71材料生態(tài)設(shè)計(jì)與加工解析課件

第七章

材料的生態(tài)設(shè)計(jì)與加工第七章

材料的生態(tài)設(shè)計(jì)與加工本講主要內(nèi)容生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展?生態(tài)平衡?材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展材料的生態(tài)設(shè)計(jì)及案例?生態(tài)設(shè)計(jì)的理念、原則及方法?原材料及產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)案例生態(tài)加工及清潔生產(chǎn)?生態(tài)加工技術(shù)?清潔生產(chǎn)技術(shù)本講主要內(nèi)容生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展生態(tài)平衡在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物環(huán)境之間，在一定時(shí)間內(nèi)保持能量與物質(zhì)輸入、輸出動(dòng)態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)平衡在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者可持續(xù)發(fā)展基本定義：可持續(xù)發(fā)展就是指經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，它們是一個(gè)密不可分的系統(tǒng)，既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的，又要保護(hù)好人類(lèi)賴(lài)以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環(huán)境，使子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂(lè)業(yè)。“既能滿(mǎn)足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代人滿(mǎn)足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展?！薄段覀児餐奈磥?lái)》(世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì),1987年)可持續(xù)發(fā)展基本定義：“既能滿(mǎn)足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代人滿(mǎn)足第一節(jié)材料的生態(tài)設(shè)計(jì)減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程的物質(zhì)量，從源頭節(jié)約資源使用和減少污染物的排放。生態(tài)設(shè)計(jì)是將保護(hù)生態(tài)環(huán)境、人類(lèi)健康安全的意識(shí)和技術(shù)有機(jī)地融入材料、產(chǎn)品、以及工業(yè)過(guò)程中的設(shè)計(jì)方法，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小。提高產(chǎn)品和服務(wù)的利用效率，要求產(chǎn)品或包裝以初始形式多次使用,減少次污染。要求物品完成使用的功能后重新變成再生資源。第一節(jié)材料的生態(tài)設(shè)計(jì)減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程的物質(zhì)量，從源一、生態(tài)設(shè)計(jì)的原則一、生態(tài)設(shè)計(jì)的原則生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)+LCA生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)性能成本+生命周期評(píng)估環(huán)境效益生態(tài)材料=材料設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估（LCA）生態(tài)產(chǎn)品=產(chǎn)品設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估（LCA）生態(tài)服務(wù)=服務(wù)設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估（LCA）

生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)+LCA生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估二、生態(tài)設(shè)計(jì)的要素性能使用便利壽命安全加工難易程度維修管理附加值健康衛(wèi)生外表美感精神文化價(jià)值成本制造成本運(yùn)輸成本間接成本環(huán)境影響材料消耗量能耗資源枯竭程度土地消耗量污染物排放量毒性溫室效應(yīng)酸雨二、生態(tài)設(shè)計(jì)的要素性能成本環(huán)境影響三、生態(tài)設(shè)計(jì)的方法三、生態(tài)設(shè)計(jì)的方法四、材料生態(tài)設(shè)計(jì)的技術(shù)內(nèi)容使用環(huán)境材料降低能耗節(jié)約材料減少材料種類(lèi)易拆卸設(shè)計(jì)零部件可循環(huán)再利用材料循環(huán)再利用減少包裝材料四、材料生態(tài)設(shè)計(jì)的技術(shù)內(nèi)容使用環(huán)境材料

材料生態(tài)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)

共同點(diǎn)：兩者均考慮在整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮生態(tài)屬性、并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)保持應(yīng)有功能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性。材料和產(chǎn)品同時(shí)存在于一個(gè)生命周期內(nèi)，追求共同的準(zhǔn)則。兩者區(qū)別：產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)著重考慮生態(tài)材料選擇、產(chǎn)品可拆卸及回收，而材料生態(tài)設(shè)計(jì)著重考慮原料選擇、制造過(guò)程省資源、省能源和無(wú)污染、廢棄后可循環(huán)再生。

材料生態(tài)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)共同點(diǎn)：兩者均考慮在整個(gè)生命五、材料工業(yè)生態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)2.產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)3.生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)設(shè)計(jì)4.產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)設(shè)計(jì)五、材料工業(yè)生態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)1、原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)①減少原材料的使用量②采用再循環(huán)原料③采用低能值原料2、產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)①整合產(chǎn)品功能②優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)③產(chǎn)品部件功能的功能優(yōu)化④模塊化設(shè)計(jì)⑤易于維護(hù)和維修⑥易于再循環(huán)1、原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)3、生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)設(shè)計(jì)①盡可能減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)②選擇對(duì)環(huán)境影響小的生產(chǎn)技術(shù)③使用清潔能源和材料④建立ISO14001環(huán)境管理體系4、產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的演進(jìn)，即系統(tǒng)的輸入（能源與原材料）與產(chǎn)出（產(chǎn)品與廢物）綜合平衡，可體現(xiàn)不同的層次，小到工業(yè)共生體系，大到整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系。3、生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)設(shè)計(jì)功能第一競(jìng)爭(zhēng)追求質(zhì)量耐久性大量消費(fèi)廢棄污染發(fā)生后處理個(gè)別、特殊重視環(huán)境協(xié)調(diào)質(zhì)量適宜分解性省能、省資源可回收再利用污染發(fā)生前預(yù)防通用傳統(tǒng)材料到生態(tài)材料設(shè)計(jì)思想的轉(zhuǎn)換

