ההשפעה של מינוף עירוני על תשתיות חומריות

כרייה עירונית הופכת את האופן שבו ערים ניגשות לניהול משאבים על ידי החזרת חומרים יקרי ערך מזרמי פסולת קיימים, כולל גרדוז אלקטרוני, מבנים נהרסו, ומוצרים צרכניים מחוסנים.פרקטיקה זו תומכת ישירות בקיימות חומרית של תשתיות על ידי צמצום ההסתמכות על ייצור משאבי הבתולה, חיתוך פליטות תחבורה, וטיפוח כלכלה מעגלית.כפי שהאורבניזציה העולמית מאיצה וביקוש חומרי מתעצמת, כרייה עירונית מציעה נתיב מוחשי לכיוון מערכות סביבתיות יותר אחראיות ותשתית סביבתית ואחראית.

הבנה עירונית: סקירה מקיפה

כרייה עירונית היא ההתאוששות השיטתית של מתכות, פלסטיק, זכוכית וחומרים אחרים ממניות אנתרוגניות - החומרים שנצברו במבנים, תשתיות, כלי רכב, אלקטרוניקה, ומוצרים אחרים בתוך ערים.בניגוד לכרייה מסורתית, אשר שואבים חומרי גלם מן ההפקדות הטבעיות, כרייה עירונית מתייחסת לסביבה הבנויה עצמה כמשאב מחוזקה.ה, הרעיון צברה מתחנן כי מלאי עירוני מכיל ריכוזים גבוהים יותר של חומרים טבעיים מסוימים או מ , לדוגמה, מ -50 פעמים, מגובה, מגובה של ריכוז גבוה יותר מ , מ קיבולת גבוהה יותר מ , מ -50 פעמים.

התרגול כולל מספר זרמים חומריים נפרדים:

• (FLT:0) waste:FLT:1 אלקטרוניקה מלוטש כגון טלפונים חכמים, מחשבים ניידים, שרתים וטלוויזיות.אלה מכילים מתכות יקרות (זהב, כסף, חתומה), מתכות בסיס (כלי, אלומיניום), וחומרים עתיריים קריטיים (cobalt, אלמנטים נדירים של כדור הארץ).
• (ב) בזבזו את הפסולת:0 (Construction and הריסת (C&D) שפכים: FLT:1 Concrete, Steel, Wood, Glass, and Asphalt from Buildingשיפוץ and הריסת.זהו זרם הפסולת הגדול ביותר בכרך במדינות מפותחות רבות.
• כלי רכב סוף חיים: FLT1 פלדה, אלומיניום, נחושת, פלסטיק וסוללות שניתן לשחזר כאשר מכוניות מחוספסות.
• (FLT:0) מתכות ראפ ממקורות תעשייתיים וצרכנניים: ⁇ 1:1) קרן פלדה, צינורות, חיווט, אריזה כי זורם דרך הכלכלה.

גלובל, כרייה עירונית כבר מספקת נתח משמעותי של כמה מתכות.הפורום הכלכלי העולמי מעריך כי חומרים ממוחזרים מהווים כיום כ-40% מהייצור העולמי של פלדה ו- 60% מהייצור העולמי של אלומיניום.

תפקיד המינוי העירוני בפיתוח תשתיות

חומרים ממוחזרים בדרכים, גשרים ובניה

פרויקטים של תשתיות יכולים לשלב ישירות חומרים עירוניים-מינים.ממצטברים בטון (RCA), המיוצר על ידי ריסוק בטון הרס, משמש יותר ויותר כשכבה בסיסית עבור כבישים וכמצטבר בטון חדש. בעוד RCA בדרך כלל מקטין כוח דחוס על ידי 5-15% בהשוואה לצרף בתולה, הוא עדיין יכול לעמוד מפרטים עבור יישומים מבניים ולא מבנים רבים.

פלדה היא אחד החומרים המחודשים ביותר.תעשיית הפלדה בארה"ב משתמשת בכ-70% פלדה כמזינה, הרבה ממנה מקורם בכריית ברזל מבנית. ⁇ , ברים חיזוקים, ומתכת גיליון ניתן לייצר מ-100% פסולת ממוחזרת ללא אובדן של תכונות מכניות. גישה זו סגורה מפחיתה באופן משמעותי את צריכת האנרגיה - מחזורית חוסכת כ 74% של אנרגיה הנדרשת לייצור ברזל או ברזל.

