工業(yè)設(shè)計生態(tài)學(xué)-物質(zhì)減量化和脫碳

概述物質(zhì)減量化能量脫碳第四章物質(zhì)減量化和脫碳編輯ppt第四章物質(zhì)減量化和脫碳內(nèi)容要點：(1)物質(zhì)減量化的概念及其內(nèi)涵；(2)物質(zhì)減量化的評估方法：(3)能源脫碳的概念及其實施途徑。談?wù)摚耗茉疵撎嫉闹匾砸约捌渲饕獙嵤┩緩骄庉媝pt工業(yè)發(fā)展(industrialdevelopment)帶來了物質(zhì)上的富足、人們生活水平的提高，但同時也對人類健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅。目前，世界人口增長迅速，如果我們既想在這樣的條件下享有高水準(zhǔn)的生活，又想把對環(huán)境的影響降低到最低限度．那我們只有在同樣多的、甚至更少的物質(zhì)基礎(chǔ)上獲得更多的產(chǎn)品與服務(wù)才有可能。物質(zhì)減量化（或非物質(zhì)化）就是為解決這些矛盾而產(chǎn)生的一個概念，其宗旨，確切地說就是提高資源利用率。第一節(jié)概述一前言編輯ppt物質(zhì)減量化是工業(yè)生態(tài)學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域，是在最大程度上循環(huán)利用材料和能源的同時．對工業(yè)和生態(tài)體系產(chǎn)生最小的破壞。即以最少的消耗換取最大的價值，這也是生態(tài)學(xué)原理在工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中應(yīng)用的重要方面。第一節(jié)概述一前言編輯ppt

“dematerializament”這個術(shù)語于20世紀(jì)80年代就被提出，意為非物質(zhì)化、去物質(zhì)化和物質(zhì)減量化等，不同的人有不同的看法，在此認(rèn)為譯為“物質(zhì)減量化”為宜。

物質(zhì)減量化是指在生產(chǎn)過程中單位經(jīng)濟產(chǎn)出所消耗的物質(zhì)材料或產(chǎn)生的廢棄物量的絕對（或相對）減少。第一節(jié)概述二物質(zhì)減量化概念編輯ppt

人們對物質(zhì)減量化的定義多種多樣，其基本思想是以最小的資源投入產(chǎn)出最大量的產(chǎn)品同時產(chǎn)生最小量的廢品，即在消耗同樣多的、甚至更少的物質(zhì)的基礎(chǔ)上獲得更多的產(chǎn)品和服務(wù)。第一節(jié)概述二物質(zhì)減量化概念編輯ppt物質(zhì)減量化的重要性如下所述：（1）物質(zhì)減量化是實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要?？沙掷m(xù)發(fā)展更具有理念性意義，而不具備現(xiàn)實的可操作性。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt而物質(zhì)減量化的基本思想明確，就是在滿足消費者需求的前提下，盡可能減少產(chǎn)品單位功能所消耗的能量和物質(zhì)原料，以減少進(jìn)入自然生態(tài)系統(tǒng)中人類所產(chǎn)生的物質(zhì)流量。相對于“可持續(xù)發(fā)展”的概念，物質(zhì)減量化可以落文到不同層次的各個經(jīng)濟活動中去。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt（2）物質(zhì)減量化是工業(yè)生態(tài)學(xué)的重要組成部分。工業(yè)生態(tài)學(xué)的一個重要理念就是把人類所產(chǎn)生的物質(zhì)流量作為整個自然系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的一部分。并將它限制到一個合理的比例。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt目前普遍采用的終端控制的環(huán)保策略時機效果并不好，沒有解決根本性問題，因此，減少人類產(chǎn)生的物質(zhì)流在自然體系中的循環(huán)速度和規(guī)模被視為一種具有預(yù)防性的關(guān)鍵措施，而物質(zhì)減量化正是基于這一思路，成為工業(yè)生態(tài)學(xué)中不可或缺的重要組成部分。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt（3）物質(zhì)減量化有助于實現(xiàn)全球公平，只占全球人口1／5的工業(yè)發(fā)達(dá)國家消耗了全球4／3的資源，這是不公平的。如果發(fā)展中國家也要達(dá)到這些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的生活水平，則對自然資源的需求要增加5倍。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt若考慮人口增長的因素，到2040年，全球物質(zhì)流量要擴大8倍。而靠大自然的資源維持這樣龐大的消耗是極為困難的。解決這個問題的有效措施之一就是提高自然資源的利用率，而實現(xiàn)物質(zhì)減量化的一個重要途徑，就是提高物質(zhì)利用率和生產(chǎn)效率，從而有助于全球經(jīng)濟的平衡發(fā)展。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt（4）物質(zhì)減員化是實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益的調(diào)節(jié)“eco-efficiency”包含兩層含義，即經(jīng)濟和生態(tài)效益（economicandecologicalefficiency）。目前普遍采用的污染終端控制之所以效果不佳，一個重要原因在于其增加了企業(yè)的負(fù)擔(dān)和生產(chǎn)成本。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt因此，僅顧及生態(tài)效益而忽視經(jīng)濟效益的政策不可能得到企業(yè)的大力支持?！癳co-efficiency”的理念，有助于實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益雙豐收。物質(zhì)減量化以最小資源量獲得最大的價值，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益會得以顯現(xiàn)。第一節(jié)概述三物質(zhì)減量化的重要性編輯ppt

