Fenntarthatóság mérnöki szemmel Jövőkereső országos konferencia

Az előadások a következő témára: "Fenntarthatóság mérnöki szemmel Jövőkereső országos konferencia"— Előadás másolata:

1 Fenntarthatóság mérnöki szemmel Jövőkereső országos konferencia
Dr. Kiss Tibor Tudományos főmunkatárs PTE PMMK Környezetmérnöki Tanszék

2 KREATIVITÁS, INNOVÁCIÓ ÖNSZABÁLYOZÁS KÉPESSÉGE
Az ökológiában a jövő ismeretlen kihívásaira való felkészülés stratégiája a variabilitás megteremtése és a visszacsatolás biztosítása. A faj fennmaradása Közérdek Hosszú távú tervek Egyéni érdek Versenyképesség Az egyed fennmaradása VARIABILITÁS KREATIVITÁS, INNOVÁCIÓ VISSZACSATOLÁS ÖNSZABÁLYOZÁS KÉPESSÉGE Az ökológiai rendszerek önszerveződési stratégiája példaként szolgálhat a hatékony ökonómiai rendszerek tervezéséhez!

3 A bioszféra mint viszonylagosan állandó rendszer
A bioszféra szerves visszacsatolásai révén képes önmaga számára biztosítani a homeosztázist - nevezetesen azt, hogy fontos fiziológiai paraméterei egy megengedett tűréshatáron belül maradjanak és külső hatás után újra törekedjenek az optimális érték felvételére. Szerves szabályozási (visszacsatolási) rendszerek gondoskodnak arról, hogy az egyes fiziológiai mennyiségek megengedett határokon belül maradjanak, illetve optimális értéket vegyenek föl. E rendszer a hatásait összetett hurkok hálózatain keresztül fejti ki, eltérő időállandóval és különféle funkcionális teljesítőképességgel, melyek mindegyike olyan bonyolult és összetett, hogy a teljes elemzésre ma még képtelenek vagyunk. Itt is érvényesül minden kibernetikai rendszer legfőbb sajátossága: a környezeti behatásokkal szembeni viszonylagos állandóság. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az ökológiai rendszerekben nem keletkezik hulladék, hanem ellenkezőleg – a hulladékok keletkezése nélkülözhetetlen része a stabilitás megőrzésének. Évmilliárdok alatt, egy az információk visszacsatolásán alapuló önszabályozásnak köszönhetően mintegy kísérleti úton sikeresen kialakultak a szükséges anyag és –energiaellátási folyamatok melyek eredményeként a rendszer automatikusan szelektálja, hogy a keletkező melléktermékek milyen arányban és milyen módon kerüljenek visszaépítésre a primer folyamatokba, illetve milyen és mekkora hányad az, amelyet ki kell vonni a körforgásból.

4 Napenergia, CO2, Ásványi sók
Termelők Fogyasztók Lebontók Szerves üledékek CO2, Ásványi sók CO2

5 Ökológia versus Ökonómia
Ökológiai rendszerek jellemzői Önszabályozó (zárt) rendszer (Bio)diverzitás Gyors reagálási képesség a folytonosan változó körülményekre Visszacsatolás Energiaveszteség minimalizálása Nincs túltermelés, nincs felesleg Ökonómiai rendszerek jellemzői Nyitott rendszer Monokultúra (túlzott specializáció) vagy kisebb mértékű diverzitás Késedelmes reakció Hiányos, vagy hiányzó visszacsatolás Profitorientáltság Túltermelés és externáliák

6 Ökonómia okozta probléma jelentősége
A civilizáció súlyának növekedése a Föld ökoszisztémájában Piaci korlátok: termelési lehetőségek „korlátlan” kibővülése a tudati változás nélkül Környezeti teherbírás korlátai: a megújuló erőforrások számára nincs idő az újraterme-lődésre Termelési korlátok: szükségletvezéreltellátásorientált gazdaság Ökonómia okozta probléma jelentősége Kezdetek Mezőgazdasági és ipari termelés megjelenése Ipari forradalom Fogyasztói társadalom idő

