登陆注册
14145600000012

第12章 低碳产品与绿色设计(2)

③材料中含有有毒有害物质,如卤素、重金属元素等,造成材料本身在被加工或作为催化剂时对人体和环境造成危害。

3.材料在产品使用过程中对环境的影响

许多产品在使用过程中不断地对环境造成污染,主要是由于材料的原因引起的。例如,含氟电冰箱在使用过程中对环境造成污染是由于选用了氟利昂作为制冷材料,因为氟利昂会对大气臭氧层产生破坏作用,从而导致严重的环境影响。另外,还要避免材料在使用过程中对人体的伤害。

4.材料在产品使用报废后对环境造成的影响

产品在报废后的处理通常是回收利用或废弃,因此不便于回收利用和废弃后难以降解的材料都将造成环境污染。例如当前许多塑料制品使用后造成的白色污染问题就是一个典型的例子。

在材料的提取、制备、生产、使用及废弃的过程中,常消耗大量的资源和能源,并排放大量的污染物,造成环境污染,影响人类健康。20世纪90年代初,世界各国的材料科学工作者开始重视材料的环境性能,从理论上研究评价材料对环境影响的定量方法和手段,从应用上开发对环境友好的新材料及其制品。经过几年的发展,在环境和材料两大学科之间开创了一门新兴学科——环境材料。环境材料的特征一是节约能源和资源;二是减少环境污染,避免温室效应和臭氧层破坏;三是资源容易回收和循环再利用。

环境材料在欧美被称为环境友好型材料或称为环境兼容性材料。环境材料的含义主要还是指材料及其制品对环境污染小或对环境友好等。而在亚洲,主要是中国和日本,汉语和日语有关环境材料的称谓比较相近,如环境材料、生态材料、绿色材料、生态环境材料、环境相容性材料、环境协调型材料或环境调和型材料等。1995年,在西安举行的第二届国际环境材料大会上,与会的国际材料界各方专家经讨论,一致同意将环境友好型材料的各种表达统一为“环境材料”的汉语称谓,这就是汉语“环境材料”名称的正式来源。

1998年,由国家科学技术部、国家863高科技新材料领域专家委员会、国家自然科学基金委员会等单位联合组织在北京召开了一次中国生态环境材料研究战略研讨会。会上就环境材料的称谓、定义进行了详细的讨论,最后各位专家建议将环境材料、环境友好材料、环境兼容性材料等统一称为“生态环境材料”,并给出了一个有关环境材料的基本定义,即:生态环境材料是指同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性,或者能够改善环境的材料。所谓环境协调性是指资源和能源消耗少、环境污染小和循环再利用率高。部分专家认为,这个定义也不是很完整,还有待进一步完善和发展。例如,环境材料除考虑环境性能和使用性能外,还应考虑经济性能。

围绕生态环境材料研究,无论是在材料的环境协调性评价方面,还是在具体生态环境材料的设计、研究与开发方面,都取得了重要进展。

(1)材料的环境协调性评价方法及其应用

日本于1995年成立了JLCA协会,由通商产业省支持,涉及15个主要的工业领域,已对一些典型材料进行了环境协调性评估。该协会从1998年开始在通产省资助下,启动了国家的LCA计划。该项计划5年内投入8.5亿日元,有23家主要工业企业协会、公司和政府研究机构以及大学的参与,旨在建立适合日本国情的材料环境负荷评价方法、LCA数据库和实用的网络系统,以指导和推进全日本材料及其制品产业的环境协调化发展。

德国一研究所利用物质流分析的方法研究了某些国家、地区以及典型材料和产品如铝、建材、包装材料等的物质流动和由此产生的环境负荷,用于指导工业经济材料及产品生产的环境协调发展。

奥地利、加拿大、法国、德国、北欧国家、荷兰、美国等许多国家和欧盟、世界经济与合作组织、国际标准化组织等国际组织都将LCA作为制定标志或标准的方法。在评价中已涉及的材料有:交通运输材料(如汽车材料)、包装材料、建筑材料、自行车材料及其他材料。

LCA的研究与应用不仅依赖于标准的制定,更主要地依赖于评估数据与结果的积累。在绝大多数的LCA个案研究中,都需要一些基本的编目分析数据,例如与能源、运输和基础材料相关的编目数据,而这方面的工作量十分巨大。不断积累评估数据,并将这些数据建成数据库,在LCA研究中是非常重要的工作。目前世界上有10多个有影响的材料生命周期评价数据库是由不同国家、组织或研究机构建立的。这些数据库在LCA研究中发挥着重要作用。

(2)生态环境材料的设计、研制与开发

国际上生态环境材料的研究已不局限于理论上的研究,众多的材料科学工作者在研究具有净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、利用自然能和材料的再资源化等方面做了大量的工作,并取得了重要进展。

