材料生态设计.ppt

第三章 材料的生态设计Ecodesign of Materials 什么是生态？ ? 生态（Eco-）一词源于古希腊字，意思是指“家”(house)或者我们的环境。 ? 简单的说，生态就是指一切生物的生存状态，以及它们之间和它们与环境之间环环相扣的关系。 1866年德国动物学家赫克尔(Ernst Heinrich Haeckel)初次把生态学定义为“研究动物与其有机及无机环境之间相互关系的科学”，特别是动物与其他生物之间的有益和有害关系。 3.1 可持续发展原理 现代设计: 影响材料的可持续发展有许多因素， 主要有材料的环境影响评价，投入的资源和能源利用效率、工艺过程的环境负担性以及产品的环境设计等。 3.2 生态设计的概念 山本良一：设计+LCA 生态设计是在产品的生命周期内，着重考虑产品的环境性能，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、质量和使用寿命等的设计。 广义上讲，生态设计是指任何与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最小的设计形式。这种协调意味着设计尊重生物多样性，减少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，以有帮助改善人居环境及生态系统的健康。不仅涉及产品，还包括原材料、生产过程、产业系统、景观和建筑等。 一是社会经济体制的重构或新的社会经济制度的建立，如施行循环再生、生态税制改革，即实行资源消费税，扩大生产者责任及实行排污市场管理等。 其次，基于市场机制的环境标识所导致的绿色采购，推行绿色金融如绿色公债，或绿色储蓄等，都会有助于推动产业向可持续发展的生产方向迈进 。 相关者协作：生态设计是基于产品生命周期链的设计方法，在设计过程中，需要各利益相关者共同参与及协作，这些利益相关者包括：生产者、供应商、消费者、废弃物管理者、资源回收者及政策制订者。 扩大了产品的寿命周期（从摇篮到重生） 生态设计是并行闭环设计 传统设计（串行开环设计过程）： 市场分析 产品设计 生产制造 销售 使用 产品废弃 生态设计有利于保护环境，维护生态系统平衡 生态设计可以防止地球上矿物资源枯竭 生态设计的结果是减少了废弃物数量及其处理的棘手问题（将废弃物的产生消灭在萌芽状态） 3.3.1 材料生产的资源效率 在一般意义上， 资源是指人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。资源是自然环境的重要组成部分， 通常又称为自然资源。 自然资源通常可以分为三大类， 第一类称为取之不尽的资源， 如空气、风、太阳能等； 第二类称为可再生的资源， 如生物体、水、森林、草地、海洋、土壤等； 第三类称为非再生资源， 如矿物、化石燃料等。 无论是矿产能源还是矿产资源，都是材料生产和加工的源头，与环境材料具有密不可分的关系。从生态环境的角度讨论资源短缺， 主要指非再生资源的储量、供应与人类需求的矛盾。 广义上说， 资源效率指在某一生产过程中所产出的有用产品占所投入原料总量的百分比。在材料的生态设计中，资源效率是必须考虑的一个方面。 3.3.2 材料流理论 分析材料的资源效率，最有效的工具就是材料流分析方法。 材料流（Materials flow） ，又称物质流(Mass flow) ，也称材料链(substance chain) 。 材料流理论是指用数学物理方法对在工业生产过程中按照一定的生产工艺所投入的原材料的流动方向和数量的一种定量分析的理论。 主要用于研究、评价工业生产过程中所投入的原材料的资源效率，找出提高资源效率的途径。 （1）4倍因子理论 （ Factor 4 ） 是德国 WUPPERTAL 气候、 能源和环境研究所所长von Weizsaecker 教授于 90 年代初首先提出来的。 按 1995 年的数据，占全世界总人口 20% 的富人，每年消耗全世界 82.7% 的能源和资源；而 80% 的其他各阶层人士，每年消耗的能源和资源仅占世界总消耗量的17.3%。为了既保持已有的高质量的生活，又努力消除贫富之间的差异，von Weizsaecker 计算得出，若能通过采取技术措施，将现有的资源和能源效率提高 4 倍，才有可能达到上述的目标。这就是4倍因子理论提出的依据。 F-4含义： 在经济活动和生产过程中，通过采取各种技术措施， 将能源消耗、资源消耗降低一半，同时将生产效率提高一倍，将现有的资源和能源效率提高4倍. 从资源效率角度减少了原材料消耗、增加产品的有效产出； 从环境保护角度减少了污染物的排放， 治标又治本。 所以，提高资源效率是实现社会、经济可持续发展的根本性措施。 Weizsaecker 教授的专著《 4 倍因子：半份消耗，倍数产出》 出版后仅几个月 ， 该书即被列为最佳畅销书。 （2）10倍