostavna demontaža oz. razstavljanje izrabljenih proizvodov

·         sposobnost reciklaže

·         čim manjša površina in prostornina odpadkov

·         neproblematično odstranjevanje odpadkov s sežiganjem, kompostiranjem ali deponiranjem.

Pri kreiranju novega proizvoda je pomembno, da zgoraj navedeni glavni kriteriji niso v nasprotju s tehničnimi in ekonomskimi zahtevami. Poudariti pa je potrebno predvsem oblikovanje izdelkov, ki so zmožni vstopati v reciklažne procece.

Razvojniki in konstrukterji morajo poleg upoštevanja kriterijev vedno znova spoznavati in uporabljati nove materiale, postopke, tehnologijo – skratka nenehno morajo slediti novostim. Hkrati pa morajo biti pripravljeni sodelovati kot team – za izvajanje tako zahtevnih in kompleksnih opravil je neobhodno skupinsko delo, tako znotraj skupine kot z zunanjimi institucijami.

Oblikovanje za okolje in reciklažo primernejših proizvodov

Za vsak proizvod mora biti izdelan koncept reciklaže, kar pomeni, da mora biti s konstrukcijsko izvedbo omogočena tudi optimalna reciklaža proizvoda oz. materiala.

Pri oblikovanju za okolje in reciklažo primernejših proizvodov je potrebno izpostaviti predvsem:

-          oblikovanje proizvodov, ki omogočajo ustrezno demontažo oz. razstavljanje

-          izbiro ustreznih materialov za vključevanje v krožne tokove

Oblikovanje za demontažo oz. razstavljanje primernejših proizvodov

Demontaža proizvoda – ločevanje v sestavne dele na spojnih mestih, nastalih pri izdelavi in montaži, ob prdpostavki, da so spojna mesta ločljiva.

Razstavljanje – ločevanje v sestavne dele ko spojna mesta niso ločljiva. V večini primerov je potreben razrez, kar pomeni verjetnost, da dele poškodujemo.

Za industrijske postopke demontaže oz. razstavljanja proizvodov v razstavne dele obstajajo različne tehni8čne izvedbe. Pri tem je s konstrukcijo proizvoda treba zagotoviti predvsem:

1.        ZAGOTAVLJANJE USTREZNE STRUKTURE ZGRADBE PROIZVODA

Vrsto delov določajo predvsem funkcionalne zahteve, na njihovo število pa vplivajo odločitve o integralni in deferencialni gradnji.

Integralna gradnja – združitev več posameznih funkcij v enem delu, ki je iz enega materiala in brez spajanja (npr. ulitek). Primeren za proizvode z manjšimi merami in velikimi količinami kosov – pri tem močno privarčujemo stroške za končno izdelavo in montažo (61 % prihranek časa). Pomanjkljivost – zahteva po kakovostnejšem materialu, lahko pride do povečanja mase in zaradi tega se povečuje raba energije pri uporabi proizvoda in se dodatno obremeni okolje.

Diferencialna gradnja – sestava oz. montaža nekega dela iz več sestavnih delov, ki so ločljivo ali neločljivo spojeni v funkcionalno enoto – sklop. Ta način gradnje zagotavlja večjo možnost izbire materialov (za bolj obremenjena mesta dražje oz. kvalitetnejše materiale, za manj obremenjena pa material slabše kvalitete). Negativna plat so visoki stroški izdelave in montaže posameznih delov, kar velja tudi za demontažo.

2.        DEMONTAŽA OZ. RAZSTAVLJANJE PROIZVODOV IZ RAZNOVRSTNIH MATERIALOV

Razstavljanje poteka na dva načina – s procesno in izdelavno tehniko.

Procesna tehnika – predelava odpadnih proizvodov z drobljenjem, kateremu sledijo finejše tehnike ločevanja in separiranja materialov. Ta tehnika ne zagotavlja ločevanja raznovrstnih materialov.