物質(zhì)減量化（或非物質(zhì)化）是工業(yè)生態(tài)學(xué)的一個重要內(nèi)容，它主張以最小的資源量獲得最大的價值，包括經(jīng)濟價值和環(huán)境價值，對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。第一節(jié)概述四物質(zhì)減量化的意義編輯ppt

人類社會要發(fā)展就離不開工業(yè)生產(chǎn)，生產(chǎn)是一種物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，即投人某種實物資源（包括人力資源和信息資源），經(jīng)過生產(chǎn)過程，產(chǎn)出能夠滿足人們需要的、具有高附加值的產(chǎn)品。第一節(jié)概述四物質(zhì)減量化的意義編輯ppt在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，實物資源的消耗是工業(yè)活動的前提，也是生產(chǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)，其中實物資源有可再生資源和非再生資源。非再生資源如能源資源、礦物資源等，是工業(yè)化最需要的資源。第一節(jié)概述四物質(zhì)減量化的意義編輯ppt目前，我國工業(yè)生產(chǎn)過程中現(xiàn)有的科技水平對資源利用率水平較低，非再生資源日益走向衰竭，這必將制約經(jīng)濟的發(fā)展。即使資源利用率大幅提高，在如此巨大的人口需求的壓力下，這種趨勢也難以避免。第一節(jié)概述四物質(zhì)減量化的意義編輯ppt因此，資源的再生循環(huán)就顯得非常重要，但循環(huán)再生也需要一定的條件，同時在生產(chǎn)和產(chǎn)品消費過程中，產(chǎn)生的各種廢棄物也對人類賴以生存的環(huán)境構(gòu)成威脅，資源和環(huán)境問題已經(jīng)成為制約人類發(fā)展的重要因素，而人類的發(fā)展又要求經(jīng)濟的增長，這必然又會對資源和環(huán)境造成壓力．物質(zhì)減量化正是解決這一矛盾的有利途徑。

第一節(jié)概述四物質(zhì)減量化的意義編輯ppt

物質(zhì)減量化可實現(xiàn)以最小的資源投入產(chǎn)出最大量的產(chǎn)品，同時產(chǎn)生最小量的廢品，不僅可獲得一定的經(jīng)濟效益，還可獲得一定的生態(tài)效益和社會效益，對實現(xiàn)工業(yè)的生態(tài)化轉(zhuǎn)向，實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展意義重大，物質(zhì)減量化已勢在必行。第一節(jié)概述四物質(zhì)減量化的意義編輯ppt

