Inženjerstvo okoliša nešto je što danas možete steći diplomu, ali polje je to koje je postojalo mnogo prije nego što je dobilo ime, započeto u zoru civilizacije kada smo započeli modificirati svoje okruženje kako bismo zadovoljili naše potrebe. To uključuje primjenu znanstvene i inženjerske prakse na način na koji koristimo i utječemo na naše prirodne resurse. Moderni ekološki inženjeri rade na rješenjima poput smanjenja zagađenja i čišćenja, potrošnje energije i emisija, erozije zemlje, obrade vode i gospodarenja otpadom u nastojanju da pravilno upravljaju i održavaju kvalitetu našeg tla, vode i zraka. Oni se trude da svi budu zdraviji i sretniji pomažući nam da živimo izvan zemlje efikasnije i manje destruktivnije.
Inženjeri zaštite okoliša možda su neuki junaci koji su pomogli da moderni svijet postane takav kakav je danas, prepun relativno sigurne hrane i vode, zraka koji diše, uglavnom životnim okruženjem bez kuge i energetski učinkovitom potrošnjom goriva kako bi se pomoglo napajanju gotovo svega što radimo. Broj stanovnika je oko 7 milijardi. Polje će samo povećavati važnost kako taj broj raste.
Već su postojale neke velike inovacije koje su pomogle da se većina nas oživi i živi. Čitajte dalje kako biste saznali kakve su nam stvari ove zemaljske upraviteljice pružale u prošlosti i radite na budućnosti.
Dugo smo željeli živjeti u okruženju bez ljudskog otpada, u početku zbog gnusnog mirisa, a kasnije, kad uspostavimo vezu, kako bismo spriječili ozbiljne i smrtonosne izbijanja bolesti. Kanalizacijski sustavi odgovaraju računu prevozeći velike količine ljudskog izmetu iz naseljenih područja, a oni se razvijaju tisućama godina.
Između 2000. i 4000. godine prije Krista, Mezopotamsko carstvo (moderni Irak), Mohenjo-Daro (današnji Pakistan), Egipat, otok Kreta i Orkneyski otoci u Škotskoj već su imali drenažne sustave - i, u nekim slučajevima, unutarnje sanitarije. Već nekoliko stotina godina prije Krista, Grci su imali kanalizacijski sustav koji je prevozio kišu i otpadne vode u sabirne bazene koji su navodnjavali i gnojila polja. Stari Rimljani imali su podzemnu kanalizaciju koja se ubacila u rijeku Tiber.
Tijekom godina bilo je mnogo pokušaja i pogrešaka, a izbijanja bolesti ukazivala su na potrebu da se kanalizacijski otvori ne vode od pitke vode. S vremenom smo također saznali za potrebu održavanja kanalizacije, a šahtov se rodio (ili je ponovno izumljen, kao što ćemo vidjeti kasnije). Većina je također izgrađena da se povremeno ispuštaju morskom ili oborinskom vodom.
Od davnina do prije samo nekoliko desetljeća, kanalizacija je uglavnom transportirala sirovi otpad izravno u rijeke, oceane ili druga velika vodna tijela. Moderni kanalizacijski sustavi su složeniji i vode do postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda u kojima se voda tretira filtracijom i dodavanjem raznih kemikalija za dezinfekciju i uklanjanje onečišćenja prije nego što se vrati u prirodu. I bez sumnje će se i dalje razvijati.
Za život nam treba voda, pa nije slučajno što su se mnoge drevne civilizacije razigrale oko prirodnih izvora vode. Ali stari Grci i Rimljani pronašli su način da maknu prirodu ili barem odvrate prirodu izumom akvadukata. Vodovodi su korišteni za prijevoz velikih količina vode s jednog mjesta na drugo, ponekad i do preko 60 milja (96,6 kilometara). Koristili su silu gravitacije za pomicanje vode nizbrdo kroz umjetne vodove izgrađene na nagibu koji stalno pada.
Akvadukti su uglavnom izrađeni od materijala poput betona, cementa, opeke i kamena. Često bi poticale na izvorima u brdovitim predjelima, ali izgrađene su i brane i akumulacije kako bi se hranile njima iz rijeka ili potoka. Kad pomislimo na akvadukte, padaju nam na pamet arkade ili nadzemni kameni mostovi poduprti lukovima. Ali akvadukti su također bili sastavljeni od kraćih zidova, prekrivenih prizemnih rovova, podzemnih tunela i cijevi kako bi se olakšalo putovanje vodom kroz najrazličitije krajolike.