Izdelavna tehnika – pomeni neposredno ročno demontažo oz. razstavljanje proizvodov, pred nadaljnjimi postopki predelave s procesno tehniko. Tako dobljene in še uporabne dele je možno kot komponente vgrajevati v nove istovrstne proizvode. Neuporabni deli pa se sortirajo po vrst materiala in ga namenijo reciklaži oz. za sekundarne surovine.

3.        ODVZEMANJE ŠE UPORABNIH MATERIALOV

Odvzemanje uporabnih materialov iz odpadnih proizvodov in njihova ponovna uporaba poteka že dlje, toda odpirajo se novi potenciali (npr. pridobivanje plemenitih kovin iz odpadnih proizvodov elektronike). Pomembno je razvijati okolju primernejšo generacijo naprav, ki bo omogočila reciklažo v sekundarne surovine, ki bodo po kakovosti primerljive s primarnimi surovinami (npr. od celotne mase TV – 36 kg, se trenutno lahko izkorišča le 6 kg kakovostnega reciklata.

4.        NADZOROVANO ODVZEMANJE ŠKODLJIVIH SNOVI

Odvzemanje škodljivih snovi je obvezno, tudi če se reciklaža ne izvaja in je proizvod namenjen neposredni odstranitvi na deponijo. Škodljive snovi (eksplozivne in toksične) odvzemajo predvsem na odpadnih vozilih (olja, zavorna in hladilna tekočina, kislina iz akumulatorja…) ter pri elektrotehničnih in elektronskih napravah.

Izbira primernejših materialov za vključevanje v krožne tokove

Pri materialih, ki naj zagotavljajo primernost za okolje in reciklažo, je treba upoštevati predvsem naslednje:

1.        ZMANJŠEVANJE PORABE MATERIALOV

Koncepcija zmanjševanja porabe materialov temelji na načelu tehnološkega razvoja. Odraža se predvsem v znižanju mase proizvoda (npr. čaša za jogurt – včasih 12 g, danes 6 g – znižanje mase za 50 %)

2.        MINIMIRANJE SOČASNE UPORABE RAZNOVRSTNIH MATERIALOV

!!!!!!!!!!!!!!! še manjka!!!!!!!!!!!!!!!!

3.        ZAGOTOVITEV KOMPATIBILNISTI MATERIALOV

Kadar ni mogoče izdelati kakega proizvoda iz istovrstnega materiala, i bi ga lahko kot odpadek v reciklažnem postopku optimalno predelali, je pri neločljivih komponentah večslojnih materialov oz. pri težko razstavljivih sklopih treba izbrati kombinacije kompatibilnih materialov, ki omogočajo njihovo neproblematično reciklažo in ponovno uporabo kot sekundarne surovine.

4.        UPORABA MATERIALOV, KI V SVOJEM CELOTNEM ŽIVLJENJSKEM CIKLU POTREBUJEJO ČIM MANJ ENERGIJE

Glede zmanjševanja energijske rabe je potrebno vedeti, da imajo različni materiali različne energijske vrednosti. Zato je smotrno nadomeščati energijsko intenzivnejše materiale z energijsko manj potratnimi. Tako imajo polimerni materiali v energijski bilanci praviloma prednost pred konvenicionalnimi materiali (Al, jeklo, steklo, papri) in to kljub temu da je surovina za njihovo proizvodnjo nafta.

5.        OZNAČEVANJE MATERIALOV

Označevanje materialov, ki sestavljajo različne proizvode, je neobhodno za njihovo razpoznavanje, to pa je pogoj za vzpostavljanje reciklažnih tokov. To je še zlasti pomembno za polimerne materiale, kjer mora biti za primerno kakovost reciklata zagotovljena sortna homogenost. Za označevanje polimernih materialov so v veljavi mednarodno določene identifikacijske oznake ali reciklažni simboli.