日本的知名企业,如佳能、东芝、日立、富土、索尼等,德国的西门子、AEG、BASF等从产品的材料和技术的开发等角度一直关注生态效率和资源环境效率,使其开发的新产品不仅具有经济效益,还要具有环境效益,以保持未来的市场竞争力。美国的著名公司也在实施相应的研究发展计划,如IBM公司的环境设计计划、道尔化学公司的减少废弃计划等。总部设在日内瓦的零排放研究组织经过研究和实践,认为在生产过程中实施零排放是提高资源效率、改善环境污染的有效措施之一,特别是对材料的再生产,将所有原料进行充分利用,达到零废物、零排放,是四倍因子或十倍因子理论的具体实践。该组织已在全世界几十个国家实施了40多个研究和示范项目,证明零排放在技术上是可以实现的。

在钢铁产业中,直接还原铁工艺与高炉炼铁工艺相比,原料种类比较简单,只用铁矿石、煤和石灰石三种物料,省去了高炉炼铁工艺中的烧结、焦化工序,缩短了炼铁生产工艺流程,大大降低了生产过程中的环境负荷。短加工流程的开发应用,极大地降低了生产过程中的能耗。

在生态建材方面,已发展了多种无毒、无污染的建筑涂料,如水溶性涂料、粉末涂料、无溶剂涂料等。有一种用于卫生陶瓷表面的涂层材料,不但具有普通陶瓷表面釉质的一般性能(如耐磨、光亮),还具有杀菌、防霉的作用。在水泥工业中,环境协调性设计也具有广泛的应用前景。例如,利用可燃废料(包括废轮胎、废塑料等)替代部分煤来煅烧熟料,不但可以显著降低水泥生产能耗,而且起到了防止污染、保护环境的作用。目前具有广泛应用前景的绿色高性能混凝土,不但更多地节省了水泥熟料,同时,因能更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料,从而使材料能更大地发挥高性能优势,减少水泥和混凝土的用量。此外,像生态资源材料、环境净化材料、环境修复材料、环境降解材料等也都在大力研究开发之中。

随着信息技术的发展,电磁波对人类生存环境的污染越来越受到关注。为了减少电磁波对人体的辐射污染,大量的研究集中在开发有效的屏蔽措施方面。目前电磁波防护材料主要有两类,一类是吸波材料,一类是反射波材料。在防治城市汽车尾气污染方面,汽车尾气净化材料的开发也已成为热点。

(3)环境材料在我国的发展前景

在我国目前和未来的相当一段时期内,生态环境材料的研究应分为几个层次,主要有:全民特别是材料界的观念意识改变(如宣传和教育问题);宏观上的国家行为(如立法、立规等问题);国家就有关生态环境材料的科学计划问题(包括基础研究、高技术研究、攻关等科技和经济发展计划,都需支持生态环境材料的发展);在教育、学科建设等方面,要培养交叉学科人才;建立相应的组织和学术团体,加强生态环境材料方面的交流合作等。

近年来,我国已实施了原国家教委的重点基金项目和“863”高技术项目以及国家自然科学基金等项目,开展生态环境材料学的应用基础研究。我国材料科学工作者已对生态环境材料学及其相关的几方面问题展开

了广泛研究,努力探索和认真研究制定适合中国国情的材料可持续发展的行动计划,并在政府的支持与指导下逐步实施。

同类推荐
  • 太空探索前沿

    太空探索前沿

    天文学是观察和研究宇宙间天体的学科,它研究的是天体分布、运动、位置、状态、结构、组成、性质及起源和演化等,是自然科学中的一门基础学科。天文学研究对象涉及宇宙空间的各种物体,大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙,小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的各种尘埃等,因此充满了神秘的魅力,是我们未来科学发展的前沿,必将引导我们时代发展的潮流。
  • 环境美化(“科学与文化”系列科普图书)

    环境美化(“科学与文化”系列科普图书)

    环境是城市经济社会发展的载体,城市环境美化是提升城市竞争力的途径和居民生活品质的手段。本书为你介绍环境美化。
  • 环境中有害物质知多少

    环境中有害物质知多少

    人类生存环境包括自然环境和社会环境,它包容了人类以外的自然界中的一切事物。自然环境是人类生存的物质基础,社会环境是人类生存的精神基础。社会环境是在长期的自然环境中逐渐形成的,影响着人类的行为、思维、想像、风俗习惯、情绪、道德观念、法律意识等。
  • 享誉世界的中国科学家(走进科学丛书)

    享誉世界的中国科学家(走进科学丛书)

    本书讲述了数学家商高、蔡伦发明造纸术、药王孙思邈、大数学家苏步青的成长历程、替人做嫁衣的物理女王吴健雄以及杂交水稻之父袁隆平等科学家的故事。
  • 探索世界:探索宇宙奥秘

