K omerc jalizacja i i nno w a cje – nasza przyszłość

M2-Commerceinnovation-EN-0.2 CITIES Project N. 129193-CP-1-2006-1-DE–COMENIUS–C21

Leo GrosHochschule Fresenius

Idstein, Niemcy

Komercjalizacja i innowacje – nasza przyszłość

M2-Commerceinnovation-EN-0.2 CITIES Project N. 129193-CP-1-2006-1-DE–COMENIUS–C21 2

1. Struktura europejskiego przemysłu chemicznego

2. Wizerunek chemii (z filmami)

3. Z laboratorium do fabryki

4. Zwiedzanie obiektów

Co jest w tym pakiecie?


1. Struktura europejskiego przemysłu chemicznego


http://www.cefic.org/factsandfigures/

Rozkład geograficzny światowej sprzedaży wyrobów chemicznych

Wykres 1.1: Rozkład geograficzny światowej sprzedaży wyrobów chemicznych

Azja UE 27 Ameryka Płd Reszta Europy**

Inne*

ChinyJaponiaReszta Azji

UE 12UE 15

Światowa sprzedaż wyrobów chemicznych w roku 2007 wyniosła 1 820 mld EUR, z czego 29,5% przypada na Unię Europejską

Azja UE 27 Ameryka Płd Reszta Europy**

Inne*

Światowa sprzedaż wyrobów chemicznych w roku 2007 wyniosła 1 820 mld EUR, z czego 29,5% przypada na Unię Europejską

Źródło: Cefic Chemdata InternationalInne* = Oceania i AfrykaReszta Europy** = Szwajcaria, Norwegia i inne kraje Europy Środkowej i Wschodniej (bez 12 nowych krajów UE)

Źródło: Cefic Chemdata InternationalInne* = Oceania i AfrykaReszta Europy** = Szwajcaria, Norwegia i inne kraje Europy Środkowej i Wschodniej (bez 12 nowych krajów UE)



Wykres 1.2: Światowa sprzedaż wyrobów chemicznych przez regiony: rok 1997 i 2007

1997: 1 136 mld EUR 2007: 1 820 mld EUR

Udział procentowy

UE 27 Azja* Japonia Inne

Źródło: Cefic Chemdata International*bez Japonii



Wykres 1.3: Udział poszczególnych regionów w światowym eksporcie i imporcie wyrobów chemicznych*

Unia Europejska

Azja

Reszta Europy**

Ameryka Płd.

Afryka

Oceania

Udział w światowym eksporcie

Udział w światowym imporcie

Źródła: Cefic Chemdata International i Eurostat (handel wewnętrzny UE)* Razem z farmaceutykami** Reszta Europy = Szwajcaria, Norwegia i inne kraje Europy Środkowej i Wschodniej (bez 12 nowych krajów UE)



Wykres 1.4: Rozkład geograficzny sprzedaży wyrobów chemicznych przez kraje Unii Europejskiej

Sprzedaż 2007: 537 mld EUR

Udziały procentowe

Inne

Inne

Źródło: Cefic Chemdata InternationalWielka 8 = Niemcy, Francja, Włochy, Holandia, Hiszpania, Belgia i Irlandia



Wykres 1.8: Struktura zużycia wyrobów chemicznych przez przemysł w UE* % zużycia własnych produktów

Tekstylny i odzieżowy 6,3%

Rolnictwo 6,4%

Produkty elektryczne 3,9%

Urządzenia biurowe 0,7%

Urządzenia przemysłowe 1,9%

Produkty metalowe 2,5%

Usługi 16,4%

Reszta producentów 6,1%

Konstrukcyjny 5,4%

Samochodowy 5,3%

Papier i materiały drukarskie 4,5%

Użytkownicy finalni** 30,3%

Reszta przemysłu 10,3%

Źródła: Cefic i analiza Eurostat (input-output) * UE 15** Użytkownicy finalni = końcowe wykorzystanie przez gospodarstwa domowe + rząd +organizacje non profit



Wykres 1.9: Przemysł wytwórczy w UE: wartość dodana przypadająca na zatrudnionego

Farmaceutyczny

Chemiczny

Urządzenia biurowe i komputery

Radio, telewizja i komunikacja

Metale podstawowe

Samochodowy

Celuloza i papier

Inne wyposażenie transportu

Przyrządy med., precyz. i optycz.

