工业设计生态学物质减量化和脱碳.pptx
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1、n n概述概述n n物质减量化物质减量化n n能量脱碳能量脱碳第四章 物质减量化和脱碳第四章 物质减量化和脱碳内容要点:内容要点:(1)物质减量化的概念及其内涵;物质减量化的概念及其内涵;(2)物质减量化的评估方法:物质减量化的评估方法:(3)能源脱碳的概念及其实施途径。能源脱碳的概念及其实施途径。谈论:谈论:能源脱碳的重要性以及其主要实施途径能源脱碳的重要性以及其主要实施途径 工业发展工业发展(industrial development)带来了物质上的富带来了物质上的富足、人们生活水平的提高,但同时也对人类健康和生态足、人们生活水平的提高,但同时也对人类健康和生态环境构成威胁。目前,世界人
2、口增长迅速,如果我们既环境构成威胁。目前,世界人口增长迅速,如果我们既想在这样的条件下享有高水准的生活,又想把对环境的想在这样的条件下享有高水准的生活,又想把对环境的影响降低到最低限度那我们只有在同样多的、甚至更影响降低到最低限度那我们只有在同样多的、甚至更少的物质基础上获得更多的产品与服务才有可能。物质少的物质基础上获得更多的产品与服务才有可能。物质减量化(或非物质化)就是为解决这些矛盾而产生的一减量化(或非物质化)就是为解决这些矛盾而产生的一个概念,其宗旨,确切地说就是提高资源利用率。个概念,其宗旨,确切地说就是提高资源利用率。第一节 概概 述述 一一 前前 言言 物质减量化是工业生态学研
3、究的一个重要领域,是物质减量化是工业生态学研究的一个重要领域,是在最大程度上循环利用材料和能源的同时对工业和生在最大程度上循环利用材料和能源的同时对工业和生态体系产生最小的破坏。即以最少的消耗换取最大的价态体系产生最小的破坏。即以最少的消耗换取最大的价值,这也是生态学原理在工业生态系统中应用的重要方值,这也是生态学原理在工业生态系统中应用的重要方面。面。第一节 概概 述述 一一 前前 言言 “dematerializament”这个术语于这个术语于20世纪世纪80年代就年代就被提出,意为非物质化、去物质化和物质减量化等,不被提出,意为非物质化、去物质化和物质减量化等,不同的人有不同的看法,在此
4、认为译为同的人有不同的看法,在此认为译为“物质减量化物质减量化”为为宜。宜。物质物质减量减量化化是指在生产过程中单位经济产出所消耗是指在生产过程中单位经济产出所消耗的物质材料或产生的废弃物量的绝对的物质材料或产生的废弃物量的绝对(或相对或相对)减少。减少。第一节 概概 述述 二二 物质减量化概念物质减量化概念 人们对物质减量化的定义多种多样,其基本思想是人们对物质减量化的定义多种多样,其基本思想是以最小的资源投入产出最大量的产品同时产生最小量的以最小的资源投入产出最大量的产品同时产生最小量的废品,即在消耗同样多的、甚至更少废品,即在消耗同样多的、甚至更少的的物质的基础上获物质的基础上获得更多的
5、产品和服务。得更多的产品和服务。第一节 概概 述述 二二 物质减量化概念物质减量化概念 物质减量化的重要性如下所述:物质减量化的重要性如下所述:(1)物质减量化是实现经济可持续发展的需要。可物质减量化是实现经济可持续发展的需要。可持续发展更具持续发展更具有有理念性意义,而不具备现实的可操作性。理念性意义,而不具备现实的可操作性。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性而物质减量化的基本思想明确,就是在满足而物质减量化的基本思想明确,就是在满足消费消费者需求者需求的前提下,尽可能减少产品单位功能所消耗的能量和物的前提下,尽可能减少产品单位功能所消耗的能量和物质原料,以减少进
6、入自然生态系统中人类所产生的物质质原料,以减少进入自然生态系统中人类所产生的物质流量。相对流量。相对于于“可持续发展可持续发展”的概念,物质减量化可以的概念,物质减量化可以落文到不同层次的各个经济活动中去。落文到不同层次的各个经济活动中去。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性 (2)物质减量化是工业生态学的重要组成部分。工物质减量化是工业生态学的重要组成部分。工业生态学的业生态学的一一个重要理念就是把人类所产生的物质流量个重要理念就是把人类所产生的物质流量作为整个自然系统物质循环的一部分作为整个自然系统物质循环的一部分。并将它限制到一并将它限制到一个合理的比例。个合理
