Využití AutoCAD Plant 3D pro návrh biorafinerií a minimalizaci odpadu ve stavebnictví

Tato práce se soustředí na vypracování rešerše zaměřenou na technologii zpracování rybích odpadů a potenciál jejich využití. Další částí je praktický návrh výroby bioplynu z rybích odpadů v konceptu biorafinerie.

Návrh Biorafinerie v AutoCAD Plant 3D

Návrh biorafinerie je kompletní projekt, který obsahuje PFD schéma technologie vytvořené v autoCAD plant 3D, kde vstupní suroviny jsou rybí odpad, procesní voda a kravská kejda a primárními produkty biometan a minerální látky jako tekuté hnojivo. V programu MS excel jsem vytvořil model BPS, který počítá hmotnostní a energetické bilance, včetně ekonomických bilancí a rozvahy. Úplná technologie výroby bioplynu (čistého biometanu) je technicko-ekonomicky porovnána s výsledky technologie tradičního zpracování rybích odpadů na rybí moučku a rybí olej. Tradiční zpracování rybích odpadů je též předmětem této diplomové práce, avšak důraz je kladen na moderní koncept biorafinerie, jejímž primárním produktem je požadovaný biometan.

Digitalizace stavebnictví a BIM pro efektivnější nakládání s odpady

Digitalizace stavebnictví a BIM nám otvírá možnosti pro zefektivnění procesů plánování a řízení staveb či stavebních objektů obecně. Nabízí se tedy i možnost řízení a optimalizace v oblasti odpadů. Vytvoření nástrojů a databází, které nám pomohou predikovat vznik odpadů na stavbách či nám pomohou navrhovat stavební dílo s ohledem na životnost, opětovné využití produktů či recyklovatelnost.

Stavebnictví je hlavním spotřebitelem nerostných a jiných neobnovitelných zdrojů v EU a v roce 2018 vyprodukovalo přibližně 35,7 % celkového odpadu v Evropské unii, většina z nich vzniká ve fázích výstavby a demolice stavby. V České republice je v oblasti stavebnictví vyprodukováno zhruba 46 % v roce 2021 (43 % v roce 2020) z celkového množství odpadů [1]. Přestože existuje řada iniciativ zaměřených na řešení problematiky stavebního a demoličního odpadu (SDO), stále převažuje skládkování nebo neefektivní využívání SDO, tzv. downcycling.

Jedním z cílů projektu RECONMATIC, a do značné míry i pro jeho úspěšné hodnocení, je nalézt taková řešení, která budou snadno přijatelná pro všechny zúčastněné strany zapojené do procesů vzniku a řízení SDO, a následně tak plnit očekávané budoucí cíle EU pro vysoké využití SDO (které mají být stanoveny Evropskou komisí v roce 2024 nebo později) a především stavu nulového množství SDO do roku 2050.

Čtěte také: Hospodářství s odpady v Holešově

Nástroje pro predikci a minimalizaci odpadu

Již samotný nástroj Waste Predictor nám umožňuje stanovit převládající druh odpadu na stavbě a plánovat tak jeho samotnou likvidaci. Problémem staveb zejména ve městech je, že není dostatek prostoru pro třídění odpadu. Řešení generativního designu nám umožňuje využívat variant, které mohou zohlednit desítky, stovky nebo dokonce tisíce iterací návrhu s ohledem na optimalizaci odpadů návrhů v řádu minut nebo hodin. Vždy se zohledněním požadovaných parametrů stavby. Od generativního designu je jenom kousek ke strojovému učení a rozhodování prostřednictvím umělé inteligence během procesu návrhu.

BIM nám umožňuje řídit a využívat datovou sadu WASTEie s nástroji typu MDB či Waste Predictor, přičemž všechny aspekty řešení využívají stejná data. Mezi MDB a nástroji pro predikci odpadů existují vazby, které zajišťují, že nástroje pro predikci odpadů zohledňují nejnovější údaje o výrobcích a produktech, a stejně tak lze výstupy z prediktorů sdílet a ukládat do MDB.

Vazby mezi nástroji BIM / MDB / prediktory a generativním navrhováním jsou velmi důležité, protože poskytují vstupy a omezení, které je třeba vzít v úvahu při vytváření variant pomocí generativního přístupu k navrhování. Nástroje MDB a Predictor jsou vyvíjeny jako prototyp systému ze stávajících dat, uložených nyní v programu Excel. Tato data jsou doplňována o údaje získané od cílových výrobců z celé EU a Spojeného království. Data budou propojena s BIM pomocí WASTEie, vyvinuté na základě zavedených principů použitých při tvorbě COBie.

Velmi důležité je rozdělení dat tak, aby byla dlouhodobě udržitelná, a tedy aktualizována zainteresovanými stranami. Data, která nám pomohu identifikovat materiály a vlastnosti jednotlivých produktů, je třeba dostatečně specifikovat před zahájením stavby a rozhodování o návrhu spolu s procesy nakládání s odpady, aby se minimalizovala nebo vyloučila tvorba odpadů v průběhu celého životního cyklu projektu a umožnilo se jejich zachycení a efektivní recyklace.