מתכות לא מפרות כמו נחושת ואלומיניום הן קריטיות באותה מידה. כרייה עירונית של נחושת מן ציוד מיושן ואלקטרוניקה אספקה בערך שליש מהביקוש העולמי.בתשתית, נחושת ממוחזרת מבוצעת זהה לזולת נחושת בחשמל עבור מבנים, תת-קרקעיות ומערכות מעבר. בדומה, אלומיניום ממוחזר ממסגרות החלון, אחה, וחלקי רכב יכולים לשמש בקירות, גג, מבני, ומציע חיסכון באנרגיה עד 95% עד לרכיבי ייצור ראשוניים.

מחקרים ב- Urban Mining for Infrastructure

כמה ערים ואומות אימצו כרייה עירונית בקנה מידה גדול:

• (FLT:0 JapanofLT:1) חלוצי יוזמות "מכרה עירונית" מאז תחילת שנות ה -2000, מיקוד מתכות נדירות מ- e-waste. A 2022 דו"ח של שמן יפן, גז ומטאמס National Corporation (JOEC) מעריך כי המניות העירוניות של המדינה מכילות עד 6,800 טון של זהב ו-60,000 טון נחושת - שווה ל-20% ו -17% מהרזרבות הגלובליות בהתאמה, אלה הם בעלי רשתות חשמליות גבוהות, כולל רשתות חשמליות.
• (FLT:0) האיחוד האירופי של האיחוד האירופי (IU UnionigFLT:1) הציג את תוכנית הפעולה של כלכלה מעגלית, אשר מציבה מטרות שאפתניות עבור תוכן ממוחזר במוצרי בנייה.התוכנית מחייבת שעד 2030, כל הבנייה וההריסה חייבים להיות מוכנים לשימוש חוזר, ממוחזר או לעבור התאוששות חומרית אחרת (לא כולל backfilling), וכי חברות זו משיגות שיעור מחזור מינימלי של 70% עבור C&D; על ידי מספר מדינות כמו מטרה זו, כמו גם על ידי מספר מדינות הולנד, כמו גם על פני השטח, כמו גם על ידי מספר מדינות, כמו גם על ידי מספר מדינות, כמו גם על בסיס תגמול, כמו גם על ידי מספר מדינות הולנד.
• (FLT:0) New York CityBuildFLT:1) מדיניות מיושמת הדורשת שכל הפרויקטים העירוניים במימון ושיפוץ פרויקטים משתמשים קונקרטיים עם לפחות 30% תוכן ממוחזר (כגון slag, זבוב אפר או מצטבר מחדש) יוזמה זו, חלק מתוכנית "OneNYC 2050" של העיר, שואפת להפחית פליטות פחמן מוחזרות תוך יצירת שוק מקומי עבור חומרים עירוניים.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

חיתוך Greenhouse Gas Emissions

כרייה עירונית מפחיתה באופן דרמטי את טביעת הרגל של חומרי תשתית.הייצור של מלט, פלדה ואלומיניום - כל חיוני עבור כבישים, גשרים ובניינים - מהווה כ-25% מפליטת הפחמן התעשייתית העולמית של פחמן דו-חמצני. החלפת הייצור העיקרי עם תוכן ממוחזר יכול לקצץ את פליטות אלה עד 30% עד 95% טון של חומר. A מחקר על ידי לוח המשאבים הבינלאומי מצא כי הגדלת שיעור המיחזור הגלובלי של חומרי בנייה רק 10 נקודות אחוז זה יהיה להפחית את פליטות פחמן-2 $ של פחמן.

שמירה על משאבי טבע ומגוון ביולוגי

כרייה מסורתית היא קרקע-אינסטנסיבית.מכרה נחושת אחת יכולה להפריע מאות קילומטרים רבועים של אדמה, בתי גידול מבריכים, ממזגת מערכות מים, ולהרוס קהילות. כרייה עירונית מונעת מהנזקים האקולוגיים הללו על ידי הוצאת חומרים מסביבות עירוניות שכבר עברו, שכן כל טון של פלדה המיוצר מגרד ולא אוטה, כ-1.5 טון של ברזל אוטה, 0.5 טון של פחם, 1.2 טון של פחם ו- 1.2 טון של פחמימים עשויים לשמור על פני השטח העירוני.

