الأثر البيئي لعمليات الترميم وكيف نخفف من ذلك

مقدمة

فالارتفاع هو أحد أقدم وأعقول الطرق الميكانيكية للتسارع المستخدمة في مختلف الصناعات مثل الفضاء الجوي والسيارات والتشييد وبناء السفن، وتنضم العملية إلى عنصرين أو أكثر عن طريق تشويه صورة سريعة للمعادن، وإيجاد تعميم دائم ومرتفع، وعلى الرغم من انتشار استخدامه وفوائده الهيكلية، فإن التطهير ينطوي على ضرورة بيئية بارزة.

وتبحث هذه المادة الآثار البيئية الرئيسية لعمليات الاستشهاد بعمق، وتوفر استراتيجيات عملية للتقليل منها إلى أدنى حد ممكن، ومن اختيار المواد إلى المعدات التي تتسم بالكفاءة في استخدام الطاقة، والعمل على تحقيق الاستخدام الأمثل، والتكنولوجيات الناشئة، يمكن للمصنعين أن يقللوا إلى حد كبير من آثارها الإيكولوجية مع الحفاظ على السلامة المشتركة ومنافذ الإنتاج.

الآثار البيئية لعمليات الترميم

فالطرق التقليدية التي تُشَدُّعُ فيها طرقاً - سواء كانت ذات طابع نقي أو هيدروليكي أو كهربائي - تُدر موارد كبيرة وتُولِّد مسارات متعددة للنفايات، ويكشف منظور دورة حياة شاملة عن أربع فئات رئيسية من التأثير هي: استهلاك الطاقة، والنفايات المادية، والانبعاثات، وتلوث الضوضاء، وكل فئة تتفاعل مع الفئات الأخرى؛ فعلى سبيل المثال، كثيراً ما يربط الاستخدام العالي للطاقة بانبعاثات أكبر، بينما يؤدي عدم الكفاءة في معالجة المواد إلى زيادة توليد الخردة في مستوى العمليات إلى زيادة.

استهلاك الطاقة

ويتطلب الارتفاع، ولا سيما في الإنتاج العالي الحجم، طاقة كبيرة لضغط شبكات الكهرباء، والرشاشات، ونظم التشغيل الآلي المرتبطة بها، ولا تزال نظم التضليل الضوئية شائعة في التطبيقات الميدانية، تعتمد على الهواء المضغوط الذي ينتجه متعهدو الطاقة الكهربائية والذي يمكن أن يهدر ما يصل إلى 90 في المائة من الطاقة المدخّلة كدفئة.

وتشير البحوث إلى أن عمليات التفريغ في التجمعات السيارات يمكن أن تشكل نسبة تتراوح بين ٣ و٥ في المائة من إجمالي استهلاك الكهرباء في المصنع، وعندما تؤخذ في الاعتبار الخسائر الجوية المضغوطة، والتهوية لاستخراج الصمامات، والإضاءة، فإن البصمة الحقيقية للطاقة تتوسع أكثر، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الطاقة المجسدة في الأضلاع نفسها - من التعدين وتكرير المعادن إلى التصنيع والنقل - تمثل في كثير من الأحيان تقييمات الأثر في المراحل المتقدمة.

النفايات

Material waste from riveting arises in several forms. Direct scrap includes defective rivets, trimmed tails from solid rivets, and shavings from hole preparation (drilling or punching). In aerospace applications, where holes must be precision-drilled before riveting, metal chips are generated from both the workpiece and the fastener. Even in self-piercing riveting (SPR) systems that eliminate pre-drilling, the rivet itself becomes part of the waste stream if the joint fails quality inspection. Rejected assemblies can result in complete scrapping of expensive components, multiplying waste significantly.

وقد يولد سنوياً، في حين يمكن إعادة تدوير الخردة المعدنية، معدل إعادة التدوير يعتمد على نظم العزل والتجميع الفعالة، وفقاً لتقديرات الصناعة، متجراً نموذجياً للسيارات يستخدم أكثر من 000 3 ريفيت لكل مركبة، عدة أطنان من نفايات التغليف، وفي حين يمكن إعادة تدوير الخردة المعدنية، فإن معدل إعادة التدوير يعتمد على نظم العزل والتجميع الفعالة.