7 Civilizációnk hatása a bioszférára
Az elmúlt évezredek során rohamosan nőtt a „civilizációs hányad” a Föld többi élő tömegéhez képest. Ebből következőleg egyre nagyobb arányban veszünk részt a napenergia és más energiák, valamint anyagok továbbításában, vagyis egyre növekszik súlyunk a bolygó homeosztázisában. Éppígy nő a „felelősségünk” is a bolygó egyensúlyi folyamatainak fenntartásában. Minden alkalommal, amikor a természetes szabályozási folyamat valamelyik részét jelentősen megváltoztatjuk, illetve új energia vagy információforrást tárunk fel, megnöveljük a valószínűségét, hogy a létrejövő változások egyike - a visszacsatolások változatosságát és hatóerejét csökkentve - befolyásolni fogja a teljes rendszer stabilitását. Az ember által létrehozott gazdaság tulajdonképpen „nyitottá” tette az évmilliárdok alatt kialakult önszabályozó ökológiai rendszert. A jelen kihívása az, hogy milyen módon oldjuk meg ezt a problémát. Ez abból fakad, hogy bármely működő rendszer, melynek célja a homeosztázis, törekszik a fennálló állandósult állapottól való, az energiaáramlásnak vagy a válaszidejének változásai által okozott eltérések kiigazítására és olyan optimum keresésére, amely magukat a változásokat is beépíti. Az emberiség kettős kihívás előtt áll: egyrészt a folyamatosan gyarapodó populáció kiszolgálásához egyre több nyersanyag és energia szükséges, másrészt a növekvő hulladék-kibocsátás fokozott környezet-terhelést és vele együtt anyag- és energiaveszteséget is jelent.

8 Ökológiai mintára szerveződő gazdasági modell kialakítása
Az emberiség számára a jövő ugyanolyan bizonytalan és kiszámíthatatlan, mint az volt az élővilág kialakulásának kezdeti szakaszaiban, tehát az ott kialakult, kísérletező, önszabályozó, számtalan visszacsatolással rendelkező hálózatok adhatnak egy mintát. Az emberiségnek, miután a fejlődése során kilépett a bioszféra korlátozó, önszabályozó rendszeréből, ezt magának kell mesterségesen megoldania, tehát önmagának kell korlátokat állítania, hogy ugyanolyan stabilitást tudjon elérni, mint a bioszféra. Ehhez számos tudományterület eredményeit kell összegezni és rendszerbe foglalni, mind a gazdaság, mind a természet- és műszaki tudományok területéről. Ez tulajdonképpen az elmúlt évtizedekben kialakult rendszerszemlélet általános alkalmazását feltételezi.

9 Irányítástechnika, mint az önszabályozás eszköze
A magyar műszaki szóhasználatban az irányítástechnika három fő résztudományt ölel fel. Ezek: méréstechnika vezérléstechnika szabályozástechnika

10 Szabályozott jellemző
Szabályozástechnika Szabályozástechnika valamilyen utasítás megvalósítása úgy, hogy az utasítás eredménye az utasításra visszahatással legyen (zárt, visszacsatolt információs rendszer) A szabályozás egy zárt információ-láncot (zárt hurok) képez. A folyamat az utasításnak megfelelően alakul, és a beavatkozás eredményéről visszajelzés érkezik. Szabályozó berendezés Beavatkozó szerv Szabályozott berendezés Zavaró jelek Módo-sított jellemző Beavat-kozó jel Rendel-kező jel Alapjel Érzékelő szerv Ellenőrző jel Szabályozott jellemző Anyag energia Méréstechnika Az emberi környezetben lezajló különböző tudatunktól független (pl. biológiai) és tudatos (pl. termelési) folyamatok fenntartását és célszerű vezetését a rendszerekhez kapcsolódó szabályozások végzik. Méréstechnika: az adott műszaki rendszerre jellemző jelek érzékelése, a jel továbbítása, feldolgozása, tárolása, stb. Vezérléstechnika Vezérléstechnika: az adott műszaki rendszerben valamilyen utasítás megvalósítása anélkül, hogy a végrehajtás megtörténtéről gépi úton jelzést kapnánk (nyitott, nem visszacsatolt információs rendszer) Az ábra vizsgálatával megállapíthatjuk, hogy a vezérlés egy nyílt információ- láncból tevődik össze. Az utasítás kiadása után a folyamat (valószínűleg) lezajlik, eredményéről nincs visszajelzés.