יתרונות כלכליים ויצירת עבודה

כרייה עירונית יכולה להוריד עלויות חומריות לפרויקטי תשתיות על ידי צמצום הצורך בתחבורה למרחקים ארוכים של חומרי גלם.מתקנים מקומיים מחזוריים לקצר שרשראות אספקה והקמה של פרויקטים ממחירי סחורות תנודתיים. בארצות הברית, תעשיית המיחזור כבר תומכת יותר מ- 500,000 משרות ומייצרת יותר מ- 10 מיליארד דולר בפעילות הכלכלית מדי שנה.

יתר על כן, רשויות עירוניות רבות משקיעות סכומי כסף משמעותיים על סילוק פסולת - לפעמים מאות דולרים למזומנים או אי-החיונית. כרייה עירונית הופכת את העלות לזרם הכנסות על ידי מכירת חומרים התאוששו לשווקים של סחורות.לדוגמה, תוכנית בזבזת אפס של סן פרנסיסקו, המדגישה כריית בנייה עירונית של פסולת בנייה, הצילה את העיר מעל $ 12 מיליון דולר בניכוי דמי קרקע ב-2020 בלבד.

אתגרים וגדרות טכניות

מורכבות של הפרדה חומרית

אחד המכשולים הגדולים ביותר לכריית עירונית יעילה הוא הקושי להפריד חומרים מורכבים.בניינים מודרניים ומוצרים מעוצבים ללא התחשבות מלאה בהחלמה מקצה החיים. Steel הוא נטבע לניחושה, פלסטיקים מחוברים למתכות, ו קונקרטית מתחזקת עם ברים פלדה כי הם לעתים קרובות בלתי אפשריים לחלץ באופן מלא ללא ריסוק.זה תוצאות בזרמים חומריים מזוהמים המפחיתים את האיכות והערך של פלט ממוחזר.

טכנולוגיות מתקדמות של הפרדה - כולל מיון מבוסס חיישן, דידי הפרדה נוכחית, והפרדה תקשורתית צפופה - שיפרו את שיעורי ההתאוששות, אבל הם יקרים ועדיין לא פרוסים בקנה מידה באזורים רבים.מערכות מיון רובוטיות המופעלות על ידי AI (למשל, אלה שפותחו על ידי חברות כמו AMP Robotics ו- Steinert) מתעוררות כפתרון, אבל עלויות ההון עדיין מגבילות, במיוחד באזורים קטנים יותר.

זיהום וירידה

גם כאשר החומרים מופרדים, זיהום יכול להגביל את השימוש שלהם ביישומים תשתית גבוהה.לדוגמה, מצטבר בטון ממוחזר לעתים קרובות מכיל ג'יפסום מקיר יבש, עץ, או שאריות פלסטיק, אשר יכול לפשר את היציבות הכימית של בטון חדש. Recycled פלדה עשוי לכלול אלמנטים סגסוגת לא רצוי - כגון נחושת או tin מגרדטהור - אשר להפחית את העייפות שלה והתנגדות.

התייחסות להגדרה דורשת גם שיפור מיון ושינוי בעיצוב המוצר.עיצוב עבור עקרונות disassembly (DfD) לעודד יצרנים להשתמש בסוגים פחות חומריים, לבצע רכיבים הניתנים על ידי כלי יד או סטנדרטיים, ולהימנע מדבקים רעילים וציפויים. כמה תחומי שיפוט, כגון האיחוד האירופי, מתחילים לחייב את תקני DfD עבור מוצרים אלקטרוניים וחומרי בנייה, אך התקדמות איטית.

רפורמות וכלכלה

כרייה עירונית מתחרים עם תעשיות חומר בתולה מבוססות היטב כי נהנים מכלכלות בקנה מידה, במדינות רבות, סובסידיות ממשלתיות. מיצוי הבתולה לעתים קרובות עומדות בפני עלויות תאימות סביבתיות נמוכות יותר מאשר מחזור, במיוחד כאשר תקנות חלשות או אכיפת הוא בלתי עקבי.