الانبعاثات

وبالإضافة إلى ذلك، تنتج عمليات الارتعاش انبعاثات ناقلة جواً من خلال عدة آليات، ويمكن أن تزدهر الحرارة التي تولد أثناء الشظايا العالية السرعة، أو تُبخر مواد تشحيم أو تطلاءات وقاية على المزودين بالكهرباء، وتطلق مركبات عضوية متفجرة وملوثات هوائية خطرة، وفي التطبيقات التي تستخدم مواد ملوثة بالزنك أو بلوائح متجانسة من مواد التبريد، أن تُنتجات ذات كبريتات متعددة.

فالأسلحة الصدرية المضغوطة يمكن أن تنتج مستويات سليمة تتجاوز 120 من الدونات، أي ما يزيد عن عتبة 85 من الدي بي، حيث يصبح الضرر السمعي خطراً، فالتعرُّض المزمن لا يؤثر على العمال فحسب بل أيضاً على المجتمعات المحلية المحيطة بالمرافق التي تقع بالقرب من المناطق السكنية، بل إن الهيئات التنظيمية مثل الضوابط الهندسية والسلامة المهنية في الولايات المتحدة تفرض قيوداً صارمة على العمل.

Noise Pollution

والضوضاء الذي يولده التفريغ هو أمر متمايز وغالبا ما يكون مسببا للاضطرابات بوجه خاص، ففي بناء السفن أو بناء فولاذ كبير، يؤدي ظهور صور عالية الأثر متكررة لا يمكن أن تدوم مسافات طويلة، كما أن خلايا القذف الآلية في المصانع تنتج عن تصادم رئوي يمكن أن تتجاوز، في حالة عدم احتواء، الضوضاء المحلية، بالإضافة إلى فقدان الصوت المزمن، مما يسهم في قضايا الإجهاد، ومسألة السكتة.

الاستراتيجيات الرامية إلى التقليل إلى الحد الأدنى من الأثر البيئي

ويمكن للمصانع أن تعتمد نهجا متعدد الجوانب للحد من البصمة البيئية لعمليات التحفيز، وتشمل الاستراتيجيات التالية اختيار المواد، وتحسين المعدات، وتحقيق الاستخدام الأمثل للعمليات، وإدارة النفايات، وتكنولوجيات الانضمام البديلة.

اختيار المواد

وتبدأ المواد المتحركة ذات الأثر البيئي الأدنى بالتفكير في دورة الحياة، فعلى سبيل المثال، فإن أحجار الألومنيوم أقل بكثير من أضلاع الصلب (يقل حجمها تقريباً 227 ميغاواط/كغ مقابل 25 ميغاواط/كغ من الفولاذ المكرر، ولكن إعادة تدوير الألومنيوم لا تتطلب سوى 5 في المائة من الطاقة الأولية).

ويتزايد عرض الموردين للأضلاع التي لها مصادر مستدامة مصدق عليها، مثل تلك المنتجة باستخدام الطاقة المتجددة أو بنظم المياه المغلقة، وينبغي للمصانع أن تطلب إعلانات للمنتجات البيئية من موردي النفط الضحلة لاتخاذ خيارات مستنيرة، وحيثما أمكن، توحيد أحجامها الضئيلة للحد من تنوع المخزونات وتقليل النفايات من الأصناف الفريدة غير المستخدمة.

المعدات ذات الكفاءة في استخدام الطاقة

ويمكن أن تؤدي إعادة استخدام أدوات التحفيز الناموسية ذات النظم الكهربائية التي تحركها إلى خفض استهلاك الطاقة بنسبة ٥٠-٨٠ في المائة، وتتحول أجهزة الاستنشاق الكهربائي مباشرة إلى قوة ميكانيكية ذات كفاءة عالية، وتتجنب الخسائر المتأصلة في شبكات الهواء المضغوطة، كما تسمح ضوابط سيرفو بإدارة دقيقة للقوة والسكتة الدماغية، وتخفض من الأضرار التي تؤدي إلى إعادة العمل، وبالنسبة إلى إنتاج ذات حجم عال، فإن الخلايا المتحركة تعمل على استعادة الطاقة.

