Le persone dipendono essenzialmente dall’ambiente per l’aria, l’acqua, gli alimenti ed i materiali per vestirsi e ripararsi. Nella società primitiva, i rifiuti prodotti dall’uomo erano naturalmente riciclati per un uso ripetuto. Quando furono introdotte fogne all’aperto e discariche, la natura non fu più in grado di rigenerare e riciclare questi rifiuti entro periodi di tempo normali e furono perciò interrotti i cicli ecologici naturali.

I sistemi economici tradizionali consentono la produzione di manufatti in grande serie, venduti a prezzi che spesso non riflettono il costo reale che la società sopporta in termini di consumo di risorse e di danno ecologico. Ora che la società sta diventando generalmente più consapevole di questo proble­ma, requisiti legali e stime di costo “totale” più realistiche stanno avendo un sempre maggiore impatto sul progetto ingegneristico. Certamente è importante che la migliore conoscenza ingegneristica disponibile sia utilizzata per prendere deci­sioni su queste materie. Possiamo forse stabilire in modo piuttosto semplice gli obiettivi ecologici fondamentali di un progetto ingegneristico nel settore meccanico:
(1) utilizzare i materiali in modo che essi siano economicamente riciclabili entro periodi di tempo ragionevoli senza causare sgradevoli inquinamenti di aria ed acqua
(2) minimizzare la velocità di consumo delle sorgenti di energia non riciclabili (quali i combustibili fossili) sia per conservare queste risorse sia per minimizzare l’inquinamento termico. In certi casi, deve esser presa in considerazione anche la minimizzazione dell’inquinamento acustico.

Come nel caso delle considerazioni sulla sicurezza, per l’ingegnere i fattori ecologici sono molto più difficili da affrontare rispetto ad argomenti quali le tensioni e le deformazioni. Di seguito viene presentata una lista di punti da tenere in considerazione.

1) Considerare tutti gli aspetti dell’obiettivo fondamentale del progetto in modo tale da esser sicuri che esso sia giusto. Per esempio, sono sorte perplessità circa l’utilità di alcune grandi dighe. Vi sono effetti ecologici che possono rendere preferibile seguire un approccio alternativo? Prima di sviluppare il progetto di un vasto sistema autostradale o di uno specifico sistema di trasferimento merci, l’ingegnere deve determinare se la migliore conoscenza disponibile ed il buon senso indicano che il progetto proposto rappresenta la migliore alternativa.

2) Dopo aver accettato l’obiettivo fondamentale del progetto, il prossimo passo è il riesame dei concetti globali che devono essere inclusi nel progetto proposto. Per esempio, un progetto modulare può risultare appropriato laddove componenti specifici o “moduli” siano suscettibili di usurarsi o di diventare obsoleti e possano essere sostituiti con moduli aggiornati che sono intercambiabili con gli originali. Il motore ed il gruppo di trasmissione di una lavatrice domestica può essere un esempio a cui questo metodo può essere applicato. Un altro esempio è l’applicazione di finiture rimovibili sulle principali apparecchiature da cucina In modo da permetterne la sostituzione per realizzare un nuovo schema decorativo senza dover cambiare tutto.

3) Una considerazione importante è progettare per riciclare. Quando nasce un nuovo progetto, sta diventando sempre più importante che l’ingegnere consideri il ciclo ecologico completo includendovi l’eliminazione e la riutilizzazione dell’in­tera macchina e dei suoi componenti. Si consideri un’automobile. Dovrebbero essere utilizzati componenti adatti per la riutilizzazione (con o senza una ricostru­zione) in modo che possano essere rimossi da una macchina “da rottame”. Dovreb­be esser reso il più facile ed economico possibile smontare e suddividere i compo­nenti in base al materiale.

E’ stato suggerito, a mo’ di battuta, che le macchine dovrebbero esser fatte in modo tale che tutti gli accoppiamenti si rompessero quando una macchina da rottame fosse fatta cadere da un’altezza di 9 metri. Apparecchiature automatiche avrebbero quindi scelto i pezzi in base al materiale per un loro riprocessamento. Una proposta più realistica è quella di attaccare il sistema elettrico preassemblato in modo che possa essere rapidamente estratto in un sol pezzo per una facile riutilizzazione del rame.

Sviluppando procedure di riciclaggio secondo queste linee è ovviamente desiderabile che i maggiori costi che un’azienda deve sostenere per il riciclaggio rispetto ai costi connessi con l’abbandono dei vecchi componenti e l’uso di materia­li vergini riflettano i costi reali totali per la società. Nessuna azienda singola potrebbe stare in affari se magnanimamente intraprendesse un costoso programma di riciclaggio per conservare le materie prime e ridurre l’inquinamento se i suoi concorrenti potessero utilizzare liberamente le materie prime ad un prezzo che non riflette questi costi totali per la società.

4) Scegliere i materiali avendo in mente i fattori ecologici. Per questo aspetto sono importanti l’accertata disponibilità in natura di materie prime, le esigenze energetiche di trasformazione, i problemi di inquinamento per la trasformazione (connessi all’aria, all’acqua, alla terra, alla temperatura ed al rumore) e la riciclabilità. Idealmente tutti questi fattori dovrebbero essere considerati nella struttura del prezzo e ciò accadrà probabilmente nel futuro più che nel passato.
Un altro fattore da considerare è la durata relativa di materiali a alternativi nella costruzione di una parte deperibile.

Per esempio, si consideri la grande riduzione nel numero di lamette per rasoi (e nel numero di lamette per rasoi da smaltire) ottenuta cambiando il materiale originale con un acciaio inossidabile. (Ma non sarebbe meglio, da un punto di vista generale, individuare un metodo conveniente ed efficace per riaffilare le lamette piuttosto che gettarle via?).
L’ingegnere dovrebbe anche considerare la compatibilità dei materiali rispetto al riciclaggio, Per esempio, i pezzi pressofusi in lega di zinco deteriorano la qualità del rottame d’acciaio ottenuto compattando i resti delle automobili attuali.

5) Considerare i fattori ecologici quando si stabiliscono i processi di fabbricazione. Per questo aspetto sono importanti l’inquinamento di qualsiasi genere, il consumo di energia e l’efficienza nell’uso dei materiali. Per esempio, le operazioni di formatura quali la formatura a rulli e la forgiatura usano minor materiale (e generano minori scarti) delle lavorazioni con le macchine utensili. Vi possono anche essere importanti differenze nel consumo di energia.

6) L’imballaggio è un’area importante per la conservazione delle risorse e la riduzione dell’inquinamento. Cartoni riusabili e l’uso di materiali riciclali per l’imballaggio sono due aree che stanno ricevendo un’attenzione crescente Forse il tipo di imballaggio ecologicamente più desiderabile è quello comunemente usato per contenere il gelato: il cono.

Quale esempio conclusivo sull’importanza di introdurre sani concetti ingegneristici nelle decisioni che la società prende in materia di ecologia, si consideri la proposta, fatta ad alta voce da uno studente (fortunatamente non era un allievo ingegnere), che l’inquinamento di una centrale elettrica di potenza fosse virtualmente eliminato richiedendo alle società elettriche di azionare i loro genera­tori con motori elettrici!

Ma il problema di proteggere l’ambiente è estremamente serio. Come disse una volta Adlai Stevenson, “Noi viaggiamo insieme, passeggeri su una piccola astronave, dipendenti dalla sua vulnerabile provvista di aria e di terra coltivabile …. preservata dall’annientamento solo dall’attenzione, dal lavoro, e, direi, dall’amore che riserviamo al nostro fragile mezzo”.