Στην εισαγωγή αυτής της σειράς άρθρων αναδείχθηκε η αξία που διατηρούν τα απόβλητα τεχνολογικά προηγμένων κοινωνιών. Αυτό επετεύχθη μέσω του παραδείγματος των προς απόσυρση smartphones (δηλαδή συσκευών που έχουν φτάσει στο τέλος του κύκλου ζωής τους), τα οποία διαθέτουν πολύτιμα μέταλλα (όπως χρυσό, χαλκό, σπάνιες γαίες κλπ.). Μέσα από το παραπάνω παράδειγμα, αναδείξαμε για πρώτη φορά την ιδέα του αστικού μεταλλείου, ως μια ιδέα για την αποτελεσματική αξιοποίηση των πρώτων υλών. Όπως κάθε νέα ιδέα, έτσι και η έννοια του αστικού μεταλλείου είναι πολύπλευρη και απαιτεί μια οριοθέτηση.  

Προς αυτή την κατεύθυνση κινείται το παρόν άρθρο. Θα επιχειρήσουμε σε αυτό να οριοθετήσουμε την ιδέα του αστικού μεταλλείου, αναφέροντας τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του, αλλά και τις διαφορές του από την απλή, καθημερινή ανακύκλωση υλικών και τα παραδοσιακά μεταλλεία. Αυτά τα στοιχεία θα αναδείξουν και τις επιχειρηματικές ευκαιρίες που παρουσιάζονται στις κοινωνίες από μια πιθανή εφαρμογή αυτού του μοντέλου διαχείρισης.

“30 χρόνια πριν ένα βιβλίο με παράξενο τίτλο έθεσε την περιβαλλοντική ατζέντα του 21ου αιώνα”

Ο Μεταβολισμός της Ανθρωπόσφαιρας

Αυτός ήταν ο, μάλλον, παράξενος τίτλος ενός βιβλίου που κυκλοφόρησε το 1991 από τους Peter Baccini και Paul Brunner. Ο αντίκτυπος του, την εποχή που κυκλοφόρησε ήταν μικρός, όπως συμβαίνει με όλα σχεδόν τα σημαντικά έργα που έρχονται νωρίτερα από την εποχή που θα γίνουν επίκαιρα. Έμπνευση για τους δύο συγγραφείς υπήρξαν δύο ερωτήματα, τα οποία ήδη από τις δεκαετίες του 1980 και 1990 έκαναν δειλά την εμφάνιση τους σε βιομηχανικούς και ακαδημαϊκούς κύκλους:

1. Πόσος χρόνος μας απομένει για να ελαττώσουμε αποτελεσματικά τις υπάρχουσες ανθρωπογενείς, επιβλαβείς επιδράσεις στους θεμελιώδεις για τη ζωή πόρους, δηλαδή στο νερό, στον αέρα και στα εδάφη;
2. Σε ποιες δράσεις πρέπει να δοθεί προτεραιότητα για να αποτρέψουμε τη διακίνηση επιβλαβών για τον άνθρωπο και τη βιόσφαιρα ανθρωπογενών ροών υλικών;

Με άλλα λόγια, έθεταν την περιβαλλοντική ατζέντα του 21^ου αιώνα σχεδόν 30 χρόνια πριν κυριαρχήσει στην οικονομική, πολιτική και κοινωνική σφαίρα και προσπάθησαν να αναπτύξουν εργαλεία για να την επεξεργαστούν. Όμως, η δημιουργία νέων εργαλείων για την επίλυση ενός άγνωστου προβλήματος, προϋποθέτει να ορίσει κανείς το πρόβλημα. Και ο αποτελεσματικός ορισμός ενός προβλήματος, ειδικά αν δεν έχει ως εκείνη τη στιγμή προσεγγιστεί συστηματικά, απαιτεί την δημιουργία ενός κατάλληλου λεξιλογίου. Πράγματι, ήδη από το κεφάλαιο της εισαγωγής, ορίζονται κάποιες κομβικές νέες έννοιες:

“Ο Homo Sapiens έχει φυσικά μεταμορφώσει την επιφάνεια του πλανήτη Γη. Εδώ και 6000 χρόνια, αγροτικοί οικισμοί έχουν αναπτυχθεί σε αστικούς πυρήνες. Τα τελευταία 500 χρόνια, αυτοί οι τοπικοί πυρήνες διασυνδέθηκαν στενά, εξαιτίας της ανάπτυξης ποικίλων υποδομών μεταφοράς ανθρώπων, υλικών και πληροφοριών. Η αστικοποίηση διαμόρφωσε ένα παγκόσμιο δίκτυο αστικών συστημάτων που περιλαμβάνουν επίσης και την αποικιοποίηση επίγειων και υδάτινων οικοσυστημάτων. Αυτό το δίκτυο ονομάζεται ανθρωπόσφαιρα. Η έννοια του μεταβολισμού χρησιμοποιείται για να κατανοηθούν όλες οι φυσικές ροές και τα αποθέματα ύλης και ενέργειας εντός της ανθρωπόσφαιρας.”

Συνεπώς, οι άνθρωποι (άλλωστε, μην ξεχνάμε, ότι αποτελούμαστε και εμείς από ύλη και ενέργεια), όλα όσα κατασκευάζουν και οι αλληλεπιδράσεις τους με τα υπόλοιπα γεωσυστήματα (βιόσφαιρα, ατμόσφαιρα, λιθόσφαιρα, κλπ.) συνιστούν την ανθρωπόσφαιρα (anthroposphere), που συχνά αποκαλείται και τεχνόσφαιρα (technosphere). Γιατί μας ενδιαφέρει η έννοια της ανθρωπόσφαιρας σε μια συζήτηση για τα αστικά μεταλλεία;

Πρωτίστως πρέπει να γίνει αντιληπτό ότι οι ποσότητες υλικών που υπάρχουν στην ανθρωπόσφαιρα είναι τεράστιες. Μια εκτίμηση των ποσοτήτων αυτών από το 2016 αγγίζει τους 30 τρις εκατομμύρια τόνους υλικών (30000000000000 τόνοι!). Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις αχανείς ποσότητες υλικών που έχουν οικοδομήσει τον ανθρώπινο πολιτισμό, το αστικό μεταλλείο λαμβάνει την αληθινή του διάσταση: είναι η ιδέα ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τα υλικά που βρίσκονται ήδη στην ανθρωπόσφαιρα, σαν πηγές αξιοποιήσιμων πρώτων υλών.