7、的比例。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性目前普遍目前普遍采用采用的终端控制的环保策略时机效果并不好,的终端控制的环保策略时机效果并不好,没有解决根本性问题,因此,减少人类产生的物质流在没有解决根本性问题,因此,减少人类产生的物质流在自然体系中的循环速度和规模被视为一种具有预防性的自然体系中的循环速度和规模被视为一种具有预防性的关键措施,而物质减量化正是基于这一思路,成为工业关键措施,而物质减量化正是基于这一思路,成为工业生态学中不可或缺的重要生态学中不可或缺的重要组成组成部分。部分。第一节 概概 述述三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性 (3)物质减量化有助
8、于实现全球公平,只占全球人)物质减量化有助于实现全球公平,只占全球人口口15的工业发达国家消耗了全球的工业发达国家消耗了全球43的资源,这是不的资源,这是不公平的。如果发展中国家也要达到这些工业发达国家的公平的。如果发展中国家也要达到这些工业发达国家的生活水平,则对自然资源的需求要增加生活水平,则对自然资源的需求要增加5倍。倍。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性若考虑人口增长的因素,到若考虑人口增长的因素,到2040年,全球物质流量要扩年,全球物质流量要扩大大8倍。而靠大自然的资源维持这样庞大的消耗是极为困倍。而靠大自然的资源维持这样庞大的消耗是极为困难的。解决这个
9、问题的有效措施之一就是提高自然资源难的。解决这个问题的有效措施之一就是提高自然资源的利用率,而实现物质减量化的一个重要途径,就是提的利用率,而实现物质减量化的一个重要途径,就是提高物质利用率和生产效率,从而有助于全球经济的平衡高物质利用率和生产效率,从而有助于全球经济的平衡发展。发展。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性 (4)物质减员化是实现生态效益和经济效益的调节物质减员化是实现生态效益和经济效益的调节“eco-efficiency”包含包含两层两层含义,即经济和含义,即经济和生态生态效益效益(economic and ecological efficiency)
10、。目前普遍采用的。目前普遍采用的污染终端控制之所以效果不佳,一个重要原因在于其增污染终端控制之所以效果不佳,一个重要原因在于其增加了企业的负担和生产成本。加了企业的负担和生产成本。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性因此,仅顾及生态效益而忽视经济效益的政策不可能得因此,仅顾及生态效益而忽视经济效益的政策不可能得到企业的大力支持。到企业的大力支持。“eco-efficiency”的理念,有助于实的理念,有助于实现生态效益和经济效益双丰收。物质减量化以最小资源现生态效益和经济效益双丰收。物质减量化以最小资源量获得最大的量获得最大的价值价值,生态效益和经济效益会得以显现。,
11、生态效益和经济效益会得以显现。第一节 概概 述述 三三 物质减量化的重要性物质减量化的重要性 物质减量化物质减量化(或非物质化或非物质化)是工业生态学的一个重要是工业生态学的一个重要内容,它主张以最小的资源量获得最大的价值,包括经内容,它主张以最小的资源量获得最大的价值,包括经济价值和环境价值,对实现可持续发展具有重大意义。济价值和环境价值,对实现可持续发展具有重大意义。第一节 概概 述述 四四 物质减量化的意义物质减量化的意义 人类社会要发展就离不开工业生产,生产是一种物质人类社会要发展就离不开工业生产,生产是一种物质转化过程,即投人某种实物资源转化过程,即投人某种实物资源(包括人力资源和信
12、息包括人力资源和信息资源资源),经过生产过程,产出能够满足人们需要的、具,经过生产过程,产出能够满足人们需要的、具有高附加值的产品。有高附加值的产品。第一节 概概 述述 四四 物质减量化的意义物质减量化的意义在传统的工业在传统的工业生产生产中,实物资源的消耗是工业活动的前中,实物资源的消耗是工业活动的前提,也是生产发展的基础,其中实物资源有可再生资源提,也是生产发展的基础,其中实物资源有可再生资源和非再生资源。非再生资源如能源资源、矿物资源等,和非再生资源。非再生资源如能源资源、矿物资源等,是工业化最需要的资源。是工业化最需要的资源。第一节 概概 述述 四四 物质减量化的意义物质减量化的意义目
13、前,我国工业生产过程中现有的科技水平对资源利用目前,我国工业生产过程中现有的科技水平对资源利用率水平较低,非再生资源日益走向衰竭,这必将制约经率水平较低,非再生资源日益走向衰竭,这必将制约经济的发展。即使资源利用济的发展。即使资源利用率率大幅提高,在如此巨大的人大幅提高,在如此巨大的人口需求的压力下,这种趋势也难以避免。口需求的压力下,这种趋势也难以避免。第一节 概概 述述 四四 物质减量化的意义物质减量化的意义因此,资源的再生循环就显得非常重要,但循环再生也因此,资源的再生循环就显得非常重要,但循环再生也需要一定的条件,同时在生产和产品消费过程中,产生需要一定的条件,同时在生产和产品消费过程
