🧹Учимся жить без мусора и отходов

В январе нового года стало известно о семи студенческих новациях в области переработки мусора и отходов старых производств в полезные продукты:

1️⃣Пермские студенты предложили использовать отходы оптоволокна в асфальтобетонах вместо углеволокна. Пока технология остается недодуманной по трем позициям:

- кабельно-проводниковая продукция не включена в перечень утилизируемых отходов и должна перерабатываться только на заводах-изготовителях;
- утилизация оптоволокна предусматривает переработку всех восьми элементов кабеля в целом, а не только его стеклянной нити;
- отсутствует предложение о порядке переработки углеволокна, которое рекомендовано заменить на оптоволокно в рецептурах асфальтобетона.

2️⃣В Пермском Политехе создан способ переработки асептической упаковки жидких пищевых продуктов в порошковую целлюлозу. Технология включает в себя три операции (измельчение, отбелка и гидролиз), что позволяет создавать мобильные и компактные комплексы для переработки негниющей упаковки «тетрапак» в каждом населенном пункте.

3️⃣В состав строительных композитных изделий новосибирские студенты предложили включать пластмассу, стеклобой и опилки. Получается дешевле и прочнее. Если студенты смогут спроектировать и создать переносную технологическую установку для измельчения исходного сырья и формования изделий, то проект можно считать успешно выполненным.

4️⃣Томские студенты показали, что в городах и селах страны можно жить вообще без мусора и отходов. Идея состоит в том, что все их виды (угольный шлам, картон, пластик, солома, рисовая шелуха и т.д.) можно использовать в качестве добавок, регулирующих свойства топливных древесных пеллет, а пластиковые бутылки и медицинские отходы они научились превращать в сорбенты и катализаторы.

5️⃣Пермские студенты предложили использовать для изготовления кирпича и бетона не известь горных пород, а отходы содового производства, которых образуется в три раза больше, чем самой соды. Идея здравая, но эффект от нее будет только при условии перехода всех содовых предприятий на безотходные мембранные или фильтрующие технологии, которые к тому же позволяют расширить номенклатуру выпускаемой продукции.

6️⃣Впервые сибирские ученые задумались о переработке хлорорганики, накапливаемой на территориях химических заводов, и нашли простой способ переработки дихлорэтана в виниловый эфир, свойства и функции которого имеют решающее значение для промышленных применений.

7️⃣Инженеры Приморья успешно реализовали проект «Развитие», создав первую в стране машину-шредер, способную измельчать за час 50 тонн крупногабаритного городского мусора, включая металлические, деревянные, пластмассовые и бетонные конструкции.

Таким образом, для переработки мусора и отходов в полезные продукты в университетских школах и инжиниринговых центрах генерируется множество идей и демонстрируются хорошие технические решения. Задача инвестора состоит не только в выгодной их реализации, но и в стимулировании проектных работ по созданию промышленных технологий, которые вообще не генерировали бы мусор и отходы. И эту задачу вполне может решить молодое технологическое сообщество инженеров России в ближайшие пять лет.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал

❗️После нескольких серьезных аварий на атомных электростанциях (АЭС) в 80-е – 90-е годы 20-го века у общественности многих стран мира, особенно в Европе, возникло серьезное предубеждение против уже существующих станций и их нового строительства.

Однако в последние годы ситуация меняется. Одним из знаков этого поворота стало решение Европейской комиссии (ЕК), разрешившей строить атомные электростанции до 2045 года. Более того, ЕК классифицировала атомную энергетику как «зеленый» источник. И это не случайно: последнее время атомная отрасль за счет разработки нового, четвертого поколения реакторов, достигла серьезных успехов и в повышении безопасности атомных объектов, и в снижении объемов вредных отходов.

⚡️Для России, одной из лидеров атомной отрасли в мире, которая продолжает эксплуатацию уже существующих АЭС и строит новые как у себя, так и во многих странах мира, это очень важная новость, открывающая широкие перспективы.

