Kui meid ümbritsev aine on hästi tuntud, peaksid teadlased suutma välja töötada tehnoloogiaid, mis võimaldavad sellest kasu saada ja parandada kodanike elustiili.

Keemiat peetakse "keskseks teaduseks", kuna see tegeleb aine koostise ja selle vastastikmõjude uurimisega.

Mitmeid aastaid peeti keemiatööstust planeedi kõige kahjulikumaks valdkonnaks; tänapäeval liigub aga tänu keskkonnateadlikkusele ja seadusandlikele piirangutele iga keemiaettevõte "rohelises suunas", kuna planeedi tervise tagamine on ühine eesmärk.

Selles kontekstis on bioenergia ja biomaterjalid muutumas tavapärasteks mõisteteks, mis mängivad võtmerolli jätkusuutlikkuses ning on seotud ülemaailmse vajadusega jätkata elamist, vähendades samal ajal planeedi koormust süsinikuheitmete ja keskkonnareostuse näol.

IEA (Rahvusvaheline Energiaagentuur) määratleb bioenergia kui tänapäeva kõige olulisema taastuvenergia allika, mis on toodetud biomassist ja biokütusest. Biomass on iga orgaaniline materjal, mis on päikesevalgust neelanud ja selle keemilise energiaga salvestanud fotosünteesi käigus. Kuna biomassi saab tehniliselt kasutada otse kütusena, tähistab see toorainet, millest biokütus valmistatakse. IEA väidab ka, et praegune bioenergia kasutuselevõtu tase on oluliselt madalam kui madala süsinikusisaldusega stsenaariumide jaoks vajalik ning kiire kasutuselevõtt on hädavajalik.

Biogaasi tsükli protsessi skeem

Biogaasi tsükli protsessi skeem

Anaeroobne seedimine on keeruline bioloogiline protsess, mis võimaldab orgaaniliste ühendite muundamist biogaasiks – metaani (CH4) ja süsinikdioksiidi (CO2) seguks – ilma hapniku kasutamiseta, mis on küll keskkonnas üsna levinud, kuid tööstuses üldiselt mitte eriti mugav kasutada. Protsess saab alguse kõigest, mis on talus olemas. Anaeroobse seedimise süsteemide rakendamisel on kõige olulisem algne küsimus protsessi sisendi ehk tooraine kohta. Peaaegu iga orgaaniline materjal sobib anaeroobseks seedimiseks. Kodulindude jäätmeid peetakse kõige tõhusamaks tänu nende niiskusesisaldusele ja kõrgele lämmastikusisaldusele. Siiski sisaldab kanasõnnik inertseid aineid, mis kipuvad settima ja põhjustama tööprobleeme ning sunnivad kasutama väikese mahuga reaktoreid. Muudeks sisenditeks võivad olla puhastusseadmete muda, sealhulgas linnade ja tööstuslike olmejäätmete allavoolu kogunev materjal. Selle protsessi käigus osaleb palju mikroorganisme, mis muudavad orgaanilise ühendi vaheühendiks, näiteks äädikhappeks, ning lõpuks muundavad selle metaaniks. Anaeroobsetel mikroorganismidel on madal kasvukiirus ja aeglane reaktsioonikiirus, mistõttu vajavad nad kõige optimaalsemaid töötingimusi ning seetõttu on protsessi kestus pikem kui teistel bioloogilistel protsessidel.

Selle protsessi eeliseks on see, et roheline tooraine võimaldab toota biokütust, millel on oluliselt kõrge põlemissoojus. Seega on ainus keskkonnamõju seotud protsessimasinate kasutamise või biometaani transpordi ja survestamise jaoks vajaliku energia (ja kuludega). Seetõttu on see roheline energiamudel kõige optimaalsem siis, kui kääritid või reaktorid (ja kõik nendega seotud töötlusprotsessid) saavad energiat taastuvatest allikatest, nagu hüdroenergia, päikesekollektorid, päikesepaneelid, tuuleenergia jne.

Biogaasi-biometaani ahel annab topelt eelise, kuna toodab samaaegselt energiat ja taaskasutab jääke, vähendades prügilasse mineva materjali hulka. Seega on see täielikult kooskõlas jätkusuutlikkuse ja ringmajanduse kontseptsiooniga.

Paranda moodulit

(Projektinäited AR-tööriistade kasutamisest ringprotsesside ja jätkusuutlikkuse kontseptsiooniga)

Liitreaalsuse (AR) tööriistad toovad jätkusuutlikkuse ja ringmajanduse haridusse uue mõõtme, pakkudes õpilastele kaasahaaravat ja interaktiivset võimalust tutvuda ökolinnade põhimõtetega ning tõlkida need innovaatilisteks disainilahendusteks. Allpool on toodud näiteid, kuidas varem kasutatud projekte saab kohandada ja täiustada AR-tööriistade abil.

Kasuta selliseid tööriistu nagu 3D Bear, et pakkuda bioenergia 3D AR-mudeleid, mida saab toota, võimaldades õpilastel virtuaalselt loodust uurida ja mõista nende vormi-funktsiooni seoseid.

  • Simuleeri, kuidas suhelda keskkonnaelementidega, nagu vesi, tuul ja päikesevalgus, et meelitada bioenergiat.
  • Võimalda virtuaalseid mudeleid, mis lubavad õpilastel jälgida olulisi struktuurilisi komponente, nagu päikesepaneelid, tuuleturbiin või ökoloogilised sõidukid, süvendades arusaama, kuidas päikesepaneel või tuuleturbiin töötab.

Uus õpitulemus: Õpilased saavad teadmisi, kuidas rakendada ökoloogilisi ressursse päriselu insenertehnilistes väljakutsetes, näiteks uued pinnavormid või uued jätkusuutlikud materjalid.