טכנולוגיות נקיות: מאפיינים, יתרונות ודוגמאות - סביבה - 2025

הטכנולוגיות הנקיות הן שיטות טכנולוגיות אלה מנסים למזער את ההשפעה הסביבתית בדרך כלל נוצרת בכל פעילות אנושית. מערכת נהלים טכנולוגית זו כוללת פעילויות אנושיות שונות, ייצור אנרגיה, בנייה ותהליכים תעשייתיים מגוונים ביותר.

הגורם המשותף שמאחד אותם הוא מטרתם לשמור על הסביבה ולייעל את משאבי הטבע בהם נעשה שימוש. עם זאת, טכנולוגיות נקיות לא היו יעילות לחלוטין לעצירת הנזק הסביבתי שנגרם כתוצאה מפעילות כלכלית אנושית.

איור 1. פאנלים סולאריים. ליטו אנצינאס, מתוך ויקימדיה

כדוגמאות לתחומים בהם הטכנולוגיות הנקיות השפיעו, אנו יכולים להזכיר את הדברים הבאים:

• בשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים ולא מזהמים.
• בתהליכים תעשייתיים עם מזעור שפכים ופליטות מזהמות רעילות.
• בייצור מוצרי צריכה ומעגל החיים שלהם, עם השפעה מינימלית על הסביבה.
• בפיתוח פרקטיקות חקלאיות בת קיימא.
• בפיתוח טכניקות דיג המשמרות את החי הימי.
• בבנייה בת-קיימא ותכנון עירוני, בין היתר.

סקירה כללית של טכנולוגיות

רקע כללי

מודל הפיתוח הכלכלי הנוכחי גרם נזק קשה לסביבה. חידושים טכנולוגיים המכונים "טכנולוגיות נקיות", המייצרים פחות השפעה על הסביבה, מופיעים כאלטרנטיבות תקוות כדי להפוך את ההתפתחות הכלכלית לתואמת את השמירה על הסביבה.

פיתוח תחום הטכנולוגיות הנקיות נולד בתחילת שנת 2000 וממשיך לצמוח בעשור הראשון של המילניום עד היום. טכנולוגיות נקיות מהוות מהפכה או שינוי מודל בתחום הטכנולוגיה והניהול הסביבתי.

יעדים

טכנולוגיות נקיות רודפות את היעדים הבאים:

• צמצם את ההשפעה הסביבתית של פעילויות אנושיות.
• אופטימיזציה של השימוש במשאבי הטבע ושמירה על הסביבה.
• עזור למדינות מתפתחות להשיג פיתוח בר-קיימא.
• לשתף פעולה בצמצום הזיהום שנוצר על ידי מדינות מפותחות.

מאפייני טכנולוגיות נקיות

טכנולוגיות נקיות מתאפיינות בכך שהן חדשניות ומתמקדות בקיימות של פעילויות אנושיות, רודפות אחר שימור משאבי הטבע (אנרגיה ומים, בין השאר) ומיטוב השימוש בהן.

חידושים אלה מבקשים להפחית את פליטת גזי החממה, הגורמים העיקריים להתחממות כדור הארץ. לכן ניתן לומר שיש להם תפקיד חשוב מאוד בהפחתה ובהסתגלות לשינוי האקלים העולמי.

טכנולוגיות נקיות כוללות מגוון רחב של טכנולוגיות סביבתיות כמו אנרגיה מתחדשת, יעילות אנרגטית, אחסון אנרגיה, חומרים חדשים, בין היתר.

סוגי טכנולוגיות נקיות

ניתן לסווג טכנולוגיות נקיות לפי תחומי הפעולה שלהן כדלקמן:

• טכנולוגיות חלות על תכנון מכשירים לשימוש במקורות אנרגיה מתחדשים ולא מזהמים.
• טכנולוגיות נקיות המיושמות "בסוף הצינור", המנסות להפחית פליטות ושפכים רעילים תעשייתיים.
• טכנולוגיות נקיות שמשנות תהליכי ייצור קיימים.
• תהליכי ייצור חדשים עם טכנולוגיות נקיות.
• טכנולוגיות נקיות המשנות את מצבי הצריכה הקיימים, המיושמות על תכנון של מוצרים לא מזהמים ומחזור.

קשיים ביישום טכנולוגיות נקיות

יש אינטרס עכשווי רב בניתוח תהליכי הייצור והתאמתם לטכנולוגיות חדשות וידידותיות יותר לסביבה.

לשם כך יש להעריך אם הטכנולוגיות הנקיות שפותחו יעילות מספיק ואמינות בפתרון בעיות סביבתיות.