ويمكن رفع مستوى الضغط الهيدروليكي المستخدم في الإحراق الثقيل بمضخات متغيرة السرعة تكيف ناتج الطاقة بحيث يضاهي الطلب، وتتجنب الخسائر العقيمة، وبالإضافة إلى ذلك، فإن إدماج أجهزة الاستشعار الذكية لإغلاق المعدات أثناء فترات التوقف )مثلا، انقطاعات النوبات، الخداع البارد( يمكن أن يحقق وفورات في الطاقة تتراوح بين ١٠ و ١٥ في المائة دون التأثير على الإنتاجية، وينبغي أن تجري المرافق عمليات مراجعة سريعة للتسرب الجوي بانتظام، حيث يمكن أن تضيعها في المائة منها ٢٠ و ٣٠.

العملية على الوجه الأمثل

فالمعادلات الحسنة - مثل قوة الضغط، والوقت في الدورة، والتنسيب الضئيل - يمكن أن تقلل من النفايات والطاقة لكل مشترك، مثلا، فإن الإفراط في الضغط لا على طاقة النفايات فحسب، بل يمكن أن يسبب تشقق أو تشوهات مادية مفرطة، مما يؤدي إلى إعادة العمل والخردة، واستخدام نظم رصد في الوقت الحقيقي تقيس القوة والتشريد خلال كل دورة، يسمح بالتحكم في التكيف، بما يكفل وضع حد أدنى لعملية مراقبة إحصائية.

كما أن استخدام الحفر الآلي مع التعمق والتقديرات المقيسة يقلل من أخطاء المسافات التي تسبب سوءاً ورفضاً، وفي التكسير الذاتي، يؤدي التسرع الأمثل في استخدام الطاقة وشكلها إلى تقليل تكوين العجلات والحرق، والحد من نفايات ما بعد التجهيز، مما يؤدي إلى الرفض الفوري لعمليات التفتيش الترميز (نظم الترميز، التي تحول دون حدوث عيوب في الطاقة).

إدارة النفايات وإعادة تدويرها

وتنفيذ نظام لجمع الخردة مخصص للطيور العالقة، والأضلاع المعيبة، ورقائق المعادن تكفل إعادة تدوير هذه المواد بدلاً من تصفية الأرض، وتفصل صناعة الألومنيوم والفولاذ والخردة الصلبة غير الملطخة، وتحسن قيمة إعادة التدوير، ويمكن لبعض مجهزي الصبغة أن يقبلوا الخردة المعدنية المختلطة من عمليات الصمام ويفصلونها باستخدام المغناطيسات، أو التدويرات المضغوطية الناشئة.

أما بالنسبة لنفايات التغليف، فإن العمل مع الموردين لتحويل الحاويات القابلة لإعادة الاستخدام أو الصنابير القابلة للاسترداد، فالتوصيل بالفولك في أكياس أو موازين معدنية يمكن أن يزيل لوحات البطاقة والبلاستيك، وإذا تعذر إعادة التدوير، فإن إعادة الترميد باستعادة الطاقة لمواد العبوات العضوية، وكذلك فحص وإعادة تكييف الصنابير القابلة لإعادة استخدامها لتوسيع نطاق حياتها، وأخيراً، تنفيذ ثقافة صفرية تؤدي إلى الحد من العيوب التي تنقذ الخردة الداخلية.

طرق التبديل

وفي بعض التطبيقات، يمكن استبدال أو استكمال عملية الاستيعاب بأعماق أكبر، فالربط المكثف، على سبيل المثال، يوزع الإجهاد على نحو أكثر عدلا، ويقلل من عدد الصواعق اللازمة ويزيل نفايات إعداد الحفر، ويمكن أن تحقق عمليات الارتداد الهيكلي الحديثة )الأوكسجينات، البوليوريثان( قوة عالية وقابلية للدوام، وإن كان ينبغي النظر في معالجة الأوقات وحساسية الحرارة.

فالتنظيف الذاتي هو في حد ذاته تحسين على الحفر والتنقيب التقليديين لأنه يزيل خطوة الحفر، ويقلل من كل من الطاقة ونفايات الرقائق، ويستخدم الإلتهاب المغناطيسي الحقول المغناطيسية النقية لتشويه الغطاء النباتي، ويوفر دورات سريعة جدا مع الحد الأدنى من الزيت الميكانيكي، ولا يمكن أن تؤدي نظم الارتداد إلى خفض استهلاك الطاقة بنسبة 30 في المائة.

التكنولوجيات الناشئة والابتكارات المستدامة

وتقوم الصناعة المفترسة بنشاط بتطوير تكنولوجيات جديدة تزيد من الحد من الأثر البيئي مع الحفاظ على الجودة المشتركة أو تحسينها، وتتراوح هذه الابتكارات بين أساليب الانضمام الباردة وأدوات المحاكاة المتقدمة التي تُستخدم المواد على النحو الأمثل قبل أن يُدفع أي حافة واحدة.