能量再利用是物質(zhì)減量化的措施之一，在產(chǎn)品生產(chǎn)中可通過以下思路實現(xiàn)：（1）能量的損失使我們不得不使用越來越多的原料來彌補能源利用效率的不足，所以應(yīng)將這些損失的能量作為一種可收集的有價值的能源，供給其他生產(chǎn)生活使用；第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化一能量再利用（EnergyReuse）編輯ppt（2）能量串級（energycascading）就是盡可能充分利用這些能量，減少產(chǎn)能材料的利用。（3）通過合作生產(chǎn)過程（cogenerationprocesses）將原本損耗的能量允分利用起來。如Gillette公司通過一系列措施，節(jié)能達(dá)到了50％。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化一能量再利用（EnergyReuse）編輯ppt

在產(chǎn)品生產(chǎn)中．提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命也是物質(zhì)減員化的有效措施，可通過下述途徑實現(xiàn)：第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt（1）對產(chǎn)品進(jìn)行耐用設(shè)計（designfordurability）或再設(shè)計（redesign）。從環(huán)境保護角度，耐用的設(shè)計具有很大好處、同傳統(tǒng)設(shè)計相比，耐用設(shè)計可以使得用于生產(chǎn)、運輸和廢物處理等方面的能量消耗大大減少．也有利于物質(zhì)減量化的實現(xiàn)。再設(shè)計也是減少物質(zhì)利用強度的好辦法。其方法就是改進(jìn)原有的不利于環(huán)境保護和不利于物質(zhì)再循環(huán)的一些產(chǎn)品設(shè)汁。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt（2）產(chǎn)品的修理、再利用和再制造。產(chǎn)品設(shè)計中，必須考慮到產(chǎn)品的易修理性。即產(chǎn)品功能的易替換能力。當(dāng)一個用品完成了其使用功能之后，首要問題是設(shè)法再利用這個產(chǎn)品或它的附件。對某些用戶來說毫無意義的東西，對另—個用戶卻可能是有用的，這就是—種再利用的形式。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt再利用的另一個方面是利用零部件。再制造是通過更換磨損部件或低功能部件，使得耐用產(chǎn)品繼續(xù)發(fā)揮功能。需要特別注意，再制造的概念并非指產(chǎn)品的二手性或換手率，而是指產(chǎn)品獲得“第二次革命”。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt（3）產(chǎn)品的分解、拆散和再循環(huán)。當(dāng)物品或裝置不能以別的方式加以重新利用時，就可以考慮利用它的組成部分。為了在產(chǎn)品用完之后便于拆解利用，在產(chǎn)品設(shè)計過程中，要有預(yù)見性。產(chǎn)品部件要能設(shè)計得便于再利用。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt另外，產(chǎn)品再循環(huán)也是物質(zhì)減量化的一種途徑。自然界通過碳、氮、水等的循環(huán)，無時無刻不在進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)。人類要有意識地尋求物質(zhì)循環(huán)最安全、效益佳的有效途徑。循環(huán)利用的首要任務(wù)是能經(jīng)濟地回收足夠量的材料和物資，但回收利用并非總是可行的。它取決于兩方面的因素：收集和運輸。與循環(huán)運輸有關(guān)的能源消耗和成本要比較合理，否則就無法實現(xiàn)循環(huán)利用的過程：第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt（4）智能材料的研發(fā)。從理論上，智能材料或裝置能夠監(jiān)督自身或環(huán)境的變化，并能對狀況的變化有所響應(yīng)。智能材料可以自行修復(fù)或?qū)囟取㈦妷?、壓力、pH值、光、磁場和化學(xué)品等外部刺激有響應(yīng)，并可以調(diào)整自己的組成和功能或發(fā)出信號。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt此外，智能材料在一定范圍內(nèi)有相當(dāng)?shù)倪m應(yīng)性。目前，智能材料研發(fā)還遠(yuǎn)未達(dá)到實用的程度，但隨著科技的進(jìn)步，將使得這些智能材料的循環(huán)利用成為可能，最終實現(xiàn)一種全新意義上的物質(zhì)減量化。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt（5）分子重構(gòu)和納米化學(xué)。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化二提高產(chǎn)品質(zhì)量及使用壽命編輯ppt