Enostavni sistem označevanja polimernih materialov (ponavadi za embalažo) je od 1 do 7:

1          PET (polietilentereftalat)

2          PE-HD (polietilen visoke gostote)

3          PVC (polivinilklorid)

4          PE-LD (polietilen nizke gostote)

5          PP (polipropilen)

6          PS (polistiren)

7          Drugo (vključno večslojni materiali)

Struktura stroškov v življenjskem ciklu proizvoda

V posameznih fazah življenjskega cikla proizvoda nastajajo stroški in sicer:

·         stroški proizvodnje – sem sodijo vsi proizvodni stroški, ki pa se zaradi avtomatizacije procesov praviloma znižujejo. Te stroške knjiži proizvajalec.

·         stroški uporabe – zajema stroške, ki jih ima uporabnik proizvoda pri njegovi uporabi (str. energije, vzdrževanja). Zaradi racionalnejše konstrukcijske zasnove proizvodov se tudi te praviloma znižujejo.

·         stroški odstranitve – ti stroški zaradi vedno strožjih okolje varstvenih zahtev naraščajo. Sedaj te stroške nosi skupnost, v prihodnosti pa se poraja ideja, da bodo morali proizvajalci sprejemati po uporabi vrnjene proizvode in s tem prevzemati nastale stroške.

POSAMEZNI PRIMERI OKOLJSKO USMERJENE PROIZVODNJE

Podjetje AEG – bela tehnika

Pri konstrukciji naprav so upoštevali okolje varstvene kriterije za vse faze oz. stopnje življenjskega cikla:

-          stopnja proizvodnje – gospodarjenje z materialom in energijo, omejevanje škodljivih emisij, visoka skrb za embalažo (ne uporabljajo več večslojnih materialov; sedaj uporabljajo neobdelan les iz EU, recikliran karton, penjeni PS brez florokloriranih ogljikovodikov).

-          stopnja uporabe – varčevalni ukrepi z vodo, energijo in čistili, omejevanje hrupa

-          stopnja izločitve – primernost materialov za reciklažo, omejuje se število raznovrstnih materialov, izdelki so lahko razgradljivi

HLADILNIKI

-          pri delovanju porabijo manj energije kot njihovi predhodniki

-          nova, za okolje primernejša izolacija, ki ima to prednost, da se kot penilno sredstvo za poliuretan ne uporabljajo več za ozonski sloj škodljivi fluoroklorirani ogljikovodiki.

POMIVALNI STROJI

-          bistveno zmanjšana raba električne energije in porabe vode pri delovanju

-          vgrajena visoko razvita elektronika, ki omogoča optimalen potek programov

Podjetje IBM – računalniki

Podjetje že v razvojni stopnji želi izločiti ali pa vsaj minimizirati vse morebitne negativne vplive na okolje. Prednosti IBM:    -                                 nadpovprečna življenjska doba računalnikov

- nevarne kemikalije so že leta 1994 povsem nadomestili, tako računalniki ne vsebujejo kloriranih ogljikovodikov in fluorokloriranih ogljikovodikov.

- podjetje sprejema odslužene elektronske naprave in jih po temeljitem selekcioniranju preusmerjajo v reciklažne procese – reciklira se cca. 85 % računalnika.

Podjetje Philips – žarnice

Energijsko varčna žarnica s trospektralno svetilno snovjo ima v primerjavi z navadno žarnico osemkratno daljšo življenjsko dobo in 80 % prihranek z energijo.

X.)   GOSPODARJENJE Z ODPADKI

Politika in strategija ravnanja z odpadki

Včerajšnji odpadki so današnje sekundarne surovine !

Odpadki so okoljska in gospodarska prvina; so vir obremenjevanja okolja, ker jih je potrebno odlagati. Možna je tudi koristna izraba njihovih lastnosti, kar pa zelo ugodno vpliva na gospodarsko in okoljevarstveno učinkovitost.

Cilj svetovnega gospodarjenja z odpadki je gospodarjenje v krožnem toku, kar pomeni, da so današnji odpadki jutrišnje surovine.

V 80. letih so v razvitih državah razvili niz ukrepov za ravnanje z odpadki, ki jih že učinkovito izvajajo. S temi ukrepi so zmanjšali odpadke ponekod tudi do 90 %.