11 A pozitív és a negatív visszacsatolás
A pozitív visszacsatolás öngerjesztés, amikor egy hatásra, egy változásra ugyan olyan előjelű reakció születik. A keletkezett hatás nem mérséklődik, hanem erősödik. Ilyen jellegű folyamat a tőzsdepánik, a különböző, gazdasági, pszichológiai természetű válságok begyűrűzése. Ezzel ellentétes folyamat a negatív visszacsatolás, amikor a beállt külső környezeti változással ellentétes válaszreakció születik, tehát negatív lesz a reakció, mérsékelni igyekszik a hatást. Ez gyakran iteratív folyamat eredményképpen új egyensúly elérését eredményezi. Kérdés, hogy mennyi a várakozási idő, mekkora az információfeldolgozási képesség, a zavarok kiszűrésének a lehetősége. pozitív visszacsatolás: Magyarországon a Postabank pánik, amikor a betétesek megrohamozzák és visszaveszik a pénzüket. Hasonló jelenséget mutat a természetben az elsivatagosodás, a klímaváltozás ügye „A vegetáció és az atmoszféra kölcsönhatásában keresendő az elsivatagosodás ügye. Amikor az esőzések alább hagytak, a növénytakaró visszahúzódott, ez pedig hatással volt a csapadékra is. A fellazuló növényzet eredményeképpen a Sahara egyre világosabbá vált, több napfényt vert vissza. A felerősödött kisugárzás hatással volt a légköri körforgásra: a sivatag feletti légtömegek jobban kihültek. Kevesebb esőfelhő alakult ki.” negatív visszacsatolás: Itt is vannak állapotok, amikor egy kicsit instabil lesz a szabályozás, tehát beáll egy folyamatos változás, nem áll be egy stabilitási pontra. A bioszféra folyamatai zömében ilyenek. Láthatatlan módon érvényesülnek az egyensúlyi állapotra való beállítási folyamatok, az a homeosztázis. A társadalmi folyamatokban pl. a klasszikus kereslet-kínálat mutat erre példát, amit úgy neveztek a piac láthatatlan keze szabályos.