בנוסף, חוסר תקני סיווג חומרים עקביים על פני תחומי שיפוט מזיקים לפיתוח שוק.חומר בניין שנחשב "מופץ" בעיר אחת אינו יכול להיות זכאי תחת הנחיות רכש באחר, יצירת חיכוך עבור קבלנים וספקים. הגדרות הרמוניזציה, פרוטוקולים בדיקה, ותכניות הסמכה היא תנאי מוקדם להגדלת הכרייה העירונית בתשתיות.

מדיניות ונוף השקעות

נהגי מילואים

ממשלות ברחבי העולם נוקטות מדיניות כדי להאיץ את הגישות העירוניות של כרייה.

• (FLT:0) אחריות מפיק (EPR): ⁇ FLT:1 שemes שהופכים יצרנים מבחינה כלכלית או פיזית אחראים על ניהול סוף החיים של המוצרים שלהם.EPR for אלקטרוניקה כבר חובה באיחוד האירופי (הצויה ה-WEEE), יפן, דרום קוריאה, וכמה מדינות בארה"ב יש מסגרות דומות לייצור חומרי בנייה פיילוט בצרפת ובבלגיה.
• (FLT:0) דרישות תוכן ממוחזרות: דרישות תשתיתיות להשתמש באחוזים מינימליים של חומרים ממוחזרים.היוזמה האמריקאית לקניה נקייה, הושקה בשנת 2021, מרחיבה חומרים פחמן מופחתים, כולל אלה עם תוכן ממוחזר גבוה.קבלן נקי קליפורניה דורש כי פלדה מבנית, גלגול בטון של פלדה, שטוח, ומינרלים בשימוש ביעילות על ידי סוללות פוטנציאליות לחץ על פני כדור הארץ, לענות על גבולות פוטנציאליים.
• (FLT:0) תמריצים וסובסידיות: ההרחבה 1 (FLT:1 ), זיכויי מס השקעות, מופחתים מסי מקרקעין, מענקים עבור מחזור תשתיות.לדוגמה, חוק ההשקעות והמשרות של US Infrastructure Investment and Jobs Act (IIJA) הקצו 350 מיליון דולר למחזור תשתיות ופיתוח שוק, כולל מימון ייעודי לבניית מתקני שחזור חומרים (MRFs) שתהליך הבנייה של פסולת.
• (FLT:0) אוסרים על איסורים ומטרות דילול: אנדרל:1 (Valph:1) הרבה תחומי שיפוט אוסרים כעת על הסתננות של חומרים מיחזור מסוימים. Banning of בטון, מתכת ועץ מאתרי בנייה - כפי שנעשה בגרמניה, דרום קוריאה וחלקים של קנדה - כוחות לחיפוש אפשרויות שיקום.

המגזר הפרטי

הון פרטי זורם יותר ויותר לתוך כרייה עירונית.תאגידים גדולים כמו אפל ודל מחויבים לשרשרת האספקה סגורה למוצרים שלהם, השקעה ישירות בטכנולוגיה של מחזור בנייה, במגזר הבנייה, מיזמים משותפים בין יצרני מלט וקבלנים ההריסה יוצרים רשתות אספקה ייעודיות עבור מצטבר ממוחזר.השוק של פסולת בנייה גלובלית היה מוערך בכ-27 מיליארד דולר ב-2022 והוא צפוי לגדול בקצב צמיחה שנתי (GR) עד 2030.

הון סיכון פעיל גם בחדשנות כרייה עירונית.סטארט-אפים מפתחים רובוטים מתקדמים, מחזור כימי עבור פלסטיק, ומיצוי מתכת ביו-טכני (באמצעות מיקרואורגניזמים כדי ללטוש מתכות מ e-waste) גייסו מאות מיליוני דולרים בשנים האחרונות, בעוד שחלק מהטכנולוגיות הללו עדיין בשלבים מוקדמים, ההבשלה שלהם עלולה לשנות באופן דרמטי את הכלכלה של כרייה עירונית.

עתיד Outlook וחדשנות

בסביבה הקרובה של Urban Mining as a Core Component of Smart Cities

כמו ערים דיגיטציה התשתית שלהם באמצעות חיישני IoT ותאומים דיגיטליים, כרייה עירונית עומדת להפיק תועלת ממודל מידע משופר (BIM) שרשום את הסוג, הכמות והמיקום של חומרים המשמשים בבנייה יכולים לשמש "דרכון חומרי", המאפשר התאוששות יעילה בסוף חיי הבניין.

