Реферат на тема: „ зелени иновации. Зелени нанотехнологии изготвил: Поверил: / / / доц д-р инж. Кирил Радев

Зелените иновации са един нов начин за справяне с глобалните предизвикателства.

Нанотехнологията за зелени иновации - зелената нанотехнология, има за цел продукти и процеси, които са безопасни, енергийно ефективни, водещи до намаляване на отпадъците и на емисиите на парникови газове. Тези продукти и процеси се основават на възобновяеми материали и/или имат ниско нетно въздействие върху околната среда. Зелените нанотехнологии, също така, се отнасят и до производството на процеси, които са икономически и екологично устойчиви.

Зелените нанотехнологии все повече се посочват във връзка с други понятия, като
зелена химия и устойчив и зелен инженеринг и производство. Принципите на зелената
химия могат да се прилагат за производство на по-безопасни и по-устойчиви наноматериали и за по-ефективни и устойчиви производствени нано-процеси. От друга страна, принципите на нанонауката могат да бъдат използвани за насърчаване на зелената химия - с помощта на нанотехнологиите може да се постигне производството, което е по-благоприятно за околната среда.

Зелените нанотехнологии могат да имат множество роли и въздействия по цялата верига на стойността на даден продукт, но могат да бъдат и със спомагателен характер, да се използват като инструмент за по-нататъшна подкрепа на технология или за развитиеот на даден продукт, като например:

• 
  Нанотехнологията може да играе основна роля в постигането на ключова функционалност на продукта (например батерии, съвместими с нанотехнологиите);
  
• 
  Нанотехнологията може да представлява малък процент от крайния продукт, чиито основни функции да се крепят върху използването на нанотехнологиите (например чрез електрически автомобили, които използват батерии, съвместими с нанотехнологиите);
  
• 
  Нанотехнологията може да подобри или да даде възможност за внедряване на устойчиви и зелени процеси, които водят до разработване и производство на съвместим с нанотехнологиите продукт, без да е необходимо крайният продукт
  да съдържа някакви наноматериали.
  

Очакванията са зелените нанотехнологии да повлияят на все по-голям кръг от икономически сектори, вариращи от опаковки за храни до автомобилостроене, от производството на гуми до електроника. Също така, нанотехнологиите все повече се прилагат в комбинация с други технологии, като например биотехнологии и енергийни технологии, водещи до получаването на продукти, включващи множество зелени технологични иновации.

Ако разгледаме системата за съхранение и за освобождаване на енергия в зелените автомобили, ще видим, че в нея ясно се откроява стойността на зелените нанотехнологии, но също така е трудно да се определи точният размер на тази стойност. Материалът на батерията (LiFePO4), компонентът електрод и системата като цяло (батерията), всички те са базирани на нанотехнологиите, така че крайният продукт (зеленият автомобил) е нано-съвместим чрез своите батерии, т.е. неговото изпълнение е подобрено чрез използването на нанотехнологията. Въпреки това, нанотехнологията представлява само малък процент от

Има много потенциални приложения на въглеродните нанотръби (CNT – carbon nanotubes), най-значимите в зелените иновации, с приложения, свързани с транспорта и електрониката.

Съвременният живот би бил немислим без мобилност, но движението и транспортните системи трябва постоянно да се адаптират към променящите се изисквания на хората и пазарите. Все по-често във фокуса на модерната мобилност са изисквания за екологично съвместими подходи с висока степен на безопасност. Технологията на материалите играе жизненоважна роля в разработването на енергийно ефективни концепции. Високоустойчивите синтетични материали и композитните материали с ниска плътност могат да бъдат използвани за понижаване на теглото на компонентите,
като в крайна сметка това води до спестяване на енергия. CNT-базираните материали имат голям потенциал за подобряване на потреблението на енергия в транспортния сектор, включително на автомобили, камиони и влакове. CNT-подсилената пластмаса и метали
са особено леки, като същевременно предлагат високо ниво на стабилност и здравина. Тези свойства са също идеални за посрещане на крайните материални изисквания на авиационната и космическата промишленост. Материалите, проектирани на конвенционален принцип, използвани понастоящем в авиационните приложения, автомобилната индустрия
и техника, достигат границите на пасивни структури. Концепциите за леко строителство
въз основа на CNT предлагат огромен потенциал, включително и използването им в ситуации с изключителни напрежения в структурите. С голямата си якост, ултра-леките материали, които се използват за постигането на по-малко тегло, при дизайна на автомобили и самолети, дават важен принос за постигането на по-висока енергийна и ресурсна ефективност и пестене на значителни количества гориво и енергия.

Олекотената конструкция също предлага потенциални ползи за други приложения и индустрии. CNT-базираните частици пяна предлагат подобрена сигурност на превозното средство, а специализираните форми от бетон предлагат допълнителни проектни варианти и подобрена защита при земетресение.

Успехът на почти всички сектори на индустрията днес, е тясно свързан с техните електронни системи, без които много приложения не биха били възможни. В същото време, сложността на тези системи се е увеличила значително през последните години. Иновативни решения, които допринасят за контрола на взискателните електронни приложения и едновременно с това съхранят природните ресурси, са от голямо значение
за цялата икономика. Разработването на все по-мощни електронни компоненти, заедно с по-рентабилно производство с конкретно приложение, ще се възползват от възможностите, предлагани от нанотехнологиите.