12 Koordinációs modell KOORDINÁCIÓ Uniós támogatások és kötelezettségek
Nemzetállami szabályozás és döntéshozatal Uniós szabályozás és döntéshozatal VEZÉRLÉS Uniós támogatások és kötelezettségek Önkormányzatok, üzleti szervezetek PRIVÁT TŐKE BEVONÁSA, VERSENYKÉPESSÉG, HATÉKONYSÁG Információk Visszacsatolás BEAVATKOZÁS MÉRÉS KOORDINÁTOR - INTERFACE SZERVEZETEK Üzleti szervezetek Információk Visszacsatolás ELEMZÉS, KIÉRTÉKELÉS KOORDINÁCIÓ Kínálat Kereslet SZABÁLYOZÁS PIACI ÖNSZABÁLYOZÁS Vezérléstechnika: az adott műszaki rendszerben valamilyen utasítás megvalósítása anélkül, hogy a végrehajtás megtörténtéről gépi úton jelzést kapnánk (nyitott, nem visszacsatolt információs rendszer). A vezérlés egy nyílt információ- láncból tevődik össze. Az utasítás kiadása után a folyamat (valószínűleg) lezajlik, eredményéről nincs visszajelzés. Szabályozástechnika az adott műszaki rendszerben valamilyen utasítás megvalósítása úgy, hogy az utasítás eredménye az utasításra visszahatással legyen (zárt, visszacsatolt információs rendszer). A szabályozás egy zárt információ-láncot (zárt hurok) képez. A folyamat az utasításnak megfelelően alakul, és a beavatkozás eredményéről visszajelzés van. A pozitív visszacsatolás öngerjesztés, amikor egy hatásra, egy változásra ugyan olyan előjelű reakció születik. A keletkezett hatás nem mérséklődik, hanem erősödik. Ilyen jellegű folyamat a tőzsdepánik, a különböző, gazdasági, pszichológiai természetű válságok begyűrűzése. Ezzel ellentétes folyamat a negatív visszacsatolás, amikor a beállt külső környezeti változással ellentétes válaszreakció születik, tehát negatív lesz a reakció, mérsékelni igyekszik a hatást. Ez gyakran iteraktív folyamat eredményképpen új egyensúly elérését eredményezi. Kérdés, hogy mennyi a várakozási idő, mekkora az információfeldolgozási képesség, a zavarok kiszűrésének a lehetősége. A koordináció egy vagy több fél kölcsönös érdekegyeztetésére irányuló folyamat, amely horizontális és vertikális relációban egyaránt megvalósulhat. Egyéni és közösségi szükségletek KOORDINÁL, KATALIZÁL, KONTROLLÁL, SZINERGIÁK, VISSZACSATOLÁS MŰKÖDÉSI ÉS ELLÁTÁSI SZÜKSÉGLETEK KIELÉGÍTÉSE

13 A koordinációs modell alkalmazásának lehetséges eredményei és szintjei
A koordinációs modell szándékolt eredménye olyan alkalmazott gazdasági rendszer létrehozása amely képes elősegíteni egy fenntartható gazdasági és társadalmi környezet megteremtését, ezáltal biztosítva költséghatékony infrastrukturális és működési hátteret, amely egyben a reálszféra versenyképességének fokozásához is hozzájárul. A koordinációs modell alkalmazásának szintjei: Pécs Ökováros - Mecsek Dráva Ökorégió Program Mecsek-Dráva Hulladékgazdálkodási Program Pécs Fejlesztési Pólus Program elvi, kvázi „filozófiai”, etikai elvek Gyakorlati tények megvalósulása A MD továbbfejlesztése

14 A stratégiai tervezés koncepcionális háttere: Pécs Ökováros - Mecsek-Dráva Ökorégió Program
A Program célja olyan egységes stratégiai tervezési keretrendszer létrehozása, amely elősegíti, hogy a regionális, megyei, térségi fejlesztés és a városüzemeltetés során a fenntartható fejlődés elemei érvényesüljenek; a környezetvédelmet érintő, részben már eddig is tervbe vett beruházások, fejlesztési elgondolások átfogó módon, egységes program keretében és komplex módon valósuljanak meg; az egységes programba illesztett fejlesztési elképzelések és az ezáltal létrejövő kooperációk növeljék az esélyt a sikeres forrásteremtésre.

15 Az Ökováros-Ökorégió Program alapelvei
A fejlesztések során az öko-szociális szemlélet érvényesüljön, miszerint a természeti környezet, a társadalmi csoportok és a gazdaság szereplőinek érdekei egymást erősítő, kooperatív módon jelenjenek meg. A fenntartható fejlődés érdekében az erőforrások felhasználásának üteme ne haladja meg azt az ütemet, amellyel az ökoszisztéma képes azokat újratermelni. A helyi erőforrásokra alapozva a város és a környezetében lévő kistérségek egymást erősítve kell, hogy a közösségi szükségleteik – pl. távhő, környezetterhelés-feldolgozási kapacitás, ivóvíz, szakorvosi ellátás, oktatás – kielégítése érdekében együttműködjenek.