Όμως, σε ποια υλικά αναφερόμαστε και από αυτά πόσα είναι πραγματικά αξιοποιήσιμα;

Το ανθρωπογενές απόθεμα υλικών

Ο όρος «αστική μεταλλευτική» (urban mining) έχει σαφή σύνδεση με την παραδοσιακή έννοια της μεταλλευτικής δραστηριότητας ενώ, την ίδια στιγμή, διαφοροποιείται σημαντικά από αυτή. Η μεταλλευτική δραστηριότητα στοχεύει στην εξασφάλιση ποσοτήτων πρώτων υλών μέσω μιας αλυσίδας ενεργειών: της γεωλογικής έρευνας για κοιτάσματα, της εκμετάλλευσης των κοιτασμάτων και της επακόλουθης επεξεργασίας τους για την παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας.

Ο στόχος της αστικής μεταλλευτικής είναι ο ίδιος, όμως οι έννοιες του κοιτάσματος και της έρευνας για αυτό δεν υφίστανται πλέον. Η έννοια του κοιτάσματος αντικαθίσταται πια από την έννοια του ανθρωπογενούς αποθέματος υλικών (anthropogenic stock) και η δυναμική του αστικού μεταλλείου, δηλαδή η πηγή από την οποία στοχεύει να εξασφαλίσει πρώτες ύλες είναι ακριβώς αυτό το απόθεμα. Ας δούμε πιο συγκεκριμένα τι εννοούμε με αυτό.

Το ανθρωπογενές απόθεμα υλικών, είναι το άθροισμα όλων των υλικών που περιέχονται σε προϊόντα που βρίσκονται σε χρήση ή είναι αποθηκευμένα από την ανθρώπινη κοινωνία σε μια συγκριτικά μεγάλη χρονική περίοδο. Αυτό το απόθεμα υλικών περιλαμβάνει, μεταξύ άλλων, κτίρια, υποδομές, ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές, αστικά και μεταλλευτικά απορρίμματα. Προϊόντα άμεσης κατανάλωσης, όπως καύσιμα ή φαγητό δεν προσφέρονται για την ανάκτηση πρώτων υλών και κατά συνέπεια δεν αποτελούν μέρος του ανθρωπογενούς αποθέματος, παρότι είναι μέρος της ανθρωπόσφαιρας.

Το αστικό μεταλλείο αντιμετωπίζει το ανθρωπογενές απόθεμα υλικών ως μια δυνητική πηγή παροχής πρώτων υλών, ανεξάρτητα αν αυτά είναι σε μορφή προϊόντων, αποβλήτων ή αποθέσεων (πχ. χωματερές). Συνεπώς, η έννοια του αστικού μεταλλείου έχει ως αφετηρία τη διαχείριση του ανθρωπογενούς αποθέματος, ανεξάρτητα από το αν τα υλικά που το συνθέτουν είναι αυτή τη στιγμή διαθέσιμα για επεξεργασία.

Όχι, δεν είναι απλά ανακύκλωση

Σύμφωνα με τα προηγούμενα αναδεικνύεται και η θεμελιώδης διαφορά ανάμεσα στο αστικό μεταλλείο και τη διαχείριση απορριμμάτων: το αστικό μεταλλείο δεν στοχεύει μόνο στη διαχείριση των απορριμμάτων του σήμερα – το αστικό μεταλλείο προβλέπει και επιχειρεί να προσδιορίσει την αξία που περιλαμβάνεται και στα απορρίμματα του μέλλοντος. Ας χρησιμοποιήσουμε για παράδειγμα ξανά τα μέταλλα, παρότι, αυτές οι αξίες δεν περιορίζονται μόνο στα μεταλλικά υλικά, αλλά στο σύνολο των πρώτων υλών της ανθρωπόσφαιρας, όπως τα βιομηχανικά ορυκτά, το ξύλο, πλαστικά, τα διάφορα πετρώματα κλπ.

Όλα τα μέταλλα που ανήκουν στο ανθρωπογενές απόθεμα υλικών έχουν προέλθει από την παραδοσιακή μεταλλευτική, ακόμη και αν αναφερόμαστε σε κάποιο μέταλλο που έχει πρόσφατα ανακυκλωθεί (δες εικόνα 3). Έπεται ότι, οποιοδήποτε μέταλλο αποτελεί μια πρώτη ύλη που μπορεί να εξαντληθεί στο μέλλον, δηλαδή όσες ποσότητες διαθέτουμε από αυτό να βρίσκονται ήδη σε χρήση, και καινούργιες ποσότητες από αυτό να μην βρίσκονται στη Γη σε επαρκείς ποσότητες. Με τις υπάρχουσες πολιτικές και πρακτικές, καλούμαστε από τη μια πλευρά να πιέζουμε τις τεχνολογίες παραγωγής (και τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις τους) στα άκρα, για την εκμετάλλευση όλο και πιο φτωχών σε μέταλλα πετρωμάτων και από την άλλη, διακινούμε τεράστιες ποσότητες προϊόντων, που όταν φτάσουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους, στην καλύτερη περίπτωση ανακυκλώνονται εκλεκτικά ή απορρίπτονται άτακτα.