הטרנספורמציה מטכנולוגיות רגילות לטכנולוגיות נקיות מציגה גם מספר מכשולים וקשיים, כגון:

• מחסור במידע הקיים על טכנולוגיות אלה.
• היעדר כוח אדם מיומן ליישוםו.
• עלות כלכלית גבוהה של ההשקעה הנדרשת.
• התגבר על הפחד של יזמים מהסיכון לנקוט בהשקעה כלכלית נחוצה.

טכנולוגיות עיקריות נקיות המיושמות בייצור חשמל: יתרונות וחסרונות

בין הטכנולוגיות הנקיות המיושמות לייצור אנרגיה ניתן למנות את הדברים הבאים:

-אנרגיה סולארית

אנרגיה סולארית היא האנרגיה שמגיעה מקרינת השמש על פני כדור הארץ. אנרגיה זו משמשת את האדם מאז ימי קדם, עם טכנולוגיות רודימנטריות פרימיטיביות שהתפתחו לטכנולוגיות נקיות מתוחכמות יותר ויותר.

נכון לעכשיו משתמשים באור ובחום השמש, באמצעות טכנולוגיות לכידה, המרה והפצה שונות.

ישנם מכשירים ללכידת אנרגיה סולארית כמו תאים פוטו-וולטאיים או פאנלים סולאריים, שבהם האנרגיה מאור השמש מייצרת חשמל, וקולטני חום הנקראים הליוסטטים או קולטי שמש. שני סוגים אלה של מכשירים מהווים את הבסיס למה שמכונה "טכנולוגיות סולריות אקטיביות".

לעומתן, "טכנולוגיות סולאריות פאסיביות" מתייחסות לטכניקות אדריכלות ובנייה של בתים ומקומות עבודה, בהן האוריינטציה הטובה ביותר להקרנה סולארית מרבית, חומרים הסופגים או פולטים חום בהתאם לאקלים של המקום ו / או או המאפשרים פיזור או כניסה של חללים קלים ופנימיים עם אוורור טבעי.

טכניקות אלה מעדיפות חיסכון באנרגיה חשמלית למיזוג אוויר (מיזוג קירור או חימום).

יתרונות השימוש באנרגיה סולארית

• השמש היא מקור אנרגיה נקי, שאינו מייצר פליטת גזי חממה.
• אנרגיה סולארית היא זולה ובלתי נדלית.
• זו אנרגיה שאינה תלויה בייבוא ​​נפט.

חסרונות של שימוש באנרגיה סולארית

• ייצור לוחות סולאריים דורש מתכות ולא מתכות המגיעות מכריית מיצוי, פעילות שמשפיעה לרעה על הסביבה.

-אנרגיית רוח

אנרגיית רוח היא האנרגיה שמנצלת את כוח תנועת הרוח; ניתן להמיר אנרגיה זו לאנרגיה חשמלית באמצעות טורבינות גנרטור.

המילה "אאוליאן" באה מהמילה היוונית אאולוס, שמו של אל הרוחות במיתולוגיה היוונית.

אנרגיית רוח משמשת באמצעות מכשירים הנקראים טורבינות רוח בחוות רוח. לטורבינות רוח יש להבים שזזים עם הרוח, מחוברים לטורבינות המייצרות חשמל ואז לרשתות המפיצות אותה.

חוות רוח מייצרות חשמל זול יותר מזה שנוצר על ידי טכנולוגיות קונבנציונאליות, המבוססות על שריפת דלקים מאובנים, וישנן גם טורבינות רוח קטנות שימושיות באזורים מרוחקים שאין להם קשר לרשתות חלוקת חשמל.

איור 2. חוות רוח. מקור: ויקטור סלבדור וילרינו, מתוך ויקימדיה

נכון לעכשיו מפתחים חוות רוח מחוץ לחוף, שם אנרגיית הרוח חזקה וקבועה יותר אך עלויות התחזוקה גבוהות יותר.

רוחות הן אירועים צפויים ויציבים בערך במהלך השנה במקום מסוים על פני כדור הארץ, אם כי הם מציגים גם וריאציות חשובות, וזו הסיבה שהם יכולים לשמש רק כמקור אנרגיה משלים, כגיבוי, לאנרגיות המקובלות.

יתרונות של אנרגיית רוח

• אנרגיית הרוח מתחדשת.
• זו אנרגיה בלתי נדלית.
• זה חסכוני.
• מייצר השפעה סביבתית נמוכה.

