環(huán)境材料學(xué)第7章材料工業(yè)生態(tài)學(xué)ppt課件

1、第七章 工 業(yè) 生 態(tài) 學(xué)環(huán)境資料學(xué)1工業(yè)為什么會(huì)呵斥污染？把開(kāi)放系統(tǒng)變成循環(huán)的封鎖系統(tǒng)，使廢物轉(zhuǎn)化為新的資源并參與新一輪的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中。23工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)效仿自然系統(tǒng)，建立類(lèi)似于自然生態(tài)系統(tǒng)的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，各個(gè)工業(yè)企業(yè)之間相互依存、相互聯(lián)絡(luò)，從而構(gòu)成一個(gè)復(fù)合的整體，運(yùn)用一體化的消費(fèi)方式替代簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)消費(fèi)方式，減少工業(yè)對(duì)環(huán)境的影響。4Nicholas E. Gallopoulus Robert A. Frosch一、工業(yè)生態(tài)學(xué)開(kāi)展歷程 “在自然生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)物種的廢物也許就是另一個(gè)物種的資源，為何一種工業(yè)的廢物就不能成為另一種的資源？假設(shè)工業(yè)也能像自然生態(tài)系一致樣，就可以大幅減少原資料需求和環(huán)境

2、污染，并能節(jié)約廢物渣滓的處置過(guò)程。 -1989年1. 代表人物5 2. 早在1989年之前，工業(yè)生態(tài)學(xué)還存在幾個(gè)來(lái)源點(diǎn)：廢物交換：1900年前后，英國(guó)就出現(xiàn)了“廢物交換俱樂(lè)部工業(yè)代謝：工業(yè)代謝源于1970s，環(huán)境公害事件的密集迸發(fā)，引 起了西方對(duì)危險(xiǎn)廢物的警惕。工業(yè)共生：主要表達(dá)于西方對(duì)丹麥卡倫堡工業(yè)體系的察看。6 3. 在1991年，結(jié)合國(guó)工業(yè)開(kāi)展組織提出了“生態(tài)可繼續(xù)工業(yè)開(kāi)展ecological sustainable industrial development的概念。7 4. 在1993年，美國(guó)人Hawken的一書(shū)，提出工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)工業(yè)園的問(wèn)題。8 5. 在1997年, 耶魯大學(xué)

3、出版了雜志。9工業(yè)生態(tài)學(xué)的根本原理工業(yè)生態(tài)學(xué)：經(jīng)過(guò)分析自然界的生物循環(huán)系統(tǒng)，將生物圈的循環(huán)原理用于工業(yè)過(guò)程，把現(xiàn)有的工業(yè)體系經(jīng)過(guò)工業(yè)生態(tài)學(xué)的途徑，轉(zhuǎn)化為可繼續(xù)開(kāi)展的體系，最終實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)的可繼續(xù)開(kāi)展。10A system that would maximize the economical use of waste materials and of products at the ends of their lives as inputs to other processes and industries. -Frosch, 1992最大限制地利用廢棄資料或產(chǎn)品，使其能在其它工業(yè)過(guò)程中得到運(yùn)用

4、的工業(yè)系統(tǒng)。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)11無(wú)限的資源無(wú)限的廢物有限的廢物有限的資源能源一級(jí)生態(tài)系統(tǒng)二級(jí)生態(tài)系統(tǒng)三級(jí)生態(tài)系統(tǒng)三級(jí)生態(tài)系統(tǒng)表示圖閉路循環(huán)12理想的工業(yè)系統(tǒng)表示圖有限的資源和能源資料制造廢棄消費(fèi)13工業(yè)生態(tài)學(xué)實(shí)際框架可繼續(xù)開(kāi)展工業(yè)生態(tài)學(xué)文化系統(tǒng)自然系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)14二、工業(yè)生態(tài)學(xué)的根本原理實(shí)現(xiàn)資料可繼續(xù)開(kāi)展的途徑根本中心：工業(yè)代謝實(shí)際即提高資源效率和促進(jìn)環(huán)境維護(hù)的系統(tǒng)原理15任何一個(gè)工業(yè)系統(tǒng)與其周?chē)沫h(huán)境不是相互隔絕的，而是相互聯(lián)絡(luò)的，存在著物質(zhì)和能量的交換;這種系統(tǒng)的觀念使人類(lèi)不斷優(yōu)化從原資料、廢品資料到零部件、產(chǎn)品，不斷到運(yùn)用、廢棄和再循環(huán)的物質(zhì)循環(huán)總過(guò)程。系統(tǒng)包括資料的提煉、制造、運(yùn)用、廢棄到

