بوم‌شناسی صنعتی (اکولوژی صنعتی)

بوم‌شناسی صنعتی (Industrial Ecology) رویکردی برای استفاده از مواد و انرژی در صنایع مبتنی بر اقتصاد دورانی و در راستای پایداری و توسعه پایدار است. صنایع در هزاره سوم به سوی تولید پایدار در حرکت هستند و در این مسیر مفهوم اکولوژی صنعتی در کنار هم‌زیستی صنعتی نقشی محوری ایفا می‌کند.

اقدامات پیوسته با اکولوژی صنعتی و هم‌زیستی صنعتی را می‌توان اقداماتی جدید در حوزه تولید در نظر گرفت. این مفهوم به دلیل بار دانشی که در بر دارد، تقریبا به عنوان علم پایداری نیز تعریف می‌گردد. بوم‌شناسی صنعتی از تشابه میان طبیعتی که باید تحلیل شود و بهبود مجموعه‌ها، لجسیتیک و مصرف‌کنندگان صنعتی و همچنین جریان‌های انرژی و مواد ایجاد می‌گردد. با پیدایش انقلاب صنعتی چهارم و رشد کارخانه‌های هوشمند و پایداری شرکتی این مفهوم نیز جایگاه مهم‌تری پیدا کرد.

دستیابی به یک اکوسیستم صنعتی ایده‌آل شاید هرگز در عمل ممکن نباشد. با این وجود کشورهای صنعتی می‌کوشند، بدون صدمه زدن به محیط زیست، سطح زندگی خود را حفظ کنند. کشورهای در حال توسعه نیز خواهان ارتقای سطح زندگی مردم هستند. از سوی دیگر تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان در همه‌ی این کشورها باید عادت‌های تولیدی و مصرفی‌شان را دگرگون سازند تا دستیابی به چنین اکوسیستمی میسر شود. در این مقاله بوم‌شناسی صنعتی تعریف شده و اهداف آن تشریح می‌شود.

تعریف بوم‌شناسی صنعتی

بوم‌شناسی صنعتی شامل مطالعه جریان مواد و انرژی در سیستم‌‌های اجتماعی و اقتصادی با در نظر گرفتن بهینه سازی استفاده از آنها است. اکولوژی صنعتی یک رشته با گرایش‌های گوناگون است که بسیار جوان محسوب می‌شود. در این رشته از علوم فنی و مهندسی، اقتصاد، جامعه شناسی و علوم طبیعی استفاده می‌شود.

اکولوژی صنعتی (بوم‌شناسی صنعتی) به مطالعه جریان مواد و انرژی درون سیستم‌های صنعتی گفته می‌شود. اقتصاد صنعتی جهانی را می‌توان به عنوان شبکه‌ای از فرایندهای صنعتی مدل‌سازی کرد که منابع را از زمین استخراج کرده و آن منابع را به کالاهایی تبدیل می‌کند که برای تأمین نیازهای بشریت می‌توان آنها را خرید و فروش کرد. بوم‌شناسی صنعتی به دنبال تعیین کمیت جریانات مادی و مستندسازی فرایندهای صنعتی است که جامعه مدرن را می‌چرخاند.

اکولوژیست‌های صنعتی اغلب نگران تأثیراتی هستند که فعالیت‌های صنعتی بر محیط زیست می‌گذارد. از جمله استفاده از منابع طبیعی کره زمین و مشکلات دفع زباله. بوم‌شناسی صنعتی یک زمینه تحقیقاتی چند رشته‌ای جوان اما در حال رشد است. این بحث، جنبه‌های مهندسی، اقتصاد، جامعه‌شناسی، سم‌شناسی و علوم طبیعی را با هم ترکیب می‌کند.

بوم‌شناسی صنعتی به عنوان «گفتمان چند رشته‌ای مبتنی بر سیستم که به دنبال درک رفتار ظهور سیستم‌های پیچیده انسانی-طبیعی است» تعریف شده‌است. این رشته با بررسی مشکلات از چند منظر به موضوعات پایداری می‌پردازد. معمولاً جنبه‌هایی از جامعه‌شناسی، محیط، اقتصاد و فناوری را شامل می‌شود. این نام از این ایده ناشی می‌شود که باید از قیاس سیستم‌های طبیعی به عنوان کمکی در درک نحوه طراحی سیستم‌های صنعتی پایدار استفاده شود.

تاریخچه بوم‌شناسی صنعتی

اکولوژی صنعتی برای نخستین بار در سال ۱۹۸۹ توسط رابرت فراچ و نیکلاس گالاپولوس مطرح شد. بحث مهم در این مقاله این بود که چرا سیستم صنعتی جهان مانند اکوسیستم عمل نمی‌کند؟ و چرا مواد خروجی یک صنعت نمی تواند به عنوان مواد ورودی صنعتی دیگر مورد استفاده قرار بگیرند و باعث کاهش آلودگی محیط،کاهش استفاده از مواد اولیه و برطرف کردن مشکلات ناشی از دفع ضایعات شوند؟

فرایندهای تولید در یک اکوسیستم صنعتی به سادگی مقدار مواد در چرخش را از شکلی به شکلی دیگر تبدیل می‌کند. البته این بازیابی هم کماکان مستلزم صرف انرژی و تولید ضایعات و فرآورده‌های جنبی مضر است ولی در سطحی بسیار پایین‌تر از سطح امروزی.