חסרונות של אנרגיית רוח

• אנרגיית הרוח היא משתנה, וזו הסיבה שהייצור של אנרגיית הרוח אינו יכול להיות קבוע.
• בניית טורבינת רוח היא יקרה.
• טורבינות רוח מייצגות איום על עולם החי של הציפורים מכיוון שהן הגורם למקרי מוות כתוצאה מפגיעה או התנגשות.
• אנרגיית רוח מייצרת זיהום רעש.

-אנרגיה גיאותרמית

אנרגיה גיאותרמית היא סוג של אנרגיה נקייה ומתחדשת המשתמשת בחום מבפני כדור הארץ; חום זה מועבר דרך סלעים ומים, וניתן להשתמש בו לייצור חשמל.

המילה גיאותרמית באה מה"גיאו "היווני: כדור הארץ ו"תרמוס": חום.

פנים כוכב הלכת טמפרטורה גבוהה העולה עם העומק. בתת-הקרקע ישנם מים תת-קרקעיים עמוקים הנקראים מים פרעיים; מים אלה מתחממים ועולים לפני השטח כמעיינות חמים או גייזרים במקומות מסוימים.

נכון לעכשיו ישנן טכניקות לאיתור, קידוח ושאיבה של מים חמים אלו, המאפשרות שימוש באנרגיה גיאו-תרמית במקומות שונים על פני כדור הארץ.

היתרונות של אנרגיה גיאותרמית

• אנרגיה גיאותרמית מייצגת מקור אנרגיה נקי, המפחית את פליטת גזי החממה.
• היא מייצרת כמות מינימלית של פסולת ונזקים סביבתיים בהרבה מחשמל המיוצר על ידי מקורות קונבנציונליים כמו פחם ונפט.
• זה לא מייצר זיהום קולני או רעש.
• זהו מקור אנרגיה זול יחסית.
• זהו משאב בלתי נדלה.
• היא תופסת שטחי שטח קטנים.

חסרונות של אנרגיה גיאותרמית

• אנרגיה גיאותרמית יכולה לגרום לפליטה של ​​אדי חומצה גופרתית, שהיא קטלנית.
• קידוחים עלולים לגרום לזיהום מי תהום סמוכים בארסן, אמוניה, בין רעלים מסוכנים אחרים.
• זוהי אנרגיה שאינה זמינה בכל היישובים.
• במה שמכונה "מאגרי מים יבשים", שם יש רק סלעים חמים בעומק רדוד ויש להזרים את המים כך שיחממו, עלולות להתרחש רעידות אדמה עם קרע בסלע.

-אנרגיית הידיים והגלים

אנרגיה של גאות ושפל מנצלת את האנרגיה הקינטית או התנועה של גאות ושפל של הים. אנרגיית גלים (נקראת גם אנרגיית גלים) משתמשת באנרגיה מתנועתם של גלי אוקיינוס ​​כדי לייצר חשמל.

איור 3. אנרגיית גל. מקור: P123, מ- Wikimedia Commons

יתרונות של אנרגיות גאות ושפל

• אלה אנרגיות מתחדשות, בלתי נדלות.
• בייצור של שני סוגי האנרגיה, אין פליטות גזי חממה.
• ביחס לאנרגיית הגלים, קל יותר לחזות תנאי ייצור מיטביים מאשר במקורות אנרגיה מתחדשים נקיים אחרים.

חסרונות של אנרגיות גאות ושפל

• שני מקורות האנרגיה מייצרים השפעה שלילית על הסביבה על מערכות אקולוגיות ימיות וחוף.
• ההשקעה הכלכלית הראשונית גבוהה.
• השימוש בו מוגבל לאזורים ימיים וחופים.

-אנרגיה הידראולית

אנרגיה הידראולית מופקת ממי נהרות, נחלים ומפלים או מפלי מים מתוקים. לדורו נבנים סכרים במקום בו משתמשים באנרגיה הקינטית של מים, ובאמצעות טורבינות זה הופך לחשמל.

יתרון של כוח מים

• כוח הידרולי זול יחסית ולא מזהם.

חסרונות של כוח מים

• בניית סכרי מים מייצרת כריתת שטחים גדולים של יערות ופגיעה קשה במערכות האקולוגיות הנלוות.
• התשתית יקרה כלכלית.
• ייצור מים חשמליים תלוי באקלים ובשפע המים.

דוגמאות נוספות ליישומי קלינטק

אנרגיה חשמלית המיוצרת בצינורות פחמן

נעשו מכשירים המייצרים זרם ישר על ידי ירי אלקטרונים דרך צינורות פחמן (סיבי פחמן קטנים מאוד).

מכשיר מסוג זה שנקרא "כוח תרמי" יכול לספק את אותה כמות אנרגיה חשמלית כמו סוללת ליתיום נפוצה, בהיותה קטנה פי מאה.