Мы встретились с известным российским ученым-атомщиком, доктором физико-математических наук, профессором, заместителем директора Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Георгием Тихомировым, чтобы обсудить изменения в атомной отрасли и перспективы ее развития.

— Сейчас много говорят о развитии и внедрении ядерных энергетических установок четвертого поколения. Что это такое? Чем они отличаются и чем хороши?

— Вначале я хочу заметить, что Россия может и должна гордиться своими ядерными технологиями во всех смыслах, потому что мы имеем не только энергетические применения, но и неэнергетические, включая вооружение. Это позволяет нам сохранять, на мой взгляд, и человеческий потенциал, и заделы, которые были сделаны еще в Советском Союзе, и развивать их.

Почему четвертое поколение? Как известно, датой начала развития атомной энергетики официально считается 1954 год — тогда была запущена первая АЭС в городе Обнинск. 26 июня ежегодно отмечается дата пуска первой в мире атомной электростанции. Это был старт, причем старт с большими надеждами. С этого момента практически во всех ведущих странах мира началось строительство различных ядерных реакторов и АЭС на их основе. Это были реакторы первого поколения, то есть фактически — экспериментальные установки небольшой мощности, на которых были отработаны первые принципы атомной энергетики.

Где-то с 70-х годов начался бурный рост развития атомной энергетики на реакторах второго поколения. Это были дешевые установки, которые строились десятками в год, в пике около 30-40 закладывались и пускались.

У Союза были большие планы по их строительству. Мы развивали несколько типов реакторов — это и РБМК (реактор большой мощности, канальный), и ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор), и БН (реактор на быстрых нейтронах).

Уже тогда было осознание, что именно быстрые реакторы должны развиваться, потому что топливная база атомной энергетики на реакторах на тепловых нейтронах ограничена.

Но произошли крупные аварии на АЭС. В 1979 году — на АЭС Три-Майл-Айленд в США, в 1986 году — на Чернобыльской АЭС в СССР, которые в какой-то мере отрезвили наши надежды. Мировое сообщество, проанализировав Три-Майл-Айленд и Чернобыль, сформулировало принципы развития атомной энергетики, и уже новые проекты в постчернобыльскую эпоху считаются реакторами третьего поколения. У них большая безопасность, дублирование систем, эшелонированная защита. Можно считать, что третье поколение — это реакторы, которые очень надежны, но неэффективны. Мы потеряли экономическую эффективность, но атомная энергетика уже заняла свою нишу, и в мире более 400 реакторов работают непрерывно. С 2000-х годов ежегодно примерно 5-7 реакторов останавливаются и переходят в режим вывода из эксплуатации, и 5-7 новых реакторов запускается. То есть второе поколение заменяется на третье. Такой вот процесс. После Фукусимы в 2011 году появилось поколение 3-плюс, в котором дополнительно изменены требования и нормы безопасности. Реакторы сделали еще более безопасными и еще более дорогостоящими.

Подробнее читайте в «Стимуле».

➡️ Подписаться на канал

❗️В списке проектных организаций и институтов России сегодня числится около 300 предприятий, и мало кто из них может предложить услуги по проектированию новых промышленных технологий или хотя бы по модернизации технологических процессов, размещенных когда-то на тех объектах, где добывают или перерабатывают сырье. В этом нетрудно убедиться, посмотрев их уставные документы.

В основном современный инженер-проектировщик готов проектировать здания, инженерные коммуникации, дороги, мосты и даже автоматизировать отдельные операции в старых технологиях. Возникают очень большие сомнения в его способности создать совершенно новый, безопасный и безотходный технологический процесс, исключающий любую материальную и энергетическую зависимость от финансовых и сырьевых монополий.

🔵Практика показывает, что создавать нужные и полезные продукты с новыми свойствами и функциями с использованием промышленных технологий прошлого века без «непредвиденных» затрат и «случайных» аварий практически невозможно.

🔵Отсутствие в технологических процессах признака рациональности позволяет отнести их к классу недоделанных и недодуманных. Конечный продукт таких технологий изготавливается долго, затраты на его создание огромны, отходы получаются невозвратными и опасными, а производительность оборудования вообще не регулируется.