Η ανάπτυξη ενός πλαισίου που ευνοεί την αστική μεταλλευτική διαφοροποιείται από το παραπάνω μοντέλο ριζικά. Αρχικά, η έννοια της απόρριψης στο τέλος του κύκλου ζωής ενός προϊόντος παύει να υφίσταται. Κάθε προϊόν, ως μέρος του ανθρωπογενούς αποθέματος, έχει μια ή περισσότερες αξίες, ανάλογες με τα περιεχόμενα μέταλλα και τις αξιοποιήσιμες πρώτες ύλες του. Οι αξίες αυτές είναι γνωστές ήδη ενώ το προϊόν βρίσκεται σε χρήση και έτσι υπάρχει μια συνολική αποτίμηση των ροών. Παράλληλα, προηγούμενες αποθέσεις ή απορρίψεις καθίστανται αξιοποιήσιμες πηγές πρώτων υλών και, όσο αυξάνεται η ζήτηση για τις εγκλωβισμένες σε αυτές αξίες, τόσο αυξάνονται και τα κίνητρα των κοινωνιών για αξιοποίηση τους. Τέλος, η αξιοποίηση τους αυτή, χαλαρώνει τις απαιτήσεις για παραγωγή νέων αξιών απευθείας απ’ τη Γη και συνεπώς χαλαρώνει το περιβαλλοντικό αποτύπωμα στον πλανήτη.

Όπως γίνεται αντιληπτό, το αστικό μεταλλείο δεν είναι το απόλυτο μέτρο προστασίας από μια ενδεχόμενη εξάντληση πρώτων υλών. Απεναντίας, το αστικό μεταλλείο οδηγεί σε μεγαλύτερη κυκλικότητα (επαναχρησιμοποίηση) των πρώτων υλών και με αυτό τον τρόπο αυξάνει την χρονική επάρκεια των γνωστών ή πιθανών γεωλογικών αποθεμάτων.

Οι περιορισμοί του αστικού μεταλλείου

Η προηγούμενη παρατήρηση αποτελεί και το σημαντικότερο όριο της αστικής μεταλλευτικής: δεν έχει τη δυναμική να αυξήσει την ποσότητα των υλικών που περιλαμβάνονται στο ανθρωπογενές απόθεμα. Μόνο οι ροές απορριφθέντων προϊόντων και υλικών που μπορούν να ανακτηθούν από χωματερές και χώρους απόθεσης αποβλήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρασκευή νέων προϊόντων. Αυτά δεν οδηγούν στην ανάπτυξη του αποθέματος ενός υλικού, αλλά συνιστούν μια μετατόπιση στην κατανομή των ποσοτήτων του σε διαφορετικό στάδιο του κύκλου ζωής του (πχ. από σκραπ σε εμπορεύσιμο προϊόν).

Αυτή μπορεί να χαρακτηριστεί και ως η ουσιαστική διαφορά ανάμεσα στην παραδοσιακή και την αστική μεταλλευτική, αφού μόνο η πρώτη έχει τη δυναμική να αυξήσει το ανθρωπογενές απόθεμα με την εκμετάλλευση πρώτων υλών από περιοχές γεωλογικού ενδιαφέροντος.

Ένας ακόμη κομβικός περιορισμός της αστικής μεταλλευτικής είναι ότι οι δυνατότητες παραγωγής της δεν μπορούν να καλύψουν την τρέχουσα ζήτηση για πρώτες ύλες. Πώς μπορεί να εξηγηθεί αυτός ο περιορισμός; Η αστική μεταλλευτική, ως έννοια, συνενώνει τόσο την ανάκτηση πρώτων υλών από τα απορρίμματα που τώρα παράγονται (ανακύκλωση), όσο και την αντίστοιχη ανάκτηση από μεταλλευτικά απόβλητα και αστικά απορρίμματα που έχουν αποτεθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα σε διάφορα σημεία (πχ. χωματερές, χώρους ταφής ή απόθεσης). Όμως, σε επίπεδο ποσοτήτων που κατεργάζονται, η ανακύκλωση αυτή τη στιγμή κυριαρχεί.

Συνεπώς, η δυναμική του αστικού μεταλλείου εξαρτάται άμεσα από τις ποσότητες και τη σύσταση των προϊόντων που υπάρχουν στο ανθρωπογενές απόθεμα και θα γίνουν στο μέλλον απορρίμματα. Αυτές οι ποσότητες όμως είναι ανεξάρτητες από την τρέχουσα ζήτηση για πρώτες ύλες. Συνεπώς, είναι αδύνατο για το αστικό μεταλλείο να ανταποκριθεί ποσοτικά στις ποσότητες υλικών, και ποιοτικά, στο μίγμα αυτών, που απαιτεί τώρα η κοινωνία. Στο Infographic που ακολουθεί συνοψίζονται οι διαφορές μεταξύ παραδοσιακής και αστικής μεταλλευτικής.

Ευκαιρία για αυτονομία

Η γεωγραφική κατανομή των πηγών πρώτων υλών διαφέρει για τη παραδοσιακή και την αστική μεταλλευτική δραστηριότητα. Στη παραδοσιακή μεταλλευτική, η παραγωγή πρώτων υλών είναι κατά κανόνα συγκεντρωμένη σε συγκεκριμένες περιοχές του πλανήτη. Για παράδειγμα, σύμφωνα με το κέντρο γεωλογικών ερευνών των Η.Π.Α. (δεδομένα του 2016) το 64% της παγκόσμιας ποσότητας κοβαλτίου εξορύχθηκε το 2017 στο Κονγκό. Η γεωλογική κατανομή των αποθεμάτων κοβαλτίου είναι αντίστοιχα συγκεντρωμένη στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό. Το ίδιο ισχύει και για άλλες πρώτες ύλες και μπορεί πρακτικά να εξηγήσει την γεωπολιτική δυναμική του πλανήτη τους τελευταίους δύο αιώνες.

Αντίθετα, οι πρώτες ύλες του ανθρωπογενούς αποθέματος πρώτων υλών είναι απλωμένες σε όλο τον κόσμο. Αυτή η συνθήκη δημιουργεί την ευκαιρία ώστε χώρες, φτωχότερες σε γεωλογικά κοιτάσματα, να ανακτήσουν την αξία των τοπικών αστικών μεταλλείων τους και να αυξήσουν την αυτονομία τους σε σχέση με τα αποθέματα πρώτων υλών που χρειάζονται. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτό θα σημάνει και όφελος από την ελαχιστοποίηση των αποστάσεων μεταφοράς των πρώτων υλών σε σύγκριση με την αγορά αυτών από απομακρυσμένες περιοχές μέσω της παραδοσιακής μεταλλευτικής.

