การใช้ทรัพยากร

• ทรัพยากรถูกใช้ ใช้ซ้ำ และรีไซเคิล; น้ำดื่ม — น้ำจืดที่กรองและฆ่าเชื้อ หรือน้ำทะเลที่ผ่านกระบวนการกลั่นเค็ม — คือสิ่งจำเป็นอันดับแรก
• การประเมินวงจรชีวิตเปรียบเทียบต้นทุนต่อสิ่งแวดล้อมของผลิตภัณฑ์ทีละขั้นตอน; ลด–ใช้ซ้ำ–รีไซเคิล ช่วยลดทุกขั้นตอน
• (เคมี) การป้องกันการกัดกร่อน, โลหะผสม, เซรามิก/โพลิเมอร์/คอมโพสิต, และเคมีแบบประนีประนอมของกระบวนการ Haber

มนุษย์ใช้ทรัพยากรโลกเพื่อความอบอุ่น ที่อยู่อาศัย อาหาร และการขนส่ง; ทรัพยากรที่มีอยู่จำกัด (แร่ธาตุ, เชื้อเพลิงฟอสซิล) ถูกแปรรูปเพื่อพลังงานและวัสดุ; ทรัพยากรที่ تجديدได้จะเติมเต็มเอง การพัฒนาที่ยั่งยืน ตอบสนองความต้องการในปัจจุบันโดยไม่กระทบต่อคนรุ่นหลัง

น้ำดื่ม — ปลอดภัยต่อการดื่ม: มีเกลือละลายและจุลินทรีย์ต่ำ — แต่ ไม่ใช่纯水 (มีสารละลายอยู่)

ในสหราชอาณาจักร น้ำฝนจืดถูกทำให้เป็นน้ำดื่มได้โดย: เลือก แหล่งน้ำ → ชั้นกรอง → การฆ่าเชื้อ (ด้วย คลอรีน, โอโซน หรือแสงยูวี) เมื่อขาดแคลนน้ำจืด การกลั่นเค็ม — การกลั่น หรือ ออสโมซิสย้อนกลับ — ต้องใช้ พลังงานมหาศาล

บำบัดน้ำเสีย (น้ำทิ้ง): การกรองและกำจัดตะกอนทราย → การตกตะกอน (ตะกอนน้ำเสีย + น้ำทิ้ง) → การย่อยแบบไม่มีออกซิเจน ของตะกอน → การบำบัดชีวภาพแบบมีออกซิเจน ของน้ำทิ้ง น้ำดื่มทำได้ง่ายที่สุดจากน้ำใต้ดิน, ยากขึ้นจากน้ำเสีย, ยากที่สุด (ด้านพลังงาน) จากน้ำเค็ม

(HT) การสกัดโลหะทางเลือก — แร่ทองแดงมีน้อย: การปลูกพืชดูดซับโลหะ (พืชดูดซึมสารประกอบโลหะ; เก็บเกี่ยว, เผาเป็นเถ้า, สกัด) และ การละลายด้วยจุลินทรีย์ (แบคทีเรียสร้างน้ำละลายที่มีสารประกอบโลหะ) ช่วยหลีกเลี่ยงการขนย้ายหินปริมาณมหาศาล

ขั้นตอน LCA: การสกัดและแปรรูปวัตถุดิบ; การผลิตและบรรจุภัณฑ์; การใช้และการดำเนินงาน; การกำจัด — รวมถึงการขนส่งในทุกขั้นตอน พลังงาน น้ำ การใช้ทรัพยากรและของเสียสามารถ วัดค่าได้; ผลกระทบจากมลพิษต้องอาศัย การตัดสินเชิงคุณค่า ดังนั้น LCA จึง ไม่ใช่เรื่อง-objective纯粹, และการใช้ LCA แบบเลือกข้างอาจถูกนำไปใช้ผิด (เช่น การโฆษณา) เปรียบเทียบถุงช้อปปิ้งพลาสติกกับกระดาษ

ลด ใช้ซ้ำ รีไซเคิล: โลหะ, กระจก, วัสดุก่อสร้าง, เซรามิกดินเผา และพลาสติกส่วนใหญ่มาจาก วัตถุดิบที่จำกัด; การรีไซเคิลช่วยลดผลกระทบจากการขุด/ทำเหมืองและประหยัดพลังงาน — เช่น กระจกบดแล้วหลอมใหม่; เหล็ก scraps เพิ่มในเตาสูง ช่วยลดการสกัดแร่เหล็ก บางผลิตภัณฑ์ (ขวดแก้ว) สามารถ ใช้ซ้ำ; บางอย่างรีไซเคิลเป็นผลิตภัณฑ์อื่น; ความพยายามในการแยกขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

การกัดกร่อน — การทำลายวัสดุโดยปฏิกิริยาเคมีกับสิ่งแวดล้อม (เช่น เหล็ก + ออกซิเจน + น้ำ → สนิม) การป้องกัน: การหล่อมัน, การทาสี, การเคลือบ (การชุบสังกะสี ซึ่งให้การป้องกันแบบสacrificial — มันจะกัดกร่อนแทนเหล็กแม้เมื่อมีรอยขีดข่วน) และ การทำอัลลอย (สแตนเลส) อะลูมิเนียมทนต่อการกัดกร่อนด้วยชั้นออกไซด์ป้องกันตัวเอง