Ravnanje z odpadki danes ureja vrsto temeljnih predpisov. Osnovna izhodišča in usmeritve pa je leta 1990 podala EU v Resoluciji o strategiji ravnanja z odpadki v EU.

Ukrepi integralnega ravnanja z odpadki

Za izvajanje Resolucije EU o strategiji ravnanja z odpadki je potreben integralen (celosten pristop) in za vse faze življenjskega cikla proizvoda nizati ukrepe po prioritetnem zaporedju:

1.              Nastajanje odpadkov preprečimo ali čim bolj omejimo – obsežen proces, ki zajema vse dejavnosti za njihovo zmanjševanje že na samem izvoru. Ukrepi zadevajo varčevanje s surovinami in energijo, substitucijo proizvodov in procesov.

2.              Odpadke uporabimo ali jih predelamo v koristno sekundarno surovino – reciklaža

3.              Ostanke energijsko izkoristimo v sežigalnicah, plinskih generatorjih in kompostarnah – procesiranje odpadkov, pomeni njihovo fizikalno, kemično, termično in biodegradacijsko obdelavo.

4.              Preostale ostanke varno odložimo na urejenih deponijah

PROJEKT MINIMIRANJA ODPADKOV

V tem projektu so bili proučevani ukrepi minimiranja odpadkov v celotnem življenjskem ciklu proizvoda po prioriteti in kronološkem zaporedju.

·         primarni ukrep – PREPREČEVANJE ODPADKOV – lahko razvrstimo v:

a)       primarno preprečevanje odpadkov – dosledno preprečevanje nastajanja odpadkov, posebno toksičnih in nevarnih snovi (kvalitativno), in preprečevanje odvečne porabe materiala in energije, vključno s transportom in uporabo proizvodov (kvantitativno).

b)       sekundarno preprečevanje odpadkov – zmanjšana poraba toksičnih in nevarnih snovi in hkrati tudi manjša poraba energije in materiala.

·         sekundarni ukrep – IZKORIŠČANJE ODPADKOV (pridobivanje sekundarnih surovin)

a)       reciklaža – prvotne strukture oblik proizvodov se izgubijo, struktura materiala pa ostaja ista (predelava odpadnega papirja)

b)       druge postopke snovnega izkoriščanja odpadkov – izgubijo se tako prvotne strukture oblik proizvodov kot tudi prvotne strukture materiala (kompost)

c)       energijsko izkoriščanje – s termično obdelavo se izgubi oblika proizvoda, pridobi pa se energija.

·         terciarni ukrep – ODSTRANJEVANJE ODPADKOV (na deponijah)

a)       predobdelava odpadkov – zmanjševanje prostornine, količine ali toksičnosti. To poteka z mehanskimi, fizikalnimi, kemičnimi ali biokemičnimi procesi.

b)       zgoščevanje odloženih odpadkov – npr. z uporabo strojev za kompaktiranje odpadkov

Področja odgovornosti za minimiranje odpadkov lahko klasificiramo:

-          v konstrukcijo / proizvodnjo

-          v storitve / distribucijo

-          v uporabo

-          v gospodarjenje z odpadki / odstranitev in

-          v politiko in upravo

Glede instrumentov za minimiranje odpadkov razlikujemo:

-          prostovljne / kooperativne instrumente; zahtevajo visoko motivirianost udeležencev, pa tudi ekonomsko in prvno delujoče ukrepe;

-          ekonomske instrumente

-          zakonodajne / proračunske instrumente

Postopki ravnanja s komunalnimi odpadki

Med komunalne odpadke uvrščamo trdne gospodinjske odpadke iz naselij, pa tudi njim podobne iz gospodarskih dejavnosti. Ravnanje s temi podatki lahko poteka na naslednje načine:

1.        S TERMIČNO OBDELAVO – ki poteka s sežiganjem ali s pirolizo in uplinjevanjem

·         Sežiganje – je najbolj razširjen in najkorenitejši način za nevtralizacijo in uničenje odpadkov. Proces poteka v sežigalnih napravah, s pomočjo zraka, kjer se vse za okolje nevarne snovi v odpadkih med zgorevanjem dokončno razgradijo, tako da ostane le 8-12 % prvotne prostornine odpadkov in 15-25 % vstopne mase v obliki pepela ali žlindre, kar gre na odlagališče. Tako ni več težav z gnitjem odloženih odpadnih snovi, deponijskimi plini (metan), smradom in podobnim.