功能第一競(jìng)爭(zhēng)追求質(zhì)量耐久性大材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——金屬可循環(huán)再生設(shè)計(jì)低合金化；非敏感元素合金化；雜質(zhì)無(wú)害化；高性能長(zhǎng)壽命金屬材料高性能金屬材料：纖維再增韌Fe-Fe復(fù)合金屬材料、結(jié)構(gòu)用鋼、鋁鋰合金、超級(jí)鋁、鎂合金，等；長(zhǎng)壽命金屬材料；生產(chǎn)加工工藝的生態(tài)設(shè)計(jì)熔融還原煉鋼技術(shù)；冶金短流程工藝；金屬材料的近終形加工；金屬材料廢棄物的綜合利用材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——金屬可循環(huán)再生設(shè)計(jì)材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——塑料生態(tài)可降解塑料光降解塑料：共聚物合成、光敏劑等；生物降解塑料：生物破壞性塑料、全生物降解塑料；塑料廢棄物的綜合利用按塑料類(lèi)別分離；化學(xué)再生：還原為油品、單體或其他化學(xué)原料；裂解法；再生過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題有害氣體防治；再生塑料市場(chǎng)的規(guī)范。材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——塑料生態(tài)可降解塑料第二節(jié)清潔生產(chǎn)技術(shù)定義：清潔生產(chǎn)是通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原料選擇、工藝改革、生產(chǎn)過(guò)程管理和物料內(nèi)部循環(huán)利用等環(huán)境的科學(xué)化與合理化，使工業(yè)生產(chǎn)最終產(chǎn)生的污染物最少的一種工業(yè)生產(chǎn)方法和管理思路。從方法上理解：最大限度內(nèi)減少生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢物量；從管理上理解：將綜合預(yù)防的環(huán)境管理策略持續(xù)地應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品和服務(wù)中；從概念上理解：一種對(duì)人類(lèi)和環(huán)境無(wú)害的可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)活動(dòng)；第二節(jié)清潔生產(chǎn)技術(shù)定義：清潔生產(chǎn)是通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原料選一、清潔生產(chǎn)對(duì)環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)60年代70年代90年代一、清潔生產(chǎn)對(duì)環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)60年代70年代90年代實(shí)施清潔生產(chǎn)的核心問(wèn)題：資源、能源的利用水平是否提高；污染物的產(chǎn)生量與排放量是否減少。清潔生產(chǎn)的中心思想是用減少或避免產(chǎn)生污染等始端防止技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的末端治理技術(shù)，節(jié)約原材料和能源，淘汰有害材料，減少污染物和廢棄物的排放，避免廢物排放對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的有害性。在清潔生產(chǎn)的概念中不但含有技術(shù)方面的可行性，還包括經(jīng)濟(jì)方面的可盈利性和社會(huì)方面的可持續(xù)發(fā)展性。實(shí)施清潔生產(chǎn)的核心問(wèn)題：資源、能源的利用水平是否提高；污染物在環(huán)境方面可直接表現(xiàn)出減少或消除污染；在經(jīng)濟(jì)方面可表現(xiàn)出節(jié)約資源能源、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；在技術(shù)方面，所謂的清潔生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品是和現(xiàn)有的工業(yè)和產(chǎn)品相比較而言的，推行清潔生產(chǎn)本身就是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，始終需要新技術(shù)的支持，不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)，改進(jìn)新工藝，提出更新的目標(biāo)，達(dá)到更高的水平。在環(huán)境方面可直接表現(xiàn)出減少或消除污染；二、清潔生產(chǎn)的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)廢物與資源轉(zhuǎn)化理論生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化理論社會(huì)化大生產(chǎn)理論清潔的生產(chǎn)過(guò)程清潔的產(chǎn)品清潔的服務(wù)二、清潔生產(chǎn)的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)廢物與資源轉(zhuǎn)化理論清潔的生產(chǎn)過(guò)程清潔生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)廢物與資源轉(zhuǎn)化理論是以物質(zhì)不滅定律和能量守恒定律為基礎(chǔ)的。在生產(chǎn)過(guò)程中，所有的物料都遵循物質(zhì)平衡原則。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢物越多，則原料亦即資源消耗越大，因?yàn)樗械膹U物都是由原料轉(zhuǎn)化而來(lái)的。清潔生產(chǎn)可使廢物產(chǎn)生量最小化，也就使原料得到了最有效的利用。由廢物與資源轉(zhuǎn)化理論可引出生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化理論。當(dāng)目標(biāo)鎖定在提高資源效率時(shí)，將廢物轉(zhuǎn)化為另一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的資源。在該生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部使物料消耗最少，產(chǎn)品產(chǎn)出率最高是更積極的選擇。即投入原料最少，而使產(chǎn)品的產(chǎn)出率達(dá)到最大，這就是生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化理論的核心。清潔生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)清潔生產(chǎn)的社會(huì)化大生產(chǎn)理論是根據(jù)馬克思主義的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理建立的。