Wydawniczy i drukarski

Urządzenia i inny sprzęt

Wytwórczy

Odzysk surowców

Urządz. elektrycz. i in. przyrządy

In. niemetal. produkty mineralne

Wyroby gumowe i plastykowe

Żywność i napoje

Produkty metalowe

Meble; inne wyroby

Drewno i produkty drewniane

Wskaźnik (chemiczny = 100)

Źródła: Eurostat i Cefic



Wykres 1.10: Przemysł wytwórczy w UE: nadwyżka operacyjna brutto/obrót

Farmaceutyczny

Wydawniczy i drukarski

Przyrządy med., prec. i optyczne

Inne niemetal. produkty mineralne

Wyroby tytoniowe

Produkty metalowe

Chemiczny

Drewno i produkty drewniane

Odzysk surowców

Żywność i napoje

Wyroby gumowe i plastykowe

Odzieżowy

Meble; inne wytwórstwo

Celuloza i papier

Wytwórczy

Garbarski i wyrobów skórzanych

Metale podstawowe

Tekstylia

Radio, telewizja i komunikacja

Urządzenia biurowe i komputery

Wskaźnik (chemiczny = 100)

Źródła: Eurostat i Cefic



Wykres 1.11: Udział przemysłu chemicznego w gospodarce UE:

Udział procentowy PKB

Gospodarka finansowa*** 28,2%

Służbypubliczne *22,3%

Usługi ** 21,2%

Przemysł 20,1%

Rolnictwo 1,9%

Konstrukcyjny 6,3%

Chemiczny 1,2%

Farmaceutyczny 0,7%

PozostałyWytwórczy 15,2%

Reszta Przemysłu 3,0%

Źródło: Eurostat i Cefic (2007) * Administracja publiczna i obrona, obowiązkowe gwarancje socjalne, edukacja, zdrowie, praca socjalna; inne zadania społeczne i socjalne, prywatne gospodarstwa domowe z zatrudnionymi osobami** Handel hurtowy i detaliczny, naprawa pojazdów, motocykli, rzeczy osobistych i sprzętów domowych; hotele i restauracje; transport, magazynowanie i komunikacja*** Pośrednictwo finansowe, nieruchomości, wynajem i działalność gospodarcza



Wykres 1.12: 30 największych firm chemicznych* na świecie

UE 27 Japonia Inne

W roku 2007, 12 z 30 największych światowych firm chemicznych miało swoje zarządy w UE 27 – reprezentując znaczącą część światowej sprzedaży chemicznej

Źródła: ICIS Chemical Business i Cefic Chemdata International*razem z farmaceutycznymi

Wykres 1.12: 30 największych firm chemicznych* na świecie

UE 27


Wykres 1.13: Przemysł chemiczny UE: Liczba przedsiębiorstw, sprzedaż i zatrudnienie w zależności od wielkości.

Liczba przedsiębiorstw Sprzedaż Zatrudnienie

Mikro (1-9) Małe (10-49) Średnie (50-249) Duże (250+)

Źródła: Eurostat i Cefic (2005) http://www.cefic.org/factsandfigures/



Wykres 1.14: Publiczny wizerunek przemysłu chemicznego w UE

Telekom./elektroniczny

Żywnościowy

Samochodowy

Farmaceutyczny

Energetyczny

Chemiczny

Energii jądrowej

Petrochemiczny

8 gałęzi przemysłuŚrednia: 58

Źródło: Cefic - Ogólnoeuropejskie Badania n.t. wizerunku przemysłu chemicznego 2008


• 29 000 firm chemicznych i farmaceutycznych zatrudnia około 1,84 miliona ludzi, co stanowi 6% siły roboczej w przemyśle wytwórczym

• Sam przemysł chemiczny zatrudnia 1,26 miliona pracowników

• Zatrudnienie w przemyśle chemicznym w UE zmalało o 2% w ciągu ostatnich 10 lat

• W tym samym okresie, zatrudnienie w przemyśle chemicznym w USA obniżyło się bardziej – spadek wyniósł 2,8%.