טכנולוגיית בלוקצ'יין מציעה כלי מבטיח נוסף עבור כרייה עירונית.על ידי יצירת מובל חומרים ממיצוי באמצעות שימוש בשיקום, blockchain יכול לספק הוכחה אמיתית של תוכן ממוחזר, תמיכה בחשבונאות פחמן, להקל על עסקאות בשווקים חומרים משניים.פלטפורמות שרשרת מעגליות ושרשרת מעגלית כבר טייסים דרכונים חומרים מבוססי blockchain עבור פלסטיק ומתכות.

קידום טכנולוגיות Recycling

(הטכנולוגיות המתפתחות נועדו לפתוח זרמים חומריים חדשים לתשתיות.לדוגמה, ⁇ :0 Chemical RecyclatingמחזורingFLT:1 יכול לשבור פלסטיק לתוך מונומרים המרכיבים שלהם, אשר יכול להיות פולימרן לתוך פלסטיק באיכות בתולה, בעוד שרוב חומרי מחזור כימי כיום מתמקדת באריזה, יישומים לבניית פלסטיק - כגון צינורות PVC וחלבונים בגלימות -2 חומרים מסוכנים יותר מ-Flygiciciciciallygiclyerationerationerationerationericlys) הם פחות חומרים מסוכנים (מחדשניים).

במגזר הבטון, חוקרים ב- ETH ציריך ו-MIT פיתחו שיטות להתאושש ממאגרים איכותיים ומשטח מלט מנהרס בטון מוחרב באמצעות הפרדה מכנית.זה "מלט ממוחזר" יכול להיות מגיב ומשמש בתערובת קונקרטית חדשה, השגת נכסים דומים למפעלי המלט בתולה בשווייץ וארצות הברית מדרגים את התהליכים האלה, עם יכולת מסחרית הצפויה בתוך חמש שנים הקרובות.

מינוף עירוני להשפעה גלובלית

הפוטנציאל המלא של כרייה עירונית יתגשם רק באמצעות מאמצים מתואמת ברחבי שרשרת הערך של תשתיות.

• (FLT:0) השקעה באיסוף ובמיין תשתיות: 1) באזורים עירוניים במהירות - במיוחד באסיה ובאפריקה, שם צמיחה עירונית היא מהירה ביותר אך מחזור תשתיות לעתים קרובות לבלוטות.
• (FLT:0) סטנדרטים בינלאומיים לאיכות החומרית ועקביות (FIRLT:1) כדי לאפשר סחר חוצה גבולות של חומרים ממוחזרים.
• גידול כרייה עירונית לאסטרטגיות משאבים לאומיות [FLT] מדינות כמו יפן, דרום קוריאה וגרמניה כבר יצרו מפות מכרה עירוניות לאומיות אשר לכמת את החומרים הזמינים בסביבותיהם הבנויות.
• (FLT:0) שותפויות ציבוריות-פרטיות ב-FLT:1 כדי לפענח פרויקטים מוקדמים של שלב ולהפגין אפשרות.לדוגמה, מרכז החדשנות של המינוי העירוני בהלסינקי, שיתוף פעולה בין העיר הלסינקי, אוניברסיטת אלטו, ושותפים בתעשייה, שיטות לשיקום חומרים יקרי ערך מבזבוז הריסה ומספק הכשרה לעובדים ולמהנדסים.

בסופו של דבר, כרייה עירונית אינה כדור כסף - היא לא יכולה להחליף את כל חומרי הגלמה של הבתולה, במיוחד עבור חומרים שבהם הביקוש החוצה את הפיצול הזמין.אבל כמו מערכות תשתיות מחלחלות לעבר פליטות אפסיות ועקרונות של כלכלה מעגלית, כרייה עירונית מציעה אסטרטגיה מעשית, מוכחת וניתנת לדרגה. על ידי טיפול בעיר עצמה כמכרה, אנו יכולים להפחית את הבזבוז, להוריד את טביעת הרגל פחמן, מערכות אקולוגיות, לבנות ולבנות קהילות יותר ויותר עמידות.