Table of Contents
How AIChE Drives the Transition to Green and Renewable Chemical Processes
ويقف المعهد الأمريكي لمهندسي المواد الكيميائية على تقاطع الابتكارات الكيميائية والإدارة البيئية، حيث تعجل الصناعات في جميع أنحاء العالم بتحولها نحو التصنيع المستدام، وتوفر الرابطة القيادة والموارد التقنية والشبكات التعاونية التي تجعل هذا الانتقال ممكناً، ومن البحوث الأساسية إلى تعليم القوة العاملة، تزود المهندسين الكيميائيين بالأدوات اللازمة لإعادة تصميم العمليات من أجل مستقبل منخفض الكربون.
الالتزام التأسيسي للاستمرارية
وقد أدرجت الرابطة الاستدامة في مهمتها الأساسية، مع التسليم بأن المهندسين الكيميائيين يتحملون مسؤولية فريدة عن البصمة البيئية للعمليات الصناعية، وتحث المنظمة أعضاءها على إدماج الاستدامة في كل مرحلة من مراحل تصميم العمليات، بدءاً من اختيار المواد الخام إلى إدارة المنتجات في نهاية العمر.
ويتجلى هذا الالتزام في أهداف ملموسة: تخفيض انبعاثات غازات الدفيئة، والقضاء على تدفقات النفايات الخطرة، والاستعاضة عن المواد الوسيطة المستمدة من الأحفور ببدائل قابلة للتجديد، ويشجع إطار الاستدامة في الشركة المهندسين على تطبيق مقاييس مثل 12 مبادئ الكيمياء الخضراء و من خلال وضع نموذج للاقتصاد الدائري
كما يقدم المعهد إرشادات بشأن المحاسبة المتعلقة بالكربون، وتحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة، وإدارة المياه، وتمكين المهندسين من تحديد آثارهم البيئية وتحديد الفرص المتاحة للتحسين، وعلى سبيل المثال، فإن تقنيات تكثيف العمليات التي تقلل من استخدام المذيبات أو استهلاك الطاقة تتماشى مباشرة مع المبادئ التوجيهية لاستدامة الوكالة.
تمويل وتسريع البحوث المتعلقة بالكيمياء الخضراء
وتستثمر الرابطة استثمارات كبيرة في مبادرات البحث التي تُدفع بالحدود التي تُفرض على الكيمياء الخضراء والطاقة المتجددة، وتنشر مجلة " إيتشي " للهندسة الكيميائية (((() بانتظام دراسات يجري استعراضها من جانب الأقران بشأن التكنولوجيات الناشئة، في حين أن الاجتماع السنوي للمنظمة يتضمن دورات مكرسة بشأن تطوير العمليات المستدامة.
ومن أكثر مجالات البحث تأثيراً ] احتجاز الكربون واستخدامه وتخزينه [(FLT:1]) وتدعم الشركة مشاريع تحول ثاني أكسيد الكربون إلى منتجات قيمة، مثل الوقود التركيبي، ومواد البناء، والمواد الكيميائية التي يمكن أن تستمد من النفط، وذلك بمعالجة ثاني أكسيد الكربون كمنتج وسيط وليس منتج نفايات، وهذه الابتكارات تغلق حلقة الكربون.
كما يناصر المعهد البحوث في ) المواد الكيميائية والمواد البنفسجية ، ويشمل ذلك تطوير مسارات تخمير لإنتاج الاحتكارات والمذيبات وبوليمرات الذرة والسكر والطحالب والبقايا الزراعية الكثيفة.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن معهد الاستدامة البيئية (مؤسسة الاستدامة) (FLT:0) يعمل بمثابة مركز مخصص للنهوض ببرامج البحوث هذه، ويعقد المعهد الدولي للمحاسبين خبراء من الأوساط الأكاديمية والمختبرات الوطنية والصناعة للتصدي للتحديات الكبرى، مثل تصميم العمليات الكيميائية التي تعمل في درجة الحرارة المحيطة والضغط، مما يقلل بشكل كبير من مدخلات الطاقة.
وبالنسبة للمهندسين الذين يسعون إلى زيادة الارتحال، تقدم المنظمة مؤتمرات متخصصة مثل مؤتمر القمة المعني باستدامة الطاقة ، الذي يسلط الضوء على عمليات انطلاق في الهيدروجين المتجدد، وتهذيب العمليات الكيميائية، وقود الطائرات المستدام، وهذه التجمعات تحفز التعاون عبر التخصصات وتعجل بنقل الاكتشافات على نطاق المختبرات إلى التطبيقات التجارية.