Odredište akvadukta bio je distribucijski spremnik zvan castellum, koji se obično nalazio na visokom mjestu u gradu. Vodu je slala u manje kastele iz kojih je tekla zidanim vodovodima ili cijevima kako bi nahranila fontane, kupaonice, javne bazene za piće i ponekad čak i privatna prebivališta.
Prvi akvadukt u Rimu izgrađen je 312. godine prije Krista. Do trenutka izgradnje Aqua Traiane od strane cara Trajana, oko 109 godina C.E., rimski akvadukti svakodnevno su u grad dovodili stotine milijuna galona vode. Ovi vodeni putovi omogućili su rimskim gradovima da podrže mnogo veće populacije nego što bi to mogli sami.
Biofiltracija je proces prolaska zraka ili vode kroz porozan, vlažan materijal koji sadrži mikroorganizme radi uklanjanja mirisa i onečišćenja. Zagađivači su razgrađeni na osnovne spojeve poput vode ili ugljičnog dioksida, zajedno s drugim benignim produktima biomase, a svi nusprodukti metaboličkih procesa mikroba. Sustavi biofiltracije koriste se za obradu otpadnih voda i industrijskih plinova, kao i emisija iz kompostiranja, između ostalih primjena. Koriste se od pedesetih godina prošlog vijeka za uklanjanje štetnih mirisa, ali sada se koriste i za uklanjanje industrijskih onečišćenja.
Za učinkovito razgradnju različitih ciljnih onečišćenja mogu se koristiti različiti sojevi bakterija, zajedno s kontrolom vlage, pH i temperature. Za razliku od tradicionalnih filtera, biofilteri uništavaju štetne tvari umjesto da ih samo filtriraju, ali mogu raditi samo s biorazgradivim onečišćenjima. Biofiltracija se uglavnom koristi za uništavanje toksičnih emisija poput ugljikovodika koji nastaju gorivom i određenih vrsta hlapljivih organskih spojeva (VOC).
VOC se stvaraju i puštaju tijekom proizvodnje širokog spektra proizvoda koji sadrže organske kemikalije, uključujući boje, sredstva za čišćenje, kozmetiku i goriva. Oni su tehnički ugljični spojevi koji reagiraju s molekulama koje sadrže kisik u atmosferi kada su izloženi suncu, što dovodi do stvaranja smoga koji sadrži ozon.
Biosvale su mrlje vegetacije sačinjene od trave, cvijeća, drveća ili drugih biljaka koje apsorbiraju otjecanje olujne vode, pomažući razgradnji ili uklanjanju onečišćujućih tvari prije nego što se neobradi teče u bilo koja obližnja vodna tijela ili u kanalizacijske sustave. Biosvale se mogu koristiti za formiranje kanala koji usmjeravaju tok i filtriraju vodu ili se mogu smjestiti u trake (koje se ponekad nazivaju i trake za biofiltraciju ili trake za filtriranje) za hvatanje vode koja teče u tanke listove iz popločenih područja. Neke biološke zalihe uključuju i druge mehanizme za daljnje usmjeravanje i filtriranje otjecanja, poput nedovoljnih odvoda i infiltracijskih rovova.
Bioswale uklanjaju onečišćenja poput teških metala, ulja, masti i taloga iz otjecanja. Oni također hlade vodu koja se zagrijavala tijekom putovanja po pločniku prije nego što dospije u prirodna vodna tijela, gdje toplija voda može naštetiti divljini. Mogu se koristiti na parkiralištima umjesto olujnih odvoda, a u urbanim područjima koja nemaju puno biljnog pokrivača mogu spriječiti prelijevanje kanalizacije zbog prevelike količine kiše koja ide izravno kroz odvod.
Vegetacija će se razlikovati ovisno o regiji, i nažalost, biosvale nisu idealne za suhu klimu. Ali na mjestima koja ih mogu podržati, biosvalovi mogu učiniti puno dobra. Također izgledaju kao mali uređeni parkovi u nekim slučajevima, koji su estetski ugodniji od betonskih odvodnih građevina. Biosvale mogu čak i skloniti se u male oblike divljih životinja poput leptira i ptica. Oni su priroda dobitak.
