שימוש במשאבים

• משאבים משמשים, מושבים וממוחזרים; מים שתיים — מים מתוקים מסוננים ומסטריליים או מי ים ממיצים — הם הכרח ראשון.
• הערכות מחזור חיים שוקלות את העלות הסביבתית של מוצר שלב אחר שלב; הפחתה–שימוש חוזר–מיחזור מצטמצמות בכל שלב.
• (כימ) מניעת קורוזיה, סגסוגות, קרמיקה/פולימרים/קומפוזיטים, וכימיה של פשרה בתהליך האבר.

אנושי משמשים את משאבי כדור הארץ לחום, מגורים, מזון ותחבורה; משאבים מוגבלים (עתיקות, דלקים מאובנים) מעובדים לאנרגיה ולחומרים; מתחדשים מתחדשים. פיתוח בר-קיימה עונה על צרכי ההווה מבלי לפגוע בדורות הבאים.

מים שתיים — בטוחים לשתייה: תכולת מלחים מומסים ומיקרובים נמוכה — אך אינם מים טהורים (מכילים חומרים מומסים).

בבריטניה, גשם מתוק הופך למים שתיים על ידי: בחירת מקור → מיסנני סינון → סטריליזציה (עם כלור, אוזון או אור UV). כאשר מים מתוקים מועטים, מיצוי — אידוי או אוסמוזה הפוכה — דורש כמות גדולה של אנרגיה.

טיפול במי שפכים: סינון והסרת גרגירים → השקעה (בוץ שפכים + נוזלים) → הכנה אנאירובית של הבוץ → טיפול ביולוגי אוורובי של הנוזלים. מים שתיים קלים ביותר מהמים התת-קרקעיים, קשים יותר מהשפכים, הקשים ביותר (מבחינת אנרגיה) מי מלוחים.

(HT) חילוץ מתכות חלופי — עתיקות נחושת מועטות: פיטומינינג (צמחים סופגים תרכובות מתכת; קטיף, בעירה לאפר, חילוץ) וביוליקינג (חיידקים מייצרים פתרונות ליצרון של תרכובות המתכת) נמנעים ממעבר כמות עצומה של סלע.

שלבי LCA: חילוץ ועיבוד חומרי גלם; ייצור ואריזה; שימוש ותפעול; פינוי — כולל הובלה בכל שלב. אנרגיה, מים, שימוש במשאבים ושפכים ניתנים לכימות; השפעות הזיהום דורשות דיון ערכי — לכן LCAs אינן אובייקטיביות מוחלטת, ומיחזור נבחר יכול להיות מוטע (פרסום). השוו בין שקיות קניות מפלסטיק לעמגור.

הפחתה, שימוש חוזר, מיחזור: מתכות, זכוכית, חומרי בניין, קרמיקת חימר ורוב הפלסטיקים מגיעים מחומרי גלם מוגבלים; מיחזור מצמצם את ההשפעה מכרייה/חצבה ובאנרגיה — לדוגמה זכוכית משובשת ומותכת מחדש; פלדת גלל מוסיפה לכור הגזירה מצמצמת חילוץ עתיקות ברזל. מוצרים מסוימים (בקבוקי זכוכית) מושבים; אחרים ממוחזרים למוצרים שונים; מאמץ ההפרדה תלוי בדרישות המוצר הסופי.

קורוזיה — הרס חומרים על ידי תגובה כימית עם הסביבה (למשל ברזל + חמצן + מים → חלודה). מניעה: שמן, צביעה, ציפוי (גלבניזציה עם אבץ, הנותנת הגנה קורבנית — הוא מקורוז בגוף הברזל גם כשהציפוי נקרע) וסגסוגות (פלדת אל-חלד). אלומיניום עמיד לקורוזיה בזכות שכבת חמצון מגנה משלו.

סגסוגות: ברונזה (נחושת + בדיל), פליז (נחושת + אבץ); תכשיטי זהב סגסוגות עם כסף/נחושת/אבץ — נקיון בקראטים (24 = 100 %; 18 = 75 %). פלדות — ברזל + פחמן (+ מתכות): פלדת גבוהת-פחמן חזקה אך שבירה; פלדת נמוכת-פחמן רכה, מעוצבת בקלות; פלדת אל-חלד (Cr, Ni) קשה ועמידה לקורוזיה; סגסוגות אלומיניום בצפיפות נמוכה (מטוסים).

קרמיקה, פולימרים, חומרי סגסוגת: זכוכית סודה-סידן (חול + נתרן קربونات + אבן גיר), זכוכית בורוסיליקט (חול + תחמוצת בורון — נקודת התכה גבוהה יותר); קרמיקות מחומר צמר (כלי שרף, לבנים — עיצוב צמר רטוב, ולאחר מכן כיווץ). פולימרים תלויים במोनומרים ובתנאים — LD ו-HD פולי(אתילן) שניהם מתוך אתילן. פולימרים תרמו-רך נמסים בחימום (שרשרות ניתן למחזור); פולימר תרמו-קשה אינו נמס (קשרים צולבים). חומרי סגסוגת — מטריצה/דבק המקיפה חיזוק (סיבים/שבירים); יש לדעת דוגמאות (פיברגלאס, בטון, סיבי פחמן).

תהליך האבר: N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ — חנקן מאוויר, מימן מגז טבעי (מתאן + קיטור) [או אלקטרוליזה של מים]. תנאים: זרז ברזל, ~450 °C, ~200 אטמוספרות; התגובה היא הפוכה — מקררים את התערובת, ה-אמוניה נוזלת ומופקת; N₂/H₂ לא מגיבים מועברים למחזור.

(HT) לחץ גבוה משפר את הייצור של אמونيا (פחות מולקולות גז) אך הוא יקר ובלתי בטיח; טמפרטורה נמוכה משפרת את התגובה אקסותרמית הקדימה אך היא איטית — ולכן התנאים הנבחרים הם פשרה בין קצב, תפוקה ועלות. יש להשתמש בעקרון לה-שאטליيه בכל שינוי בתנאי התגובה.

מדשמי NPK — תערובות של תרכובות חנקן, פוספור ו potash לצמחים: אמونيا → חומצה ניטרית (אוסוולד); אמونيا + חומצה ניטרית → ניטראט אמוניה; כלור אשלגן/סולפט אשלגן נחפרים; סלע פוספטי מטופל בחומצה ליצירת סופרפוספט. יש לנתח את הייצור התעשייתי של מדשמים על בסיס נתונים (חומרי גלם, עלויות אנרגיה, אחוזי תפוקה — לדוגמה מסלולי סולפט אמוניה במעבדה לעומת ייצור תעשייתי).

• שתייה מול טהור; סדר טיפול המים בבריטניה; הסרת מלחים ועלותה; שלבי טיפול במי ביוב בסדר.
• (HT) חציבה ביולוגית וביוליאקינג מתוארים מהתחלה עד הסוף.
• ארבעה שלבים ב-LCA עם הערה לגבי הניטרליות; דוגמאות והסברים להפחתה, שימוש חוזר ומחזור.
• (כימיה) מניעת קורוזיה כולל אבן זין קורבת; סגסוגות עם שמות והרכב; תרמו-רך מול תרמו-קשה; מטריצה + חיזוק.
• (כימיה/HT) תנאי האבר עם ההסבר על הפשרה באמצעות האיזון; תרכובות NPK ומקורותיהן.