Продолжение процесса копирования или тиражирования таких технологий вместе с их внутренними источниками затрат и опасностей становится невыгодным занятием для проектировщиков. Надо понять причины такой «проектной немощи» и формировать новые проектные технологические сообщества.

Подробнее читайте в «Стимуле».

➡️ Подписаться на канал

#ТерминыИопределения

❗️О старых и новых технологиях

Все формулировки о промышленных технологиях основаны на эмоциях, вероятностях и мечтах об их технологическом совершенстве. Мы до сих пор путаемся в таких понятиях, как «новые» и «старые» технологии, только потому что оцениваем их не по характеру воздействия (усилия), а по экономическому результату.

Уверенно можно утверждать, что все существующие технологические методы и способы изготовления продукта по характеру действия одинаковы, так как в их основе всего два вектора усилия: либо к себе, либо от себя, либо смешиваем, либо разделяем. Эти действия очень схожи с математическими операциями сложения и вычитания. Причем если движения рук для приближения или отдаления чего-то человек совершает инстинктивно и без лишних усилий, то эти же действия с помощью машин и инструментов получаются не так естественно — либо с остатком, либо изначально требуют избытка ресурсов. Именно в этой области — наша самая большая недоработка, наше незнание и неумение.

В 19-м веке технология изготовления штыка к пехотному ружью образца 1808 года предусматривала более 50 инструментальных и около 20 контрольно-проверочных операций, которые выполняли десять мастеров с использованием сотен шаблонов и лекал. При массе штыка в 307 грамм в процессе его изготовления с помощью молотков терялось около 2 кг железа и стали, а в бою штык все равно ломался.

🔵Кто проектировал такие технологии, никому не известно, но принципы их недоделанности и недодуманности соблюдаются до сих пор. В конструкции современного штык-ножа вместо двух заготовок — более двадцати различных деталей, для изготовления которых привлекается не менее трех предприятий с литейными, металлорежущими и сборочными технологиями, и отходы измеряются уже не килограммами, а тоннами. Все химические технологии, используемые для изготовления деталей «нового» штыка, также нельзя считать новыми, так как потери сырья в любом реакторе при смешении сохраняются на уровне 30-40%, а все методы разделения позволяют извлечь из породы или шлама лишь 60% ценного продукта.

Подобные методы оценки эффективности технологий, основанные на подсчете результатов торговых и закупочных операций, не годятся для инженера-технолога. Они исключают количественную оценку уровня их материалоемкости, энергоемкости, опасности и управляемости, что искажает информацию о конкурентоспособности и функциональной устойчивости всей производственной системы. За пустыми цифрами и процентами скрывается информация о том, что стоимость сбора, хранения, транспортировки и утилизации отходов превышает стоимость готовой продукции. При такой фальшивости оценок технологии становятся действительно «старыми», так как функционируют неустойчиво по закону убывающей доходности.

🔵Таким образом, старыми технологиями можно называть все существующие методы добычи (синтеза) сырья, способы его переработки и формообразования, основанные на сложении или вычитании прилагаемых усилий.

Что касается термина «новые технологии», то пока будет правильным договориться о том, что их действительно ни у кого нет. Надо учиться их проектировать, используя образы непрерывных и мгновенных технологических действий, моделируя операциями из области высшей математики, так как дифференцирование, интегрирование или логарифмирование совершаются без остатков и избытков. Здесь нас всех ожидает успех.

➡️ Подписаться на канал

#ПолезноеЧтиво

📚О биологических и производственных системах

Любые создаваемые человеком системы управления объектами техносферы являются слабой пародией на то, что создает Природа. Это факт, в котором можно еще раз убедиться, прочитав размышления двух биологов, Роберта Сапольски и Александра Маркова, о результатах своих многолетних наблюдений.