影響非物質(zhì)化的因素有產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品尺寸、復(fù)雜程度和加工修配的容易程度，廢物的生成和循環(huán)利用，生產(chǎn)成本，社會生活形態(tài)等。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（1）產(chǎn)品質(zhì)量。提高產(chǎn)品質(zhì)量有助于加速物質(zhì)減量化的進(jìn)程。高質(zhì)量的產(chǎn)品能夠提供高質(zhì)量的服務(wù)．從使用價值上講，減少了相對的資源消耗員，達(dá)到了物質(zhì)減量化的目的。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（2）廢物的產(chǎn)生和利用。廢物的產(chǎn)生和利用對非物質(zhì)化的影響也很大。從工業(yè)生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，從產(chǎn)品生產(chǎn)的原材料開采到最終消費都要考慮產(chǎn)生廢棄物的問題，盡量使其最小化，而對于不可避免的產(chǎn)生的廢棄物則要考慮綜合利用。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt廢棄物可再利用在同一種產(chǎn)品的生產(chǎn)中，也可在其他產(chǎn)品的生產(chǎn)中再利用，無論哪一種再利用都要符合非物質(zhì)化的思想，要實現(xiàn)非物質(zhì)化思想，不僅要從清潔生產(chǎn)出發(fā)，更要考慮廢棄物的回收利用，生態(tài)工業(yè)園區(qū)正是依據(jù)這種思想建立的：在具體應(yīng)用這種思想的過程中要考慮整體利益．講究“4E”，即economic（經(jīng)濟）、effective（效益）、efficiency（效率）和environment（環(huán)境）第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（3）高技術(shù)產(chǎn)品。非物質(zhì)化離不開高技術(shù)，體現(xiàn)高技術(shù)產(chǎn)品對非物質(zhì)化的積極作用的最典型例子莫過于計算機，計算機的尺寸越來越小，而其功能和容量卻越來越大，也就是其耗材越來越少，而提供的服務(wù)卻越來越多。這是因為其中融入了腦力勞動即技術(shù)成分?？梢姡俏镔|(zhì)化離不開高新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（4）先進(jìn)材料替代。許多行業(yè)都應(yīng)用先進(jìn)材料替代來降低資源消耗。例如在汽車尾氣處理中的催化劑組分，考慮用含量豐富的稀土金屬來代替昂貴的銘，而在建筑行業(yè)中用質(zhì)量小、強度高的合金來代替性質(zhì)相反的材料，如輕質(zhì)的玻璃、金屬代替笨重的磚石。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（5）產(chǎn)品尺寸、復(fù)雜程度和加工修配的容易程度。通過對產(chǎn)品及其零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、簡化、精心設(shè)計和生產(chǎn)，使它們易加工、裝配和拆卸，容易修理或部分置換，從而達(dá)到非物質(zhì)他的目的。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（6）一次性產(chǎn)品的使用。近些年來，人們熱衷十使用一次性產(chǎn)品，例如一次性飯盒、筷子、注射器等，這些產(chǎn)品確實給人們帶了衛(wèi)生、方便，但一次性產(chǎn)品的大量使用浪費了大量的資源，并且對環(huán)境造成了很大的危害。因此，為了達(dá)到非物質(zhì)化的目的必須減少一次性產(chǎn)品的使用。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt（7）信息與服務(wù)。信息科學(xué)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)體系中的前導(dǎo)因素。在信息時代，資源不僅僅局限于實物資源，信息更能促進(jìn)科學(xué)進(jìn)程和產(chǎn)業(yè)化，為人類生活和生產(chǎn)服務(wù)。信息化建立了一個規(guī)模龐大、四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，從而信息作為最有效、最有價值的資源，改變了傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式，也必然會對社會發(fā)展產(chǎn)生多方面的影響。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt信息可以以其獨特的方式提高現(xiàn)有工作效率或產(chǎn)生一種全新的、物質(zhì)減量化的方式以取代老的方式。例如電子排版和數(shù)字印刷，使傳統(tǒng)生產(chǎn)和生活方式中實物資源的消耗大大減少，從而使自然界壓力大大減輕。促進(jìn)自然界通過自我修復(fù)使自然環(huán)境向更好的方向生長。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt另外，信息化還可以在信息管理及物質(zhì)和能量流動方面發(fā)揮巨大的優(yōu)勢，克服了過去存在的許多障礙。這個作用很明顯。信息資源的暢通，使實際生產(chǎn)部門從原材料的準(zhǔn)備、生產(chǎn)過程技術(shù)的采用、生產(chǎn)過程備環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、產(chǎn)品的營銷等都可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，這至少節(jié)約了在整個過程中過去必不可少的運輸環(huán)節(jié)，而運輸環(huán)節(jié)的減少，第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt一方面大大降低了能源資源的消耗，一方面制造交通工具和交通設(shè)施的資源（如鋼鐵、有色金屬和木材）消耗也大幅度減少。這樣，既保護了資源，也大大消除了環(huán)境污染在生活方式上也一樣，人們購物、會議、娛樂等許多事倩都可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，這樣在客觀上都將大大減輕資源和環(huán)境的壓力。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt

服務(wù)可以通過有組織的市場實現(xiàn)一些密集型產(chǎn)品的共享，使得實際用于服務(wù)的產(chǎn)品數(shù)量減少。另外，建立在專業(yè)技術(shù)上的服務(wù)更能有效利用資源或?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的循環(huán)利用，這樣相對減少了資源的消耗。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt服務(wù)還可從經(jīng)濟上刺激商家，使資源得到更有效的利用。目前商品生產(chǎn)廠家不再像過去那樣僅靠盡可能多的產(chǎn)品銷售來獲取經(jīng)濟利益，還可以提供各種服務(wù)如維修、再利用、再生產(chǎn)、產(chǎn)品的分解、拆卸、產(chǎn)品的部件或全部的再循環(huán)來獲得利益，這些服務(wù)顯然可以延長產(chǎn)品的生命，減少資源的消耗。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化三產(chǎn)品物質(zhì)城量化的影響因素及采取措施編輯ppt減量化的推動力主要包括以下四個方面：（1）材料生產(chǎn)成本的持續(xù)上升。隨著資源短缺程度越來越嚴(yán)重，基本資源及材料的價格越來越高，而且其加工成本和能耗也越來越高，這些因素均造成材料成本的上升。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化四產(chǎn)品物質(zhì)減量化的推動力編輯ppt（2）來自環(huán)境影響的巨大壓力。水污染、土地酸化、大氣污染、溫室效應(yīng)等不良環(huán)境的影響，使人們越來越意識到環(huán)境問題已威脅到人類的健康和發(fā)展，而為了生存所必需的經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)幾乎在每個環(huán)節(jié)都產(chǎn)生廢棄物，為解決這一矛盾，非物質(zhì)化勢在必行。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化四產(chǎn)品物質(zhì)減量化的推動力編輯ppt（3）替代材料的產(chǎn)生與競爭的加劇。替代材料均有成本低、性能好等優(yōu)點，替代材料的產(chǎn)生推動了非物質(zhì)化的進(jìn)程。第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化四產(chǎn)品物質(zhì)減量化的推動力編輯ppt