อัลลอย: บรอนซ์ (ทองแดง + ดีบุก), บราส (ทองแดง + สังกะสี); เครื่องประดับทองคำ ผสมกับเงิน/ทองแดง/สังกะสี —纯度เป็น คารัท (24 = 100 %; 18 = 75 %) เหล็กกล้า — เหล็ก + คาร์บอน (+ โลหะ): เหล็กกล้าคาร์บอนสูง แข็งแรงแต่เปราะ; เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ นุ่มกว่า, ขึ้นรูปได้ง่าย; สแตนเลส (Cr, Ni) แข็งและทนการกัดกร่อน; อลูมิเนียมอัลลอย ความหนาแน่นต่ำ (สำหรับเครื่องบิน)

เซรามิก, โพลีเมอร์, คอมโพสิต: กระจกโซดา-ไลม์ (ทราย + โซเดียมคาร์บอเนต + หินปูน), กระจกบอโรซิลิเกต (ทราย + บอโรนไตรออกไซด์ — จุดหลอมเหลวสูงกว่า); เซรามิกดินเผา (เครื่องปั้นดินเผา, อิฐ — ขึ้นรูปดินเปียก แล้วเผา) โพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับโมโนเมอร์และสภาวะ — LD และ HD โพลี(เอทีน) ทั้งสองมาจากเอทีน โพลีเมอร์ชนิดอ่อนตัวด้วยความร้อน หลอมเหลวเมื่อได้รับความร้อน (สายโซ่รีไซเคิลได้); โพลีเมอร์ชนิดแข็งตัวด้วยความร้อน ไม่หลอมเหลว (มีพันธะข้าม) คอมโพสิต — เมทริกซ์/ตัวจับ ล้อมรอบ สารเสริม (เส้นใย/เศษ碎片); จำแนกตัวอย่าง (ไฟเบอร์กลาส, คอนกรีต, ไฟเบอร์คาร์บอน)

กระบวนการ Haber: N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ — ไนโตรเจนมาจาก อากาศ, ไฮโดรเจนมาจาก แก๊สธรรมชาติ (มีเทน + بخุ่นไอน้ำ) [หรืออิเล็กโทรลิซิสของน้ำ] สภาวะ: ตัวเร่งปฏิกิริยาสีเหล็ก, ~450 °C, ~200 writable pressure; ปฏิกิริยานี้ ผันกลับได้ — ลดอุณหภูมิส่วนผสม, อัมโมเนียกลั่นเหลว และถูกนำออก; N₂/H₂ ที่ไม่เกิดปฏิกิริยากลับไปใช้ใหม่

(HT) ความดันสูงเอื้อต่อการผลิตอัมโมเนีย (จำนวนโมเลกุลก๊าซลดลง) แต่มีค่าใช้จ่ายสูงและไม่ปลอดภัย; อุณหภูมิต่ำเอื้อต่อปฏิกิริยาร้อน (exothermic) ด้านหน้าแต่ช้า — ดังนั้นสภาวะที่เลือกจึงเป็น ทางประนีประนอมระหว่างอัตรา, ผลผลิตและต้นทุน ใช้หลักการ Le Chatelier กับทุกการเปลี่ยนแปลงสภาวะ

ปุ๋ย NPK — สูตรผสมของสารประกอบ ไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส และ โพแทสเซียม เพื่อการเจริญเติบโตของพืช: อัมโมเนีย → กรดไนترิก (Ostwald); อัมโมเนีย + กรดไนตริก → แอมโมเนียมไนเตรต; โพแทสเซียมคลอไรด์/โพแทสเซียมซัลเฟต ขุดมา; หินฟอสเฟต treating ด้วยกรดเพื่อผลิต ซูเปอร์ฟอสเฟต ประเมินการผลิตปุ๋ยในระดับอุตสาหกรรมจากข้อมูล (วัตถุดิบ, ค่าพลังงาน, %ผลผลิต — เช่น เส้นทางแอมโมเนียมซัลเฟตในห้องแล็บ vs ในโรงงาน)

• น้ำดื่ม vs น้ำบริสุทธิ์; ลำดับการจัดการน้ำ在英国; การกลั่นน้ำทะเลและค่าใช้จ่าย; ขั้นตอนบำบัดน้ำเสียตามลำดับ
• (HT) อธิบายการปลูกพืชดูดซับโลหะและการละลายด้วยจุลินทรีย์ตั้งแต่ต้นจนจบ
• 4 ขั้นตอนของ LCA พร้อมข้อควรระวังเรื่องความเป็น-objective; ตัวอย่าง Reduce-reuse-recycle พร้อมเหตุผล
• (Chem) การป้องกันการกัดกร่อนรวมถึงสังกะสีแบบสacrificial; ชื่ออัลลอยพร้อมองค์ประกอบ; Thermosoftening vs thermosetting; Matrix + reinforcement
• (Chem/HT) สภาวะของกระบวนการ Haber พร้อมอธิบายความประนีประนอมโดยสมดุล; สารประกอบ NPK และแหล่งที่มา