5、再循環(huán)。系統(tǒng)范疇包括資料、產(chǎn)品、工業(yè)部門(mén)，國(guó)家和地域；優(yōu)化內(nèi)容包括資源、能源，甚至資本16 1. Products, processes, services, and operations can produce residuals殘留物, but not waste. 產(chǎn)品、工藝、效力等過(guò)程產(chǎn)生的是殘留物，而不是廢棄物。工業(yè)生態(tài)學(xué)的原那么172. Every molecule顆粒 that enters a specific manufacturing process should leave that process as part of a sellable適于銷(xiāo)售的 product.每

6、個(gè)進(jìn)入一個(gè)加工過(guò)程的分子，應(yīng)該在分開(kāi)此過(guò)程后成為一種可以銷(xiāo)售的產(chǎn)品。18 3. Materials used should be the least toxic for the purpose, all else equal.為某種目的而運(yùn)用的資料應(yīng)該是具有最低毒性的。19 4. Industries should get most of their needed materials through recycling streams rather than through raw materials extraction.工業(yè)所需的資料主要應(yīng)該來(lái)自于資料循環(huán)過(guò)程，而不是原資料的提取。205.

7、 Every process and product should be designed to preserve the embedded utility of the materials used. The emphasis should be based on extended-life products and modular design.每個(gè)過(guò)程和產(chǎn)品應(yīng)該被設(shè)計(jì)成盡量節(jié)約資料的運(yùn)用。強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命和模塊化設(shè)計(jì)。21 6. All products should be designed so that they can be used to create other useful

8、products at the end of their current lives rather than simply being downcycled (e.g., plastic bottle park bench landfill).一切的產(chǎn)品應(yīng)該被設(shè)計(jì)成：可以在它們生命周期終了之后用于消費(fèi)其它有用產(chǎn)品。22四、工業(yè)生態(tài)學(xué)的研討方法經(jīng)過(guò)研討人類(lèi)工業(yè)系統(tǒng)和自然環(huán)境之間的相互作用、相互關(guān)系，仿照自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流方式重新規(guī)劃工業(yè)消費(fèi)、消費(fèi)和廢物處置系統(tǒng)， 從而為人類(lèi)工業(yè)社會(huì)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)開(kāi)展提供全新的實(shí)際分析框架和詳細(xì)可行的實(shí)際方法。方法：工業(yè)代謝、生命周期評(píng)價(jià)、投入產(chǎn)出分析、生態(tài)工

9、業(yè)評(píng)價(jià)目的等實(shí)際方式：為環(huán)境設(shè)計(jì)、產(chǎn)業(yè)共生、功能經(jīng)濟(jì)23工業(yè)代謝根據(jù)質(zhì)量守恒定律，對(duì)物質(zhì)從開(kāi)采，到消費(fèi)消費(fèi)，直至變成最終的廢物進(jìn)展全過(guò)程跟蹤。經(jīng)過(guò)建立物質(zhì)衡算表，丈量或估算物質(zhì)流動(dòng)與儲(chǔ)存的數(shù)量及其物理化學(xué)形狀，描畫(huà)行進(jìn)道路和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。研討對(duì)象和尺度多樣化物質(zhì)到產(chǎn)品；區(qū)域到全球24主要研討內(nèi)容：三個(gè)層次產(chǎn)業(yè)、區(qū)域、全球原料與能源流向量化；原料與能源流動(dòng)的環(huán)境影響以及減少環(huán)境影響的實(shí)際、技術(shù)方法。分析方法：質(zhì)量平衡法；輸入-輸出分析法；生命周期分析與評(píng)價(jià)25投入產(chǎn)出分析IOA分析特定經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)部分間投入與產(chǎn)出數(shù)量依存關(guān)系的原理和方法。方法：經(jīng)過(guò)平衡方程，借用數(shù)學(xué)模型分析初始投入、中間投入、總