ركوب الخيل الباردة وزيارة المخاطر

وتتفادى عمليات التحفُّل المُستَعَدَّة، حيث تُشَوَّل الضلع في درجات حرارة مرتفعة بدرجة طفيفة، الطاقة اللازمة للتنقُّل الحار (المستخدمة تاريخياً في الفولاذ الهيكلي) وتُزيل الانبعاثات الحرارية، كما أنَّ الإجهاد الحادِّي يُستخدم في عملية استئصال مُتَعَبَّة لتوليد حرارة حرارية صغيرة، مما يخفف من مواد التفسخِّر السائلة التصرّة.

وثمة بديل آخر ناشئ هو استخدام أضلاع ذاتية الصنع من السواحل العالية الارتفاع أو السوائل الخفيفة الوزن مثل المغنيسيوم أو التيتانيوم، التي توفر وفورات في الوزن في تطبيقات النقل، مما يقلل بصورة غير مباشرة من استهلاك الوقود على حياة المنتج، وفي حين أن هذه المواد أكثر كثافة في الطاقة لإنتاجها، فإن فوائد دورة الحياة يمكن أن تفوق التأثيرات الأولية عند استخدامها في المركبات التي تحرق الوقود بدرجة أقل.

أدوات تقييم دورة الحياة

وتسمح أدوات البرمجيات المتطورة الآن للمصنعين بنموذج الأثر البيئي لعمليات التفريغ من المهد إلى القبور، ويمكن للشركة أن تقارن بين مختلف المواد الخام وأنواع المعدات ومعايير العمليات لتحديد أكثر التركيبة استدامة قبل الالتزام بالإنتاج، وعلى سبيل المثال، قد يكشف تقييم حراري مميت عن أن استخدام شريط ألومنيوم أكثر تكلفة بقليل ولكنه قابل لإعادة تدويره في تطبيقات ذات حجم عال يؤدي إلى انخفاض الانبعاثات من ثاني أكسيد الكربون.

المعايير التنظيمية والصناعية

ويقتضي التوجيه الصادر عن الاتحاد الأوروبي بشأن الانبعاثات الصناعية إنشاء منشآت صناعية كبيرة لاستخدام أفضل التقنيات المتاحة للتقليل إلى أدنى حد من الانبعاثات، بما في ذلك الضوضاء ومركبات الكربون المفلورة، وفي الولايات المتحدة، ينظم قانون الهواء النظيف الانبعاثات من مرافق التصنيع، كما يفرض برامج على مستوى الولايات (مثل أنظمة الاسترداد الخاصة بمكيفات كاليفورنيا) تكاليف الكربون على مستخدمي الطاقة.

وتوفر معايير الصناعة مثل المعيار إيزو ١٠٠٤١ )نظم الإدارة البيئية( ورقم ISO ٥٠٠٠١ )إدارة الطاقة( أطرا للتحسين المستمر، ولا يساعد التأقلم مع هذه المعايير على الحد من الأثر البيئي فحسب، بل أيضا على فتح الأبواب أمام العملاء الذين يحتاجون إلى سلاسل إمداد مستدامة، كما أن تزايد اعتماد الصناعة الآلية لمشروع الكشف عن الكربون ومبادرة " الموردون القائمون على أساس العلم " يدفعون على المنافسة.

خاتمة

إن عمليات الارتقاء، وإن كانت ضرورية للتصنيع، تنتج آثارا بيئية كبيرة من خلال استهلاك الطاقة، والنفايات المادية، والانبعاثات، وتلوث الضوضاء، غير أن هذه الآثار ليست حتمية، بل إن اعتماد استراتيجيات مثل اختيار المواد الملائمة للبيئة، وتحسين كفاءة المعدات، والتصنيف الأمثل للعمليات، وإدارة النفايات القوية، واستكشاف تكنولوجيات التسارع البديلة، يمكن للمصنعين أن يقللوا بدرجة كبيرة من آثارها الإيكولوجية.

For further reading on sustainable manufacturing practices, consult the U.S. Environmental Protection Agency’s sustainability resources, the Environment Programme report on resource efficiency[ ritT:5], and industry guidelines from the