Diseño urbano sostenible e innovación: La central fotovoltaica SUDI es una estación autónoma y móvil que recarga energía para vehículos eléctricos utilizando energía solar .
La ingeniería sustentable es el proceso de diseñar u operar sistemas de tal manera que utilicen energía y recursos de manera sustentable , en otras palabras, a un ritmo que no comprometa el medio ambiente natural ni la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.
Enfoques comunes de ingeniería
La ingeniería sustentable se centra en lo siguiente:
Proporcionar atención médica a quienes la necesitan
Minimizar y eliminar de forma responsable los residuos en beneficio de todos
Mejorar los procesos industriales para eliminar residuos y reducir el consumo
Recomendar el uso adecuado e innovador de la tecnología [1]
Aspectos de las disciplinas de ingeniería
Todas las disciplinas de ingeniería se dedican al diseño sostenible y emplean numerosas iniciativas, especialmente el análisis del ciclo de vida (ACV), la prevención de la contaminación, el diseño para el medio ambiente (DfE), el diseño para el desmontaje (DfD) y el diseño para el reciclaje (DfR). Estos están sustituyendo o al menos cambiando los paradigmas de control de la contaminación. Por ejemplo, el concepto de " límite máximo y comercio " se ha probado y funciona bien para algunos contaminantes. Se trata de un sistema en el que se permite a las empresas colocar una "burbuja" sobre todo un complejo manufacturero o intercambiar créditos de contaminación con otras empresas de su sector en lugar de un enfoque de "pila por pila" y "tubería por tubería", es decir, el denominado enfoque de "mando y control". Estas innovaciones normativas y de políticas exigen algunos enfoques mejorados basados en la tecnología, así como enfoques basados en una mejor calidad, como la nivelación de las cargas contaminantes y el uso de tecnologías menos costosas para eliminar la primera gran masa de contaminantes, seguidas de tecnologías de operación y mantenimiento (O&M) más exigentes para las chimeneas y tuberías más difíciles de tratar. Pero, el efecto neto puede ser una mayor reducción de emisiones contaminantes y efluentes que tratar cada chimenea o tubería como una entidad independiente. Esta es la base de la mayoría de los enfoques de diseño sostenible, es decir, realizar un análisis del ciclo de vida, priorizar los problemas más importantes y hacer coincidir las tecnologías y operaciones para abordarlos. Los problemas variarán según el tamaño (por ejemplo, la carga contaminante), la dificultad de tratamiento y la viabilidad. Los problemas más intratables son a menudo aquellos que son pequeños pero muy caros y difíciles de tratar, es decir, menos factibles. Por supuesto, como ocurre con todos los cambios de paradigma , las expectativas deben gestionarse tanto desde una perspectiva técnica como operativa. [2] Históricamente, los ingenieros han abordado las consideraciones de sostenibilidad como restricciones a sus diseños. Por ejemplo, las sustancias peligrosas generadas por un proceso de fabricación se trataban como un flujo de residuos que debía contenerse y tratarse. La producción de residuos peligrosos tenía que restringirse seleccionando ciertos tipos de fabricación, aumentando las instalaciones de manipulación de residuos y, si estas no hacían completamente el trabajo, limitando las tasas de producción. La ingeniería verde reconoce que estos procesos suelen ser ineficientes desde el punto de vista económico y ambiental, por lo que se requiere un enfoque integral y sistemático del ciclo de vida. [3] La ingeniería verde intenta alcanzar cuatro objetivos: [4]
El primer reloj solar del mundo, construido en 1983, está situado en el parque Hibiya, Japón. El reloj está construido sobre un campo de césped y tiene paneles solares colocados perpendicularmente entre sí, orientados hacia las 12, las 6, las 3 y las 9. Las manecillas del reloj se mueven cada minuto gracias a la energía que proporciona el sol. Este reloj fue construido para ayudar a la ingeniería sostenible y al medio ambiente.