Fakty dotyczące przemysłu chemicznego i farmaceutycznego w UE



Wykres 6.2: Wydajność pracy w przemyśle chemicznym UE

Średni wzrost roczny 1997-2007Zatrudnienie -2,0%Produkcja 1,3% Wydajność pracy 3,3%

Zatrudnienie Produkcja Wydajność pracy

Źródła: Cefic Chemdata International , Eurostat i EU Klems

Wskaźnik 1997=100

Zatrudnienie

Produkcja

Wydajność



Wykres 6.5: Wydajność pracy w UE: przemysł chemiczny i cały przemysł

Średni wzrost roczny 1997-2007Przemysł chemiczny 3,3%Cały przemysł 2,5%

Przemysł chemiczny Cały przemysł

Źródła: Cefic Chemdata International , Eurostat i EU Klems

Wskaźnik 1997=100

Przemysł chemiczny

Cały przemysł



Wykres 6.6: Przemysł chemiczny w UE: odsetek pracowników z danym wykształceniem

Podstawowe(szkoły podstawowe i

gimnazja)

Średnie(licea, technika i szkoły

policealne)

Wyższe(szkoły wyższe i edukacja

podyplomowa)

Źródła: Reckon LLP (2006); The evolution of the European chemical industrial sector over the last 5 years: wykres oparty na danych EU Labour Force Survey


Wykres 8.1: Przemysł chemiczny* w UE: emisja gazów cieplarnianych, zużycie energii i produkcja

Emisja gazów cieplarnianych Zużycie energii Produkcja

Źródła: Cefic Chemdata International i European Environment Agency (EEA)*razem z farmaceutycznym

Wskaźnik 1997=100Emisja gazów cieplarnianych

Zużycie energii

Produkcja

Wykres 8.1: Przemysł chemiczny* w UE: emisja gazów cieplarnianych, zużycie energii i produkcja

Emisja gazów cieplarnianych



UE Azja i Pacyfik Ameryka Płd.

Wykres 3.5: Międzynarodowe porównanie wzrostu produkcji przemysłu chemicznego

Średni wzrost roczny (1997-2007)Azja i Pacyfik* 5,7%Ameryka Płd. 3,2%NAFTA 1,4% UE 1,3%

Źródło: Cefic Chemdata International *Azja i Pacyfik obejmują: Japonię, Chiny, Indie, Koreę, Malezję, Filipiny, Singapur, Tajwan, Tajlandię, Pakistan, Bangladesz i Australię

UE

Ameryka Północna

Azja i Pacyfik

Ameryka Południowa



Łańcuch wartości – drugie spojrzenie

Nieorganiczne produkty wyjściowe

Wyroby petrochemiczne i ich

pochodne

Polymers

Odczynniki specjalistyczne i

półprodukty

Źródła: Statistisches Bundesamt, VCI

Schätzungen basierend auf Input-Output-Rechnung

und Wareneingangsstatistik, Farmaceutyki

Detergenty i środki higieny osobistej

Vortrag von Christian Bünger bei der DECHEMA am 27.03.2009


Łańcuch wartości przemysłu chemicznego

Produkty nieorganiczne

Petrochemiczne

Polimery

Odczynniki specjalistyczne i

półprodukty

Detergenty i środki higieny

osobistej

Farmaceutyki

Produkty konsumpcyjne

i usługi

Input-Output-Tabellen 2004 des Statistischen Bundesamtes, VCI

Plastyki 24,3%

Metalurgia 13,1%

Konstrukcja pojazdów 9,0%

Przemysł budowlany 9,0%

Przemysł drzewny i meblarski 8,4%

Przemysł papierniczy 7,5%

Przemysł tekstylny 5,6%

Rolnictwo 5,4%

Przemysł energetyczny 5,2%

Przemysł maszynowyy 3,8%

S

u

r

o

w

c

e


SWOT- analiza europejskiego przemysłu chemicznego

Źródło: http://www.chemcompass.de/

Tabela 3.1: Mocne i słabe strony, szanse i zagrożenia SusChem i przemysłu chemicznego

