La ingeniería sustentable es el proceso de diseñar u operar sistemas de manera que utilicen energía y recursos de manera sustentable , en otras palabras, a un ritmo que no comprometa el medio ambiente natural o la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.
Enfoques comunes de la ingeniería
- Suministro de agua
- La producción de alimentos
- Vivienda y refugio
- Saneamiento y gestión de residuos
- Desarrollo energético
- Transporte
- Procesamiento industrial
- Desarrollo de recursos naturales
- Limpieza de vertederos contaminados
- Planificación de proyectos para reducir impactos ambientales y sociales
- Restaurar entornos naturales como bosques, lagos, arroyos y humedales.
- Brindar atención médica a quienes la necesitan
- Minimizar y eliminar de forma responsable los residuos en beneficio de todos
- Mejora de los procesos industriales para eliminar residuos y reducir consumos
- Recomendar el uso apropiado e innovador de la tecnología [1]
Como un aspecto de las disciplinas de la ingeniería
Cada disciplina de la ingeniería se dedica al diseño sostenible, empleando numerosas iniciativas, especialmente el análisis del ciclo de vida (LCA), 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 reemplazando o al menos cambiando los paradigmas de control de la contaminación. Por ejemplo, el concepto de " tope y comercio " ha sido probado y funciona bien para algunos contaminantes. Este es un sistema en el que las empresas pueden colocar una "burbuja" sobre todo un complejo de fabricación o intercambiar créditos de contaminación con otras empresas de su industria en lugar de un enfoque "pila por pila" y "tubería por tubería", es decir el llamado enfoque de "mando y control". Estas innovaciones normativas y normativas requieren algunos enfoques basados en la tecnología mejorada, así como enfoques basados en la mejor calidad, como la nivelación de las cargas de contaminantes y el uso de tecnologías menos costosas para eliminar la primera gran cantidad de contaminantes, seguido de una mayor operación y mantenimiento (O&M ) tecnologías para las pilas 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 para la mayoría de los enfoques de diseño sostenible, es decir, realizar un análisis del ciclo de vida, priorizar los problemas más importantes y combinar las tecnologías y operaciones para abordarlos. Los problemas variarán según el tamaño (por ejemplo, la carga de contaminantes), la dificultad de tratamiento y la viabilidad. Los problemas más intratables son a menudo los que son pequeños pero muy costosos 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 en sus diseños. Por ejemplo, las sustancias peligrosas generadas por un proceso de fabricación se trataron como un flujo de residuos que debe ser contenido y tratado. La producción de desechos peligrosos tuvo que limitarse seleccionando ciertos tipos de fabricación, aumentando las instalaciones de manejo de desechos y, si estas no funcionaban por completo, limitando las tasas de producción. La ingeniería verde reconoce que estos procesos a menudo son ineficientes desde el punto de vista económico y medioambiental, lo que exige un enfoque integral y sistemático del ciclo de vida. [3] La ingeniería verde intenta lograr cuatro objetivos: [4]
- Reducción de desperdicios
- Administración de materiales
- Prevención de la contaminación y
- Mejora del producto.
