Kai medžiaga aplink mus yra gerai žinoma, mokslininkai turėtų sugebėti kurti technologijas, kurios leistų pasinaudoti šia medžiaga ir pagerinti piliečių gyvenimo būdą.

Chemija laikoma „centriniu mokslu“, nes ji nagrinėja medžiagos sudėtį ir jos sąveikas.

Keletą metų chemijos pramonė buvo laikoma labiausiai žalinga planetos vieta; šiandien, dėl aplinkosaugos jautrumo ir teisinių apribojimų, kiekviena chemijos įmonė juda „žaliąja kryptimi“, nes planetos sveikatos užtikrinimas yra bendras tikslas.

Šiame kontekste bioenergija ir biomaterialai tampa įprastais žodžiais, kurie atlieka pagrindinį vaidmenį tvarume ir yra susiję su esminiu pasauliniu poreikiu gyventi mažinant poveikį planetai anglies emisijų ir aplinkos taršos atžvilgiu.

IEA (Tarptautinė energetikos agentūra) bioenergiją apibrėžia kaip svarbiausią atsinaujinančios energijos šaltinį šiandien, gaminamą iš biomasės ir biodegalų. Biomasė – tai bet kokia organinė medžiaga, kuri sugeria saulės šviesą ir kaupia ją cheminės energijos pavidalu fotosintezės proceso metu. Kadangi biomasė techniškai gali būti naudojama kaip tiesioginis kuro šaltinis, ji žymi žaliavą, iš kurios gaminami biodegalai. IEA taip pat teigia, kad dabartinis bioenergijos diegimo tempas yra gerokai mažesnis nei reikalaujama mažo anglies kiekio scenarijuose, ir kad spartesnis diegimas yra skubiai reikalingas.

Scheme of a Biogas Cycle process

Biogazo ciklo proceso schema

Anaerobinė virškinimas – tai sudėtingas biologinis procesas, leidžiantis organinius junginius paversti biogazu – metano (CH4) ir anglies dioksido (CO2) mišiniu – nenaudojant deguonies, kuris, nors ir yra dažnas aplinkoje, pramonėje paprastai nėra patogus naudoti. Procesas prasideda nuo visko, kas yra ūkyje. Svarbiausias pradinis klausimas, svarstant anaerobinio virškinimo sistemų taikymą, yra žaliava procesui. Beveik bet kokia organinė medžiaga gali būti apdorojama anaerobiniu virškinimu. Paukštininkystės nuotekos laikomos efektyviausiomis dėl jų drėgmės ir didelio azoto kiekio. Tačiau vištų mėšle yra inertinių medžiagų, kurios linkusios nusėsti ir sukelti veikimo problemų, todėl tenka naudoti mažo tūrio reaktorius. Kita žaliava gali būti nuotekų dumblas, įskaitant tai, kas kaupiasi žemiau urbanistinių ir pramoninių kietųjų atliekų. Šio proceso metu daug mikroorganizmų dalyvauja organinių junginių pavertime tarpiniais junginiais, pavyzdžiui, acto rūgštimi, o galiausiai pastarąją paverčia metanu. Anaerobiniai mikroorganizmai pasižymi lėtu augimo ir reakcijos greičiu, todėl jiems reikia optimalių veikimo sąlygų, dėl to proceso trukmė yra ilgesnė nei kitų biologinių procesų.

Šio proceso pranašumas yra tas, kad žaliava leidžia gaminti biodegalus su žymiai didesne degimo šiluma. Taigi, vienintelis aplinkos poveikis kyla dėl naudojamų procesų įrenginių arba energijos (ir sąnaudų), reikalingų biometano transportavimui ir suspaudimui komerciniam naudojimui. Todėl šis žalias energijos konceptas yra optimizuojamas, kai fermentatoriai ar reaktoriai (ir visi kiti su jais susiję apdorojimo procesai) energiją gauna iš atsinaujinančių šaltinių, tokių kaip hidroenergija, saulės kolektoriai, fotovoltiniai elementai, vėjo energija ir pan.

Biogazo-biometano grandinė suteikia dvigubą naudą, nes tuo pačiu metu gamina energiją ir panaudoja likučius, sumažindama medžiagos kiekį, skirtą sąvartynui. Taigi, ji visiškai atitinka tvarumo ir žiedinės ekonomikos koncepciją.

Patobulinti modulį

(Projektų pavyzdžiai naudojant AR įrankius žiediniams procesams su tvarumo koncepcija)

Papildyta realybė (AR) įrankiai suteikia naujų dimensijų tvarumo ir žiedinės ekonomikos edukacijai, siūlydami studentams įtraukiančią, interaktyvią galimybę susipažinti su ekologiškų miestų principais ir paversti juos inovatyviais dizaino sprendimais. Žemiau pateikiami pavyzdžiai, kaip anksčiau naudoti projektai gali būti pritaikyti ir patobulinti naudojant AR įrankius.

Naudokite tokius įrankius kaip 3D Bear, kad pateiktumėte bioenergijos, kuri gali būti gaminama, 3D AR modelius, leidžiančius studentams virtualiai tyrinėti gamtą ir suprasti jų formos bei funkcijos ryšius.

  • Simuliuokite, kaip sąveikauti su aplinkos elementais, tokiais kaip vanduo, vėjas ir saulės šviesa, kad pritrauktumėte bioenergiją.
  • Leiskite naudoti virtualius modelius, kad studentai galėtų stebėti pagrindinius struktūrinius komponentus, tokius kaip saulės baterijos, vėjo turbina ar ekologiniai automobiliai, gilindami ekologinį supratimą, kaip veikia saulės baterija, vėjo turbina.

Naujas mokymosi rezultatas: Studentai įgauna supratimą, kaip pritaikyti ekologinius išteklius realiems inžineriniams iššūkiams, pavyzdžiui, naujiems paviršių tipams ar naujoms tvarioms medžiagoms.