Иновации, въз основа на CNT, които са с изключителна електропроводимост и механични свойства, са особено обещаващи. Те варират от дисплей до X-лъчи и микровълнови генератори за фотоволтаични приложения и електронно-лъчеви инструменти с висока разделителна способност.

Целулозните влакна представляват изобилна, възобновяема и биоразградима суровина, която може да се използва в производството на хартия и за други приложения. Влакната се използват за производство на хартия, с дървен материал, който е широко разпространен в много страни в световен мащаб. Използването на нановлакна от дървесна маса може да отвори нови възможности за горските индустрии. Глобализацията и международната конкуренция в рамките на нуждите на целулозно-хартиената промишленост водят до ново мислене: необходимост от увеличаване на усъвършенстването, внедряване на нови технологии и нови производствени методи. Следващата стъпка от иновации изисква производството и усъвършенстване на микро- и наноразмерни материали от целулоза - микро- и нанофибриална целулоза (MFC и NFC). Въпреки че е имало голям интерес към такива влакна за дълъг период от време, като се има предвид разнообразието от потенциални приложения под формата на хартия и опаковъчни материали, производството е било значителна пречка за търговската експлоатация. Производственият процес се счита за твърде енергоемък и сложен за прилагане, но напредъкът в научните изследвания вече се е заел с решаването на този проблем при производството на влакнести наноматериали.

Доскоро, електронните устройства не се считаха за големи потребители на енергия в сравнение с двигателите или отоплителните системи. Въпреки това, с използването на все повече подобни устройства, консумацията на енергия от тези устройства се превърна в голям проблем. Това може да се наблюдава при потреблението на енергия от супер-компютри, използвани за висока работоспособност или изчислителни облаци (например сървърът на Google изисква до 260 MW, което се равнява на консумацията на 200 000 домакинства), както и безброй много други устройства (смартфони, телевизори, датчици и т.н.), използвани от населението като цяло, всяко от които използва много малко енергия, но които, като цяло, имат значително влияние върху глобалното потребление на енергия. Търсенето на енергийната ефективност в областта на мобилните устройства за първи път започна заради ограничения капацитет на батериите. Желанието за по-голяма мобилност, е основната причина за успеха на малките и по-мощни процесори, използвани в смартфони или нотпади, които са в ущърб на големите производители като AMD или Intel. Усилията за оптимизиране на консумацията на енергия дори доведе до усилията на софтуерни инженери да създадат

Нанотехнологията е направила по-ниската консумация на енергия за бита възможна, с едновременно увеличаване на ефективността на целия електронен компонент, повече,

Нанотехнологиите са в челните редици на състезанието за ниска консумация на енергия чрез промени в технологиите, използвани в областта на електрониката. Новите устройства са разработени на базата на спинтрониката, на електромеханичните наносистеми (НАСЕМ) и с помощта на оптични, а не на метални междусистемни връзки. LED-базираните нови технологии имат потенциала да променят из основи осветлението, което към днешна дата основно се базира на газоразрядни лампи, използващи електрическа дъга в изпаряващ се живак.

Налице са значителни потенциални пазари за зелените нанотехнологии, но много малко продукти са комерсиализирани към днешна дата. Очаква се, че приносът на нанотехнологиите ще бъде значителен, но най-вероятно едно или повече десетилетия ще са необходими за пълноценното осъществяване на пазарния потенциал на зелените нанотехнологии.

В процеса на производство и използване на зелени нанотехнологични продукти, в допълнение към преките въздействия, са налице множество косвени въздействия, включително разпространение до трети лица и други въздействия върху
веригите за доставки, последици при внедряването им върху околната среда и енергетиката. Разходите, свързани с прилагането на зелените нанотехнологиите трябва да се компенсира с техните полезни въздействия, като се вземат предвид такива фактори
като сроковете и разпространението на различни ползи и разходи, лихвени проценти, алтернативните разходи, както и относителната предимства на зелените нанотехнологии в сравнение с конвенционалните приложения.

Според автора, основните предизвикателства, пред които са изправени зелените нанотехнологии са:

• 
  Липса на конвенционални дефиниции или класификации за нанотехнологиите, нито за нанотехнологичния продукт, процес или компания. Като цяло, не е ясно до каква степен организации като компании, университети и изследователски центрове са въвлечени в експлоатацията и развитието на нанотехнологиите;
  
• 
  Измерването на въздействието на нанотехнологиите е по-сложно от техния многофункционален характер. Както вече споменахме, нанотехнологията може да бъде ключов фактор за функционалността на даден продукт, но може да има и само допълващо значение, а е възможно дори и да не присъства в крайния продукт, като само засяга процеса, водещи до неговото производство;
  
• 
  Самият брой на приложенията на нанотехнологиите във всички технологични сектори, както и техния спомагателен характер, създават трудности в анализа;
  
• 
  Събирането на информация от индустрията може да бъде трудно,, поради голямата чувствителност на нанотехнологичните продукти.
  

1. 
   OECD/NNI Symposium on Assessing the Economic Impact of Nanotechnology, Background paper: Challenges for Governments in Evaluating Return on Investment from Nanotechnology and its Broader Economic Impact, Eleanor O’Rourke and Mark Morrison, Institute of Nanotechnology, United Kingdom.
   
2. 
   WHO/UNICEF (2010), Progress on Sanitation and Drinking Water, 2010 Update, WHO and UNICEF, Geneva.
   
3. 
   “Transitioning to green innovation and technology”, OECD Science, Technology and Industry Outlook 2012, OECD Publishing