La ingeniería verde abarca numerosas formas de mejorar los procesos y productos para hacerlos más eficientes desde un punto de vista medioambiental y sostenible. [5] Cada uno de estos enfoques depende de ver 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 del límite. El diseño debe considerar los impactos a corto y largo plazo. Esos impactos más allá del corto plazo son competencia del diseño sostenible. Es posible que los efectos no se manifiesten 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 asbesto , envolturas de tuberías y tejas, pintura y tuberías con plomo , e incluso sistemas estructurales y mecánicos que pueden haber aumentado la exposición a mohos y radón. Esas decisiones han generado riesgos para la salud de los habitantes. En retrospectiva, es fácil criticar estas decisiones, pero muchas se tomaron por razones nobles, como la prevención de incendios y la durabilidad de los materiales. Sin embargo, sí 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 de un diseño en el lugar y el tiempo. Es posible que algunos impactos no ocurran hasta siglos en el futuro. Por ejemplo, la medida en que decidamos utilizar la energía nuclear para generar electricidad es una decisión de diseño sostenible. Los desechos radiactivos pueden tener una vida media de cientos de miles de años. Es decir, se necesitarán todos estos años para que la mitad de los isótopos radiactivos se desintegran. 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 correctamente señales de advertencia sobre estos desechos peligrosos, no sabemos si se entenderá el idioma inglés. Los cuatro objetivos de la ingeniería verde mencionados anteriormente están respaldados por un punto de vista del ciclo de vida a largo plazo. Un análisis del ciclo de vida es un enfoque holístico para considerar la totalidad de un producto, proceso o actividad, que abarca materias primas, fabricación, transporte, distribución, uso, mantenimiento, reciclaje y disposición final. En otras palabras, evaluar su ciclo de vida debería 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 varios 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 sostenible, los ingenieros deben optimizar las variables que brinden el mejor rendimiento en los marcos temporales. [4]
Logros de 1992 a 2002
- Se formó la Asociación Mundial de Ingeniería para el Desarrollo Sostenible (WEPSD) y son responsables 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 una solución mediante el intercambio de información con socios y el uso de nuevas tecnologías, y resolver los problemas medioambientales globales críticos, como el agua dulce y el cambio climático
- CASI Global se formó principalmente como una plataforma para que empresas y gobiernos compartan las mejores prácticas; con la misión de promover la causa y el conocimiento de la rsc y la sostenibilidad. Miles de empresas y universidades de todo el mundo ahora forman parte de CASI Global con el fin de apoyar esta misión. CASI también ofrece programas de Global Fellow sobre finanzas / operaciones / fabricación / cadena de suministro / etc. con una doble especialización en sostenibilidad. La idea es que cada profesional ha inculcado la sostenibilidad dentro de su función principal e industria. http://www.casiglobal.us/
- Desarrollé políticas ambientales, códigos de ética y pautas de desarrollo sostenible.
- La Carta de la Tierra se reinició como una iniciativa de la sociedad civil
- El Banco Mundial, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Fondo para el Medio Ambiente Mundial se unieron a programas para el desarrollo sostenible
- Lanzamiento de 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 sustentable
En 2013, el consumo medio anual de electricidad para un cliente de servicios públicos residenciales de EE. UU. 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 Hawai el más bajo con 6,176 kWh. [6] El propio sector residencial utiliza el 18% [7] de la energía total generada y, por lo tanto, incorporando prácticas de construcción sostenible puede haber una reducción significativa en este número. Las prácticas básicas de construcción sostenible incluyen:
- Sitio y ubicación sostenibles: un elemento importante del verde que a menudo se pasa por alto es simplemente el lugar donde elegimos construir. Evitar sitios inapropiados como tierras de cultivo y ubicar el sitio cerca de la infraestructura existente, como carreteras, alcantarillado, sistemas de aguas pluviales y tránsito, permite a los constructores reducir el impacto negativo en los alrededores de una casa.
- Conservación del agua: la conservación del agua se puede hacer de manera económica mediante la instalación de accesorios de bajo flujo que a menudo cuestan lo mismo que los modelos menos eficientes. Se puede ahorrar agua en aplicaciones de jardinería simplemente eligiendo las plantas adecuadas.
- Materiales: Los materiales verdes incluyen muchas opciones diferentes. Muy a menudo, la gente asume 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 su región. Recuerde, un material verde no tiene por qué costar más o ser de menor o mayor calidad. La mayoría de los productos ecológicos son comparables a sus homólogos no ecológicos.
- Conservación de energía: Probablemente la parte más importante de la construcción ecológica es la conservación de energía . Al implementar un diseño pasivo , paneles con aislamiento estructural (SIP), iluminación eficiente y energía renovable como la energía solar y la energía geotérmica , una casa puede beneficiarse de un consumo de energía reducido o calificar como una casa de energía neta cero.
- Calidad ambiental interior: la calidad del ambiente interior juega un papel fundamental en la salud de una persona. En muchos casos, se puede crear un ambiente mucho más saludable evitando los materiales peligrosos que se encuentran en la pintura, la alfombra y otros acabados. También es importante tener una ventilación adecuada y una buena iluminación natural. [8]
Ahorros
- Conservación del agua: una casa recién construida puede implementar productos con la etiqueta WaterSense sin costos adicionales y lograr un ahorro de agua del 20% al incluir los ahorros del calentador de agua y el agua en sí.