Pri sežiganju se sprošča odpadna toplota v obliki vodne pare, z njo pa je možno proizvajati električno energijo v turboagregatih, izpušno paro pa uporabiti za gretje v industriji in naselij.

Sodobne sežigalne naprave s procesom zgorevanja in napravami za čiščenje dimnih plinov zadovoljujejo tudi najstrožje predpise za dovoljene emisije, zato je skrb z odpadnimi plini odveč.

Prednost sežiganja – naglo zmanjševanje deponijskega prostora in s tem tudi zmanjšanje plačila obveznih ekoloških taks.

·         Piroliza – pri pirolizi sežigalne naprave ne potrebujejo zraka. Največ se jo uporablja pri pridelavi odpadnih polimernih materialov, kjer gre za termično cepitev v kemijske spojine, ki so surovinski vir za sintezo polimerov. Piroliza poteka v reaktorju.

·         Uplinjevanje – pri uplinjevanju sežigalna naprava le delno potrebuje zrak. Postopek poteka z delnim zgorevanjem snovi v reaktorju (plinski generator) z zrakom pri visokih temperaturah, tako da preide večina ogljika v plinasto stanje. Pridobljen plin ima nizko toplotno vrednost, ostanek pa je neaktiven.

2.        S KOMPOSTIRANJEM – to je usmerjeno mikrobiološko spreminjanje komunalnih odpadkov. Iz biogenega dela komunalnih odpadkov in mulja iz čistilnih naprav se napravi kompost, ki je uporaben za izboljšanje in gnojenje tal na obdelovalnih površinah. Obstaja več tehničnih izvedb kompostiranja:

·         Naravni proces kompostiranja – poteka s fermentacijo zdrobljenih komunalnih odpadkov z morebitnim dodatkom mulja iz čistilnih naprav in traja 1-3 dni.

·         Pospešeno kompostiranje – v zaprtem reaktorju, kjer postopek poteka pri višji temperaturi (do 70^oC) in se prične razkroj snovi že v nekaj urah. Končni proizvod se nato stiska in osuši ter tako zavzema najmanjšo možno prostornino, hkrati pa je steriliziran in praktično konzerviran.

3.        Z ODLAGANJEM ODPADKOV – lahko je nenadzorovano (na prostor, ki ni za to namenjen) ali urejeno (nadzorovano odlaganje odpadkov na odlagališča – deponije). Odloženi odpadki ne smejo imeti stika s podtalnico. Odpadke se na deponiji nalaga v plasteh, debelih 20-50 cm in jih nato obdelajo s posebnimi stroji – kompaktorji, ki jih porazdelijo, zdrobijo in stisnejo. Take deponije se kasneje spremene v športno-rekreativni park oz. v gozdni nasad.

Sodobne deponije imajo tudi možnost izkoriščanja deponijskega plina. Plin ima kurilno vrednost od 20-25 MJ/m³ in je primeren za ogrevanje prostorov.

Odpadna embalaža

Pomembnost embalaže:

-          varuje proizvode pred mehanskimi, kemijskimi, mikrobiološkimi in atmosferskimi vplivi pri transportu, ravnanju in uskladiščenju

-          praktičnost embalaže omogoča poenostavljeno ravnanje s proizvodom (enostavno zlaganje, odpiranje, zapiranje, razdeljevanje vsebine, itd).