La ingeniería verde abarca numerosas formas de mejorar los procesos y productos para hacerlos más eficientes desde un punto de vista ambiental y sostenible. [5] Cada uno de estos enfoques depende de la visualización de los posibles impactos en el espacio y el tiempo. Los arquitectos consideran el sentido del lugar. Los ingenieros ven el mapa del sitio como un conjunto de flujos a través de la frontera. El diseño debe considerar los impactos a corto y largo plazo. Aquellos impactos más allá del corto plazo son el ámbito del diseño sostenible. Los efectos pueden no manifestarse durante décadas. A mediados del siglo XX, los diseñadores especificaron el uso de lo que ahora se sabe que son materiales de construcción peligrosos, como pisos de amianto , envolturas de tuberías y tejas, pintura y tuberías con plomo, e incluso sistemas estructurales y mecánicos que pueden haber aumentado la exposición al moho y al radón. Esas decisiones han llevado a riesgos para la salud de los habitantes. Es fácil en retrospectiva criticar estas decisiones, pero muchas se tomaron por razones nobles, como la prevención de incendios y la durabilidad de los materiales. Sin embargo, ilustra que los impactos aparentemente pequeños cuando se ven a través del prisma del tiempo pueden amplificarse exponencialmente en sus efectos. El diseño sostenible requiere una evaluación completa del diseño en el lugar y en el tiempo. Algunos impactos pueden no ocurrir hasta siglos después. Por ejemplo, la medida en que decidamos utilizar energía nuclear para generar electricidad es una decisión de diseño sostenible. Los desechos radiactivos pueden tener vidas medias de cientos de miles de años, lo que significa que la mitad de los isótopos radiactivos tardarán todos esos años en desintegrarse. La desintegración radiactiva es la transformación espontánea de un elemento en otro. Esto ocurre al cambiar irreversiblemente el número de protones en el núcleo. Por lo tanto, los diseños sostenibles de tales empresas deben considerar futuros altamente inciertos. Por ejemplo, incluso si colocamos señales de advertencia adecuadas sobre estos desechos peligrosos, no sabemos si se entenderá el idioma inglés. Los cuatro objetivos de la ingeniería verde mencionados anteriormente se sustentan en un punto de vista de largo plazo y de ciclo de vida. Un análisis del ciclo de vida es un enfoque holístico que considera la totalidad de un producto, proceso o actividad, que abarca las materias primas, la fabricación, el transporte, la distribución, el uso, el mantenimiento, el reciclaje y la eliminación final. En otras palabras, la evaluación de su ciclo de vida debe proporcionar una imagen completa del producto. El primer paso en una evaluación del ciclo de vida es recopilar datos sobre el flujo de un material.a través de una sociedad identificable. Una vez que se conocen las cantidades de los diversos componentes de dicho flujo, se estiman las funciones e impactos importantes de cada paso en la producción, fabricación, uso y recuperación/eliminación. Por lo tanto, en el diseño sustentable, los ingenieros deben optimizar las variables que brinden el mejor desempeño en marcos temporales. [4]
Logros de 1992 a 2002
Se formó la Asociación Mundial de Ingeniería para el Desarrollo Sostenible (WEPSD), que es responsable de las siguientes áreas: rediseñar las responsabilidades de ingeniería y la ética para el desarrollo sostenible, analizar y desarrollar un plan a largo plazo, encontrar soluciones mediante el intercambio de información con socios y el uso de nuevas tecnologías, y resolver los problemas ambientales globales críticos, como el agua dulce y el cambio climático.
CASI Global se formó principalmente como una plataforma para que las empresas y los gobiernos compartan sus mejores prácticas; con la misión de promover la causa y el conocimiento de la RSE y la sostenibilidad. Miles de empresas y universidades de todo el mundo forman parte de CASI Global con el objetivo de apoyar esta misión. CASI también ofrece programas Global Fellow en finanzas/operaciones/fabricación/cadena de suministro/etc. con una especialización doble en sostenibilidad. La idea es que cada profesional inculque la sostenibilidad en su función principal y en su industria. CASI Global
Desarrolló políticas ambientales, códigos de ética y directrices de desarrollo sostenible.
Se lanzaron programas para estudiantes de ingeniería e ingenieros en ejercicio sobre cómo aplicar conceptos de desarrollo sostenible en su trabajo.
Desarrolló nuevos enfoques en procesos industriales.
Vivienda sostenible
En 2013, el consumo eléctrico anual promedio de un cliente residencial de servicios públicos en Estados Unidos fue de 10.908 kilovatios hora (kWh), un promedio de 909 kWh por mes. Luisiana tuvo el consumo anual más alto con 15.270 kWh, y Hawái tuvo el más bajo con 6.176 kWh. [6] El sector residencial en sí mismo utiliza el 18% [7] de la energía total generada y, por lo tanto, la incorporación de prácticas de construcción sostenibles puede lograr una reducción significativa en esta cifra. Las prácticas básicas de construcción sostenible incluyen:
Surtidor de gasolina Propel verde y blanco con las etiquetas biodiesel y FlexFuel. Camioneta blanca al fondo llenando el tanque de gasolina. El surtidor de gasolina tiene combustible biodiesel en lugar de gasolina normal. El combustible biodiesel se fabrica a partir de plantas o animales y reduce la contaminación y ayuda a la ingeniería sustentable.
Ubicación y emplazamiento sostenibles: un elemento importante de la construcción que a menudo se pasa por alto es encontrar un lugar adecuado para construir. Evitar los lugares inadecuados, como tierras de cultivo, y ubicar el terreno cerca de infraestructuras existentes, como carreteras, alcantarillas, sistemas de aguas pluviales y transporte público, permite a los constructores reducir el impacto negativo en los alrededores de una vivienda.
