Wzorce do naśladowania

Układ - ciało lub zespół ciał poddanych danej obserwacji i związanym 1.   Aby prowadzić rozważania nad energią i entropią posłużmy się pojęciem układu zdefiniowanego jako: - ciało lub zespół ciał poddanych danej obserwacji i związanym z nią rozważaniem, - albo część świata fizycznego określonego przez nasz wybór granic. Otoczeniem układu niech będzie wszystko inne we wszechświecie tak daleko, jak jesteśmy tym zainteresowani. Układ jest otwarty - gdy może wymieniać materię i energię z otoczeniem, zamknięty (półotwarty) - gdy wymienia z otoczeniem tylko energię, izolowany (zamknięty) - gdy nie wymienia z otoczeniem ani masy, ani energii. [1]

1.  Najprościej mówiąc, entropia układu jest funkcją prawdopodobieństwa wystąpienia danego stanu układu. Entropia jest miarą nieuporządkowania układu. S = Q/T = k lnW Dla układu izolowanego możliwe są tylko takie przemiany, w których wzrasta entropia, bo ciepło może przepływać tylko od ciała o wyższej temperaturze T1 do ciała o niższej temperaturze T2. Q Q ΔS = — - — > 0 T2 T1 Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania układu.

Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania układu Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania układu. Nie można zwiększyć uporządkowania układu izolowanego, bez wymany energii Każda nasza pożądana produkcja jest zwiększeniem uporządkowania układu. Niezbędne jest więc dostarczanie energii. Im bardziej wyrafinowana produkcja, tym większe uporządkowanie i bardziej potrzebna energia.   Wynika z tego kluczowe znaczenie energii, jej produkcji i możliwości dysponowania nią. Kluczowe znaczenie ma wymiana energii między naszym układem i jego otoczeniem (np. dostarczanie jej do naszej produkcji) i jej przemiana np. na pracę. Taka wymiana energii i jej przemiany zawsze przebiegają niestety ze stratami. Powstaje odpad w postaci rozproszonej energii.

Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy” Czy może być produkcja bezodpadowa? +   nowe wiązanie Schemat blokowy reakcji „czystej syntezy” Przykład dotyczący przemian chemicznych. Taką reakcją może być np. wytwarzanie polietylenu: n CH2=CH2 + -CH2-CH2- = -(CH2-CH2)n-CH2-CH2-

Powinniśmy dążyć do realizacji właśnie takich procesów technologii chemicznej. Czy jednak rzeczywiście nie powstają tutaj żadne odpady, żadne straty ? Byłoby tak, gdyby zachodziły tylko reakcje pożądane i przebiegały z wydajnością 100%. Włącznie ze 100% wydajnością atomową. Większość reakcji przebiega jednak z wydajnością mniejszą, powstają więc odpady. Pozostał jeszcze problem energii i energii odpadowej.

sposobów produkowania? Czy mamy jakieś wzorce sposobów produkowania?

Organizmy żywe Spójrzmy na organizmy żywe. Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania - to dla organizmu żywego znaczy śmierć. Byłoby to dążenie do stanu trwałej równowagi z otoczeniem. Organizmy żywe są układami otwartymi, które zawdzięczają swą egzystencję wymianie masy i energii ze środowiskiem. Utrzymanie stanu dalekiego od równowagi wymaga stałego przepływu energii i materii. Stan odległy od równowagi, stabilny w czasie nazywa się stanem stacjonarnym. Układ (czyli w tym wypadku obserwowany organizm żywy) pobiera energię i materię z otoczenia, ze środowiska, dla podtrzymania swego uporządkowania i eksportuje nieporządek czyli odpady i ciepło. Aby być wydajnym energetycznie, dąży do stanu, w którym produkcja odpadów (entropii) jest minimalna.

1.  Przyjrzyjmy się dokładniej naturze, która nas otacza i której jesteśmy częścią, zauważmy dążenie do możliwie dużej wydajności energetycznej. Aby być wydajnym energetycznie, układ dąży do takiego stanu, w którym eksport entropii (w tym produkcja odpadów) jest minimalna. Organizmy wyższe mają wyższą wydajność energetyczną. Johansson A., Czysta technologia, WNT, Warszawa 1997

Nasza produkcja Wzrost entropii to wzrost nieuporządkowania. Jest to dążenie do stanu trwałej równowagi z otoczeniem. Nasza produkcja, ambitna, o wysokim stopniu przetworzenia to wzrost uporządkowania. Wymaga wymiany masy i energii. Nasza produkcja musi być układem otwartym, który zawdzięcza swie działanie wymianie masy i energii z otoczeniem. Utrzymanie stanu dalekiego od równowagi wymaga stałego przepływu energii i materii. Stan odległy od równowagi, stabilny w czasie nazywa się stanem stacjonarnym. Powinniśmy dążyć do tworzenia układu w stanie trwałego zrównoważonego rozwoju. Układ (czyli w tym wypadku nasza produkcja) pobiera energię i materię z otoczenia, dla podtrzymania swego uporządkowania i eksportuje nieporządek czyli odpady i ciepło. Aby zwiększyć wydajność energetyczną, dążymy do stanu, w którym produkcja odpadów (entropii) jest minimalna.

Ekosystem Weźmy pod uwagę większe układy naturalne. Ekosystem jest zespołem współzależnych od siebie organizmów roślinnych i zwierzęcych oraz przestrzeni fizycznej, w której one żyją. Są więc jednostkami ekologicznymi wyższego rzędu, składającymi się z określonej biocenozy i zajmowanego przez nią biotopu.

1. Ekosystemy są układami o wyraźnej tendencji do organizowania się 1.. Ekosystemy są układami o wyraźnej tendencji do organizowania się. Populacje wchodzą we wzajemne związki tworząc sieć wzajemnych relacji. Im większa różnorodność gatunków, tym mocniejsza sieć powiązań. 2. Powiązania polegają między innymi na tym, że odpady produkowane przez jedne organizmy są wykorzystywane, przerabiane przez inne. Gdyby tak nie było ilość odpadów stale by wzrastała, aż do wyginięcia organizmów. 3.  Występuje też tendencja do maksymalnego wykorzystania energii, to znaczy wykorzystania wszystkich różnorodnych źródeł energii oraz uzyskania wysokiej sprawności energetycznej. 4. W ekosystemach występuje więc taka organizacja, by minimalizować produkcję odpadów i maksymalnie wykorzystywać dostępne źródła energii.

Technosystem Porównajmy ekosystemy i technosystemy, czyli układy gospodarcze utworzone przez człowieka. Technosystem jest układem różnych produkcji, których celem jest ogólnie biorąc wzrost uporządkowania układu, więc musi występować przepływ energii i materii oraz produkcja odpadów, której nie udaje się uniknąć.

Technosystemy Poszczególne instytucje technosystemu wchodzą we wzajemne związki tworząc sieć wzajemnych relacji. Im większa różnorodność produkcji, tym trwalszy system. Powiązania polegają między innymi na tym, że odpady produkowane przez jedne zakłady powinny być wykorzystywane, przerabiane przez inne. Wtedy ilość odpadów nie będzie nadmiernie wzrastała. Powinna wystąpić też tendencja do maksymalnego wykorzystania energii, to znaczy wykorzystania wszystkich różnorodnych źródeł energii oraz uzyskania wysokiej sprawności energetycznej. W technosystemach powinna więc być taka organizacja, by minimalizować produkcję odpadów i maksymalnie wykorzystywać dostępne źródła energii.

Wytwarzanie pożytecznych produktów to wzrost upożądkowania, możliwy przy wymianie energii i masy. Wytwarzanie pożytecznych produktów zwykle nie zachodzi w reakcjach samorzutnych, co również wskazuje na konieczność dostarczania energii. Stan produkcji i cały system gospodarczy (technosystemy) to stan odległy od trwałej równowagi. Powinien być stabilny w czasie, stacjonarny. Technosystem powinien się znajdować w stanie trwałego, zrównoważonego rozwoju. Im większy system, tym trudniejszy się staje problem informacji, informacji pomiądzy współpracującymi zakładami i informacji o zapotrzebowaniu. Istotną rolę odgrywają ludzie o ukształtowanej świadomości, a wśród nich odpowiedni specjaliści.

Hierarchia działań dla minimalizacji odpadów Kształtowanie świadomości ekologicznej, Badanie rynku Wprowadzanie nowych technologii, Zapobieganie ilościowe (mniejsze zużycie, rezygnacja z niektórych surowców), jakościowe (lepsza jakość surowców), Kierowanie produktu do ponownego przerobu (regeneracja części), Odzyskiwanie surowców do ponownego wykorzystania, Konwersja termiczna (piroliza, zgazowanie), odzyskanie surowca do syntez, Spalanie (tzw. recykling energetyczny), Składowanie.