材料的环境协调性评价
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材料的环境协调性评价 (MLCA)
北京工业大学 材料科学与工程实验教学中心
环境材料
从材料的生产—使用—废弃的过程来看，可以说是将大量资源提取出来， 又将大量废弃物排回到自然环境中的循环过程，人类在创造社会文明的同 时，也在不断地破坏人类赖以生存的环境空间。传统的材料研究、开发与 生产，往往过多地追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过 程中需消耗大量的能源和资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的 严峻事实重视不够。
实验的基本问题
1、基础知识与理论：«环境材料基础» «生态环境材料学» 材料制备工艺
什么样的材料才称得上是环境材料？ 这涉及到如何评价材料的环境协调性，
即环境表现或环境性能。 目前通常采用生命周期评价（Life Cycle
Assessment, LCA） 应用于材料的生命周期评价通常称为
7、结果分析与讨论
PP生命周期输出分析
材料选择：
高分子材料
PE PP GPPS PVC
钢铁 建材 ……
生态环境材料应是同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者是能够 改善环境的材料。所谓环境协调性是指对资源和能源消耗少、对环境污染小和循 环再生利用率高。
生态环境材料的研究进展，将有助于解决资源短缺、环境恶化等一系列问题， 促进社会经济的可持续发展。另外，生态环境材料的研究还与政治、经济、贸易 等领域的国际竞争相联系，如许多发达国家已将环境保护列入贸易往来的条件， 环境问题已直接关系到我国履行国际公约的责任和义务。
土壤毒性与污染
作用范围
相关环境负荷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ目
矿物消耗 全球、地区、当地
化石燃料消耗
全世界 全世界
地区、当地
当地 当地
CO2、NO2、CH4、CFCs、甲基溴(CH3Br) CFCs、哈龙(卤代烷)、甲基溴(CH3Br) 硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氢氯酸(HCL)、 氢氟酸(HF)、氨(NH4＋) 磷酸盐(PO43+)、NO、NO2、硝酸盐、氨(NH4＋) 非甲烷系碳氢化合物(NMHC)
案例：聚丙烯（PP）生产环境负荷评价
1、PP的生产工艺过程：确定系统边界
蒸汽生产 蒸汽压缩
存储 运输 原油蒸馏 裂解反应
压缩空气 天然气
聚合反应
系统边界
2、收集数据
3、功能单位
1000 liters of beer delivered
requires...
ca 70 glass bottles (28 use cycles)
MLCA（Materials LCA）。
2、生命周期思想
Raw material and energy consumption
Raw Material
Fabrication Steps
Use
End of Life
Emissions to air, water and land
生命周期
产品从自然中来再回到自然中去的全部过 程，即从摇篮到坟墓（from cradle to grave）的 整个生命周期各阶段的总和，具体包括从自然 中获取最初的资源、能源，经过开采、原材料 加工、产品生产、包装运输、产品销售、产品 使用、再使用以及产品废弃处置等过程，从而 构成了一个完整的物质转化的生命周期。
ca 130 PET bottles ca 2000 aluminium
(17 use cycles)
cans (1 'cycle')
功能单位数据
4、绘制工艺流程图
5、清单分析
6、选定评价方法及影响评价
环境影响类别常见负荷项目表
环境影响类别
资源消耗
温室效应 臭氧层破坏
环境酸化
富营养化作用 光化学烟雾
3、实验方案框架：
生命周期评价技术框架
目的与 范围确定 清单分析
生命周期解释阶段
重
评价
大 环
完整性检查
境
敏感性检查 一
议
致性检查 其他
题
检查
辨
识
影响评价
结论、建议及报告
直接应用
产品开发与改进 战略规划 公共政策制定 营销 其他
实验方案：
典型材料制备工艺流程 功能单位的数据收集与计算 材料工艺流程建模 清单分析 LCA方法和环境影响评价 材料环境性能改善的措施及方案
4、 实验手段与工具：LCA分析软件:Gabi、SimaPro等
Gabi软件由德国斯图加特大学所发展，软件主要特色：
（1） Gabi的模块结构由面向对象的模块单位与生 命周期各阶段的模块两种。 （2）强调质量平衡，数据管理与使用较为严谨； （3）以流程（process）与输入输出（flow）概念结 合清单分析与生命周期评价； （4）提供不同的评价模型供用户选用； （5）结果解释阶段可进行敏感性分析与情境分析。
当地
进入土壤的超过正常限度的有毒性化合物
水体毒性与污染
当地
进入水体的超过正常限度的有毒性化合物
人体健康损害 全球、地区、当地 进入空气、土壤和水体的毒性物质 土地的破坏与占用 全球、地区、当地 固体废弃物等