16 Az operatív tevékenységet segítő mérőeszközök
Az operatív tevékenységet segítő eszközként a következő mérési rendszerek kerültek kiválasztásra, amelyek használatával a környezetipari tevékenységek hatásai számszerűsíthetők: Az IPPC rendszer elsősorban csak egyes ipari beruházások esetén jelenik meg, mint kötelezően alkalmazandó eljárás. IPPC alapján különböző környezeti elemek terhelését és szennyezését nem külön-külön, hanem egységesen kell vizsgálni. Az Ökológiai Lábnyom segítséget nyújthat a helyi környezeti erőforrásokkal történő környezettudatos gazdálkodáshoz, mivel ez egy adott népesség természeti „terhének” mértékegysége - az a földterület, mely a felmerülő összes környezetterhelés fenntartható feldolgozhatóságához szükséges. IPPC (Integrált Szennyezés-megelőzés és Csökkentés)

17 Ökováros-Ökorégió és az Ökológiai Lábnyom
Értelmezésünkben az ÖKOVÁROS vagy ÖKORÉGIÓ az a területegység, amely tudatosan törekszik arra, hogy ökológiai lábnyomával benne maradjon a rendelkezésre álló területben. Ennek érdekében a helyi közösség a beruházások és a gazdaság élénkítése során olyan megoldásokat preferál, amelyek nem növelik - sőt lehetőség szerint csökkentik - a térség ökológiai lábnyomát.

18 A Mecsek-Dráva Hulladékgazdálkodási Program regionális gazdasági- és térségfejlesztési hatásai
A projekt további célkitűzése, hogy segítse az önkormányzatokat a korábbi hulladékgazdálkodási gyakorlat által okozott környezeti kockázatok csökkentésében, ezért a program forrásokat biztosít a meglévő lerakók rekultivációjára. Mintegy 100 korszerűtlen lerakó kerül rekultiválásra.

19 Rendszerszemléletű településüzemeltetés I.
A keletkező kimenetek egyéb gazdasági folyamatokba, mint bemenetek becsatolásával – a hulladékgazdálkodási rendszer alapját képezheti egy regionális rendszerszemléletű, településüzemeltetési és fejlesztési modell kialakításának is. A lehetséges szinergikus hatások kihasználásával elérhető egy adott település vagy településcsoport igényeinek kielégítése a helyben rendelkezésre álló erőforrások felhasználásával. E megoldás eredményeként a településüzemeltetés területén kínálkozó lehetséges szinergiákat kihasználó települések vagy régiók összességében kedvezőbb díjtételű közszolgáltatásokat biztosíthatnak, ennek köszönhetően a termelői szektor beruházásai számára is vonzóbb helyszínt jelenthetnek. A rendszerszemléletű megközelítés tehát versenyelőnyt, az ebből fakadó gazdaságélénkülés pedig hosszú távú előnyöket biztosíthat egy település vagy akár egy régió számára is.

20 Rendszerszemléletű településüzemeltetés II.
Hozzátehetjük, ha mindezek a fejlesztések kutatási tevékenységet is magukba foglalnak, megfelelő oktatási, képzési háttérrel nagymértékben elősegíthetik a több hozzáadott értéket produkáló és a helyhez sokkal jobban kötődő, tudásalapú gazdaság kialakulását. A rendszerszemléletű településüzemeltetési és regionális fejlesztési megoldások alkalmazhatóságának azonban feltétele az, hogy a természeti környezet, a helyi közösségek és a gazdaság érdekei és igényei a kölcsönös előnyök szintjén, tehát nyerő-nyerő módon elégülhessenek ki, azaz ne az egymás hátrányára történő előnyszerzés határozza meg a viszonyokat.