Hibridni automobili izumljeni su mnogo ranije nego što većina nas zamisli. Krajem 19. i početkom 20. stoljeća natjecali su se zajedno s plinskim, električnim, pa čak i automobilom na paru za prevlast. Naravno, vozila koja su koristila samo plin su pobijedila dan. No kako su problemi s potrošnjom goriva i emisijama postajali sve važniji, hibridi su se ponovno pojavili. Noviji hibridni prototipovi razvijeni su u 1970-ima, ali većina ih nikada nije plasirala na tržište. Prvi komercijalno dostupan hibrid bio je Toyota Prius, predstavljen u Japanu 1997. i u Sjedinjenim Državama 2001. Mnogo više ih je izašlo.
Ovdje ćemo ovdje govoriti o hibridno-električnim vozilima (HEV) koji koriste motore s izgaranjem i električne motore (koji se također nazivaju motorni generatori) zajedno kako bi postigli bolju kilometražu plina od standardnih automobila.
Još uvijek ih morate napuniti benzinom, ali elektromotor dovodi do povećanja učinkovitosti goriva dopuštajući da se motor za izgaranje ugasi dok ne radi u praznom hodu automatskim pokretanjem / gašenjem. Također pruža dodatnu snagu dok se automobil ubrzava ili kreće uzbrdo kroz pogon / pomoć električnog motora, što omogućava ugradnju manjeg, učinkovitijeg plinskog motora. Neki hibridi koriste regenerativno kočenje. Dok motor vrši otpor na pogonski sklop i usporava automobil, energija s kotača okreće motor i stvara električnu energiju, koja se pohranjuje u bateriju metal-hidrid (NiMH) za kasniju uporabu. Neki od skupljih hibrida također mogu raditi samo u električnom režimu nekoliko kilometara, iako će se drugi isključiti ako nemaju plina.
Ovisno o marki i modelu, hibridni-električni automobili mogu postići puno bolju kilometražu od benzina usporedbe tradicionalnih vozila.
Zgrade idu pouzdano zeleno. Kako smo postali svjesniji utjecaja naših zgrada na okoliš i izravno na nas, organizacije su razvile dobrovoljne metode ocjenjivanja utjecaja na okoliš i učinkovitosti zgrada, kuća i drugih sličnih građevina. To uključuje metodu procjene utjecaja na okoliš iz građevinskog istraživanja (BREEAM) i liderstvo u dizajnu energije i okoliša (LEED). BREEAM je 1990. godine pokrenuo BRE Trust i bio je dominantan standard procjene u UK LEED je američki standard koji je SAD stvorilo 1998. godine. BREEAM i LEED trenutno su najčešće korištene metode širom svijeta, ali druge se pojavljuju, poput Green Star - koju je stvorilo Vijeće za zelenu gradnju u Australiji (GBCA) 2003. - kao i CASBEE u Japanu i Estidama u Abu Dhabiju.
Procjene se vrše i tijekom dizajniranja i nakon završetka. Postojeće građevine ili poslovni prostori također se mogu ocijeniti. Standardi se mogu prilagoditi različitim regijama ili vrstama građevine, a zgrade se ocjenjuju po raznim stvarima, uključujući energetsku učinkovitost, učinkovitost vode, korištenje zemljišta, zagađenje, otpad i kvalitetu okoliša u zatvorenom.
Postojanje takvih subjekata za procjenu pomaže uvođenju okolišne građevinske i operativne prakse u glavni tok, što je posebno važno jer zgrade očito doprinose više od 20 posto emisija stakleničkih plinova u nekim područjima [izvor: HVN Plus]. Zeleno svjetlo također može smanjiti troškove energije, vode i drugih troškova i poboljšati zdravlje ljudi koji rade u strukturama. Kao dodatni bonus, dobre ocjene mogu smatrati građevinu za porezne rabate i druge novčane poticaje i mogu povećati vrijednost imovine i vrijednosti najma.
Sustavi Ekosana (ekološka sanitarna zaštita) uključuju razne izvedbe ekološki čistih toaleta ili toaletnih kabina za koje je uglavnom potrebno malo vode ili ih nema, dok izoliraju otpad na način koji sprečava miris i bolesti. U mnogim slučajevima rezultirajući otpad može se čak sastaviti i upotrijebiti kao gnojivo ili gorivo. Neki dizajni odmah odvajaju mokraću i izmet (sustave za preusmjeravanje urina). Neki zahtijevaju prekrivanje otpada piljevinom, lužnicom, pijeskom ili drugim materijalom kako bi se uklonili neugodni mirisi, uklonili vlaga i pomoglo razgradnji za odlaganje ili kompostiranje. Takvi su sustavi idealni za mjesta na kojima je vode malo, jer obično ne zahtijevaju priključak na vodovodni ili kanalizacijski sustav.