-          komunikacijska funkcija – embalaža posreduje informacije in navodila za uporabo pakiranega proizvoda

Embalaža predstavlja znaten dejavnik med komunalnimi odpadki ker ima najkrajši življenjski cikel, zato je ravnanje z odpadno embalažo zelo pomembno, predvsem razvrščanje embalaže glede:

-          na material  iz katerega je embalaža izdelana (papirna, kartonska, kovinska, steklena )

-          na trajnost – enkratna in vračljiva embalaža

-          na kategorijo pakiranja – prodajna, skupinska ali transportna embalaža

Razvrščanje embalaže glede na kategorijo pakiranja:

1.        PRODAJNA ali PRIMARNA EMBALAŽA – je v neposrednem stiku s proizvodom, ki ga varuje in je namenjena posrednikom in uporabnikom. Že po zunanjem videzu se razlikuje od druge embalaže – ponavadi je potiskana in odraža vsebino.

2.        SKUPINSKA ali SEKUNDARNA EMBALAŽA – večje število primarnih embalaž povezanih v omot (npr. karton, folija), ki varuje med prevozom, rokovanjem, skladiščenjem in na prodajnem mestu. Če skupinska embalaža hkrati opravlja funkciji skupinske in prodajne embalaže, se šteje za prodajno embalažo.

3.        TRANSPORTNA ali TERCIARNA EMBALAŽA – varuje proizvode pred poškodbami na poti od proizvajalca do posrednika (npr. sodi, kartoni, kanistri, vreče, palete, oboji). Če transportna embalaža hkrati opravlja funkciji transportne in prodajne embalaže, se šteje za prodajno embalažo.

Ocene pravijo, da nastaja v EU letno okoli 50 mio ton odpadne embalaže, pri čemer je približno polovica izvira iz gospodinjstev, ostalo pa iz trgovine, industrije in storitvenih dejavnosti.

DSD – Duales System Deutschland

Ker se je Nemčija utapljala v odpadni embalaži, so leta 1991 sprejeli  Odredbo o preprečevanju embalažnih odpadkov, ki opredeljuje naslednje cilje:

Odredba je predvidela tudi obvezni obseg oz. kvoto reciklaže pri odpadni embalaži, kar je treba glede na posamezne vrste embalažnih materialov uresničevati v točno določenih rokih.

Da bi lažje obvladovali zastavljene cilje, je 600 proizvajalcev embalaže in potrošnih dobrin ter trgovine osnovalo neprofitno organizacijo imenovano Dualni sistem v Nemčiji – DSD (Duales System Deutschland) z zaščitnim znakom »zelena pika« (Grüner Punkt). Ta organizacija je prevzela obveznost za organiziranje, zbiranje, sortiranje, pripravo, predelavo in vodenje odpadne embalaže v obrate za reciklažo.

Proizvajalci embalaže, ki imajo pogodbo z DSD, prejmejo licenco za uporabo zaščitnega znaka, s katerim lahko označujejo prodajno embalažo. Pogoj za podelitev licence je licenčnina, ki jo mora poravnati, je pa tudi dokazilo, da je embalažni material primeren za reciklažo. Osnova za izračun licenčnine so masa, prostornina oz. površina embalaže ter dejanski stroški za odstranjevanje posameznih vrst embalažnih materialov.

Prihodek od licenčnin je prva leta hitro naraščal toda za prihodnost predvidevajo, da bodo stroški počasneje naraščali oz. se bodo celo zmanjševali, kajti licenčnine so vzpodbudile proizvajalce k zmanjševanju teže embalaže in povečanju uporabe sekundarne surovine.

Prvi člen v procesni verigi DSD predstavljajo prav uporabniki, ki naj bi s sortiranim odlaganjem odpadne embalaže v ustrezne zabojnike prispevali k učinkovitejšemu delovanju sistema.

Učinki zastavljenih ukrepov so bili zelo pozitivni, saj so bili za leto 1995 predvideni odstotni deleži materialne reciklaže za posamezne vrste materialov odpadne embalaže celo preseženi od 5 do 29 %.

XI.)   METODE ZA REŠEVANJE OKOLJSKIH PROBLEMOV V PODJETJU

Ekobilance

EKOBILANCE v najširšem pomenu so to sistemski kompleksni modeli, ki omogočajo kvantifikacjo snovnih  (surovine, materiali, spojine, dobrine…) tokov in njihovih negativnih vplivov na okolje. So standardizirane in jih najdemo v okviru standardov ISO 14040-14043.