• UE ma dobrą infrastrukturę do produkcji chemicznej

• UE ma najefektywniejszą zdolność produkcyjną ze względu na

zużycie zasobów i emisję CO2

• UE ma dopływ wysoko wykwalifikowanych pracowników

• Światowy lider w produkcji chemikaliów (farmaceutyków i

odczynników specjalistycznych), enzymów i biospecyfików

• Dostęp do szerokiej gamy odnawialnych zasobów w UE

• Brak przedsiębiorców

• Wolny przekład badań i rozwoju na produkty komercyjne

• Brak umiejętności wykorzystywania nowych możliwości

• Brak specjalistycznych instytutów technologicznych

• Niewystarczające nakłady na badania i rozwój

• Brak informacji w przemyśle na temat zastosowań biotechnologicznych

• Niewystarczająca koordynacja krajowych i europejskich programów

badawczych

• UE ma lepszy punkt startowy do rozwijania innowacyjnych, wiodących

produktów opartych na jej prosperującym sektorze chemicznym

• UE może:

- stać się liderem rynkowym w zrównoważonej chemii

- budować na swojej pozycji światowego lidera biotechnologii

przemysłowej aby zdobyć przewagę na konkurencyjnym rynku

- spełniać coraz ostrzejsze światowe normy środowiskowe

Mocne strony Słabe strony

Szanse Zagrożenia

• Konkurencja z USA i Azji

• Brak społecznej akceptacji nowych produktów i procesów

• Ryzyko wycofania się firm chemicznych z UE

• Nieadekwatne regulacje i nadmierna biurokracja

(przeniesienie produkcji do krajów o niższych standardach)

• Niesprzyjające warunki podatkowe i monetarne


2. Wizerunek chemii


Wizerunek chemii

• Tekst Armanda Lattesa

• Film wyprodukowany na podstawie tekstu

• Film jest uproszczeniem i będzie kontrowersyjny

• Jest inny film ..\..\Module material\Module-2\Diasenzachimica-Disponibile_in_DVD.wmv

• I badania CEFIC ..\..\Module material\Module-2\CEFIC-publicopiniononchemistry-PES_04_Ex_Summ.doc


Jaka jest Twoja opinia?

• Czy pokazałbyś jeden z filmów (lub oba) na Twojej lekcji?

• Dla uczniów w jakim wieku ten film jest odpowiedni, i w jakiej sytuacji?

• Jakie są wady filmów – jakie wnioski wyciągasz z dydaktycznego punktu widzenia?

• Jakie zadania dałbyś uczniom po obejrzeniu filmu (-ów)?


3. Z laboratorium do fabryki


Zastanówmy się.....

• Czy wiedziałeś, że polimeryzacja 1 tony akrylanu etylu wygeneruje wystarczająco dużo energii, aby ogrzać 2 tony wody o temperaturze 20° do 100°C?

• Które główne cechy procesów technologicznych można znaleźć w następującej tabeli?

M2-Commerceinnovation-EN-0.2 CITIES Project N. 129193-CP-1-2006-1-DE–COMENIUS–C21 29http://www.scientificupdate.co.uk/images/eventlist/brochures/bpscuk.pdf

Od 500 ml kolby do skali wielotonowejCeleNauczenie praktycznych aspektów projektowania skalowalnego procesu otrzymywania odczynników specjalistycznych i wdrożenie go w skali laboratoryjnej - syntez kilogramowych i półtechnicznej, przez zbadanie wpływu metod działania w wielkiej skali i ograniczeń sprzętowych na bezpieczeństwo procesu, obsługę, wydajność, selektywność i jakość produktu.