社會(huì)化大生產(chǎn)理論的核心是用最少的勞動(dòng)消耗，生產(chǎn)出最多的滿(mǎn)足社會(huì)需要的產(chǎn)品，這也是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的最高準(zhǔn)則。當(dāng)今世界的社會(huì)化、集約化的大生產(chǎn)和科學(xué)進(jìn)步的工業(yè)政策，為推行清潔生產(chǎn)提供了必要條件。清潔生產(chǎn)的社會(huì)化大生產(chǎn)理論是根據(jù)馬克思主義的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理建立的清潔生產(chǎn)與末端治理的比較清潔生產(chǎn)與末端治理的比較清潔生產(chǎn)內(nèi)容框架及步驟清潔生產(chǎn)清潔能源清潔資源清潔工藝清潔設(shè)備清潔產(chǎn)品清潔服務(wù)清潔管理清潔審計(jì)經(jīng)濟(jì)效益環(huán)境效益社會(huì)效益了解生產(chǎn)管理、環(huán)境管理等方面的現(xiàn)狀提出清潔生產(chǎn)實(shí)施方案并逐步落實(shí)總結(jié)示范企業(yè)推行清潔生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)并在全行業(yè)進(jìn)行推廣清潔生產(chǎn)內(nèi)容框架及步驟清潔生產(chǎn)清潔能源經(jīng)濟(jì)效益了解生產(chǎn)管理、清潔的能源在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最少的能量消耗；對(duì)化石能源要實(shí)現(xiàn)清潔燃燒；開(kāi)發(fā)低污染的新能源，如核能，可控聚變能或再生能源，如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)岬?；有關(guān)能源的有效利用技術(shù)與節(jié)能措施等，從能源利用的途徑使生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程對(duì)環(huán)境影響較小。清潔的能源清潔資源在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最少的原材料消耗；用無(wú)毒材料代替有毒材料，減少有害物料的投放，從源頭控制，避免最終對(duì)環(huán)境的毒性影響。同時(shí)，優(yōu)化原材料的使用，提高材料的使用效率。清潔資源清潔的生產(chǎn)工藝——清潔生產(chǎn)思想產(chǎn)生的最初動(dòng)力清潔的生產(chǎn)工藝流程要求在原料加工、使用、廢棄等過(guò)程中無(wú)污染或少污染，無(wú)排放或少排放；盡量實(shí)現(xiàn)物料自循環(huán)，以及高效率的安全生產(chǎn)過(guò)程；生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施無(wú)毒排放或無(wú)毒副產(chǎn)品。清潔的生產(chǎn)工藝——清潔生產(chǎn)思想產(chǎn)生的最初動(dòng)力清潔的生產(chǎn)設(shè)備——具有良好的密閉生產(chǎn)系統(tǒng)，消除生產(chǎn)過(guò)程中的跑、冒、漏、滴等。改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)先采用不產(chǎn)生或少產(chǎn)生廢物和污染的設(shè)備；提高設(shè)備效率；改進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行條件。生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的噪音也要靠設(shè)備條件來(lái)實(shí)現(xiàn)與維持。清潔的生產(chǎn)設(shè)備——具有良好的密閉生產(chǎn)系統(tǒng)，消除生產(chǎn)過(guò)程中的跑清潔的產(chǎn)品:調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；發(fā)展清潔產(chǎn)品；用對(duì)環(huán)境和人體無(wú)害的產(chǎn)品取代有毒有害的產(chǎn)品；使產(chǎn)品具有良好的使用性能、可接受的經(jīng)濟(jì)成本、適當(dāng)?shù)膲勖?、?duì)人體無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)害、易回收再生等性能。清潔的產(chǎn)品:清潔的服務(wù)指在產(chǎn)品的售后服務(wù)過(guò)程中建立環(huán)境意識(shí)，通過(guò)維護(hù)、保修、更換等一系列環(huán)節(jié)減少對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，建立廢品回收系統(tǒng)，發(fā)展回收、提純工藝，提高廢物回收利用率等也是清潔服務(wù)的內(nèi)容。清潔管理包括實(shí)施現(xiàn)代化管理、提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)組織、控制原料消耗、崗位技術(shù)培訓(xùn)、培養(yǎng)環(huán)境意識(shí)、監(jiān)督規(guī)范執(zhí)行情況等，從而加強(qiáng)生產(chǎn)全過(guò)程管理，通過(guò)管理途徑保障生產(chǎn)效率和環(huán)境保護(hù)各項(xiàng)措施的實(shí)現(xiàn)。清潔的服務(wù)指在產(chǎn)品的售后服務(wù)過(guò)程中建立環(huán)境意識(shí)，通過(guò)維護(hù)、保清潔審計(jì)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)和分析的一種方法，主要通過(guò)對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的檢查評(píng)價(jià)，了解該生產(chǎn)過(guò)程的工藝條件，特別是有毒有害物料及其他廢棄物的產(chǎn)生和排放情況，經(jīng)過(guò)對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可行性分析，判斷現(xiàn)有生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的影響以及為篩選新的生產(chǎn)工藝提供環(huán)境影響的定量數(shù)據(jù)。清潔審計(jì)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)和分析的一種方法，主要通過(guò)對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)第三節(jié)材料的環(huán)境友好加工及制備實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)有兩個(gè)要點(diǎn)：1.提高物料轉(zhuǎn)化過(guò)程的資源效率，即從原料投放到廢棄物排出整個(gè)過(guò)程的有效產(chǎn)出；2.組織生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境意識(shí)，即從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到市場(chǎng)售后服務(wù)，都要關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用對(duì)環(huán)境的影響。清潔生產(chǎn)主要是針對(duì)各種產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的不利影響，以實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防為目標(biāo)，研究、開(kāi)發(fā)并實(shí)施各種環(huán)境友好工藝和技術(shù)。實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的途徑主要包括清潔規(guī)劃和管理，提高資源效率，減少?gòu)U物排放，以及開(kāi)發(fā)環(huán)境友好產(chǎn)品和工藝等等。第三節(jié)材料的環(huán)境友好加工及制備實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)有兩個(gè)要點(diǎn)：材料的生態(tài)加工技術(shù)再循環(huán)利用技術(shù)避害技術(shù)控制技術(shù)補(bǔ)救修復(fù)技術(shù)材料的生態(tài)加工技術(shù)再循環(huán)利用技術(shù)再循環(huán)利用技術(shù)有效地利用自然資源，重視廢物的回收再利用，從而提高資源效率是實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的重要途徑。包括開(kāi)發(fā)和應(yīng)用通過(guò)原材料改變和有毒原材料的替代技術(shù)，減少有害廢物的毒性和數(shù)量，以及將廢物中有價(jià)值資源再生回收，并在生產(chǎn)流程內(nèi)部得到循環(huán)利用等等。資源的回收利用一直是材料可持續(xù)發(fā)展的主題之一，是處理廢棄物和節(jié)省資源、節(jié)約能源的重要措施。資源回收的途徑：廢棄物的單純回收再利用產(chǎn)品或零部件的回收再利用對(duì)廢棄物進(jìn)行加工處理后作為原材料再利用能源回收利用有效地利用自然資源，重視廢物的回收再利用，從而提高資源效率是煉鋼廢水處理及循環(huán)利用工藝煉鋼廢水處理及循環(huán)利用工藝材料合成生產(chǎn)過(guò)程再循環(huán)工藝改進(jìn)原料材料合成生產(chǎn)過(guò)程再循環(huán)工藝改進(jìn)原料開(kāi)發(fā)清潔生產(chǎn)新工藝，減少直至消除廢物和污染物的產(chǎn)生與排放，促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程與環(huán)境過(guò)程相容等等，減少整個(gè)工業(yè)活動(dòng)對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的危害。從根本上提高資源、能源效率，減少和消除污染，實(shí)施零排放工程和綠色工程，這是材料產(chǎn)業(yè)環(huán)境協(xié)調(diào)性發(fā)展的治本之道，是實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)最主要的途徑。具體內(nèi)容包括:減少?gòu)U物排放；采用無(wú)廢、低廢的清潔工藝；通過(guò)工藝技術(shù)改革、設(shè)備改進(jìn)和優(yōu)化工藝操作控制，對(duì)工藝過(guò)程的污染源進(jìn)行削減；實(shí)現(xiàn)污染排放的過(guò)程控制，實(shí)施鼓勵(lì)廢物回收的政策。開(kāi)發(fā)清潔生產(chǎn)新工藝，減少直至消除廢物和污染物的產(chǎn)生與排放，促避害技術(shù)避害技術(shù)系統(tǒng)集成式避害技術(shù)案例：歐美流行將化工廠(chǎng)裝在容器里；如DuPont、Degussa：Micro-reactor.優(yōu)點(diǎn)：

避免有毒有害物質(zhì)運(yùn)輸、儲(chǔ)藏；減少溶劑揮發(fā)；降低噪音；遠(yuǎn)程控制；節(jié)約成本。系統(tǒng)集成式避害技術(shù)案例：歐美流行將化工廠(chǎng)裝在容器里；污染物排放控制技術(shù)污染物排放控制技術(shù)環(huán)境污染的補(bǔ)救修復(fù)技術(shù)環(huán)境污染的補(bǔ)救修復(fù)技術(shù)課堂小結(jié)生態(tài)設(shè)計(jì)是一種理念，是一種方法，它源于人們對(duì)工業(yè)化過(guò)程中浪費(fèi)資源、破壞環(huán)境的反思和對(duì)生態(tài)規(guī)律的認(rèn)識(shí)；生態(tài)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)工業(yè)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)的第一步；生態(tài)設(shè)計(jì)在環(huán)境保護(hù)中占90％的貢獻(xiàn)率，是實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。清潔生產(chǎn)既是一種提高資源效率、減小環(huán)境污染的工業(yè)生產(chǎn)方法；也是一種環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的概念；還是一種工業(yè)生產(chǎn)組織和管理的思路。材料生產(chǎn)加工中的生態(tài)技術(shù)包括再循環(huán)利用技術(shù)，避害技術(shù)，控制技術(shù)，補(bǔ)救修復(fù)技術(shù)。課堂小結(jié)生態(tài)設(shè)計(jì)是一種理念，是一種方法，它源于人們對(duì)工業(yè)化過(guò)第七章

材料的生態(tài)設(shè)計(jì)與加工第七章

材料的生態(tài)設(shè)計(jì)與加工本講主要內(nèi)容生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展?生態(tài)平衡?材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展材料的生態(tài)設(shè)計(jì)及案例?生態(tài)設(shè)計(jì)的理念、原則及方法?原材料及產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)案例生態(tài)加工及清潔生產(chǎn)?生態(tài)加工技術(shù)?清潔生產(chǎn)技術(shù)本講主要內(nèi)容生態(tài)平衡及可持續(xù)發(fā)展生態(tài)平衡在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物環(huán)境之間，在一定時(shí)間內(nèi)保持能量與物質(zhì)輸入、輸出動(dòng)態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)平衡在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者可持續(xù)發(fā)展基本定義：可持續(xù)發(fā)展就是指經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，它們是一個(gè)密不可分的系統(tǒng)，既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的，又要保護(hù)好人類(lèi)賴(lài)以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環(huán)境，使子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂(lè)業(yè)?！凹饶軡M(mǎn)足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代人滿(mǎn)足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展?！薄段覀児餐奈磥?lái)》(世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì),1987年)可持續(xù)發(fā)展基本定義：“既能滿(mǎn)足當(dāng)代人的需要，又不對(duì)后代人滿(mǎn)足第一節(jié)材料的生態(tài)設(shè)計(jì)減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程的物質(zhì)量，從源頭節(jié)約資源使用和減少污染物的排放。生態(tài)設(shè)計(jì)是將保護(hù)生態(tài)環(huán)境、人類(lèi)健康安全的意識(shí)和技術(shù)有機(jī)地融入材料、產(chǎn)品、以及工業(yè)過(guò)程中的設(shè)計(jì)方法，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響為最小。提高產(chǎn)品和服務(wù)的利用效率，要求產(chǎn)品或包裝以初始形式多次使用,減少次污染。要求物品完成使用的功能后重新變成再生資源。第一節(jié)材料的生態(tài)設(shè)計(jì)減少進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程的物質(zhì)量，從源一、生態(tài)設(shè)計(jì)的原則一、生態(tài)設(shè)計(jì)的原則生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)+LCA生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)性能成本+生命周期評(píng)估環(huán)境效益生態(tài)材料=材料設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估（LCA）生態(tài)產(chǎn)品=產(chǎn)品設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估（LCA）生態(tài)服務(wù)=服務(wù)設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估（LCA）

生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)+LCA生態(tài)設(shè)計(jì)=設(shè)計(jì)+生命周期評(píng)估二、生態(tài)設(shè)計(jì)的要素性能使用便利壽命安全加工難易程度維修管理附加值健康衛(wèi)生外表美感精神文化價(jià)值成本制造成本運(yùn)輸成本間接成本環(huán)境影響材料消耗量能耗資源枯竭程度土地消耗量污染物排放量毒性溫室效應(yīng)酸雨二、生態(tài)設(shè)計(jì)的要素性能成本環(huán)境影響三、生態(tài)設(shè)計(jì)的方法三、生態(tài)設(shè)計(jì)的方法四、材料生態(tài)設(shè)計(jì)的技術(shù)內(nèi)容使用環(huán)境材料降低能耗節(jié)約材料減少材料種類(lèi)易拆卸設(shè)計(jì)零部件可循環(huán)再利用材料循環(huán)再利用減少包裝材料四、材料生態(tài)設(shè)計(jì)的技術(shù)內(nèi)容使用環(huán)境材料

材料生態(tài)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)

共同點(diǎn)：兩者均考慮在整個(gè)生命周期內(nèi)，著重考慮生態(tài)屬性、并將其作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)保持應(yīng)有功能質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性。材料和產(chǎn)品同時(shí)存在于一個(gè)生命周期內(nèi)，追求共同的準(zhǔn)則。兩者區(qū)別：產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)著重考慮生態(tài)材料選擇、產(chǎn)品可拆卸及回收，而材料生態(tài)設(shè)計(jì)著重考慮原料選擇、制造過(guò)程省資源、省能源和無(wú)污染、廢棄后可循環(huán)再生。

材料生態(tài)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品生態(tài)設(shè)計(jì)共同點(diǎn)：兩者均考慮在整個(gè)生命五、材料工業(yè)生態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)2.產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)3.生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)設(shè)計(jì)4.產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)設(shè)計(jì)五、材料工業(yè)生態(tài)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)1、原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)①減少原材料的使用量②采用再循環(huán)原料③采用低能值原料2、產(chǎn)品的生態(tài)設(shè)計(jì)①整合產(chǎn)品功能②優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)③產(chǎn)品部件功能的功能優(yōu)化④模塊化設(shè)計(jì)⑤易于維護(hù)和維修⑥易于再循環(huán)1、原材料的生態(tài)設(shè)計(jì)3、生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)設(shè)計(jì)①盡可能減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)②選擇對(duì)環(huán)境影響小的生產(chǎn)技術(shù)③使用清潔能源和材料④建立ISO14001環(huán)境管理體系4、產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的演進(jìn)，即系統(tǒng)的輸入（能源與原材料）與產(chǎn)出（產(chǎn)品與廢物）綜合平衡，可體現(xiàn)不同的層次，小到工業(yè)共生體系，大到整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系。3、生產(chǎn)過(guò)程的生態(tài)設(shè)計(jì)功能第一競(jìng)爭(zhēng)追求質(zhì)量耐久性大量消費(fèi)廢棄污染發(fā)生后處理個(gè)別、特殊重視環(huán)境協(xié)調(diào)質(zhì)量適宜分解性省能、省資源可回收再利用污染發(fā)生前預(yù)防通用傳統(tǒng)材料到生態(tài)材料設(shè)計(jì)思想的轉(zhuǎn)換

功能第一競(jìng)爭(zhēng)追求質(zhì)量耐久性大材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——金屬可循環(huán)再生設(shè)計(jì)低合金化；非敏感元素合金化；雜質(zhì)無(wú)害化；高性能長(zhǎng)壽命金屬材料高性能金屬材料：纖維再增韌Fe-Fe復(fù)合金屬材料、結(jié)構(gòu)用鋼、鋁鋰合金、超級(jí)鋁、鎂合金，等；長(zhǎng)壽命金屬材料；生產(chǎn)加工工藝的生態(tài)設(shè)計(jì)熔融還原煉鋼技術(shù)；冶金短流程工藝；金屬材料的近終形加工；金屬材料廢棄物的綜合利用材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——金屬可循環(huán)再生設(shè)計(jì)材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——塑料生態(tài)可降解塑料光降解塑料：共聚物合成、光敏劑等；生物降解塑料：生物破壞性塑料、全生物降解塑料；塑料廢棄物的綜合利用按塑料類(lèi)別分離；化學(xué)再生：還原為油品、單體或其他化學(xué)原料；裂解法；再生過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題有害氣體防治；再生塑料市場(chǎng)的規(guī)范。材料的生態(tài)設(shè)計(jì)——塑料生態(tài)可降解塑料第二節(jié)清潔生產(chǎn)技術(shù)定義：清潔生產(chǎn)是通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原料選擇、工藝改革、生產(chǎn)過(guò)程管理和物料內(nèi)部循環(huán)利用等環(huán)境的科學(xué)化與合理化，使工業(yè)生產(chǎn)最終產(chǎn)生的污染物最少的一種工業(yè)生產(chǎn)方法和管理思路。從方法上理解：最大限度內(nèi)減少生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢物量；從管理上理解：將綜合預(yù)防的環(huán)境管理策略持續(xù)地應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程、產(chǎn)品和服務(wù)中；從概念上理解：一種對(duì)人類(lèi)和環(huán)境無(wú)害的可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)活動(dòng)；第二節(jié)清潔生產(chǎn)技術(shù)定義：清潔生產(chǎn)是通過(guò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原料選一、清潔生產(chǎn)對(duì)環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)60年代70年代90年代一、清潔生產(chǎn)對(duì)環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)60年代70年代90年代實(shí)施清潔生產(chǎn)的核心問(wèn)題：資源、能源的利用水平是否提高；污染物的產(chǎn)生量與排放量是否減少。清潔生產(chǎn)的中心思想是用減少或避免產(chǎn)生污染等始端防止技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的末端治理技術(shù)，節(jié)約原材料和能源，淘汰有害材料，減少污染物和廢棄物的排放，避免廢物排放對(duì)人類(lèi)和環(huán)境的有害性。在清潔生產(chǎn)的概念中不但含有技術(shù)方面的可行性，還包括經(jīng)濟(jì)方面的可盈利性和社會(huì)方面的可持續(xù)發(fā)展性。實(shí)施清潔生產(chǎn)的核心問(wèn)題：資源、能源的利用水平是否提高；污染物在環(huán)境方面可直接表現(xiàn)出減少或消除污染；在經(jīng)濟(jì)方面可表現(xiàn)出節(jié)約資源能源、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；在技術(shù)方面，所謂的清潔生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品是和現(xiàn)有的工業(yè)和產(chǎn)品相比較而言的，推行清潔生產(chǎn)本身就是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，始終需要新技術(shù)的支持，不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)，改進(jìn)新工藝，提出更新的目標(biāo)，達(dá)到更高的水平。在環(huán)境方面可直接表現(xiàn)出減少或消除污染；二、清潔生產(chǎn)的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)廢物與資源轉(zhuǎn)化理論生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化理論社會(huì)化大生產(chǎn)理論清潔的生產(chǎn)過(guò)程清潔的產(chǎn)品清潔的服務(wù)二、清潔生產(chǎn)的內(nèi)容及理論基礎(chǔ)廢物與資源轉(zhuǎn)化理論清潔的生產(chǎn)過(guò)程清潔生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)廢物與資源轉(zhuǎn)化理論是以物質(zhì)不滅定律和能量守恒定律為基礎(chǔ)的。在生產(chǎn)過(guò)程中，所有的物料都遵循物質(zhì)平衡原則。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢物越多，則原料亦即資源消耗越大，因?yàn)樗械膹U物都是由原料轉(zhuǎn)化而來(lái)的。清潔生產(chǎn)可使廢物產(chǎn)生量最小化，也就使原料得到了最有效的利用。由廢物與資源轉(zhuǎn)化理論可引出生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化理論。當(dāng)目標(biāo)鎖定在提高資源效率時(shí)，將廢物轉(zhuǎn)化為另一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的資源。在該生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部使物料消耗最少，產(chǎn)品產(chǎn)出率最高是更積極的選擇。即投入原料最少，而使產(chǎn)品的產(chǎn)出率達(dá)到最大，這就是生產(chǎn)過(guò)程最優(yōu)化理論的核心。清潔生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)清潔生產(chǎn)的社會(huì)化大生產(chǎn)理論是根據(jù)馬克思主義的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理建立的。

社會(huì)化大生產(chǎn)理論的核心是用最少的勞動(dòng)消耗，生產(chǎn)出最多的滿(mǎn)足社會(huì)需要的產(chǎn)品，這也是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的最高準(zhǔn)則。當(dāng)今世界的社會(huì)化、集約化的大生產(chǎn)和科學(xué)進(jìn)步的工業(yè)政策，為推行清潔生產(chǎn)提供了必要條件。清潔生產(chǎn)的社會(huì)化大生產(chǎn)理論是根據(jù)馬克思主義的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理建立的清潔生產(chǎn)與末端治理的比較清潔生產(chǎn)與末端治理的比較清潔生產(chǎn)內(nèi)容框架及步驟清潔生產(chǎn)清潔能源清潔資源清潔工藝清潔設(shè)備清潔產(chǎn)品清潔服務(wù)清潔管理清潔審計(jì)經(jīng)濟(jì)效益環(huán)境效益社會(huì)效益了解生產(chǎn)管理、環(huán)境管理等方面的現(xiàn)狀提出清潔生產(chǎn)實(shí)施方案并逐步落實(shí)總結(jié)示范企業(yè)推行清潔生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)并在全行業(yè)進(jìn)行推廣清潔生產(chǎn)內(nèi)容框架及步驟清潔生產(chǎn)清潔能源經(jīng)濟(jì)效益了解生產(chǎn)管理、清潔的能源在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最少的能量消耗；對(duì)化石能源要實(shí)現(xiàn)清潔燃燒；開(kāi)發(fā)低污染的新能源，如核能，可控聚變能或再生能源，如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)岬?；有關(guān)能源的有效利用技術(shù)與節(jié)能措施等，從能源利用的途徑使生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程對(duì)環(huán)境影響較小。清潔的能源清潔資源在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最少的原材料消耗；用無(wú)毒材料代替有毒材料，減少有害物料的投放，從源頭控制，避免最終對(duì)環(huán)境的毒性影響。同時(shí)，優(yōu)化原材料的使用，提高材料的使用效率。清潔資源清潔的生產(chǎn)工藝——清潔生產(chǎn)思想產(chǎn)生的最初動(dòng)力清潔的生產(chǎn)工藝流程要求在原料加工、使用、廢棄等過(guò)程中無(wú)污染或少污染，無(wú)排放或少排放；盡量實(shí)現(xiàn)物料自循環(huán)，以及高效率的安全生產(chǎn)過(guò)程；生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施無(wú)毒排放或無(wú)毒副產(chǎn)品。清潔的生產(chǎn)工藝——清潔生產(chǎn)思想產(chǎn)生的最初動(dòng)力清潔的生產(chǎn)設(shè)備——具有良好的密閉生產(chǎn)系統(tǒng)，消除生產(chǎn)過(guò)程中的跑、冒、漏、滴等。改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)先采用不產(chǎn)生或少產(chǎn)生廢物和污染的設(shè)備；提高設(shè)備效率；改進(jìn)設(shè)備的運(yùn)行條件。生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有害的噪音也要靠設(shè)備條件來(lái)實(shí)現(xiàn)與維持。清潔的生產(chǎn)設(shè)備——具有良好的密閉生產(chǎn)系統(tǒng)，消除生產(chǎn)過(guò)程中的跑清潔的產(chǎn)品:調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；發(fā)展清潔產(chǎn)品；用對(duì)環(huán)境和人體無(wú)害的產(chǎn)品取代有毒有害的產(chǎn)品；使產(chǎn)品具有良好的使用性能、可接受的經(jīng)濟(jì)成本、適當(dāng)?shù)膲勖?duì)人體無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)害、易回收再生等性能。清潔的產(chǎn)品:清潔的服務(wù)指在產(chǎn)品的售后服務(wù)過(guò)程中建立環(huán)境意識(shí)，通過(guò)維護(hù)、保修、更換等一系列環(huán)節(jié)減少對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，建立廢品回收系統(tǒng)，發(fā)展回收、提純工藝，提高廢物回收利用率等也是清潔服務(wù)的內(nèi)容。清潔管理包括實(shí)施現(xiàn)代化管理、提高生產(chǎn)效率、優(yōu)化生產(chǎn)組織、控制原料消耗、崗位技術(shù)培訓(xùn)、培養(yǎng)環(huán)境意識(shí)、監(jiān)督規(guī)范執(zhí)行情況等，從而加強(qiáng)生產(chǎn)全過(guò)程管理，通過(guò)管理途徑保障生產(chǎn)效率和環(huán)境保護(hù)各項(xiàng)措施的實(shí)現(xiàn)。清潔的服務(wù)指在產(chǎn)品的售后服務(wù)過(guò)程中建立環(huán)境意識(shí)，通過(guò)維護(hù)、保清潔審計(jì)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)和分析的一種方法，主要通過(guò)對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的檢查評(píng)價(jià)，了解該生產(chǎn)過(guò)程的工藝條件，特別是有毒有害物料及其他廢棄物的產(chǎn)生和排放情況，經(jīng)過(guò)對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可行性分析，判斷現(xiàn)有生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的影響以及為篩選新的生產(chǎn)工藝提供環(huán)境影響的定量數(shù)據(jù)。清潔審計(jì)是環(huán)境影響評(píng)價(jià)和分析的一種方法，主要通過(guò)對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)第三節(jié)材料的環(huán)境友好加工及制備實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)有兩個(gè)要點(diǎn)：1.提高物料轉(zhuǎn)化過(guò)程的資源效率，即從原料投放到廢棄物排出整個(gè)過(guò)程的有效產(chǎn)出；2.組織生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境意識(shí)，即從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)到市場(chǎng)售后服務(wù)，都要關(guān)注產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用對(duì)環(huán)境的影響。清潔生產(chǎn)主要是針對(duì)各種產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的不利影響，以實(shí)現(xiàn)