Jedna marka - EcoSan - predstavljena je 2000. To je samostalan WC; Podizanje poklopca uzrokuje da otpad prođe kroz zamotani transporter tijekom 25 ili više dana, dok cijelo vrijeme isparava i odzračuje tečni otpad i razgrađuje kruti otpad korištenjem bioloških procesa. Samo suha materija bez mirisa, samo 5 do 10 posto izvorne mase na kraju se taloži u spremnik za uklanjanje i ponovno postavljanje.
Ekološki toalet koji je opisao Unicef India sličan je velikoj kućici s betonskim bunkerom ispod svakog WC-a. Toaleti na razini poda imaju odvojene rupe za tekućine (koje se preusmjeravaju u posude vani) i krute tvari, plus bazen za čišćenje i otvor za rupu da korisnici mogu baciti šaku vapna, piljevine, pepela ili nečeg sličnog nakon odlaganja čvrstog otpada u pomoć razgradnjom, smanjenjem vlage i kontrolom mirisa.
Postoje i druge ekološke metode gradnje wc-a i proizvodi koji se razlikuju u cijeni, funkcionalnosti i složenosti.
Ultraljubičasto germicidno zračenje (UVGI) uklanja vodu, zrak i površine štetnih mikroorganizama poput virusa i bakterija. Sunčevo svjetlo to u određenoj mjeri i radi. Znamo da UV svjetlo oštećuje našu kožu i oči; također ubija ili inaktivira neke mikroorganizme.
UVGI sustavi koriste koncentriranu UV svjetlost da to rade na kontrolirani način, emitirajući kratkotalasno ultraljubičasto-B i ultraljubičasto-C zračenje određene valne duljine, naime u germicidnom rasponu između 200 i 320 nanometara - često putem živog lampa niskog tlaka. UV svjetlo oštećuje stanice ili DNA pogođenih mikroorganizama, ubijajući ih ili čineći ih nemogućim da se umnožavaju. UV svjetlost u većem rasponu od 320 do 400 nanometara nije učinkovita protiv mikroba.
UVGI je ugrađen u ventilacijske kanale, sustave grijanja i klimatizacije te jedinice za dezinfekciju zraka. Također se koristi u cijelim prostorijama, po mogućnosti dok su zauzeti ili su svi u zaštitnoj opremi. Neki sustavi emitiraju UV svjetlost u područja blizu stropa kako bi dezinficirali zrak iznad glave ljudi u kombinaciji s vertikalnim mehanizmima strujanja zraka. Visoko efikasni filtri za čestice zraka (HEPA) ili druge vrste filtracije mogu se upotrijebiti uz UVGI za uklanjanje drugih onečišćenja koja UV neće ubiti.
Teška istraživanja UVGI provedena su od 1930-ih do 1970-ih u bolnicama i školama, ali unatoč pokazanoj učinkovitosti, UVGI je uglavnom bio napušten, dijelom zbog napretka u imunizaciji, napretka antibiotika i zbog sigurnosti zbog UV zračenja.
Sve veća prevalencija bakterija otpornih na antibiotike (uključujući tuberkuloze otporne na lijekove) i strah od bioterorizma obnovili su interes za UVGI. Najčešće se prihvaća za dezinfekciju vode, ali upotreba zraka i površine za dezinfekciju i dalje dobiva na zemlji. 2003. godine, Centri za kontrolu bolesti (CDC) sankcionirali su njegovu uporabu u bolnicama u suradnji sa sustavima za čišćenje zraka kako bi pomogli kontrolirati širenje TBC-a.
Agro šumarstvo je istovremeno upravljanje drvećem i grmljem s usjevima i / ili stokom radi učinkovitijeg, integriranog i ekološki održivog korištenja zemljišta. Ako se pravilno primjenjuje, povećava raznolikost proizvoda, poljoprivrednu proizvodnju, kvalitet tla i vode i smanjuje eroziju, zagađenje i osjetljivost na teške vremenske uvjete. Također se može koristiti za zaštitu divljih životinja, zaštitu vodnih sliva i učinkovitije upravljanje emisijama ugljika. Sve ovo može povećati prihode za poljoprivrednike i bolje okruženje.