Po skończeniu kursu, uczestnicy będą mogli lepiej :• ocenić przeskalowanie i bezpieczeństwo procesu• zidentyfikować etapy procesu, w których mogą pojawić się problemy po zwiększeniu skali • zaprojektować procesy, które zminimalizują lub zapobiegną trudnościom związanym ze zwiększeniem skali• wybrać metody działania i sprzęt do efektywnego zwiększenia skali• obliczyć szybkość usuwania ciepła i bezpieczne szybkości dodawania reagentów• określić warunki mieszania dla zwiększonej skali• zaprojektować krystalizację, która może być przeprowadzona z powodzeniem w danej skali• przewidzieć oddzielenie stałych produktów w wielkiej skali• zminimalizować wpływy przeskalowania na wydajność, selektywność i czystość produktu

ZarysProjektowanie procesu w skali przemysłowej• Strategie rozwoju procesu• Znaczenie inżynierii w projektowaniu procesów

Zwiększenie skali – przegląd• Rola skali półtechnicznej• Przegląd zagadnień związanych ze zwiększeniem skali• Kwestie transferu technologii

Reaktory okresowe• Typowe procesy i sprzęt w fabrykach• Charakterystyka działania reaktorów okresowych

Surowce• Surowiec i wybór drogi• Metody i zagadnienia obciążenia w wielkiej skali

Kontrola temperatury• Kontrola temperatury w wielkiej skali• Transfer ciepła w reaktorach okresowych• Kontrola reakcji egzotermicznych

Śledzenie postępu reakcji• Określanie punktu końcowego reakcji• Metody/zagadnienia pobierania próbek• Techniki analityczne on-line

Mieszanie• Sprzęt do mieszania w wielkiej skali• Reakcje limitowane mieszaniem• Mieszanie przy zwiększaniu/zmniejszaniu skali

Chłodzenie• Ekstrakcja ciecz-ciecz• Zagadnienia ciągłości fazy i emulsji

Destylacja i rozdzielanie• Destylacja różniczkowa• Azeotropy i wymiana rozpuszczalnika

Krystalizacja i strącanie • Podstawowe prawa/oszacowanie wydajności • Kontrolowanie przesycenia• Zagadnienia przy zwiększaniu skali

Oddzielanie produktu i suszenie• Rozdzielanie ciało stałe-ciecz w wielkiej skali• Sprzęt do filtracji i suszenia• Modelowanie filtracji i suszenia

Ocena zagrożeń i bezpieczeństwa procesu• Ogólne zagrożenia w procesach w wielkiej skali• Oszacowanie zagrożeń procesowych


Modelowy przykład dla studentów

• Uniwersytet Rovira i Virgili z Tarragony w Hiszpanii i partnerzy przygotowali modelowy przykład na lekcję – z prostymi, niedrogimi i nieszkodliwymi eksperymentami

• Uniwersytet ten jest założycielem i członkiem APQUA, organizacji zajmującej się naukową edukacją szkolną


Zrównoważony rozwój dla wyspy

• Punkt wyjściowy: kryzys ekonomiczny i społeczny

• Co jest potrzebne do procesu przemysłowego – dostawy

materiałów, instalacje produkcyjne, pracownicy,

zarządzanie, utylizacja

• Produkcja gipsu i kleju z wapienia i mleka

• Zwiększenie skali – zaprojektowanie fabryki

• Podejmowanie decyzji politycznych

• Nasz styl życia – ślad ekologiczny, zachowania

konsumenckie, zrównoważony rozwój

Jesteście obywatelami Wyspy Bonita i musicie podjąć decyzje dotyczące jej przyszłości ekonomicznej – chroniąc środowisko i podnosząc jego znaczenie


Zakład czyszczący monety

1. Umieść brudną monetę w zbiorniku A zestawu eksperymentalnego. Dodaj tyle wody, aby przykryła ona monetę. Dodaj 3 łyżki soli. Mieszaj pręcikiem, aż sól się rozpuści. Co obserwujesz?

