Nieefektywność dzisiejszych procesów produkcyjnych

Nieefektywność dzisiejszych procesów produkcyjnych

Współczesne metody produkcji są niezwykle nieefektywne w zakresie wykorzystania energii oraz surowców, czytamy w szczegółowej analizie zużycia energii w 20 największych procesach produkcyjnych, przygotowanej przez naukowców z MIT.

Patrząc całościowo, nowe systemy produkcyjne zużywają od tysiąca do nawet miliona razy więcej energii w przeliczeniu na kilogram gotowego produktu, niż branże tradycyjne.

Na pierwszy rzut oka dziwnie może wyglądać porównywanie dwóch tak różnych procesów, jak odlewanie metalu i produkcja chipów. Jednakże profesor Timothy Gutowski z Wydziału Inżynierii Mechanicznej MIT, który przeprowadził analizę, wyjaśnia, że takie szerokie porównanie zużycia energii jest pierwszym i niezbędnym krokiem w ku optymalizacji tych nowszych metod produkcyjnych.

„Wyglądające na nadmierne, wykorzystanie surowców oraz energii przez wiele nowszych procesów produkcyjnych jest alarmujące i musi być ograniczone ze względu na postulat ekologiczności produktów wytwarzanych w ten sposób.” – stwierdził Gutowski.

Zauważył on, że producenci tradycyjnie bardziej troszczą się o takie czynniki, jak: cena, jakość, czy długość cyklu, a lekceważą to, ile energii zużywane jest w procesie produkcji. Zagadnienie staje się jeszcze istotniejsze wraz z rozrostem określonych branż; szczególnie jeśli ceny energii wciąż będą rosły.

Dobrym przykładem są panele słoneczne. Ich produkcja wykorzystuje podobne procesy jak przy wytwarzaniu mikrochipów, jednakże na większą skalę. Wrodzona nieefektywność dzisiejszych metod produkcji paneli słonecznych może drastycznie obniżyć równowagę energetyczną tej technologii, czyli stosunek energii wyprodukowanej przez panel do energii zużytej przy jego produkcji.

Analiza jest zaledwie „pierwszym krokiem do rozwiązania tej kwestii.” – powiedział Gutowski. Trzeba zrozumieć, które procesy są najbardziej nieefektywne i opracować dla nich mniej energochłonne alternatywy. Na przykład, wiele nowszych procesów obejmuje obróbkę w fazie gazowej, która zwykle jest o wiele mniej efektywna niż w fazie płynnej, a taką alternatywę można by opracować.

Analiza obejmuje, według autora, wszystkie standardowe metody wykorzystywane w produkcji, „od staromodnych branż ciężkich, jak odlewanie żeliwa, aż do półprzewodników i nanomateriałów.” – powiedział Gutowski. Dotyczy: wtryskiwania, rozpylania, produkcji nanowłókien węglowych, suchego trawienia, ale i wiercenia, mielenia, czy topienia. Przyjęto jednak również pewne ograniczenia; naukowcy nie analizowali produkcji środków farmaceutycznych i paliw, a stosunkowo pobieżnie potraktowali procesy, w których energia elektryczna jest głównym źródłem energii.

Podstawowy wniosek jest taki, że „nowe procesy są potężnymi użytkownikami surowców oraz energii.” – stwierdził Gutowski. Ponieważ niektóre z tych procesów są zupełnie nowe, „będą z czasem udoskonalane i poprawiane.” – dodał. Jednakże patrząc na stan bieżący i ostatnie dekady, gdy tradycyjne procesy, jak odlewanie, czy obróbka maszynowa, były zastępowane przez nowsze, związane z produkcją półprzewodników, MEMS, czy nanomateriałów, „zwiększyliśmy nasze zużycie energii oraz surowców o trzy do sześciu rzędów wielkości.”

Jeden wniosek płynący z analizy jest taki, iż „twierdzenie, że technologie te mają nas w jakiś sposób chronić wymaga głębszego zbadania.” – powiedział Gutowski. a drugi, to „że każdy z tych procesów mógłby zostać udoskonalony,” a narzędzia analityczne opracowane na MIT byłyby do tego celu bardzo przydatne.

(lk)