14、中,产生的各种废弃物也对人类赖以生存的环境构成威胁,资源的各种废弃物也对人类赖以生存的环境构成威胁,资源和环境问题已经成为制约人类发展的重要因素,而人类和环境问题已经成为制约人类发展的重要因素,而人类的发展又要求经济的的发展又要求经济的增长增长,这必然又会对资源和环境造,这必然又会对资源和环境造成压力物质减量化正是解决这一矛盾的有利途径。成压力物质减量化正是解决这一矛盾的有利途径。第一节 概概 述述 四四 物质减量化的意义物质减量化的意义 物质减量化可实现以最小的资源投入产出最大量的产物质减量化可实现以最小的资源投入产出最大量的产品,同时产生最小量的废品,不仅可获得一定的经济效品,同时产生最小
15、量的废品,不仅可获得一定的经济效益,还可获得一定的生态效益和社会效益,对实现工业益,还可获得一定的生态效益和社会效益,对实现工业的生态化转向,实现人类社会的可持续发展意义重大,的生态化转向,实现人类社会的可持续发展意义重大,物质减量化已势在必行。物质减量化已势在必行。第一节 概概 述述 四四 物质减量化的意义物质减量化的意义 能量再利用是物质减量化的措施之一,在产品生产能量再利用是物质减量化的措施之一,在产品生产中中可通过以下思路实现:可通过以下思路实现:(1)能量的损失使我们不得不使用越来越多的原料来能量的损失使我们不得不使用越来越多的原料来弥补能源利用效率的不足,所以应将这些损失的能量作弥
16、补能源利用效率的不足,所以应将这些损失的能量作为一种可收集的有价值的能源为一种可收集的有价值的能源,供给其他生产生活使用供给其他生产生活使用;第二节 产品物质减量化产品物质减量化 一一 能量再利用(能量再利用(Energy Reuse)(2)能量串级能量串级(energy cascading)就是尽可能充分就是尽可能充分利用这些能量,减少产能材料的利用。利用这些能量,减少产能材料的利用。(3)通过合作通过合作生产生产过程过程(co generation processes)将将原本损耗的能量允分利用起来。如原本损耗的能量允分利用起来。如Gillette公司通过一系公司通过一系列措施,节能达到了
17、列措施,节能达到了50。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 一一 能量再利用(能量再利用(Energy Reuse)在产品在产品生产生产中提高产品质量及使用寿命也是物质中提高产品质量及使用寿命也是物质减员化的有效措施,可通过下述途径实现:减员化的有效措施,可通过下述途径实现:第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命 (1)对产品进行耐用设计对产品进行耐用设计(design for durability)或或再设计再设计(redesign)。)。从环境保护角度,耐用的设计具有从环境保护角度,耐用的设计具有很大好处、同传统设计相比,耐用设计可以使得
18、用于生很大好处、同传统设计相比,耐用设计可以使得用于生产、运输和废物处理等方面的能量消耗大大减少也有产、运输和废物处理等方面的能量消耗大大减少也有利于物质减量化的实现。再设计也是减少物质利用强度利于物质减量化的实现。再设计也是减少物质利用强度的好办法。其方法就是改进原有的不利于环境保护和不的好办法。其方法就是改进原有的不利于环境保护和不利于物质再循环的一些产品设汁利于物质再循环的一些产品设汁。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命 (2)产品的修理、再利用和再制造。产品设计产品的修理、再利用和再制造。产品设计中中,必须考虑到产品的易修理性必须考
19、虑到产品的易修理性。即产品功能的易替换能力。即产品功能的易替换能力。当一个用品完成了其使用功能之后,首要问题是设法再当一个用品完成了其使用功能之后,首要问题是设法再利用这个产品或它的附件利用这个产品或它的附件。对某些用户来说毫无意义的对某些用户来说毫无意义的东西,对另东西,对另个用户却可能是有用的,这就是个用户却可能是有用的,这就是种再利种再利用的形式。用的形式。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命再利用的另一个方面是利用零部件。再制造是通过更换再利用的另一个方面是利用零部件。再制造是通过更换磨损部件或低功能部件,使得耐用产品继续发挥功能。磨