برامج تعليمية تبنى القدرة الهندسية الخضراء
وتسلم الرابطة بأن قوة عاملة ماهرة ضرورية لتوسيع نطاق العمليات الكيميائية الخضراء، وتوفر المنظمة مجموعة شاملة من الموارد التعليمية تستهدف كل طالب من طلاب الدراسات العليا إلى المهنيين الموسمين.
الدورات التدريبية على الإنترنت والشبكة العالمية
(أ) برنامج التعلم الإلكتروني التابع للرابطة الدولية للتعلم يقدم أكثر من 200 دورة، يركز العديد منها تحديداً على مواضيع الاستدامة. ويمكن للمهندسين استكشاف [(FLT:0]]] منهجيات تقييم الدراجات لتقييم الأثر البيئي لعملياتهم من الحفر إلى القبور.
ويُعد كل دورة من الدورات خبراء متخصصين وتشمل دراسات حالة في العالم الحقيقي، فعلى سبيل المثال، تُعلِّم وحدة عن اختيار المذيبات المهندسين كيفية استبدال المذيبات العضوية التقليدية ببدائل أخضر مثل ثاني أكسيد الكربون أو السوائل الأيونية، مدعومة بأدوات نموذجية للذوبان.
حلقات العمل والتدريب على اليدين
وتعقد الرابطة حلقات عمل شخصية وافتراضية حيث يعالج المشاركون التحديات الصناعية الفعلية، وركزت حلقات العمل الأخيرة على زيادة التوليف الكهروكيميائي للأمونيا كسماد خال من الكربون وتصميم مواصفات بيولوجية تنتج منتجات متعددة من الكتلة الأحيائية.
وتتيح هذه الجلسات التفاعلية للمشتركين تطبيق مقاييس الاستدامة على مشاريعهم الخاصة، والحصول على تعليقات من هيئة التدريس ومن الأقران، ويغادر المشاركون استراتيجيات عملية يمكنهم تنفيذها فوراً في أماكن عملهم.
برامج التصديق
ومن بين أكثر وثائق التفويض المهنية احتراماً في الميدان شهادة و] شهادة استدامة المهندسين الكيميائيين . وتقتضي شهادة الاستدامة من المرشحين إثبات الكفاءة في خمسة مجالات:
- تصميم العمليات المستدامة وتحقيق الحد الأمثل
- تقييم الأثر البيئي
- تكامل الطاقة المتجددة
- تقليل النفايات ومبادئ الاقتصاد الدائري
- الامتثال التنظيمي والإبلاغ عن الاستدامة
ويُشار إلى أن هذا الاعتماد يُمنح لأصحاب العمل والعملاء الذين يمتلكون الخبرة الفنية اللازمة لقيادة مبادرات الاستدامة، إذ تسعى شركات كثيرة الآن بنشاط إلى الاستعانة بأخصائيين معتمدين من المعهد الوطني للكيمياء في مجال الزراعة عند بناء فرق الكيمياء الخضراء التابعة لها.
الموارد المخصصة للطلاب والمهندسين في المناطق المبكرة
وتُدخل المنظمة الدولية للطاقة الذرية [(FLT:0]K-12 برنامج التوعية ] الطلاب الشباب إلى مفاهيم الطاقة المتجددة والتصنيع المستدام من خلال التجارب العملية - على نحو عملي.() وبالنسبة للطلاب الجامعيين والجامعيين، تقدم المنظمة مسابقات تصميم الدراسة تركز على الاستدامة.() وقد كلفت التحديات الأخيرة أفرقة إنتاجية من إنتاج الكربون باستخدام نظام " صفر " .
وهذه المسابقات لا تكتفي ببناء المهارات التقنية بل تعزز أيضا الإبداع والتعاون، وكثيرا ما تتلقى أفرقة الفوز التمويل اللازم لبراءات الاختراع في تصميماتها أو تجريب مفاهيمها في مختبرات الجامعات.
التعاون في مجال معايير سياسات الشحذ والصناعة
وتدرك الرابطة أن التغيير المنهجي يتطلب التعاون بين القطاعات، وتتعاون المنظمة بنشاط مع الوكالات الحكومية والمؤسسات الأكاديمية والشركاء من الشركات من أجل تهيئة بيئة مواتية للكيمياء الخضراء.
الشراكات الحكومية
AIChE works closely with the U.S. Department of Energy (DOE)], especially around the ]Earthshot Initiatives that aim to reduce the cost of clean energy technologies. through its ]RAPID Manufacturing Institute
The institute also serves as a technical advisor to the Environmental Protection Agency (EPA)] programs such as ] Safer Choice and the Green Chemistry Challenge A.