Είναι εφικτό;

Σε αυτό το 1^ο μέρος της σειράς άρθρων για το αστικό μεταλλείο επιχειρήσαμε να οριοθετήσουμε τι είναι, πώς προέκυψε και που μπορεί να συνεισφέρει αυτή η ιδέα στις σύγχρονες κοινωνίες. Όμως για να μετουσιωθεί μια τεχνολογική ιδέα, με ευρύτερες κοινωνικές και οικονομικές προοπτικές και προεκτάσεις, σε πράξη, απαιτείται ένα πλέγμα δράσεων, αποφάσεων και πολιτικών. Στο αμέσως επόμενο μέρος, που θα ολοκληρώσει και αυτή τη σειρά άρθρων, θα αναφερθούμε στην στενή σχέση της κυκλικής οικονομίας με την ιδέα του αστικού μεταλλείου, αλλά και τις πολιτικές και κοινωνικές πρωτοβουλίες που πρέπει να ληφθούν και στην Ελληνική κοινωνία για να καταφέρει να αποκομίσει οφέλη από την εφαρμογή αυτής της ιδέας.

(Οι εικόνες 1, 3 και 4 προέρχονται από την εξαιρετική τεχνική αναφορά της Fraunhofer ISI με τίτλο “The promise and limits of Urban Mining”)

The post Αστικά Μεταλλεία, Μέρος 1: Εφικτοί στόχοι και ορατοί περιορισμοί appeared first on 2045.gr.

Οι κοινωνίες γίνονται ολοένα και πιο τεχνολογικές. Αυτή είναι μια τάση που ήδη παρατηρούμε και με την έλευση των νέων βιομηχανικών καινοτομιών και των κοινωνικών αλλαγών που επιτελούνται (ψηφιοποίηση, νέα μοντέλα εργασίας κλπ.), οι ανάγκες για υψηλής τεχνολογίας τεχνολογικά προϊόντα και συσκευές θα εξακολουθούν να αυξάνονται. Όμως, με το υφιστάμενο μοντέλο παραγωγής πρώτων υλών (αναζήτηση φυσικών πόρων, εξόρυξη, βιομηχανική κατεργασία και μεταποίηση) οι ανάγκες των κοινωνιών δεν μπορούν να καλυφθούν επαρκώς.

Σε αυτό το άρθρο θα εξερευνήσουμε μαζί, χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα την πιο κοινή ηλεκτρονική συσκευή, το smartphone μας, την ανεπάρκεια του παραδοσιακού μοντέλου και την αναγκαιότητα μιας νέας στρατηγικής παραγωγής πρώτων υλών, στην οποία κεντρικό ρόλο διαδραματίζει το Αστικό Μεταλλείο.

Ένα γνώριμο σενάριο

Εκπτώσεις, περίοδος προσφορών ή Χριστουγέννων, η ευκαιρία να αποκτήσετε το ολοκαίνουργιο, φανταχτερό, τελευταίας τεχνολογίας smartphone! Και, ναι, θα τη γραπώσετε από τα μαλλιά! Άλλωστε, με την καραντίνα του κορονοϊού οι ώρες που δαπανάτε στα social media είναι περισσότερες, οι ανάγκες για video conferencing εκθετικά αυξανόμενες και το Netflix τελευταία έχει αρχίσει και κολλάει στο μόλις προ διετίας αγορασμένο smartphone σας. Σωστά;

Σαν χρήστες και καταναλωτές ηλεκτρονικών συσκευών, είστε εξοικειωμένοι με ένα είδος λεξιλογίου, το λεξιλόγιο του marketing. Αυτό είναι ένα λεξιλόγιο που σκοπό έχει  να σας πείσει να αγοράσετε: χρηστικότητα, αυξημένη απόδοση, ανώτερη εμπειρία πλοήγησης, ζωντανότερα χρώματα, μεγαλύτερος χρόνος διάρκειας μπαταρίας κλπ. Για έναν σχεδιαστή όμως ή ένα μηχανικό, η ίδια συσκευή σημαίνει κάτι ολότελα διαφορετικό. Για εκείνον, το τελικό προϊόν είναι ένα μαύρο κουτί, γεμάτο επιλογές, δύσκολους συμβιβασμούς και κοπιώδεις καινοτομίες.

Επιλογές, συμβιβασμοί, καινοτομίες είναι τρεις έννοιες συνώνυμες με μια λέξη: κόστος. Και όχι, εδώ δε θα αναφερθούμε μόνο για το οικονομικό κόστος που βαραίνει την αγορά της συσκευής σας. Αλλά κυρίως για το κόστος που επιφέρουμε όλοι μας, στους πόρους και το περιβάλλον καθώς επιδιδόμαστε σε ολοένα και πιο συχνές αγορές προϊόντων τεχνολογίας.

Ανατομία ενός smartphone

Ως οδηγό στην αναζήτηση μας θα συνεχίσουμε να χρησιμοποιούμε το smartphone σας. Κρατήστε το στο χέρι σας (αν δεν το κάνετε ήδη) και παρατηρήστε το. Είναι συμπαγές, αναπτυγμένο κυρίως κατά μια επιφάνεια και με μικρό πάχος. Δύο περιοχές κυριαρχούν. Από μπροστά η οθόνη (screen) και πίσω μια επιφάνεια, που μπορούμε να την ονομάσουμε θήκη ή περίβλημα (casing). Η θήκη αγκαλιάζει το smartphone σας και είναι, υπό μια έννοια, το δέρμα του. Όπως το ανθρώπινο δέρμα προστατεύει τα εσωτερικά όργανα από του κινδύνους του περιβάλλοντος, έτσι και η θήκη προστατεύει το εσωτερικό του smartphone σας, όπου κρύβονται το μυαλό και η καρδιά του, δηλαδή τα ηλεκτρονικά συστατικά και η μπαταρία του. Οθόνη, θήκη, ηλεκτρονικά, μπαταρία –  αυτά τα στοιχεία εναρμονίζονται για να δημιουργήσουν το πλέον απαραίτητο επικοινωνιακό εργαλείο.