אריחי שמש

הם אריחים שעובדים כמו לוחות סולאריים, העשויים תאים דקים של נחושת, אינדיום, גליום וסלניום. אריחי גג סולאריים, בניגוד לפאנלים סולאריים, אינם דורשים שטחים פתוחים גדולים לבניית פארקים סולאריים.

זניט טכנולוגיה סולארית

טכנולוגיה חדשה זו תוכננה על ידי חברה ישראלית; הוא מנצל אנרגיה סולארית על ידי איסוף קרינה באמצעות מראות מעוקלות, שהיעילות שלה גבוהה פי חמישה מזו של לוחות סולאריים קונבנציונליים.

חוות אנכיות

פעילויות החקלאות, בעלי החיים, התעשייה, הבנייה והתכנון העירוני העסיקו והרסו חלק גדול מקרקעות כדור הארץ. פיתרון למחסור בקרקעות יצרניות הם מה שנקרא חוות אנכיות.

חוות אנכיות באזורים עירוניים ותעשייתיים מספקות שטחי טיפוח ללא שימוש או השפלה של קרקעות. בנוסף, מדובר באזורי צמחיה הצורכים CO ₂ - גז חממה ידוע - ומייצרים חמצן באמצעות פוטוסינתזה.

גידולים הידרופוניים בשורות מסתובבות

גידולים הידרופוניים מסוג זה בשורות מסתובבות, שורה אחת על גבי השנייה, מאפשרים הקרנה סולארית מספקת עבור כל מפעל וחוסך בכמות המים המשמשת.

מנועים חשמליים יעילים וחסכוניים

מדובר במנועים שיש להם אפס פליטות גזי חממה כמו פחמן דו חמצני CO ₂ , דו תחמוצת הגופרית SO _2, תחמוצת החנקן NO, ולכן אינם תורמים להתחממות כדור הארץ של כדור הארץ.

נורות חיסכון באנרגיה

ללא תוכן כספית, מתכת נוזלית רעילה מאוד ומזהמת את הסביבה.

ציוד אלקטרוני

מיוצר מחומרים שאינם כוללים פח, מתכת שהיא מזהמת סביבה.

טיפול ביולוגי של טיהור מים

טיהור מים באמצעות מיקרואורגניזמים כמו חיידקים.

ניהול פסולת מוצקה

עם קומפוסט של פסולת אורגנית ומיחזור נייר, זכוכית, פלסטיק ומתכות.

חלונות חכמים

בו כניסת האור מווסתת את עצמה ומאפשרת חיסכון באנרגיה ובקרה על הטמפרטורה הפנימית של החדרים.

ייצור חשמל באמצעות חיידקים

אלה מהונדסים גנטית וצומחים על שמן פסולת.

פנלים סולאריים אירוסול

הם מיוצרים בננו-חומרים (חומרים המוצגים בממדים קטנים מאוד, כמו אבקות עדינות מאוד) הסופגים במהירות וביעילות אור שמש.

Bioremediation

זה כולל תיקון (טיהור) של מי שטח פנים, מים עמוקים, בוצה תעשייתית וקרקעות, מזוהמים במתכות, אגרוכימיה או פסולת נפט ונגזרותיה, באמצעות טיפולים ביולוגיים עם מיקרואורגניזמים.

1. Aghion, P., David, P. and Foray, D. (2009). טכנולוגיה מדעית וחדשנות לצמיחה כלכלית. כתב העת למדיניות המחקר. 38 (4): 681-693. doi: 10.1016 / j.respol.2009.01.016
2. Dechezlepretre, A., Glachant, M. and Meniere, Y. (2008). מנגנון הפיתוח הנקי וההפצה הבינלאומית של טכנולוגיות: מחקר אמפירי. מדיניות אנרגיה. 36: 1273-1283.
3. Dresselhaus, MS ותומס, IL (2001). טכנולוגיות אנרגיה אלטרנטיביות. טֶבַע. 414: 332-337.
4. קמפ, ר 'וולפי, מ' (2007). דיפוזיה של טכנולוגיות נקיות: סקירה עם הצעות לניתוח דיפוזיה עתידי. כתב העת לייצור מנקה. 16 (1): S14-S21.
5. זנגנה, א ', ג'דהיד, ש' ורחימי-קיאן, א '(2009). אסטרטגיית קידום של טכנולוגיות נקיות בתכנון הרחבת דור מבוזר. כתב העת לאנרגיה מתחדשת. 34 (12): 2765-2773. doi: 10.1016 / j.renene.2009.06.018