    探索世界:探索宇宙奥秘

    读完这本书后你或许会发现,原来天文学自古以来就和人类生活息息相关,天文学早已经和其他学科紧密地结合在一起了。不断发展着的天文学,不仅改变了人们对天体世界的认识,而且给人类的各种“传统”观念以巨大的冲击。过去认为是正确无疑的,后来竟成了错误的;昨天认为是荒唐可笑的,今天竟然成了合理的;过去认为是不可思议的或不可能做到的事,科学家竟把它成了现实。
热门推荐
  • 如果世界没有悲伤

    如果世界没有悲伤

    悲伤,为什么我总是逃脱不了你的手中,为什么?悲伤,你要我做你的女人,我做了!你要我当你的秘书,我当了!你要我为你生孩子,好!这是我欠你的,我还!可是,为什么,我的心,爱你的心,都被你狠狠地抛弃!为什么?如果可以,我希望,这世界没有悲伤……
  • 邪魅校草恋上大毒枭之女

    邪魅校草恋上大毒枭之女

    在消息公开后,作为大毒枭的女儿的沈乐妍在任何人那都抬不起头来了,在学校里,她受尽了冷眼和谩骂,见到她的人从来都不会忘记讽刺几句,但沈乐妍早已在种种不幸中学会了坚强和无视,她逐渐变得冷漠,不在意这些流言蜚语。直到他的出现。也像一个世俗的人一样,但却那么霸道,此后除了他再也不准任何人欺负她。‘呵,一个大毒枭的女儿,还那么高傲。’天使般的面孔却用恶魔般的表情,说出来的话也是。沈乐妍任他百般羞辱,硬是不理他一句。吃了一次闭门羹后,蓝亦风却以照片逼迫她开口。与他同样的另一个恶魔,却为了她而变得温柔。究竟哪个恶魔能够俘获她的心呢?
  • 般若心经略疏

    般若心经略疏

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 萌妃攻略

    萌妃攻略

    她是新世纪金牌毒师,他是大幽国声名显赫的异姓候爷。一场精心设计的穿越,让两人结下难解之缘。情愫初生,她却陷入一场危机四伏的身世之謎。他远赴万里相助,终于夺得佳人芳心。鸳盟初定,正值新皇登基,风雨飘扬之际。为报先帝恩德,他毅然前往,谁知却陷入一场酝酿已久的阴谋之中。这段历经波折的异世情缘,最终将何去何从……【情节虚构,请勿模仿】
  • 红楼幻梦之我非黛玉

    红楼幻梦之我非黛玉

    一个是阆苑仙葩,一个是美玉无暇,林家双玉,一个是绛珠草转世要还神瑛侍者灌溉之恩,一个是善财女下凡要报答林家的救命之恩,一个是生生死死要为了贾宝玉,一个是费尽苦心要拆散这段孽缘,到底谁是谁的真爱,谁是谁的良缘,且看红楼幻梦我非黛玉。
  • 壮士,你家房顶有流氓

    壮士,你家房顶有流氓

    冷瑟瑟喜欢蹲在房顶看远处。手下总是问她:“老大老大,你在看什么?”冷瑟瑟总会回一句:“看美男。”“哪家美男?”“知县老爷。”方小安都会会默默地从房顶下面走过去。他只是个大厨,他不知道冷瑟瑟明媚的忧伤来自哪里,他只知道,冷瑟瑟开始看知县老爷了,他该做糖醋排骨了。
  • 天脉:神之倾覆苍穹

    天脉:神之倾覆苍穹

    为了她,他成了魔;前世的过往今生的追寻。因为她,他成神;红尘的牵绊,终生不曾悔。宿命,何为宿命?她不信宿命,终要逆天而行,冥冥之中降临到一个即将被毁灭消失的世界,她翻手一掷,世间再造!他信命运,但不能接受心上之人的消失不复,追寻而来。当他银色的发丝染上深黑,银色的瞳孔染上深黑,他已成魔。当流逝的性命凌天重生,蕴含的力量突破天际,他成了神。
  • 黄庭仙道

    黄庭仙道

    黄庭存思,道德无为,楞严五蕴,华严十地,诸行无常,诸法无我,寂静涅槃,正觉智慧……这是一杀手修行的故事,是一个求法证道的故事……
  • 头牌千金

    头牌千金

    三月桃花,红得灼眼。出嫁时,付夭桃笑语盈盈,红缎那头是她想共度一生的男人。三年守孝,人心已变。归来时,付夭桃愣在轿中,王府门口是她的夫君和另一个女人。三天激战,泪已流干。结束时,付夭桃心如死灰,欲入佛门,终入青楼。
  • 妃你莫属:废材也疯狂

    妃你莫属:废材也疯狂

    赶潮流穿越了,傲天大陆,一个以武为尊的大陆!颜氏家族废材三小姐,老爹不疼,后娘不爱,更是被姐姐陷害不慎掉进河里。被救上来以后,再次睁开眼睛她已经不是她原来的颜九卿已死,她既然能在她的身上复活就要让那些欺凌过的她的人血债血还!且看废材如何逆袭玩转异世,一统天下!