Τα παραπάνω στοιχεία ενός smartphone κατασκευάζονται από διαφορετικά τεχνολογικά υλικά (engineering materials) – κάτι που εύκολα γίνεται αντιληπτό με μια απλή οπτική παρατήρηση. Και όπως θα έχετε μαντέψει, τα συστατικά αυτά δεν είναι άλλα από τα διάφορα χημικά στοιχεία. Τα περισσότερα από αυτά είναι μέταλλα, όπως το ασήμι (silver) και το αλουμίνιο (aluminium). Όμως υπάρχουν κι άλλα.

Δείξε μου από τι είσαι φτιαγμένο

Η προσπάθεια να εντοπίσει κανείς το πλήθος των στοιχείων που εισέρχονται στη κατασκευή κάθε smartphone είναι ένας άθλος από μόνος του, μιας και τα περισσότερα τεχνολογικά στοιχεία σχεδιασμού προστατεύονται από ευρεσιτεχνίες. Όμως, με λίγη διάθεση και τη βοήθεια ενός ειδικού, μπορεί κάποιος να αναδείξει τα κύρια. Αυτό κάνουμε στο επόμενο infographic που δανειζόμαστε με την ευγενική παραχώρηση του Compound Interest.

Χωρίς υπερβολή, για την κατασκευή ενός κοινού smartphone χρησιμοποιούνται συστηματικά περισσότερα από 30 διαφορετικά χημικά στοιχεία! Κάποιες συσκευές, ανάλογα με τα επιπλέον λειτουργικά πλεονεκτήματα τους μπορεί να περιέχουν ακόμη περισσότερα. Το επόμενο ερώτημα που εύλογα γεννάται είναι, σε τι ποσότητες συναντάμε όλα αυτά τα μέταλλα;

Εδώ ξανά ανακύπτει το πρόβλημα εύρεσης στοιχείων που σκοντάφτει πάνω στη βιομηχανική μυστικοπάθεια. Σύμφωνα με έρευνα που πραγματοποίησε η Umicore το 2008 για κινητά τηλέφωνα (όταν η αγορά των smartphones ήταν σε νηπιακό στάδιο), η περιεκτικότητα ανά συσκευή σε διάφορα μέταλλα ήταν η ακόλουθη:

• Χρυσός: 0.030 γραμμάρια
• Άργυρος: 0,305 γραμμάρια
• Παλλάδιο: 0,011 γραμμάρια
• Κοβάλτιο: 6,3 γραμμάρια
• Σπάνιες Γαίες: 0,060 γραμμάρια

Κάποιες διαφοροποιήσεις είναι αναμενόμενες, όμως οι παραπάνω περιεκτικότητες στα σύγχρονα smartphones παραμένουν κατ’ εκτίμηση ίδιες για τα πολύτιμα μέταλλα (Precious Metals). Και μπορεί στα μάτια του αναγνώστη να φαίνονται μικρές, όμως στην πραγματικότητα δεν είναι καθόλου. Για να έχετε μια κλίμακα μεγέθους, αρκεί να σκεφτείτε ότι, για το παλλάδιο, η συγκεκριμένη περιεκτικότητα είναι περίπου 100 φορές μεγαλύτερη από την περιεκτικότητα του στα ορυκτά από τα οποία εξάγεται! Για τις σπάνιες γαίες (rare earths) έως και 1000 φορές μεγαλύτερη.

Το κόστος της επιτυχίας

Σύμφωνα με τα τελευταία στατιστικά στοιχεία, το 2020 βρίσκονται σε χρήση περισσότερες από 14 δισεκατομμύρια φορητές συσκευές. Ένα νούμερο που πρόκειται να αγγίξει τα 17 δισεκατομμύρια την επόμενη τετραετία.

Σε αυτό τα αστρονομικά νούμερα ας προσθέσουμε και την κληρονομία περισσότερων από 70 δισεκατομμυρίων smartphones που πωλήθηκαν από το 2007 έως το 2019, η συντριπτική πλειοψηφία των οποίων βρίσκεται στο τέλος του κύκλου ζωής τους και δεν χρησιμοποιούνται πλέον.

Μια πρόχειρη εκτίμηση με βάση τα στοιχεία που δώσαμε στην προηγούμενη ενότητα, αποδεικνύει ότι μόνο για τα smartphones που βρίσκονται σε χρήση σήμερα, έχουν χρησιμοποιηθεί περίπου 420.000 τόνοι χρυσού. Για κάθε ένα δισεκατομμύριο smartphones που θα προστίθενται στην αγορά απαιτούνται 30.000 τόνοι χρυσού. Όμως, η αντίστοιχη ποσότητα νέου χρυσού που παράχθηκε το 2019 σύμφωνα με τα τελευταία δεδομένα ήταν κάτι περισσότερο από 3.100 τόνοι. Ενώ και στα επόμενα έτη η πρωτογενής παραγωγή χρυσού από μεταλλεύματα δεν πρόκειται να διαφοροποιηθεί σημαντικά, όπως αποδεικνύει και το παρακάτω γράφημα της Standard & Poor’s. Με άλλα λόγια η παγκόσμια παραγωγή πρωτογενούς χρυσού αντιστοιχεί μόλις στο 10% των απαιτήσεων για παραγωγή των smartphones του επόμενου έτους.

Η παραπάνω συλλογιστική για το χρυσό μπορεί να επεκταθεί με την ίδια αφοπλιστική δεινότητα για όλα τα μέταλλα των σύγχρονων ηλεκτρονικών συσκευών μας, από smartphones και tablets μέχρι τους προσωπικούς υπολογιστές, τις smart τηλεοράσεις αλλά και τα ιατρικά μηχανήματα, τις βιομηχανικές διατάξεις, την αεροναυπηγική και διαστημική τεχνολογία. Ζούμε ήδη σε μια νέα πραγματικότητα όπου:

• Οι σύγχρονες συσκευές τεχνολογίας απαιτούν ολοένα και αυξανόμενες ποσότητες από πρώτες ύλες (raw materials), οι οποίες ούτε βρίσκονται σε αφθονία στη φύση, ούτε μπορούν να αντικατασταθούν εύκολα και οικονομικά από άλλες με μεγαλύτερη αφθονία.

Αυτό το ζήτημα είναι σχεδόν αυταπόδεικτο μιας και η χρήση, για παράδειγμα, των πολύτιμων μετάλλων στα ηλεκτρικά κυκλώματα προτιμάται εξαιτίας της ικανότητας τους να μην προσβάλλονται από το οξυγόνο και τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας. Αυτή η ιδιότητα τους είναι έμφυτη και δεν μπορούμε να την προσδώσουμε σε άλλα μέταλλα με τρόπους που να είναι οικονομικοί και να μπορούν άμεσα να στηρίξουν τις γιγαντιαίες ανάγκες των κοινωνιών σε αυτά.

• Ο κύκλος ζωής των συσκευών είναι εξαιρετικά μικρός παρότι φαίνεται να αυξάνεται σταδιακά.

Σύμφωνα με τα τελευταία στατιστικά στοιχεία του Διεθνούς Νομισματικού Ταμείου η αγορά των smartphones φαίνεται ότι άγγιξε το μέγιστο της και υπάρχουν ενδείξεις κορεσμού. Μια πρόσφατη ανάλυση της IDC επισημαίνει ακριβώς την ίδια τάση, παρουσιάζοντας προβλέψεις για μικρά ποσοστά αύξησης της αγοράς.

Αυτές συνδυάζονται και σε μια αύξηση του κύκλου ζωής των συσκευών. Από την άλλη πλευρά, όπως είδαμε και νωρίτερα, ακόμη και μια κορεσμένη αγορά έχει αυξημένες ανάγκες στις δυσεύρετες πρώτες ύλες.

Όλα τα παραπάνω απαιτούν τη διαμόρφωση ενός νέου μοντέλου για την παραγωγή των πρώτων υλών που είναι απαραίτητες για την υποστήριξη του τεχνολογικού μοντέλου ανάπτυξης των σύγχρονων κοινωνιών.

Σκουπίδια; Όχι πια!

Μετά το πέρας του κύκλου ζωής τους οι ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές μας συσκευές συνεχίζουν να έχουν αξία. Το παράδειγμα αυτού του άρθρου με τα smartphones αποτελεί ίσως την πιο χαρακτηριστική περίπτωση. Υπολογίσαμε ότι αυτή τη στιγμή στα smartphones που βρίσκονται σε κυκλοφορία υπάρχουν περί τους 420.000 τόνους χρυσού. Με τη μέση τιμή 60 ημερών του χρυσού να κυμαίνεται αυτό το διάστημα περίπου στις 52.000€ το κιλό, η αξία του χρυσού που βρίσκεται δεσμευμένη στις συσκευές μας παγκοσμίως εκτιμάται στα 21,8 τρις εκατομμύρια ευρώ! Ίδιοι συλλογισμοί μπορούν να γίνουν για τα περισσότερα σπάνια μέταλλα που υπάρχουν στις συσκευές μας.

Αυτές οι εκτιμήσεις οδηγούν σε μια νέα αντιμετώπιση των ηλεκτρονικών συσκευών μετά το πέρας του κύκλου ζωής τους (end of life products). Όταν πια δεν έχουν χρηστική αξία για τον καταναλωτή, αυτά τα προϊόντα γίνονται οι νέες πρώτες ύλες, που μέσω διαδικασιών ανακύκλωσης (recycling), θα μας επιτρέψουν να ανακτήσουμε και να επαναχρησιμοποιήσουμε τα πολύτιμα συστατικά τους.

Η αρχή της επαναχρησιμοποίησης των πρώτων υλών αποτελεί τη βάση του μοντέλου της κυκλικής οικονομίας (circular economy) και είναι παράγοντας αειφόρου ανάπτυξης (sustainable development), ενώ οι χώροι απόθεσης των ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών αποβλήτων (Waste Electric and Electronic Equipment ή WEEE ή e-waste) δεν είναι πλέον οι γνωστές σε όλους μας χωματερές, αλλά περιοχές που ονομάζονται Αστικά Μεταλλεία (Urban Mines).

Σε αυτό το νέο μοντέλο θα εστιάσουμε και στα επόμενα άρθρα μας και θα εξερευνήσουμε τις πολυσύνθετες πολιτικές, οικονομικές και κοινωνικές συνέπειες του για τις κοινωνίες του μέλλοντος.

The post Η ανάγκη για ένα νέο μοντέλο παραγωγής πρώτων υλών appeared first on 2045.gr.

07:30: Χτυπά το ξυπνητήρι που έχεις ρυθμίσει στο smartphone σου. Σύρεις μηχανικά τα δάχτυλα σου πάνω στην οθόνη αφής για snooze και επαναλαμβάνεις κάθε 5 λεπτά έως ότου καταφέρεις να σηκωθείς από το άνετο memory foam στρώμα σου.   
07:46: Περπατάς ως το μπάνιο σου και ανοίγεις τα LED φώτα σου. Το έντονο, λευκό φως αντανακλά πάνω στα στιλβωμένα κεραμικά πλακάκια που επέλεξες στο αγαπημένο σου χρώμα. Βουρτσίζεις τα δόντια σου με μια φθοριούχο οδοντόκρεμα και μια ειδικά σχεδιασμένη οδοντόβουρτσα. 
07:53: Ανοίγεις το ντουλάπι, βγάζεις δύο κάψουλες αλουμινίου που περιέχουν τον αγαπημένο σου espresso. Βάζεις σε λειτουργία την μηχανή του espresso. Παίρνεις από το ψυγείο ένα γυάλινο μπουκάλι γάλα για να συνοδεύσεις τον καφέ σου.
08:04: Ανοίγεις την τηλεόραση τεχνολογίας LCD για να ακούς την πρωινή ενημερωτική εκπομπή ενώ ντύνεσαι. 
08:22: Μπαίνεις στο αυτοκίνητο σου, φτιαγμένο από ειδικά κράματα σιδήρου , για να σε  προστατεύουν από πιθανές συγκρούσεις. Οδηγείς προς την εργασία σου. 
08:50: Φτάνεις στην εργασία σου. Το πολυώροφο κτίριο γραφείων από σκυρόδεμα και χάλυβα εγγυώνται ότι ακόμη και σε μια σεισμογενή χώρα, όπως η Ελλάδα, θα αντέξει τις πιο ισχυρές δονήσεις.
09:07: Ανοίγεις τον υπολογιστή σου που πριν από λίγες εβδομάδες αναβάθμισες με έναν SSD σκληρό δίσκο και σε συνδυασμό με την πρόσφατη εγκατάσταση καλωδίων οπτικής ίνας, καταφέρνεις να συνδεθείς ταχύτατα για το πρώτο online meeting της ημέρας…

Μήπως η παραπάνω καταγραφή σας θυμίζει το ξεκίνημα και της δικής σας ημέρας; Μπορεί το ξυπνητήρι σας να είναι ηλεκτρονικό ρολόι, αντί για το smartphone σας. Ή τα φώτα στο μπάνιο σας να είναι από λαμπτήρες αλογόνου και να μετακινείστε με το μετρό αντί για το αυτοκίνητο σας. Όμως, σαν πολίτες του 21^ου αιώνα, είναι βέβαιο ότι η καθημερινότητα σας περιέχει μια πλημμυρίδα προϊόντων και τεχνολογιών που διευκολύνουν, εμπλουτίζουν και προστατεύουν τη ζωή σας.

Αυτό που ίσως δεν περνά ποτέ από το μυαλό σας απολαμβάνοντας τα, είναι ο αναπάντεχος πλούτος και οι συναρπαστικές (ενίοτε τρομακτικές) ιστορίες των υλικών από τα οποία είναι φτιαγμένα. Για να ξετυλίξουμε το μίτο αυτών των ιστοριών πρέπει να θέσουμε δύο ερωτήσεις. Πρώτον, πώς παράγονται οι πρώτες ύλες που συνθέτουν τα σύγχρονα προϊόντα; Δεύτερο, τι συμβαίνει με τα προϊόντα που δεν χρησιμοποιούμε πια; Οι απαντήσεις σε αυτά κυριαρχούν ως τα πιο κρίσιμα τεχνολογικά προβλήματα στο δρόμο προς τη επόμενη τεχνολογική επανάσταση. 

Βιομηχανία 4.0: Περισσότερα, Γρηγορότερα, Καλύτερα 

Η παραγωγή των υλικών και όλοι οι τρόποι που τα συνθέτουμε, σχηματίζουμε και συναρμολογούμε σε προϊόντα (από οδοντόκρεμες μέχρι αυτοκίνητα, από κινητά μέχρι δορυφόρους και από στρώματα μέχρι super-computers) γίνεται για περισσότερο από έναν αιώνα με τη κοινή προσπάθεια ανθρώπων και μηχανών που ονομάζουμε «βιομηχανία». Η βιομηχανική παραγωγή αγαθών ξεκίνησε πριν από περίπου δύο αιώνες με την 1^η Βιομηχανική Επανάσταση και αυτή τη στιγμή βρισκόμαστε σε μια νέα κορύφωση της, τη Βιομηχανία 4.0 (Industry 4.0). Τι σημαίνει αυτός ο όρος και πως επηρεάζει όλους μας αυτή η μετάβαση περιγράφεται από τα ακόλουθα βίντεο.

Όπως γίνεται σήμερα κατανοητό, Βιομηχανία 4.0 είναι η μετάβαση σε μια πιο παραγωγική και αποτελεσματική λειτουργία της βιομηχανικής δραστηριότητας. Είναι μια στρατηγική που έχει ήδη μπει σε εφαρμογή σε πανευρωπαϊκό επίπεδο και σύμφωνα με αυτή, τα επόμενα χρόνια, οι πλέον σύγχρονες καινοτομίες όπως τα συστήματα αυτοματισμού, online επικοινωνίες ανάμεσα σε μηχανές και ανάμεσα σε ανθρώπους και μηχανές, τα big data, η τεχνητή νοημοσύνη και η ρομποτική θα συνδυάζονται για τη δημιουργία έξυπνων συστημάτων και την επίτευξη βέλτιστων αποτελεσμάτων σε κάθε δραστηριότητα.

“Αν όμως εστιάσει κάποιος μόνο στις ευεργετικές συνέπειες της Βιομηχανίας 4.0 για την παραγωγικότητα, τους οικονομικούς δείκτες και την ποιότητα ζωής, θα έχει μόνο τη μισή εικόνα”

 Καθώς όλο και περισσότερες μηχανές/ρομποτικές διατάξεις/υπολογιστικά συστήματα προστίθενται στις γραμμές παραγωγής και οι απαιτήσεις για αποδοτική και φθηνή ενέργεια για τη εύρυθμη λειτουργίας τους αυξάνονται, καλούμαστε να αναρωτηθούμε αν είμαστε έτοιμοι να στηρίξουμε αυτή την επανάσταση από την σκοπιά των απαιτούμενων πρώτων υλών. Ποιες είναι οι προκλήσεις που πρέπει να αντιμετωπίσουμε σε αυτό τον τομέα;

Εν αρχή ην ύλη…

Υπάρχει ένα δημοφιλές ρητό μεταξύ των επιστημόνων και των μηχανικών των υλικών: «Αν δεν αναπτύσσεται, πρέπει να εξορυχθεί». Με άλλα λόγια, εκτός από την έμβια ύλη χρησιμοποιούμε  (κτηνοτροφία και γεωργία) για να παράγουμε διάφορα προϊόντα, οτιδήποτε άλλο μας περιβάλλει και εμπορευόμαστε το εξάγουμε από τη γη σε κάποια μορφή. Ορυκτός πλούτος, ενεργειακές πρώτες ύλες, μέταλλα χρησιμοποιούνται αυτούσια ή μετά από κατάλληλη επεξεργασία σχεδόν σε κάθε πτυχή της ανθρώπινης δραστηριότητας. Για να δώσουμε μια γεύση ας εξετάσουμε τις προκλήσεις σε πρώτες ύλες για δύο καίριους παραγωγικούς τομείς για την Ε.Ε.

Υποδομές και Αρχιτεκτονική: Κάθε μετακίνηση σας εξαρτάται από ορυκτές πρώτες ύλες. Κάθε γέφυρα που διασχίζετε και κάθε δρόμος που οδηγείτε, κάθε αεροδρόμιο ή λιμάνι που επισκέπτεστε, το σπίτι που κατοικείτε, είναι φτιαγμένα από τσιμέντο και σίδηρο ή χάλυβα. Το μεν προέρχεται από φυσικά πετρώματα όπως ασβεστόλιθος και βωξίτης, τα δε από μεταλλεύματα σιδήρου. Όμως ο κλάδος των υποδομών χρησιμοποιεί ένα πρακτικά ατελείωτο κατάλογο φυσικών υλικών: άσφαλτος, γύψος, περλίτης, άμμος, αλουμίνιο, χαλκός…

Με τη βιομηχανία 4.0 κυοφορείται ήδη μια επανάσταση στο σχεδιασμό και τη κατασκευή έργων υποδομής. Οι αποφάσεις για το που θα κατασκευαστούν σήραγγες ή γέφυρες γίνεται πιο εύκολη και ασφαλής με τη χρήση λογισμικών επαυξημένης πραγματικότητας (augmented reality) και τη χρήση της κάμερας ενός tablet, επιτρέποντας στους μηχανικούς να δουν πραγματικά την επίδραση της κατασκευής στο περιβάλλον. Επίσης, ολόκληρα τμήματα κατασκευών μπορούν πλέον να κατασκευαστούν οικονομικά και με ταχύτητα με τεχνολογίες 3D printing. Ήδη μια γέφυρα στο Amsterdam έχει κατασκευαστεί πλήρως με αυτή την τεχνολογία. Παράλληλα, ερευνώνται εναλλακτικά υλικά που μπορούν να δημιουργήσουν σε έξυπνα τσιμέντα με μικρό αποτύπωμα CO2. 

Έξυπνες επικοινωνίες: Ο κόσμος κινείται με υψηλότερες ταχύτητες από το παρελθόν και αυτό οφείλεται εξ ολοκλήρου στην ταχεία επικοινωνία, είτε αυτή γίνεται μεταξύ ανθρώπων ή μηχανών, για προσωπικούς ή επαγγελματικούς σκοπούς. Το εντυπωσιακό με τις τεχνολογίες επικοινωνιών είναι ότι διείσδυσαν τόσο γρήγορα και αναπτύχθηκαν με τόση ταχύτητα που θεωρούνται δεδομένες για όλους. Αν όμως εξετάσει κανείς την γκάμα των υλικών που πρέπει να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη των συσκευών επικοινωνίας θα μείνει άναυδος. Ένα smartphone περιέχει περισσότερα από 50 μέταλλα σε διάφορες περιεκτικότητες.

Οι ψηφιακές τεχνολογίες χρησιμοποιούν τεράστιες ποσότητες πυριτίου, αλουμινίου, πολύτιμων μετάλλων, μαγνησίου, ψευδαργύρου και σπάνιων γαιών.
Με τη βιομηχανία 4.0 το εύρος και το πλήθος των στοιχείων και των μηχανών που χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία θα έχει εκρηκτική ανάπτυξη. Ενδεικτικές είναι οι προβλέψεις ότι στη Γερμανία τα έξυπνα σπίτια (Smart Homes) που ενσωματώνουν τεχνολογίες του Internet of Things αποτελούν μια βιομηχανία με τζίρο 4 δις USD. Αντίστοιχα εκρηκτική θα είναι ανάγκη σε εξωτικές και δυσεύρετες πρώτες ύλες. 

Προκλήσεις 4.0

Εξωτικά μέταλλα, ταχύτερες και ασφαλέστερες κατασκευές, εκτυπωτές 3D… Ένα μέλλον που είναι ήδη παρόν αρχίζει να αναδύεται. Παλαιότερα προϊόντα και υποδομές αποσύρονται για να δώσουν τη θέση τους στον υποσχόμενο άπειρες δυνατότητες κόσμο της Βιομηχανίας 4.0. Η κληρονομιά δύο αιώνων βιομηχανίας έχει αφήσει ήδη το αποτύπωμα της στον πλανήτη με τις πιο πλούσιες πρώτες ύλες να έχουν ήδη εξαντληθεί και το συναγερμό της κλιματικής αλλαγής να ηχεί δυνατά. Ιδού λοιπόν τι έχουμε να αντιμετωπίσουμε:

1. Να χρησιμοποιήσουμε την κληρονομιά απορριμμάτων δύο αιώνων ως δυνητικές πρώτες ύλες. Δηλαδή να ανακυκλώνουμε περισσότερα και αποδοτικότερα γιατί οι φυσικές πρώτες ύλες γίνονται όλο και πιο δυσεύρετες (το Αστικό Μεταλλείο – Urban Mine). 

2. Να σχεδιάζουμε προϊόντα με γνώμονα την μελλοντική επαναχρησιμοποίηση τους ή ανακύκλωση τους. Με άλλα λόγια να κάνουμε στροφή στην παραγωγή με άξονα όχι μόνο τη λειτουργικότητα ενός προϊόντος ενώ χρησιμοποιείται, αλλά και τη χρηστικότητα τους ως απορρίμματα (κυκλική οικονομία – circular economy) 

2. Να αναπτύξουμε πράσινα υλικά με χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα σε κάθε στάδιο, από την παραγωγή έως την απόρριψη και επαναχρησιμοποίηση τους (green materials).

Στα επόμενα άρθρα θα εξερευνήσουμε μαζί όλες αυτές τις προκλήσεις και περισσότερες.

The post Οι υλικές και περιβαλλοντικές προκλήσεις της 4ης Βιομηχανικής Επανάστασης appeared first on 2045.gr.