Ovisno o raspoloživom zemljištu i resursima, mogu se primijeniti različite metode šumarstva. Jedna je obrezivanje aleja - uzgoj usjeva uz redove drveća poput hrasta, jasena, oraha, pekana ili drugih orašastih stabala. Usjevi i orašasti plodovi mogu se ubrati i prodati dok stabla sazrijevaju i nastavljaju s proizvodnjom orašastih plodova. Drugi je uzgoj šuma, upotreba nadstrešnica za drveće kako bi se osigurala odgovarajuća razina hlada za usjeve poput paprati, gljiva i ginsenga. Također se mogu prodati i prije nego što su stabla spremna za žetvu. Trećina je stvaranje priobalnih šumskih pufera - skupine drveća, grmlja i trava zasađene su kao podloga za sprečavanje zagađenja i erozije obala i plovnih putova. Slično, drveće i grmlje mogu se saditi u konfiguracijama koje se nazivaju vjetrovci koji štite usjeve od oštećenja vjetra i erozije i štite životinje od štetnosti. Vjetrenjače mogu povećati oprašivanje pčela i upravljati širenjem snijega preko usjeva ili cesta. Druga metoda agro-šumarstva je sivopaša, koja koristi drveće za utočište stoke i trave i drugih biljaka koje jedu. U svim slučajevima, usjevi, životinje i drveće simbiotički koegzistiraju zajedno, a poljoprivrednik se može koncentrirati na berbu svega što je u to vrijeme spremno.
U nekim zemljama vladine politike suzbijaju ovu praksu, dijelom i zbog nepostojanja veza između agencija koje se bave različitim stavkama. Ali sve se više pozornosti pridaje agrošumarstvu kao održivoj poljoprivrednoj metodi. U SAD-u je nacrt zakona o poljoprivredi iz 1990. doveo do stvaranja Nacionalnog poljoprivredno-šumarskog centra USDA.
Kad pomislimo na iskorištavanje snage vjetra za pružanje električne energije, većina nas vjerojatno misli na vjetrenjače. Vrlo malo misli zmajeva. No, start-up područja San Francisca osnovan 2006. godine, nazvan Makani Power, radi na korištenju vjetroagregata sličnih zmaju pričvršćenim na priveze za proizvodnju energije vjetra na velikim nadmorskim visinama, gdje su jači i stabilniji vjetrovi nego što imamo na razini tla. Makani, slučajno, znači vjetar na Havajima.
Tereni mogu doseći visinu od 609,6 metara iznad zemlje i obje su metode suspenzije i način prijenosa snage natrag u bazu. Sami zmajevi dugački su oko sto metara i napravljeni su od ugljičnih vlakana. Imaju četiri propelera i na krilima imaju senzore i GPS jedinice koji prenose podatke pomoću kojih se može optimizirati njihov let. Oni zapravo lete u petlji, a ne lebde. A oni su dovoljno lagani da održavaju visinu u vjetrovima sporim od 15 milja na sat (MPH).
Navodno turbine mogu stvoriti dvostruko više energije, možda čak i više, po pola cijene modernih prizemnih vjetroagregata. Troškovi su konkurentni onima koji izgaraju ugljen i zauzimaju manje prostora od ostalih metoda proizvodnje energije.
Zmajevi - još nekoliko godina udaljeni od komercijalne dostupnosti - vjerojatno će se upotrebljavati uz obalne linije, ili u oceanu pričvršćeni uz plutače. Makani Power dobila je sredstva od Googlea i Agencije za napredne istraživačke projekte za Ministarstvo energetike (ARPA-E), a planirano je da ga kupi Google X, laboratorija koja radi na projektima kao što su Google Glass i osobni automobili.
Gradski radnici izvukli su 46 tona šarenih perli iz začepljenih bazena za ulov New Orleansa. WordsSideKick.com gleda kako popravljaju problem.
Kao stanovnika ovog planeta, vrlo me zanima što možemo učiniti da pravilno i pravilno koristimo i očuvamo naše prirodne resurse. Djelomično zato što je to ispravno raditi, a djelomično zato što volim živjeti i disati. Također preferiram svoju hranu, zrak i vodu nezagađen bolestima i zagađivačima. Volim čistu tekuću vodu koja dolazi direktno u moju kuću i radne prostore u kupaonici bez štetnih mirisa.
Sve su to prilično očite stvari, ali koliko često razmišljamo o tome kako je postignuto naše trenutno higijensko stanje? Samo sam razmišljao o tome prije istraživanja ovog članka. Zahvalan sam na svim našim modernim sanitarnim pogodnostima i na dosadašnjim i sadašnjim znanstvenicima i inženjerima koji su im omogućili. Ostanimo bez kolere, ljudi!
Naše je okruženje stoljećima bilo pogrbljeno za našu volju. Saznajte oko 10 važnih otkrića u području zaštite okoliša.