Главное впечатление от книг, конечно же, связано с жесткой природной гармонией и строгим порядком взаимодействия информации, энергии и материи в каждом живом организме. Верить в то, что уникальная система управления этими потоками создана какой-то «эволюцией», не хочется.
Но важно другое. Оказывается, и биологи, и инженеры, рассуждая каждый о своем, оперируют одними и теми же функциональными свойствами объектов биосферы и техносферы: устойчивость и выживаемость, размножение и тиражирование, стресс и угрозы. И те и другие объекты демонстрируют похожий набор реакций на очень широкий спектр стрессоров (угроз), так как в их основе — электромагнитные колебания, не все частоты которых производственная система «человек–машина» может идентифицировать как сигнал тревоги.

❗️Для инженера в этом объемном массиве знаний слабо, но все же просвечивается образ той системы управления производственными процессами, к которой, видимо, и надо стремиться. Пока мы в этой теме, как раки, используем только два нейрона для принятия решений, типа «включить/выключить» или «да/нет». Но у нас же, как говорят биологи, миллиарды этих нейронов. Это означает возможность перехода от рефлексивного принципа управления в системах «человек–машина» к двухконтурной структуре, как это сделано Природой в живом организме, способном выживать при любых нагрузках со стороны окружающего пространства за счет балансирования частотой потоков стимулятора и ингибитора.

Очень впечатляют и будут полезны сведения о различиях «мужской» и «женской» природы поведения в стрессовых ситуациях. Если мужчина на стресс реагирует по принципу «нападай или убегай», то природный защитный механизм женщины требует «заботиться и поддерживать» другого в любых ситуациях.

Эти два совершенно разных стиля поведения в условиях ожидания опасности мы вообще не учитываем в системе управления производственным процессом, усредняя всех женщин и мужчин до уровня «персонала с непредсказуемым поведением». Возможно, что вечное так называемое техническое противоречие «опасность–производительность» не решается только потому, что у инженера нет той стратегии поведения по сохранению потомства и сбережению энергии, о которой говорят биологи.

Материал очень интересный, всё не пересказать, а навязывать свои интерпретации никому не стоит. Читаем, думаем, обсуждаем.

➡️ Подписаться на канал

🔬Ложные мотивы научных разработок

Если ученые постоянно разрабатывают все новые и новые методы очистки грунта и воды от нефтепродуктов, значит, сами технологии добычи углеводородов, их переработки и транспортировки нерациональны и ущербны.

Непонятно, почему химики НЭТИ и ПНИПУ видят только негативные следствия эксплуатации технологий и вообще не замечают истинных причин ущерба. Зачем вместо разработки методов, исключающих любые проливы нефти, надо «выявлять неизведанные ранее культуры бактерий» или создавать «защитный экран» для сбора того, что уже разлилось и распространилось?

Видимо, при выборе решаемых задач ученые руководствуются не идеей о создании идеальных промышленных технологий, а повышенным эмоциональным интересом к последствиям аварий и катастроф, демонстрируя видимость кипящего научного труда. Только в этом году ученым выдали более 25 новых патентов в этой сфере, и все они по разным причинам будут оставаться экономически невыгодными для тех, кто нефть добывает, перевозит и перерабатывает.

Более ста лет назад писатель Алексей Капитонович Гастев, он же основатель теории научной организации труда, на примере работы трамвайного депо убедительно доказал, что оценка последствий аварий и катастроф всегда ложна. Ученым вообще не следует этим заниматься. На самом деле все технические аварии — следствие недодуманных и недоделанных технологий, ответственность за разработку и совершенствование которых никто из ученых не несет. Ученому нужно думать не о том, как и чем ликвидировать ущерб, а о том, чтобы при эксплуатации технологии аварий не возникало вообще.