21 Szinergiák a környezetgazdálkodás és a közösségi szükségletek piaca között
Elvi lehetőség, PPP konstrukcióban valósítható meg

22 Összegzés I. Ha ez a szemléletváltás teret nyer, akkor az emberiségre nehezedő kettős teher problémája - nevezetesen az egyre szűkülő nyersanyag- és energianyerési lehetőségek, valamint a civilizációnk okozta környezetterhelés - a régiók szintjéről egyfajta alulról induló önszerveződéssel léphet az egyre magasabb szinten történő megoldás irányába. Ezzel tulajdonképpen újra a bioszféra területén már bizonyított elvek érvényesülnek, hiszen ott sem egyetlen nagy szabályozórendszer működik, hanem számtalan kisebb-nagyobb hálózat egymással is összefüggő rendszerének köszönhető a stabilitás.

23 Összegzés II. A régiók szintjén kialakuló vertikális és horizontális, de egymáshoz is kapcsolódó hálózatok, klaszterek eredményezhetik a jövőben egy egész kontinensre vagy akár a Föld egészére kiterjedő „emberi” homeosztázis kialakulását, amely kedvező esetben vagy része lesz a bioszférának, vagy pedig speciális egymásrautaltsági, tehát szimbiotikus kapcsolatban fog vele állni.

24 Zárszó Nem biztos, hogy ellenségei vagyunk a Földnek, kérdés, hogy milyen módon fog ez kiderülni. Vannak jelek, hogy korlátozzuk magunkat a kibocsátásban, megjelent pl. a jövő nemzedékeink ombudsmanja. Az emberiség lehet, hogy képes lesz nem csak egyénként, hanem fajként is intelligensen viselkedni. Felmérjük, hogy a bolygót milyen külső hatások érhetik, amelyek az egész bioszférát veszélyeztetik. Eddig gyakorlatilag az ilyen jellegű hatások váratlanul és kivédhetetlenül érkeztek. Az ember felhívja a figyelmet a veszélyre, vagy csökkentheti a hatásait, és akár el is háríthatja azt. Az emberiség megkapta a lehetőséget, hogy szaporodjon, növekedjen, intelligenciát alakítson ki. Ezt egyes futurológusok szerint kiterjesztjük a világűrbe vagy a tengerek mélyén bányászunk, vagy annyira elrontjuk a környezeti állapotokat, hogy valóban melegszik az éghajlat miattunk és megint lesznek ökológiai katasztrófák, vagy leháborúzzuk egymást, az emberiség létszáma drasztikusan lecsökken, akkor el kezdünk gondolkodni és tanulni. Nem tudjuk meddig jutunk vissza az iparosodásig vagy máshova, de a legfontosabb, hogy képesek leszünk-e megtanulni azt a fajta önkorlátozást, önszabályozást, magatartást, melyet a bioszféra alkalmaz. Vannak jelek, hogy korlátozzuk magunkat a kibocsátásban, megjelent pl. a jövő nemzedékeink ombudsmanja. Az ember valóban egy intelligens lény, igenis kezd egy globális hálózat kialakulni és úgy tűnik az emberiség lehet, hogy képes lesz nem csak egyénként, hanem fajként is intelligensen viselkedni. Azt gondolom, valahol ez lesz a jövő nagy kihívása. Nem tudom, mikor következik ez be, de nagyjából látszik, hogy a bolygónk rendszere korlátos, túl sok szennyező anyagot nem bocsáthatunk ki, mert a légkör nem tudja feldolgozni, tehát valahol be kell állnia egy dinamikus egyensúlyi állapotnak és a bioszférával valahogy meg kell tanulnunk együtt létezni. A Földet többlet tulajdonsággal ruháztuk fel az érzékelés és beavatkozás terén, pl. világűrből érkező hatások észlelése, előrejelzése. Eddig gyakorlatilag az ilyen jellegű hatások váratlanul és kivédhetetlenül érkeztek.

25 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET !