環(huán)境材料學-第5章-材料的生態(tài)設(shè)計課件

第五章材料的生態(tài)設(shè)計環(huán)境材料學第五章材料的生態(tài)設(shè)計環(huán)境材料學前言：生態(tài)設(shè)計的重要性設(shè)計至關(guān)重要，產(chǎn)品設(shè)計階段決定了環(huán)境污染的大小，例如殺蟲劑、氟利昂等物質(zhì)從材料或產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)的設(shè)計階段就考慮到環(huán)境影響的因素適當?shù)墓に囋O(shè)計，可減少或避免90%的環(huán)境污染前言：生態(tài)設(shè)計的重要性設(shè)計至關(guān)重要，產(chǎn)品設(shè)計階段決定了環(huán)境污2目錄1.材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展2.材料的生態(tài)設(shè)計3.生態(tài)設(shè)計案例分析目錄1.材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展31.材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展1.材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展41.1可持續(xù)發(fā)展文明：人類在認識世界改造世界活動中所創(chuàng)造的物質(zhì)成果和精神成果的總和。各式各樣的環(huán)境問題是人類文明進程中的伴生物。1.1可持續(xù)發(fā)展文明：人類在認識世界改造世界活動中所創(chuàng)造的人類文明發(fā)展的階段特征發(fā)展形勢狩獵文明農(nóng)業(yè)文明工業(yè)文明后工業(yè)文明時間B.C.200萬年—B.C.1萬年B.C.1萬年—18世紀18世紀—今天今天—態(tài)度依賴自然改造自然征服自然善待自然環(huán)境問題不明顯水土流失全球公害預防對策聽天由命牧童經(jīng)濟環(huán)境保護可持續(xù)發(fā)展《增長的極限》提出的問題及措施問題：加速工業(yè)化、快速的人口增長、普遍的營養(yǎng)不良、不可再生的資源耗盡、環(huán)境惡化措施：1975年停止人口增長、1990年停止工業(yè)投資增長人類文明發(fā)展的階段特征發(fā)展形勢狩獵文明農(nóng)業(yè)文明工業(yè)文明后工業(yè)20世紀全球十大環(huán)境問題1氣候變暖6土地荒漠化2臭氧層破壞7大氣污染3生物多樣性減少8水體污染4酸雨蔓延9固體廢棄物污染5森林銳減10海洋污染上圖總結(jié)了20世紀全球十大環(huán)境問題，可見各種各樣的環(huán)境問題幾乎都是人類文明進程中的伴生物20世紀全球十大環(huán)境問題1氣候變暖6土地荒漠化2臭氧層破壞7傳統(tǒng)的發(fā)展傳統(tǒng)的發(fā)展只重視物質(zhì)財富增加，只顧謀求自身的、局部的、暫時的經(jīng)濟性，進而帶來全局性的、影響后代子孫的災(zāi)難。伴隨著環(huán)境問題的出現(xiàn)，以及對發(fā)展目標的重新認識，人類開始反思，從而產(chǎn)生了可持續(xù)發(fā)展的思想。傳統(tǒng)的發(fā)展傳統(tǒng)的發(fā)展只重視物質(zhì)財富增加，只顧謀求自身的、局部81972.6.5斯德哥爾摩聯(lián)合國人類環(huán)境研討會上首次提出可持續(xù)發(fā)展的概念。1987.4.27世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)表了一份題為《我們共同的未來》的報告，系統(tǒng)闡述了可持續(xù)發(fā)展的思想：“既能滿足當代人的需要,又不對后代人滿足其需要的能力構(gòu)成危害的發(fā)展”。1992.6.3里約熱內(nèi)盧聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會官方對可持續(xù)發(fā)展討論的一個高峰大會通過了《里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言》以及《二十一世紀議程》。1972.6.5斯德哥爾摩聯(lián)合國人類環(huán)境研討會上首次9可持續(xù)發(fā)展是指經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，它們是一個密不可分的系統(tǒng)，既要達到發(fā)展經(jīng)濟的目的，又要保護好人類賴以生存的大氣、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)展和安居樂業(yè)?？沙掷m(xù)發(fā)展與環(huán)境保護既有聯(lián)系，又不等同。環(huán)境保護是可持續(xù)發(fā)展的重要方面?？沙掷m(xù)發(fā)展的核心是發(fā)展，但要求在嚴格控制人口、提高人口素質(zhì)和保護環(huán)境、資源永續(xù)利用的前提下進行經(jīng)濟和社會的發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展是指經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展，它們是一個10可持續(xù)發(fā)展的要點不否定經(jīng)濟增長強調(diào)經(jīng)濟發(fā)展以自然資源為基礎(chǔ)，同環(huán)境承載能力相協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程中盡量少投入、多產(chǎn)出消費過程中盡量多利用、少排放最終目標：實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益的統(tǒng)一?？沙掷m(xù)發(fā)展的要點不否定經(jīng)濟增長2.材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展材料工業(yè)是典型的資源消耗和環(huán)境污染過程。在材料工業(yè)中有效地利用有限的資源，減少材料對環(huán)境的負擔性，具有重要意義。2.材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展材料工業(yè)是典型的資源消耗和環(huán)境污染材料資源原料材料流F-10F-4標準LCA方法數(shù)據(jù)庫指標污染控制污染修復再利用污染治理清潔生產(chǎn)再循環(huán)環(huán)境工程材料環(huán)境降解材料環(huán)境協(xié)調(diào)材料綠色材料生態(tài)設(shè)計評價工藝產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展材料可持續(xù)發(fā)展的一些因素環(huán)境材料評價產(chǎn)品環(huán)境設(shè)計工藝過程環(huán)境負擔性資源和能源效率材料資源原料材料流F-10F-4標準LCA方法數(shù)據(jù)庫指標污染高投入、高消耗、高污染低投入、低消耗、低污染

資源節(jié)約型產(chǎn)品替代資源消耗型產(chǎn)品環(huán)境協(xié)調(diào)工藝替代環(huán)境損害工藝技術(shù)先進生產(chǎn)過程淘汰技術(shù)落后生產(chǎn)過程精細化管理替代粗放化管理材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的方向高投入、高消耗、高污染低投入、低消耗、14

實現(xiàn)材料可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在于：在開發(fā)新材料，滿足其需要的使用性能及可接受的經(jīng)濟性能的同時，注意材料的環(huán)境性能，包括降低資源和能源的消耗，減小環(huán)境污染，并提高其循環(huán)再利用率。另外，材料科學技術(shù)的發(fā)展也使人類有能力考慮材料設(shè)計、生產(chǎn)、適用、廢棄、回收等過程的環(huán)境問題。實現(xiàn)材料可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵在于：目前重點：加強資源再生利用研究，特別是廢物再生循環(huán)利用的研究和應(yīng)用，以提高資源效率；在生產(chǎn)過程中采用清潔生產(chǎn)的工藝，向零排放零污染的方向努力；加強環(huán)境管理，特別是ISO14000國際環(huán)境管理標準的推進有助于可持續(xù)發(fā)戰(zhàn)略的事實。目前重點：5.2材料的生態(tài)設(shè)計：實現(xiàn)可持續(xù)途徑5.2.1生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部，生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物環(huán)境之間，在一定時間內(nèi)保持能量與物質(zhì)輸入、輸出動態(tài)的相對穩(wěn)定狀態(tài)。污染物的排放破壞生態(tài)平衡（大氣污染、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞）環(huán)境材料與生態(tài)平衡：材料生產(chǎn)和使用過程中維持生態(tài)平衡，實質(zhì)是資源平衡、能源平衡和環(huán)境平衡。5.2材料的生態(tài)設(shè)計：實現(xiàn)可持續(xù)途徑5.2.1生態(tài)平衡17生態(tài)設(shè)計的提出20世紀70年代為環(huán)境而設(shè)計、環(huán)保設(shè)計性能設(shè)計、成本設(shè)計、環(huán)境設(shè)計（生態(tài)設(shè)計）圖5.2生態(tài)設(shè)計的提出20世紀70年代圖5.218生態(tài)設(shè)計的基本思想在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預防污染的措施納入產(chǎn)品設(shè)計之中，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響降到最小。對工業(yè)設(shè)計而言，生態(tài)設(shè)計的核心是3R，減少物質(zhì)和能源的消耗，減少有害物質(zhì)的排放，而且要使產(chǎn)品及零部件能夠方便的分類回收并循環(huán)利用。生態(tài)設(shè)計的基本思想在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預防污染的措施納入19生態(tài)設(shè)計的內(nèi)容材料的選擇與管理、產(chǎn)品的可拆卸性設(shè)計、產(chǎn)品的可回收性設(shè)計、產(chǎn)品包裝與工藝技術(shù)設(shè)計生態(tài)設(shè)計的內(nèi)容材料的選擇與管理、20圖5.3環(huán)境材料學-第5章-材料的生態(tài)設(shè)計ppt課件21生態(tài)設(shè)計原則首先考慮所有材料、能量輸入和輸出，盡可能為無害而努力；預防廢棄物的產(chǎn)生比廢棄物的處理和清除更重要；后處理過程設(shè)計為能源、處理消耗最??；產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的設(shè)計必須考慮所有被投入的能量與物質(zhì)的綜合利用；產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)該使物質(zhì)、能量、空間和時間都能達到最高效率；在考慮再循環(huán)、再利用效果時，所有過程都應(yīng)該被認為是一種投資；產(chǎn)品耐久性是一個設(shè)計目標，但不是永久性；如果技術(shù)方案中含有不必要的成本或投資，這個方案需要重新考慮；為便于回收，盡量降低產(chǎn)品所含材料成分的多樣性；產(chǎn)品、過程和系統(tǒng)應(yīng)該考慮服役后的影響；盡可能使所投入的材料和能源能夠再回收利用。生態(tài)設(shè)計原則首先考慮所有材料、能量輸入和輸出，盡可能為無害而225.2.3材料生態(tài)設(shè)計方法面向產(chǎn)品的整個生命周期，是從搖籃到再生的系統(tǒng)設(shè)計，是在根本上防止環(huán)境污染、節(jié)約資源和能源的一種重要系統(tǒng)過程。主要包括系統(tǒng)設(shè)計：整體性、綜合性、最優(yōu)化模塊化設(shè)計（汽車、計算機、復印機等）長壽命設(shè)計再生設(shè)計：回收可能性、回收價值、回收處理方法等5.2.3材料生態(tài)設(shè)計方法面向產(chǎn)品的整個生命周期，是從搖籃23關(guān)于材料再生設(shè)計直接再利用（磚瓦）零部件的回收再利用（標準通用）作為原料再利用（塑料回收）能源回收再利用（廢熱余熱再利用）關(guān)于材料再生設(shè)計直接再利用（磚瓦）245.3生態(tài)設(shè)計案例分析5.3.1EcosystemsBrand家具設(shè)計原料生態(tài)化，減少材料種類和二次加工原材料消耗最小化，提高資源效率可拆卸設(shè)計，方便運輸和分類回收提供統(tǒng)一回收途徑，提高資源循環(huán)利用率，減少廢棄物5.3生態(tài)設(shè)計案例分析5.3.1EcosystemsB25圖5.5圖5.5265.3.2家電行業(yè)的生態(tài)設(shè)計日本的成功經(jīng)驗提出“電子廢物處理廠”視作生產(chǎn)新資源的“再生原料生產(chǎn)廠”的全新理念編制《家電產(chǎn)品再生利用性評價手冊（導則）》，積極引導家電生產(chǎn)廠采用生態(tài)設(shè)計，進行新產(chǎn)品評價制定廢棄家電產(chǎn)品再生利用指標并適時調(diào)整；廢棄家電處理信息反饋實現(xiàn)“從家電到家電”封閉式再生利用5.3.2家電行業(yè)的生態(tài)設(shè)計日本的成功經(jīng)驗27冰箱小型化和節(jié)能設(shè)計冰箱小型化和節(jié)能設(shè)計28集中化設(shè)計減少資源和能源消耗筆記本和臺式機智能手機集中化設(shè)計減少資源和能源消耗筆記本和臺式機29模塊化設(shè)計和可拆卸性設(shè)計便于維護和回收圖5.7模塊化設(shè)計和可拆卸性設(shè)計便于維護和回收圖5.730環(huán)保收音機環(huán)保收音機31機殼用木頭制成，待機耗電低，機身外覆水性涂料，外包裝材料70%可回收，說明書使用再生紙機殼用木頭制成，待機耗電低，32環(huán)境材料學-第5章-材料的生態(tài)設(shè)計ppt課件33根據(jù)你對可持續(xù)發(fā)展的理解，考慮如何實現(xiàn)（1）金屬材料，（2）高分子材料，（3）無機非金屬材料（選一種）的可持續(xù)發(fā)展，并提出幾項可具體實施的技術(shù)措施。金屬材料：1.利用微生物冶金；2.代替含稀缺合金元素的新型合金材料和不含毒害元素的材料，3.金屬廢棄物無害資源化轉(zhuǎn)化技術(shù)；4.開發(fā)通用合金，形成綠色/生態(tài)材料體系，有利于材料的回收與再生利用。高分子材料：1）建立必要的法規(guī)，加強全民的環(huán)保意識；2）回收塑料，變廢為寶，燃燒廢舊塑料利用熱能，熱分解提取