Úložiště všech údajů o odpadech a recyklaci od výrobců a jejich výrobků (Materials Data Bank - MDB) bude sloužit vedle sady predikčních nástrojů, které zohledňují klíčové aspekty projektu a umožňují efektivní predikci vzniku odpadů, recyklace / využití a jejich výsledných nákladů na základě vstupů pro projekt, a bude z nich vycházet.

Čtěte také: Dětské papírové pleny: složení a likvidace

Waste Predictor

Nástroj pro predikci odpadů je jedním se základních nástrojů, který pomáhá predikovat vznik odpadů na stavbě a pracuje s daty z předchozích realizovaných projektů. Predikování je tedy založeno na skutečných datech. Data jsou ovlivněna druhem stavby, typem konstrukce a samotným uspořádáním stavby a samozřejmě možnostmi stavby a schopností realizačních firem odpad separovat a třídit dle příslušného druhů odpadů (prostorové možnosti a dopravní vzdálenosti).

Waste Predictor je navrhován tak, aby pomohl s lepším předvídáním vzniku, plánováním a nakládáním s odpady. Systematicky porovnává a sleduje stavební odpad v průběhu celého projektu (trend vs. skutečnost).

Databáze produktů a materiálů

Velmi významnou částí projektu, která nám má pomoci při vyhodnocování jednotlivých produktů a jejich vhodnosti a využití, je databáze produktů. Informace o materiálovém složení, recyklovatelnosti, využitelnosti, životnosti jsou základními parametry, které nám pomohou vybrat vhodný produkt dle zadání investora či projektanta.

Pro představu, životnost produktu (výrobku) je definována pěti různými způsoby uvedenými v normách ISO 6707-1 a ISO 15686-1. I zde tedy musí být jasné, jaký parametr vyhodnocujeme. Tato standardizace nám pomůže předcházet vzniku odpadu tím, že umožní efektivnější rozhodování při výběru produktu, ale zároveň nám umožní plánování při ukončení životnosti produktu při renovaci či demolici. Významnou částí je vydefinování základních negrafických informací k základním materiálům.

Zatím máme vytypováno několik základních skupin (beton, ocel, plast atd.), pro které jsou stanovovány parametry. Dle LCA fáze stavby, ve které nástroje budeme používat, budou voleny úrovně grafické a informační podrobnosti modelu (LOD). Aby nástroje a databáze byly využitelné pro všechny budoucí uživatele, je využíván pro tvorbu otevřený standard pro výměnu CAD/BIM dat definovaný mezinárodní organizací buildingSMART. Jedná se o otevřený dokumentovaný formát, ve kterém lze ukládat informace o stavbě, a to nejen informace grafické, ale také negrafické.

Čtěte také: Zdravotnický odpad a jeho definice

Digitální dvojče pro demolice

Velmi důležitou součástí projektu RECONMATIC je tvorba tzv. digitálního dvojčete stávajícího objektu, který má být demolován. Spojení předdemoličního auditu a vytvoření digitálního modelu buď za pomoci stávající papírové dokumentace, nebo 3D skenování. Přiřazením příslušných atributů a identifikací jednotlivých druhů materiálů nám umožní přesněji naplánovat postupy demoličních prací, stanovit množství druhů materiálů a přizpůsobit tak třídění SDO na stavbě. V procesu nám opět poslouží knihovny materiálů a produktů. Vzhledem k tomu, že vytvoření modelu je pouze pro účely demolice, je využívána nižší úroveň přesnosti a informace.

Závěr

Nástroje a databáze vyvíjené v rámci projektu RECONMATIC jsou tvořeny tak, aby byly využitelné ve všech fázích životního cyklu staveb všemi, kteří toto budou potřebovat. Cílem všech těchto nástrojů je jednoduchá dostupnost pro vyhodnocení a efektivní zacházení se zdroji, které máme uloženy ve stávajících nebo nově budovaných stavbách. Většinu potřebných informací již nyní máme v technických zprávách projektu či v doprovodné dokumentaci materiálů a produktů, které jsou na stavbách používány, a tedy není možné říct, že vymýšlíme něco nového nebo přiděláváme někomu práci.

RECONMATIC je financován Evropskou unií na základě grantové dohody č. 101058580 a britskou agenturou pro výzkum a inovace v rámci programu UK Guarantee pro účast Spojeného království v programu Horizont Evropa.

tags: #odpad #projekt #autocad

Oblíbené příspěvky:

• Výše dotací na OZE
• Udržitelné mazání strojů
• Služby města Pardubic
• Jak se zbavit brouků v odpadu?
• Pracovní listy s ekologickou tématikou pro MŠ