التحالفات الأكاديمية
:: شركاء الرابطة في عشرات الجامعات في جميع أنحاء العالم لدمج الاستدامة في المناهج الهندسية الكيميائية، وتقوم شعبة التعليم التابعة للرابطة بوضع مواد تعليمية مفتوحة، بما في ذلك دراسات حالة عن النسيج الصناعي وتكامل الطاقة المتجددة، ويستخدم الأستاذون في المؤسسات الشريكة هذه المواد لاستكمال دوراتهم، بما يكفل وصول الخريجين إلى القوى العاملة المألوفة بالفعل بتصميم العمليات الخضراء.
وكثيرا ما تؤدي أوجه التعاون في مجال البحوث بين المعهد والمختبرات الأكاديمية إلى تكنولوجيات مرخصة بالبدء والشركات المنشأة، وعلى سبيل المثال، أدت البحوث التي تدعمها الرابطة في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، إلى تكنولوجيا جديدة في مجال تطهير الوقود الأحيائي بكفاءة استخدام الطاقة.
اتحاد الصناعة
وتعقد الرابطة اجتماعات لزعماء الصناعة من خلال منتديات مثل مجلس الرابطة الدولية للطاقة الذرية المعني بالاستدامة ].() وتضم هذه الجهات كبار موظفي الاستدامة من الشركات الرئيسية المعنية بالمواد الكيميائية والصيدلانية والطاقة، وتتقاسم هذه الجهات أفضل الممارسات، وتحدد الحواجز المشتركة، وتدعو مجتمعة إلى وضع سياسات تعزز العمليات المتجددة.
ومن النتائج البارزة التي تحققت تطوير مبادرة Together for Sustainability (TfS)]، وهي مجموعة من معايير مراجعة الحسابات التي تساعد الشركات الكيميائية على تقييم الأداء البيئي والاجتماعي لسلاسل الإمداد الخاصة بها.
الأدوات والمقاييس لقياس التقدم المستدام
ومن أهم المساهمات التي يقدمها المركز تطوير أدوات موحدة تتيح للمهندسين الكيميائيين تقدير مدى استدامة عملياتهم، وبدون مقاييس قوية، تكون التحسينات غير دقيقة وليس منهجية.
ويوفر مؤشر الاستدامة IAIChE Sustainability Index] إطارا لتقييم النباتات والشركات عبر سبعة أبعاد: الأثر البيئي، وكفاءة الطاقة، والكفاءة المادية، واستخدام المياه، والسلامة، والمسؤولية الاجتماعية، والابتكار، ويمكن للمهندسين استخدام هذا المؤشر لقياس عملياتهم ضد أقران الصناعة وتتبع التحسينات على مر الزمن.
كما تحتفظ الرابطة بـ Process Economic and Environmental Assessment Tool (PEEAT)]، الذي يدمج تحليل دورة الحياة مع النموذج الاقتصادي.() وتسمح هذه الشبكة للمهندسين بمقارنة طرق العمليات المختلفة لإنتاج نفس المادة الكيميائية، وعوامل الوزن مثل تكاليف رأس المال، ومصروفات التشغيل، وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون، واستهلاك المياه.
وفيما يتعلق بتقييم دورة الحياة على وجه التحديد، تقدم اللجنة الاستشارية المعنية بالبحوث الزراعية الدولية أداة مواءمة القانون التجاري الدولي () التي تجمع البيانات من آلاف الدراسات وتقدم تقديرات قوية إحصائياً للآثار البيئية للمواد الكيميائية المشتركة، وتساعد هذه الأداة المهندسين على تجنب عملية بناء نماذج التقييم الذاتي المميت من الصفر وتضمن الاتساق المنهجي بين المشاريع.
وهذه الأدوات متاحة بحرية لأعضاء اللجنة، ويجري تحديثها سنوياً لتعكس آخر البيانات المتعلقة بعوامل الانبعاثات، وتكاليف الطاقة المتجددة، ومعدلات إعادة التدوير، ومن خلال توفير مقاييس موضوعية وشفافة، تساعد الشركة الشركات على اتخاذ قرارات قائمة على الأدلة بشأن التكنولوجيات الخضراء التي يتعين اعتمادها.
الأثر على الصناعة والطريق إلى الأمام
وقد أفادت الشركات الأعضاء، خلال العقد الماضي، عن حدوث تخفيضات كبيرة في انبعاثات غازات الدفيئة لكل وحدة من وحدات المنتجات، وزيادة استخدام المواد الوسيطة المتجددة، وارتفاع معدلات إعادة التدوير في العبوة الكيميائية.