Da bi v kar največji meri zagotovili verodostojnost z ekobilanco pridobljenih izsledkov, je pomembno, da se upoštevajo tile kriteriji: popolnost, objektivnost, transparentnost, reprodukcijska sposobnost, praktičnost in gospodarnost. – to niso zahteve, temveč le standardna priporočila.

Ekobilance se delijo na dve skupini:

·         ekobilance za proizvode

·         ekobilanca podjetja

Ekobilance za proizvode / Ekobilanca podjetja

Ekobilanca za proizvod se nanaša na količinsko analizo posameznega proizvoda v celotnem življenjskem ciklu – »od zibke do groba«. Pri tem se razlikujejo obremenitve okolja, ki jih izzovejo snovni in energijski tokovi v posameznih fazah življenjskega cikla proizvoda, vključno s transportnimi in reciklažnimi tokovi.

V ekobilanco za proizvod je potrebno zajeti, sistematizirati in ovrednotiti materiale in energijo že v fazah pred neposrednim proizvodnim procesom v podjetju, kot sta pridobivanje in priprava surovin, ter v fazah po njem, kot so distribucija, poraba in odstranitev po uporabi.

Ekobilanca podjetja se za razliko od ekobilanc za proizvode ne nanaša le na en proizvod, temveč na več proizvodov, ki nastajajo v podjetju. Pri tem se proučujejo procesi, ki potekajo v mejah nekega podjetja, zato predstavljajo le del življenjskega cikla proizvoda, časovno pa se nanašajo le na določeno obdobje (npr. eno leto). V računskem pogledu je ekobilanca podjetja še najbližje bilancam v prvotnem smislu.

Razlika	Ekobilanca za proizvod	Ekobilanca podjetja
Merjenje	le en proizvod	več proizvodov
Meje	od zibke do groba (od črpanja surovin do uničenja)	le od prihoda surovin v podjetje do prodaje izdelkov
Metodološki pristop bilanciranja	UPSTREAM – analiza poteka v smeri od končnega proizvoda preko posameznih delov in proizvodnih procesov, ki so zanje potrebni, vse do surovinskih in energetskih virov	DOWNSTREAM – analiza poteka vzdolž snovnih tokov, od vtoka do iztoka
Zahtevnost ekobilance	kompleksnejša, izvajalsko zahtevnejša in pogosto presega izvajalske sposobnosti podjetja; poleg internih informacij je potrebno pridobiti še mnogo zunanjih informacij – za katere pa je vprašljivo, če jih podjetje dobi	vsebuje le interne informacije

Ekobilance za proizvode = Ovrednotenje življenjskega cikla (LCA)

LCA – Life cycle analysis / assessment)  - ovrednotenje življenjskega cikla oz. življenjske poti proizvoda

Izraz ekobilanca je prevzet iz ekonomije, kjer se postavlja aktiva nasproti pasivi – kot tehtnica, kjer so snovni in energijski tokovi na eni, od njih povzročene obremenitve okolja pa na drugi strani. Ker pa gre dejansko za primerjalno analizo, se je v anglosaških deželah namesto ekobilance uveljavil pojem analiza oz. ovrednotenje življenjskega cikla.

Termina ekobilanca in LCA sta sinonima in se ju enakovredno uporablja v teoriji in praksi. V zvezi z ekobilanco pa je potrebno pripomniti, da se pod to oznako vedno misli le ekobilance za proizvode.

Definicija po ISO 14040: Študija ovrednotenja življenjskega cikla proučuje okoljske vidike in potencialne vplive na okolje na življenjski poti nekega proizvoda oz. storitve v celotnem življenjskem ciklu: od pridobivanja, distribucije in uporabe vse do odstranitve po uporabi. Splošne kategorije, ki jih je treba upoštevati pri vplivih na okolje, zajemajo izkoriščanje resursov, človekovo zdravje in ekološke učinke.

Naročniki ekobilanc so običajno: