Καθημερινά χρησιμοποιούμε πλήθος ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών συσκευών. Έχουμε σκεφτεί ποτέ τους πόρους που χρειάζονται για την κατασκευή τους και την πίεση που ασκούμε στο περιβάλλον;
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 21ου 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 1η 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.