- Conservación de energía: la conservación de energía es definitivamente la más intensiva cuando se trata de primas de costos para la implementación. Sin embargo, también tiene el mayor 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 verde (y, en última instancia, el nivel de ahorro) sería la implementación de materiales avanzados para envolventes de edificios, como paneles de aislamiento estructural (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 un piso, lo que generará un ahorro de energía del 50%. Según el DOE, el gasto energético anual promedio para una vivienda unifamiliar es de $ 2,200. Por lo tanto, los SIP pueden ahorrar hasta $ 1,100 por año. Para alcanzar los ahorros asociados con un hogar de energía neta cero , la energía renovable tendría que implementarse además de las otras características. Un sistema de energía geotérmica podría lograr este objetivo con una prima de costo de aproximadamente $ 7 por pie cuadrado, mientras que un sistema fotovoltaico (solar) requeriría hasta una prima total de $ 25,000. [8]
Ver también
- Ingeniería civil
- Ecotecnología
- Ingeniería Ambiental
- Ciencia de la ingeniería ambiental
- Tecnología Ambiental
- Edificio verde
- Ingeniería verde
- Sustentabilidad
- Diseño sostenible
Referencias
- ^ Huesemann, Michael H. y Joyce A. Huesemann (2011). Technofix: Por qué la tecnología no nos salvará ni al medio ambiente , Capítulo 13, "El diseño de tecnologías apropiadas y sostenibles para el medio ambiente", New Society Publishers, Isla Gabriola, Columbia Británica, Canadá, ISBN 0865717044 , 464 págs.
- ^ Vallero, Daniel A. (2008). Diseño sostenible: la ciencia de la sostenibilidad y la ingeniería verde . Brasier, Chris. Hoboken, Nueva Jersey: John Wiley. ISBN 978-0-470-13062-9. OCLC 173480533 .
- ^ Cabezas, Heriberto; Mauter, Meagan S .; Shonnard, David; Tú, Fengqi (2018). "Edición especial virtual de Ingeniería y Química Sostenible de ACS sobre Análisis, Diseño y Optimización de Sistemas para la Sostenibilidad" . Química e Ingeniería Sostenible ACS . 6 (6): 7199. doi : 10.1021 / acssuschemeng.8b02227 .
- ^ a b D. Vallero y C. Brasier (2008), Diseño sostenible: la ciencia de la sostenibilidad y la ingeniería verde. John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, Nueva Jersey, ISBN 0470130628 .
- ^ Sostenibilidad de productos, procesos y cadenas de suministro: teoría y aplicaciones . Tú, Fengqi. Amsterdam. ISBN 978-0-444-63491-7. OCLC 908335764 .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 consume en el mundo cada sector? - Preguntas frecuentes - Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA)" . www.eia.gov . Consultado el 2 de septiembre de 2015 .
- ^ a b AP, Michael Tolson MBA, LEED. "Casas verdes vs casas tradicionales - Buildipedia" . buildipedia.com . Consultado el 2 de septiembre de 2015 .
enlaces externos
- Vanegas, Jorge. (2004). "Práctica de ingeniería sostenible: una introducción". Publicación de ASCE.
- Antalya, Turquía , (1997). "XI Congreso Forestal Mundial" , (Volumen 3, tema 2)
- Ingeniería y diseño sostenible , Empresa de ingeniería civil
- CASI Global , el organismo de certificación global de RSE y sostenibilidad
- CASI: un organismo de certificación global para la RSE y la sostenibilidad
- Sostenibilidad de productos, procesos y cadenas de suministro: teoría y aplicaciones . (2015) Elsevier. ISBN 9780444634726 .
- Investigación, Creación de sistemas sostenibles que puedan existir en armonía con el mundo natural , Purdue Environmental and Ecological Engineering
- Problemas de sostenibilidad: Notas , Centro para el desarrollo sostenible, Universidad de Cambridge
- El papel de los ingenieros en el desarrollo sostenible