اکولوژی صنعتی دارای چند سیستم است:

در نوع یک و مسیر خطی ممکن است به محیط لطمه وارد شود  چون فقط ورودی و خروجی داریم.

در این نوع سیستم حلقوی شده و فرایندی صورت میپذیرد.

نوع سوم یک سیستم کاملا حلقوی بوده و به محیط لطمه‌ای وارد نمی‌شود. به عبارتی دیگر بعد از فرایند بازیابی نیز در سیستم موجود می‌باشد.

هدف اکولوژی صنعتی

بوم‌شناسی صنعتی به دنبال تعیین جریان صحیح استفاده از مواد و فرآیندهای صنعتی در جامعه مدرن امروز است. کارشناسان اکولوژی صنعتی ،اثرات فعالیت‌های صنعتی بر محیط زیست را بررسی می‌کنند.که شامل استفاده از منابع طبیعی، مشکلات دفع زباله یا فاضلاب‌های صنعتی و … است.

برای نمونه یک قطعه فولاد می‌تواند یک سال به صورت یک قوطی یا بشکه درآید، سال بعد در یک خودرو یا ماشین استفاده شود. ۱۰ یا ۱۵ سال بعدتر به عنوان تیرآهن در یک ساختمان به کار رود.
در یک پارک صنعتی در شهر کالنبرگ دانمارک یک نیروگاه بزرگ، یک پالایشگاه نفت،یک کارخانه داروسازی، یک کارخانه گچ، یک کارخانه تولید کننده آنزیم و  یک شرکت زباله همگی از محصولات فرعی و ضایعات یکدیگر و گرمای حاصل از زباله‌ها استفاده می‌کنند.

در نهایت هدف بوم‌شناسی صنعتی شامل موارد زیر است:

• بررسی جریان مواد و انرژی در فعالیت‌های صنعتی است.
• مطالعه اثرات این جریان بر محیط زیست است.
• مطالعه اثرات اقتصادی، عوامل سیاسی، قانونی، و اجتماعی استفاده از منابع است.

خلاصه و جمع‌بندی

در پایان برای درک بهتر از چگونگی ایجاد یک اکوسیستم پایدار صنعتی سه نمونه کاربردی بحث می‌شود. هر نمونه معرف مرحله‌ای متفاوت در تکامل یک اکوسیستم بسته‌تر است. این سه نمونه عبارت‌اند از تبدیل مشتقات نفت به پلاستیک، تبدیل سنگ آهن به فولاد و پالایش و استفاده از فلزات گروه پلاتینیوم به عنوان کاتالیزورها.

چرخه آهن، که بازیابی (آهن) در آن فعالیتی کاملاً تثبیت‌شده و دیرینه است، فرایندی بسیار جاافتاده با تاریخی هزاران ساله می‌باشد. حتی با آن‌که تولید گسترده‌ی فولاد از قرن نوزدهم به بعد شروع شد. چرخه‌ی پلاستیک، که اهمیت استفاده‌ی مجدد در آن به تازگی ظاهر شده‌است. کم‌تر از ۱۰۰سال عمر دارد. نخستین پلاستیک کاملاً سنتتیک اندکی پس از شروع قرن گذشته اختراع شد. چرخه‌ی گروه فلزات پلاتینیوم، که استفاده‌ی مجدد در آن به علت گران‌بودن مواد مورد استفاده امری متداول است، سنی اندک دارد. استفاده وسیع از فلزات نجیب به عنوان کاتالیزور حدود ۵۰ سال قبل شروع شد، و استفاده‌ی گسترده از این فلزات برای کاهش آلودگی دود اگزوز و خودروها تقریباً ۲۰ سال قبل متداول شد.

صنعت پلاستیک بالقوه بسیار کارآمد است، ولی به فعل درآمدن آن بالقوه چالش‌هایی را مطرح می‌کند که هنوز باید آن‌را شناخت. پلاستیک‌ها گروه متنوعی از ترکیبات پیچیده‌ی شیمیایی هستند که مصرف آن‌ها به شدت افزایش یافته به طوری که امروز دفع و انهدام آن‌ها به مسئله‌ای خطیر تبدیل شده‌است. پلاستیک‌ها امروز به شکل فرآورده‌های مختلف عرضه می‌شوند و تمیز رِزین‌های مختلف پلاستیک از یکدیگر بسیار دشوار است. این دشواری به معضلاتی در جمع‌آوری، جداسازی و بازیافت آن‌ها می‌انجامد. به علاوه‌، تجزیه پلاستیک‌ها به عناصر سازنده‌ی شیمیایی آن‌ها اغلب از نظر تکنولوژیکی ناممکن است یا به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.