20、损部件或低功能部件,使得耐用产品继续发挥功能。需要特别注意,再制造的概念并非指产品的二手性或换需要特别注意,再制造的概念并非指产品的二手性或换手率,而是指产品获得手率,而是指产品获得“第二次革命第二次革命”。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命 (3)产品的分解、拆散和再循环。当物品或装置不产品的分解、拆散和再循环。当物品或装置不能以别的方式加以重新利用时,就可以考虑利用它的组能以别的方式加以重新利用时,就可以考虑利用它的组成部分。为了在产品用完之后便于拆解利用,在产品设成部分。为了在产品用完之后便于拆解利用,在产品设计过程中,要有预见性。产
21、品部件要能设计得便于再利计过程中,要有预见性。产品部件要能设计得便于再利用。用。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命另外,产品再循环也是物质减量化的一种途径。自然界另外,产品再循环也是物质减量化的一种途径。自然界通过碳、氮、水等的循环,无时无刻不在进行着物质循通过碳、氮、水等的循环,无时无刻不在进行着物质循环。人类要有意识地寻求物质循环最安全、效益佳的有环。人类要有意识地寻求物质循环最安全、效益佳的有效途径。循环利用的首要任务是能经济地回收足够量的效途径。循环利用的首要任务是能经济地回收足够量的材料和物资,但回收利用并非总是可行的。它取决于两
22、材料和物资,但回收利用并非总是可行的。它取决于两方面的因素:收集和运输。与循环运输有关的能源消耗方面的因素:收集和运输。与循环运输有关的能源消耗和成本要比较合理,否则就无法实现循环利用的过程:和成本要比较合理,否则就无法实现循环利用的过程:第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命 (4)智能材料的研发。从理论上,智能材料或装置智能材料的研发。从理论上,智能材料或装置能够监督自身或环境的变化,并能对状况的变化有所响能够监督自身或环境的变化,并能对状况的变化有所响应。智能材料可以自行修复或对温度、电压、压力、应。智能材料可以自行修复或对温度、电压、压
23、力、pH值、光、磁场和化学品等外部刺激有响应,并可以调整值、光、磁场和化学品等外部刺激有响应,并可以调整自己的组成和功能或发出信号。自己的组成和功能或发出信号。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命此外,智能材料此外,智能材料在一在一定范围内有相当的适应性。目前,定范围内有相当的适应性。目前,智能材料研发还远未达到实用的程度,但随着科技的进智能材料研发还远未达到实用的程度,但随着科技的进步,将使得这些智能材料的循环利用成为可能,最终实步,将使得这些智能材料的循环利用成为可能,最终实现现一一种全新意义上的物质减量化。种全新意义上的物质减量化。第二
24、节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命(5)分子重构和纳米化学。分子重构和纳米化学。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 二二 提高产品质量及使用寿命提高产品质量及使用寿命 影响非物质化的因素有产品质量、产品尺寸、复杂程影响非物质化的因素有产品质量、产品尺寸、复杂程度和加工修配的容易程度,废物的生成和循环利用,生度和加工修配的容易程度,废物的生成和循环利用,生产成本,社会生活形态等产成本,社会生活形态等。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 三三 产品物质城量化的影响因素及采取措施产品物质城量化的影响因素及采取措施 (1)产品质量。提高产品质量有助
25、于加速物质减量化产品质量。提高产品质量有助于加速物质减量化的进程。高质量的产品能够提供高质量的服务从使用的进程。高质量的产品能够提供高质量的服务从使用价值上讲,减少了相对的资源消耗员,达到了物质减量价值上讲,减少了相对的资源消耗员,达到了物质减量化的目的。化的目的。第二节 产品物质减量化产品物质减量化 三三 产品物质城量化的影响因素及采取措施产品物质城量化的影响因素及采取措施 (2)废物的产生和利用。废物的产生和利用对非物质废物的产生和利用。废物的产生和利用对非物质化的影响也很大。从工业生态学角度出发,从产品生产化的影响也很大。从工业生态学角度出发,从产品生产的原材料开采到最终消费都要考虑产生
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