(ب) النظر في قطاع الميثانول القابل للتجديد ، وقد ساعدت البحوث التي تدعمها الشركة والتعاون بين القطاعات على زيادة إنتاج الميثانول من ثاني أكسيد الكربون المأخوذ به والهيدروجين الأخضر، واليوم، أصبحت شركات الشحن الرئيسية [(FLT:2]] تستخدم الميثانول المتجددة كوقود بحري ، كما تحولت عدة محطات كيميائية بديلة
ومن الأمثلة الأخرى: bio-based succinic acid]. Through AIChE’s ]Institute for Sustainability], researchers and manufacturers collaborated to optimize ferment conditions and downstream purification, reducing the cost of this renewable versioncorn block. Today, succinic acid derived
وفي المستقبل، حددت الرابطة خمسة مجالات ذات أولوية للعقد القادم:
- Electrification of chemical processes:] Replacing natural-gas-fired furnaces with electrically heated reactors powered by renewables.
- اقتصاد البلاستيك الدائر: ] Advancing chemical recycling technologies that break down mixed plastic waste into monomers for repolymerization.
- Green hydrogen production:] Scaling electrolysis and biological hydrogen production to displace gray hydrogen from steam methane reforming.
- Biomanufacturing:] Engineering microorganisms to produce high-value chemicals, flavors, fragrances, and pharmaceuticals from renewable sugars.
- Digitalization for sustainability:] Using AI, machine learning, and digital twins to optimize process energy efficiency and minimize waste in real time.
ويشمل كل مجال من المجالات ذات الأولوية مسارات المؤتمرات المخصصة، ومقترحات البحوث الممولة، وبرامج تطوير القوة العاملة . كما يستثمر المركز في ] [الإدارة المستدامة لسلسلة الإمداد ]]، مع التسليم بأن حتى أكثر العمليات خضراء يجب أن تُحسب للانبعاثات في المراحل الأولى من الجدول.
والرؤية هي صناعة كيميائية حيث تكون المواد الوسيطة المتجددة هي التخلف عن الدفع، والطاقة تأتي بالكامل من مصادر نظيفة، وتصمم النفايات من خارج النظام منذ البداية، وتتوخى الشركة مستقبلاً تكون فيه العمليات الخضراء والمتجددة ممارسة عادية، وليس مجرد الحد من الأثر البيئي، بل أيضاً تعزيز النمو الاقتصادي، وهذا يتوافق بشكل وثيق مع الهدف 12 من الأهداف الإنمائية المستدامة للأمم المتحدة بشأن الاستهلاك والإنتاج المتسمين بالمسؤولية.
How Engineers can Engage with AICHE’s Green Chemistry Initiatives
وبالنسبة للمهندسين الكيميائيين وغيرهم من المهنيين الذين يسعون إلى المشاركة في هذا الانتقال، تقدم المنظمة نقاط دخول متعددة، حيث يتيح العضو القادم إمكانية الوصول الفوري إلى مجموعات أدوات الاستدامة، وشبكة الإنترنت، وشبكة تضم آلاف المهندسين الذين يعملون على مواجهة تحديات مماثلة.
ويمكن للمهندسين أن يتطوعوا للجان التقنية AIChE ] تركز على الاستدامة، والطاقة المتجددة، والهندسة البيئية.() ويرسم أعضاء اللجنة اتجاه مبادرات اللجنة الاستشارية لمراجعة طلبات المنح، ويسهمون في ورقات المواقف التي تؤثر على القرارات التنظيمية.
كما يمكن للمهنيين في الصناعة أن يقدموا دراساتهم الإفرادية الخاصة بهم للنشر في CEP أو العرض في الاجتماع السنوي. وترحب اللجنة الاستشارية بأمثلة على النجاح في تنفيذ الكيمياء الخضراء، من توليف المستحضرات الصيدلانية الصغيرة إلى الإنتاج الكيميائي الواسع النطاق للسلع الأساسية.() وتساعد هذه القصص على بناء مستودع للنُهج التي يمكن أن يعتمدها الآخرون.
وأخيراً، يمكن للشركات أن تصبح ] أعضاء في المؤسسة التابعة للمنظمة، مما يتيح إمكانية الوصول إلى برامج تدريبية مصممة خصيصاً والمشاركة في اتحادات الصناعة التي تشكل المعايير، كما تتيح العضوية في الشركات إمكانية الوصول المبكر إلى نتائج البحوث وأنابيب التوظيف للمواهب التي يتم تدريبها في مجال الهندسة المستدامة.
ويوفر المعهد منبرا شاملا لكل من يلتزم بالنهوض بالكيمياء الخضراء والعمليات الكيميائية المتجددة، ومن خلال موارده وفرص التعاون والتركيز المكرس، فإنه يمكّن المهندسين الكيميائيين من تحويل الوعد الذي قطعته صناعة كيميائية مستدامة إلى واقع عملي يومي، وبما أن العالم لا يزال يولي الأولوية لمسألة إزالة الكربون وكفاءة استخدام الموارد، فإن دور المعهد كعامل حفاز للتغيير لن يزداد أهمية إلا.