Conservación del agua: se puede ahorrar agua de forma económica instalando accesorios de bajo consumo que suelen costar lo mismo que los modelos menos eficientes. Se puede ahorrar agua en aplicaciones de paisajismo eligiendo las plantas adecuadas.
Materiales: Los materiales ecológicos incluyen muchas opciones diferentes. La gente suele asumir que "verde" significa materiales reciclados . Aunque los materiales reciclados representan una opción, los materiales ecológicos también incluyen materiales reutilizados , materiales renovables como el bambú y el corcho, o materiales locales de la región. Un material ecológico no tiene por qué costar más ni ser de menor o mayor calidad. La mayoría de los productos ecológicos son comparables a sus contrapartes no ecológicas.
Calidad ambiental en interiores: La calidad del ambiente en interiores desempeña un papel fundamental en la salud de una persona. En muchos casos, se puede crear un ambiente mucho más saludable evitando los materiales peligrosos presentes en la pintura, las alfombras y otros acabados. También es importante contar con una ventilación adecuada y una iluminación natural abundante. [8]
Ahorros
Conservación de agua: Una casa de nueva construcción puede implementar productos con la etiqueta WaterSense sin costos adicionales y lograr un ahorro de agua del 20% al incluir el ahorro del calentador de agua y el agua misma.
Conservación de energía: La conservación de energía es muy intensiva cuando se trata de primas de costos para la implementación. Sin embargo, también tiene un gran potencial de ahorro. Se pueden lograr ahorros mínimos sin costo adicional mediante la aplicación de estrategias de diseño pasivo. El siguiente paso desde el diseño pasivo en el nivel de ecología (y en última instancia, el nivel de ahorro) sería la implementación de materiales avanzados para la envoltura del edificio, como paneles estructurales aislados (SIP). Los SIP se pueden instalar por aproximadamente $2 por pie lineal de pared exterior. Eso equivale a una prima total de menos de $500 para una casa típica de una planta, lo que generará un ahorro de energía del 50%. Según el DOE, el gasto energético anual promedio para una casa unifamiliar es de $2200. Por lo tanto, los SIP pueden ahorrar hasta $1100 por año. Para alcanzar los ahorros asociados con una casa de energía neta cero , se tendría que implementar energía renovable además de las otras características. Un sistema de energía geotérmica podría lograr este objetivo con un costo adicional de aproximadamente $7 por pie cuadrado, mientras que un sistema fotovoltaico (solar) requeriría un costo adicional total de hasta $25,000. [8]
^ Huesemann, Michael H.; Joyce A. Huesemann (2011). "Capítulo 13, "El diseño de tecnologías ambientalmente sostenibles y apropiadas"". Technofix: Por qué la tecnología no nos salvará a nosotros ni al medio ambiente . Isla Gabriola, Columbia Británica, Canadá: New Society Publishers. ISBN 978-0-86571-704-6.
^ Vallero, Daniel A. (2008). Diseño sustentable: la ciencia de la sustentabilidad y la ingeniería verde . Brasier, Chris. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN978-0-470-13062-9.OCLC 173480533 .
^ Cabezas, Heriberto; Mauter, Meagan S.; Shonnard, David; You, Fengqi (2018). "Número especial virtual de ACS Sustainable Chemistry & Engineering sobre análisis, diseño y optimización de sistemas para la sostenibilidad". ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 6 (6): 7199. doi : 10.1021/acssuschemeng.8b02227 .
^ ab D. Vallero y C. Brasier (2008), Diseño sustentable: la ciencia de la sustentabilidad y la ingeniería verde. John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN 0470130628 .
^ Sostenibilidad de productos, procesos y cadenas de suministro: teoría y aplicaciones. You, Fengqi. Ámsterdam. 30 de abril de 2015. ISBN978-0-444-63491-7.OCLC 908335764 .{{cite book}}: CS1 maint: falta la ubicación del editor ( enlace ) CS1 maint: otros ( enlace )
^ "¿Cuánta electricidad consume un hogar estadounidense? - Preguntas frecuentes - Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA)". www.eia.gov . Consultado el 2 de septiembre de 2015 .
^ "¿Cuánta energía se consume en el mundo por cada sector? - Preguntas frecuentes - Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA)". Administración de Información Energética de Estados Unidos . Consultado el 2 de septiembre de 2015 .
^ de Michael Tolson MBA, LEED, AP. "Casas ecológicas frente a casas tradicionales". buildipedia.com . Consultado el 2 de septiembre de 2015 .{{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
Enlaces externos
Vanegas, Jorge.(2004). “Ingeniería sustentable: una introducción”. ASCE publishing.
