환경공학

오늘날 환경공학은 급격한 도전에서 다른 도전으로 옮겨가고 있다. 인류의 거대한 과학 기술력, 환경 공학에 대한 넓은 미래지향적 비전, 그리고 환경 보호에 대한 과학적 요구는 모두 오늘날 지속 가능한 발전의 진정한 해방에 길고 비전 있는 길을 이끌 것이다. 이 논문은 환경보호 및 환경산업이라는 광범위하고 다용도적인 영역에서 공학적 나노물질(ENM)의 적용 분야에서 최근의 과학적 노력에 초점을 맞추고 있다. 오늘날, 과학과 기술은 선견지명이 있는 프론티어를 능가하고 있다. 나노기술의 기술과 공학은 엄청난 도전을 받고 있으며 비전적인 도전에 직면해 있다. ENM은 나노스케일에서 물질을 조작해 새로운 물질과 구조, 장치를 만들어 내는 물질이다. ENM의 환경적 적용을 상세히 기술한다. ENM은 1에서 100 nm 사이의 하나 이상의 외부 치수를 가진 제조된 재료로 정의된다. 그런 점에서 ENM은 자연적, 인공적(인공학적) 및 엔지니어링적(의도적) 프로세스에서 비롯될 수 있는 광범위한 나노물질 그룹의 일부분이다. ENM은 ENM 생산, 사용 및 폐기 라이프사이클 전체에 걸쳐 의도적 및 비의도적으로 환경에 도입될 수 있다. 오늘날 나노기술은 거대한 과학적 경이로움을 만들어내고 있으며, 선견지명이 있는 프론티어를 능가하고 있다. 저자는 또 이공계 확대를 유일한 목표로 나노기술의 최근 과학적 진보를 깊이 파고든다. 폐수 처리와 환경 보호에 나노기술의 적용은 이 연구의 또 다른 측면이다. 지난 30년 동안 배운 핵심 교훈 중 하나는 환경 문제에 대한 포괄적이고 체계적인 접근의 필요성이다. 화학공학 분야의 체계적 관점은 환경문제 해결에 도움이 된다. 논쟁의 여지가 있는 것은 화학공학이 환경공학적인 노력에 포함되거나 포함되어야 한다는 것이다. 결국 화학공학은 “물질이나 에너지의 변환(화학, 생물학, 물리적)을 인류에게 유용한 형태로 바꾸는 과정(화학, 생물학 또는 물리적)을 환경, 안전 또는 유한한 자원을 훼손하지 않고 다루는 광범위한 학문”이다.4 사실 최초의 화학공학 중 하나 c생각나는 것은 원자로다. 다음은 질량과 에너지 균형이다. 따라서, 화학 공학 개념을 사용하지 않고서는 환경 문제를 해결할 수 없다. 가장 흔한 원자로는 산업 규모로 운영되는 원자로들이다. 그들은 탱크와 통을 포함하고 있다. 탱크와 통은 어떤 것이 들어가고 확실하지만, 다른 것이 나온다. 환경 공학에서, 우리는 같은 일을 하지만 세포하로부터 전지구적까지의 광대한 스케일을 다룬다. (그림 12.2 참조) 예를 들어, 박테리아에서 오염물질이 움직이고 변화하게 하는 과정은 호수나 강 규모의 과정과 매우 다를 수 있으며, 이는 결국 해양을 가로지르면서 오염물질의 운명을 초래하는 과정과 다를 수 있다. 이것은 단순히 열역학 제1법칙의 발현일 뿐이다. 에너지(또는 질량)는 생성되거나 파괴되지 않고 형식만 변형된 것이다. 이것은 시스템 내의 에너지와 질량은 균형을 이루어야 하고, 들어오는 것은 나가는 것과 같아야 한다는 것을 의미한다. 환경과학자와 공학자들은 유체가 이동하는 우주에서 지역 내에서 이러한 에너지 균형을 측정하고 설명해야 한다. 규모와 복잡성은 규모에 따라 달라질 수 있다. 결론은 환경과학과 공학은 화학공학자들이 제공하는 도구, 특히 질량과 에너지 균형의 열역학을 활용해야 한다는 겁니다. 에너지 지속가능성과 환경공학은 오늘날 엄청난 과학적 회생의 길을 걷고 있다. 인류의 도전은 인류 문명과 연구 활동의 새로운 새벽을 안내하는 것이다. 오늘날, 물과 전기는 한 나라의 성장의 주요 구성 요소들이다. 이와 유사한 맥락에서 에너지와 환경 지속가능성은 물론 과학과 공학의 다양한 수단에 대한 과학적, 학문적 엄격성의 진전으로 재조명될 필요가 있다. 오늘날은 핵 과학과 기술의 시대다. 과학 진보의 비전과 폭넓은 과학적 성취는 오늘날 과학을 추구하는 새로운 길을 열어주고 있다. 지속가능발전 문제는 공학, 나노기술, 화학공정공학 탐구의 중추적인 한 축이다. ENM은 오늘날 과학 추구의 도전적인 수단이다. 나노기술의 글로벌 비전은 인류가 과학적 비전과 강인함에서 새로운 시대를 맞이함에 따라 재정의될 필요가 있다. ENM과 나노기술의 기술 발전은 오늘날 과학의 풍요로움의 길을 따라 움직이고 있으며, 향후 몇 년 동안 미래 연구 동향의 새로운 장을 열고 있다. 환경 공학의 문제에 대한 생물학적 해결책에는 흔히 엔지니어들이 명백히 불분명한 생물학적 지식을 통합하고, 특정 엔지니어링 과제를 해결하기 위해 이 지식을 맞춤화시키는 것이 포함된다. 이 장에서는 새롭게 부상하고 있는 환경생명공학 분야가 환경공학 분야에 어떻게 기여하는지를 설명한다. 생물학적 해결책은 인간 건강에 대한 위험을 평가하고 환경 공학 설계 결정의 효과를 결정하여 가능한 최소 비용으로 이 위험을 허용 가능한 수준으로 줄이는 데 도움이 된다. 분자생물학 기반의 법의학 도구는 303d 수역의 미생물학적 오염원 식별 문제를 해결하기 위해 환경공학 연구자들에 의해 점점 더 많이 사용되고 있다. 이 미생물 또는 박테리아 원천 추적(MST 또는 BST)의 신흥 분야는 종종 분자생물학적 기반 분석에 의존하여 특정 미생물을 식별하고 환경 미생물 오염을 그 원천과 연결한다. 폐수처리장도 고농축 유기오염 문제에 대한 생물학적 해결책이다. 이러한 폐수처리장에서는 생물총생산에 따른 유기폐기물의 미생물 퇴화 과정이 고도로 통제된 환경에서 발생하도록 권장하고 있다. 지난 10년 동안 환경공학자들은 미생물학자와 협력해 질소화에 따른 질소화의 비효율성을 일부 회피하는 총질소 제거 대체기술을 개발했다. 총 질소 제거의 대체 생물학적 용액은 혐기성 암모니아 산화(ANAMMOX)라고 알려져 있다. ANAMMOX 공정에서 미생물의 특정 집단은 질산염의 감소와 암모니아 동시 산화를 결합하여 이질화 가스를 생산한다.

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