2. Umieść brudną monetę w zbiorniku B. Dodaj roztwór kwasu octowego, aż do przykrycia monety. Mieszaj. Co obserwujesz?

3. Umieść brudną monetę w zbiorniku C. Dodaj roztwór kwasu octowego, aż do przykrycia monety. Dodaj 3 łyżki soli. Co obserwujesz?

4. Wyjmij monety ze zbiorników używając pręcika, przemyj je wodą i osusz ręcznikiem papierowym.


Zapisz co zaobserwowałeś

ZbiornikUżyty

zestawKolor wskaźnika; obserwacje

A moneta + sól + woda

B moneta + roztwór kwasu octowego

C moneta + roztwór kwasu octowego +

sól


Pytanie 1: Która mieszanina była najefektywniejsza do czyszczenia monet?

Pytanie 2: Poniższy diagram przedstawia proces technologiczny w uproszczonej formie. Uzupełnij brakujące fragmenty!

dostarczane otrzymywane

Analiza wyników

Produkty pożadane

Niepożądane produkty uboczne

proces


Planowanie zakładu

Pytanie 3: Wyobraź sobie, że zakład musi wyczyścić tony monet, aby proces był ekonomicznie opłacalny. Pomyśl jak powinien wyglądać taki zakład. Uzupełnij tabelkę z następującymi kolumnami:

• Materiał przychodzący• Materiał wychodzący• Instalacje• Załoga/wykwalifikowany personel


Jak wyglądałby taki zakład?

VINEGAR

FABRYKA ODSALAJĄCA

ZBIORNIKCZYSZCZĄC

Y

BRUDNE MONETY MIEDZIANE

SÓL ŚCIEKI

Do morza

PRZYBYCIE MATERIAŁÓW CZYSTE MONETY

MIEDZIANE

Dystrybucja do klientów

OCET


Projekt miedź

• Czym jest miedź? Opisz jej wygląd. Jakie są zastosowania miedzi w życiu codziennym?

• Poszukaj gdzie i kiedy ludzie znaleźli miedź w środowisku naturalnym (wskazówka: czym była Epoka Brązu?).

• Jak wyglądają materiały zawierające miedź? Jak są one wykorzystywane?

• Jak dużo mamy tych materiałów i gdzie się znajdują? • Sprawdź zawartość procentową miedzi w skorupie ziemskiej.• Jak dzisiaj otrzymuje się miedź (jakie procesy się stosuje)? Sprawdź

jak energetycznie wydajne są te procesy.• Jak ekstrakcja miedzi wpływa na środowisko?• Które aspekty szkodliwości dla zdrowia i środowiska muszą być

wzięte pod uwagę przy pracy i w czasie używania metalicznej miedzi, jej stopów i związków?

• Czy Twój organizm zawiera miedź – a jeśli tak, to jak dużo, gdzie i dlaczego?


Projekt miedź II: odzyskiwanie miedzi z kabli

Zamierzamy rozmawiać o ważnym zagadnieniu odzyskiwania używanych metali w celu ich powtórnego, maksymalnego wykorzystania dla dobra środowiska.

http://waste.environmental-expert.com/STSE_resulteach_product.aspx?cid=426&idprofile=139&idproduct=13734


4. Zwiedzanie obiektów


Wkład Polski na stronie CITIES

• Większość lekcji chemii, w przeciwieństwie do lekcji biologii, odbywa się w szkole

• Zajęcia pozaszkolne – na dworze/na łonie natury, w fabrykach – wymagają przygotowania i oceny

• Materiały zawierają wskazówki i pytania/zadania

• Dyskutuje się ograniczenia i korzyści z takich zajęć.

Documents

K omerc jalizacja i i nno w a cje – nasza przyszłość