Wednesday, July 13, 2011

工業生態學(IE) 永續科技的設計/ Design of Sustainable Technological systems

永續科技的設計/ Design of Sustainable Technological systems

這一門課主要包含的概念有產品生產的流程如何納入永續設計的想法、計算工廠使用物質與能量的平衡、水資源與熱能交換的優化(Pinch Technology)、綠色化學的概念、增強製成的效率(Process Intensification)。這門課特別之處是學習到一個產品從概念設計到量產完整的概念,和各階段可以改進的地方。

專案管理(Project Management),其中重要的精髓就是專案設計的過程要盡可能回顧最根本的動機,因為細部設計定稿之後執行計畫能夠調整的幅度不大,要確定一開始的動機有被貫徹。

水資源與熱能交換的優化(Pinch Technology)是念工業生態學之前最想要瞭解的內容之一,它的內容以熱能交換為例,計算將多餘的熱供給需要加熱的部份,可以避免多餘的能量花在加熱與降溫的能源使用,同樣的計算邏輯也可以用在水的使用。上完之後會覺得有點遺憾,因為沒有一個完整的案例可以操作,雖然理論上是可以減少資源的使用,但是管線與熱交換的設備所需要的花費沒有被考慮,沒有辦法估計可以回本的時間,如果可以增加討論實際應用會面臨到的阻礙,例如成本考量、工廠的整體製成調整,對於未來使用這個概念會更有幫助。

增加製程的效率也是新的概念,隨著能源與原料的價格提高,工廠必須更有效率的使用資源降低成本,許多增加生產效率的方式被提出來應用,例如改變反應槽的設計,槽內添加許的小的隔間,增加催化劑與反應物的反應面積,反應槽體積就可以縮小同時擁有相同的效率;酵素的催化劑可以讓副產物的量降低,也讓反應可以在室溫下進行;利用微波加熱可以精準的提供能量給特定的化合物反應,減少額外熱能的使用。這些有潛力的方法,已經被使用在某些化工廠中(例如DSM),隨著原物料的價格提高,將能夠刺激新製程的使用。

工業生態學的應用有許多優點,增加工廠的安全性、減少能源原料的使用、減少廢棄物的產生,但是至今為何沒有效的落實,有幾個關鍵性的原因:工廠的投資已經回本, 即使舊制程會比新制程產生更多污染, 只要工廠繼續營運,仍然有可觀的利潤,工廠不會想要做改善;新制程的研發速度過慢,無法應付市場的改變。政府必須扮演重要推手,給與工廠改善的動機,例如提高工廠放流水的標準、新制程的補助,將有助於減少工廠對於環境的污染。


工業生態學應用的範疇

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