10、投入，中間產(chǎn)品、最終產(chǎn)品、總產(chǎn)出之間的關(guān)系。投入：進(jìn)展一項(xiàng)活動(dòng)的耗費(fèi)，包括系統(tǒng)內(nèi)各部門(mén)產(chǎn)品的耗費(fèi)中間投入和初始投入要素的耗費(fèi)最初投入產(chǎn)出：進(jìn)展一項(xiàng)活動(dòng)的結(jié)果26生態(tài)工業(yè)評(píng)價(jià)目的EII概念：用以衡量工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)資源和能源轉(zhuǎn)化效率的量目的：經(jīng)過(guò)不同的評(píng)價(jià)目的，支出不同行業(yè)和部門(mén)間提高資源運(yùn)用效率的瓶頸和潛力，推進(jìn)他們之間的物質(zhì)和能量的交換。目的不多，有待研討豐富產(chǎn)品與廢物比物質(zhì)和能量循環(huán)率或損失率27為環(huán)境設(shè)計(jì)生態(tài)設(shè)計(jì)美國(guó)環(huán)境維護(hù)局為企業(yè)在設(shè)計(jì)和重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品與工藝時(shí)創(chuàng)建的生態(tài)設(shè)計(jì)方法?；冢涸O(shè)計(jì)階段決議產(chǎn)品70-80%的環(huán)境性能；產(chǎn)品整個(gè)生命周期中，包括設(shè)計(jì)、選材、消費(fèi)、包裝、運(yùn)輸、運(yùn)用及報(bào)廢處置

11、，都必需綜合思索其對(duì)資源和環(huán)境的影響，做到環(huán)境協(xié)調(diào)。28產(chǎn)業(yè)共生(industrial symbiosis, IS)是工業(yè)生態(tài)學(xué)在區(qū)域?qū)用娴倪\(yùn)用，經(jīng)過(guò)組織間的協(xié)同效應(yīng)，將影藏在廢物流或副產(chǎn)品中的資源重新利用。實(shí)施產(chǎn)業(yè)共生，必需對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)展大規(guī)模的重組調(diào)整。生態(tài)工業(yè)園區(qū)：一個(gè)區(qū)域性的產(chǎn)業(yè)共生系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)個(gè)組成單位間有親密的物料、能源、資金、信息的聯(lián)絡(luò)。我國(guó)第一家：廣西貴港2930五、工業(yè)生態(tài)學(xué)運(yùn)用案例1. 凱倫堡生態(tài)工業(yè)園3132發(fā) 電 廠Waste Gas石膏粉 33 煉油廠蒸汽 燃?xì)馐腿加?4 制藥廠土豆粉 酶制劑發(fā)酵廢棄物35當(dāng)?shù)剞r(nóng)場(chǎng)發(fā)酵廢棄物 漁場(chǎng)廢棄物 36石膏板廠燃?xì)?石膏粉

12、 37卡倫堡工業(yè)生態(tài)園效果節(jié)約資源能源:熱點(diǎn)聯(lián)供使燃料的效率提高了30% 減少了石油的耗費(fèi)減少了3500個(gè)家庭的燃爐節(jié)約了淡水的供應(yīng)原資料的新來(lái)源石膏, 硫酸, 肥料,38生態(tài)工業(yè)園的勝利閱歷？資料、水、能量的流動(dòng)貼近的工廠工廠經(jīng)理們之間非正式的嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)對(duì)現(xiàn)有根底設(shè)備的最小改裝3940工業(yè)共生：指一種工業(yè)組織方式，從某一消費(fèi)過(guò)程的廢物可以用作另一消費(fèi)過(guò)程的原料，從而最高效地利用資源和最大減少工業(yè)廢物。 源于西方對(duì)于丹麥卡倫堡工業(yè)體系的察看研討 生態(tài)工業(yè)園eco-industry park是建立在一塊固定地域上的由制造企業(yè)和效力企業(yè)構(gòu)成的企業(yè)社區(qū)。在該社區(qū)內(nèi)，各成員單位經(jīng)過(guò)共同管理環(huán)境事宜和經(jīng)濟(jì)事宜來(lái)獲取更大的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。整個(gè)企業(yè)社區(qū)能獲得比單個(gè)企業(yè)經(jīng)過(guò)個(gè)體行為的最優(yōu)化所能獲得的效益之和更大的效益 41卡倫堡工業(yè)生態(tài)園效果節(jié)約資源:30% better utilization of fuel using combined heat + power than produc