Если технологии старые, то, прежде чем заниматься их совершенствованием, нужен грамотный технологический аудит для выявления в их структуре источников затрат и опасностей. Очевидно, что установленный сотню лет назад технологический алгоритм обязательного перемещения массы нефти из-под земли в трубу, из трубы в реактор, из реактора в цистерну, а из цистерны в ржавый танкер, а потом все в обратном порядке, является единственным источником всех так называемых экологических проблем. Значит, для обеспечения безопасности технологий добычи, переработки и транспортировки нефтепродуктов необходимо исключить из их структуры операцию многократной перекачки из одной тары в другую. Если эту идею развивать, то можно вообще отказаться, например, от танкерного флота и проработать варианты простых и надежных плавающих цистерн, связанных одной цепью.

Пока же сохранение основного источника затрат и опасностей на этапах добычи, переработки и перевозки нефтепродуктов ради повышения «производительности труда» на одном рабочем месте является главным препятствием для обеспечения безопасности множества других рабочих мест.

Поэтому все ждут от ученых не ложных идей, а прямых и разумных действий, которые не навредят ни живущему, ни будущему поколениям.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал

📌Ранее мы рассказывали о встрече доктора технических наук, эксперта канала «Техносфера, подъем!» Александра Вениаминовича Куликова со студентами, аспирантами и преподавателями БГТУ «ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова. Теперь у вас есть возможность не только прочитать об основных тезисах, но и посмотреть саму лекцию!

Это уже не первая встреча на площадке ВОЕНМЕХа. В предыдущей лекции речь шла о производственных системах прошлого и будущего, анализе затрат и разработке безопасных технологий. Теперь к этим темам добавились вопросы управления процессами и рациональности проектных решений.

➡️ Подписаться на канал

Вечный двигатель Бориса Якоби

Электродвигатель — продукт 19-го века, потребность в котором сохраняется до сих пор в тех подъемных механизмах и транспортных средствах, управление которыми ограничивается простыми движениями типа «туда-сюда» и кнопкой «вкл.-выкл.». Желание использовать этот уникальный продукт прошлого времени для выполнения более сложных пространственных движений сегодня привело к разработке более десятка его разновидностей. Из-за перенасыщения станков и машин кинематическими и электронными структурами для регулирования движения по скорости, нагрузке и направлению, система их управления приобрела признак «аварийности».

Несмотря на это, все научные исследования долгое время продолжаются только в одном, безальтернативном направлении: все хотят создать такой электродвигатель, алгоритмы управления которым при любых дрейфах внешних нагрузок позволят сохранить устойчивость движения без сенсорного контроля.

Например, исследователи из Перми и Кемерово уже много лет занимаются созданием «бесконтактного» и «бездатчикового» алгоритма управления синхронными и асинхронными двигателями. Пока, судя по их англоязычным статьям и старым диссертациям, получается подтвердить только «способность модели надежно запускать двигатель». Видимо, ученых это вполне удовлетворяет, даже несмотря на сложность технического исполнения идеи и низкую точность оценки параметров движения.

⚡️По мнению экспертов портала «Техносфера, подъем!», длительный научно-исследовательский процесс топтания электротехников на одном месте вызван простым незнанием методологии, принципов и критериев проектирования технических устройств.

Очевидно, что недопустимо разрабатывать алгоритм управления электродвигателем, пользуясь только компьютером, не вникая во все особенности технологии его изготовления, не зная свойства используемых материалов и не понимая целевые функции технического устройства, в структуру которого планируется встроить «источник движения» с собственным алгоритмом управления.

Возможно, по этой причине «оригинальные» и «специальные» алгоритмы управления движением остаются как бы в стороне от реальных технических задач. Оказывается, производство электродвигателей для современных манипуляторов, движителей аппаратов, наземной и космической техники обеспечивается за счет открытий и изобретений прошлого века. В их основе прецизионные индукционные датчики угловых положений (индуктосины), удовлетворяющие всех по точности, динамике и стойкости к внешним воздействующим факторам.

Учитывая, что желания одних и потребности других не совпадают, ожидать от ученых чего-либо нового в системах управления движением пока не приходится. Получается, старый электродвигатель инженера Бориса Якоби уверенно поддерживает статус «вечного» и незаменимого технического устройства вот уже почти 200 лет.

#ОНаукеиТехнологиях

➡️ Подписаться на канал