环境指数方法（Eco-Indicator）
Eco-Indicator methodology评价过程
北京工业大学 材料科学与工程实验教学中心
环境材料
从材料的生产—使用—废弃的过程来看，可以说是将大量资源提取出来， 又将大量废弃物排回到自然环境中的循环过程，人类在创造社会文明的同 时，也在不断地破坏人类赖以生存的环境空间。传统的材料研究、开发与 生产，往往过多地追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过 程中需消耗大量的能源和资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的 严峻事实重视不够。
实验的基本问题
1、基础知识与理论：«环境材料基础» «生态环境材料学» 材料制备工艺
什么样的材料才称得上是环境材料？ 这涉及到如何评价材料的环境协调性，
即环境表现或环境性能。 目前通常采用生命周期评价（Life Cycle
Assessment, LCA） 应用于材料的生命周期评价通常称为
7、结果分析与讨论
PP生命周期输出分析
材料选择：
高分子材料
PE PP GPPS PVC
钢铁 建材 ……
生态环境材料应是同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者是能够 改善环境的材料。所谓环境协调性是指对资源和能源消耗少、对环境污染小和循 环再生利用率高。
生态环境材料的研究进展，将有助于解决资源短缺、环境恶化等一系列问题， 促进社会经济的可持续发展。另外，生态环境材料的研究还与政治、经济、贸易 等领域的国际竞争相联系，如许多发达国家已将环境保护列入贸易往来的条件， 环境问题已直接关系到我国履行国际公约的责任和义务。
土壤毒性与污染
作用范围
相关环境负荷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ目
矿物消耗 全球、地区、当地
化石燃料消耗
全世界 全世界
地区、当地
当地 当地
CO2、NO2、CH4、CFCs、甲基溴(CH3Br) CFCs、哈龙(卤代烷)、甲基溴(CH3Br) 硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氢氯酸(HCL)、 氢氟酸(HF)、氨(NH4＋) 磷酸盐(PO43+)、NO、NO2、硝酸盐、氨(NH4＋) 非甲烷系碳氢化合物(NMHC)
案例：聚丙烯（PP）生产环境负荷评价
1、PP的生产工艺过程：确定系统边界
蒸汽生产 蒸汽压缩
存储 运输 原油蒸馏 裂解反应
压缩空气 天然气
聚合反应
系统边界
2、收集数据
3、功能单位
1000 liters of beer delivered
requires...
ca 70 glass bottles (28 use cycles)
MLCA（Materials LCA）。
2、生命周期思想
Raw material and energy consumption
Raw Material
Fabrication Steps
Use
End of Life
Emissions to air, water and land
生命周期
产品从自然中来再回到自然中去的全部过 程，即从摇篮到坟墓（from cradle to grave）的 整个生命周期各阶段的总和，具体包括从自然 中获取最初的资源、能源，经过开采、原材料 加工、产品生产、包装运输、产品销售、产品 使用、再使用以及产品废弃处置等过程，从而 构成了一个完整的物质转化的生命周期。
ca 130 PET bottles ca 2000 aluminium
(17 use cycles)
cans (1 'cycle')
功能单位数据
4、绘制工艺流程图
5、清单分析
6、选定评价方法及影响评价
环境影响类别常见负荷项目表
环境影响类别
资源消耗
温室效应 臭氧层破坏
环境酸化
富营养化作用 光化学烟雾
3、实验方案框架：
生命周期评价技术框架
目的与 范围确定 清单分析
生命周期解释阶段
重
评价
大 环
完整性检查
境
敏感性检查 一
议
致性检查 其他
题
检查
辨
识
影响评价
结论、建议及报告
直接应用
产品开发与改进 战略规划 公共政策制定 营销 其他
实验方案：
典型材料制备工艺流程 功能单位的数据收集与计算 材料工艺流程建模 清单分析 LCA方法和环境影响评价 材料环境性能改善的措施及方案
4、 实验手段与工具：LCA分析软件:Gabi、SimaPro等
Gabi软件由德国斯图加特大学所发展，软件主要特色：
（1） Gabi的模块结构由面向对象的模块单位与生 命周期各阶段的模块两种。 （2）强调质量平衡，数据管理与使用较为严谨； （3）以流程（process）与输入输出（flow）概念结 合清单分析与生命周期评价； （4）提供不同的评价模型供用户选用； （5）结果解释阶段可进行敏感性分析与情境分析。
当地
进入土壤的超过正常限度的有毒性化合物
水体毒性与污染
当地
进入水体的超过正常限度的有毒性化合物
人体健康损害 全球、地区、当地 进入空气、土壤和水体的毒性物质 土地的破坏与占用 全球、地区、当地 固体废弃物等
环境指数方法（Eco-Indicator）
Eco-Indicator methodology评价过程