物質(zhì)利用強度用于評估生產(chǎn)和服務(wù)過程中所消耗物質(zhì)的量與經(jīng)濟產(chǎn)出之間的關(guān)系，是從會計學(xué)中某一具體物質(zhì)消耗量(Xi)的計算式(4—1)演化而來的：第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）1物質(zhì)利用強度（IU，IntensityofUse）式中，Y為消耗物質(zhì)i的工業(yè)產(chǎn)出；GDP為經(jīng)濟總產(chǎn)出。編輯ppt物質(zhì)利用強度IU是指物質(zhì)消耗量與附加值的比值：第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）1物質(zhì)利用強度（IU，IntensityofUse）在大多數(shù)IU分析中，X的單位是質(zhì)量或體積的單位。IU隨物質(zhì)與產(chǎn)品組成的變化而變化，它是由社會、經(jīng)濟、技術(shù)、法律制度和環(huán)境因素等多方面決定的。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）2IU的經(jīng)驗分析理論環(huán)境Kuznets曲線的理論基礎(chǔ)是20世紀(jì)70年代形成的，現(xiàn)已被廣泛用于評估可持續(xù)發(fā)展。其根本觀點是發(fā)展的初期階段資源消耗和污染會有所增加，但隨著經(jīng)濟收入的提高，資源消耗和污染會逐漸減少，出現(xiàn)倒U形變化曲線(如圖4—1所示)。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）2IU的經(jīng)驗分析理論大多數(shù)經(jīng)驗分析結(jié)果支持環(huán)境Kuznets曲線理論。其標(biāo)準(zhǔn)解釋如下：在發(fā)展的早期階段，收入水平較低，由于此時的經(jīng)濟在很大程度上依賴農(nóng)業(yè)，因而對金屬和建材的物質(zhì)需求并不很高，這時的利用強度曲線是緩慢上升的。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）2IU的經(jīng)驗分析理論隨著工業(yè)化程度的提高，對基礎(chǔ)建設(shè)的物質(zhì)材料需求逐漸增加，如公路點路、橋梁和各種管道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對水泥、鋼鐵等物質(zhì)需求會明顯增加，這時的利用強度曲線達(dá)到了極大值。經(jīng)濟進(jìn)一步發(fā)展，對基礎(chǔ)建設(shè)的需求不斷下降，消費需求逐慚轉(zhuǎn)向服務(wù)行業(yè)，服務(wù)行業(yè)的物質(zhì)消耗強度是比較弱的．這時的利用強度曲線開始下降。這種變化形成了IU隨收入的增加而下降的變化趨勢。EKC理論主要用于研究經(jīng)濟結(jié)構(gòu)變化對環(huán)境的影響和廢棄物產(chǎn)出與收益的關(guān)系編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論A長波理論（longwavestheory）長波理論是用于分析物質(zhì)減量化的另一種方法，它把隨時間變化的物質(zhì)利用方式與技術(shù)發(fā)展的常規(guī)模式聯(lián)系起來。長波理論與EKC理論的主要區(qū)別在于：把時間作為獨立變量替代收益，并用具體的函數(shù)形式反映物質(zhì)替代和技術(shù)變化的方式。在驅(qū)動力的假設(shè)方面長波理論與EKC理論并沒有什么不同。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論長波理論認(rèn)為，從循環(huán)經(jīng)濟角度，技術(shù)一般要經(jīng)歷一個生命循環(huán)，即早期發(fā)展、迅速擴散和廣泛采用、最終飽和并衰退。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論B邏輯替代模型（LogicSubstituteModel）1996年，Grubler研究認(rèn)為技術(shù)擴散速度和程度等因素隨時間而變化，包括技術(shù)可行性、成本、流行時尚和熟悉程度。其假設(shè)是：時間性和驅(qū)動性因素在微觀上的變化．會在宏觀上產(chǎn)生連續(xù)的、有規(guī)律的影響。Grubler，F(xiàn)isher和Pry等研究發(fā)現(xiàn)技術(shù)擴散常常呈現(xiàn)類似邏輯函數(shù)一樣的S形曲線；技術(shù)(Z)擴散或增長可以用下式表達(dá)：編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論式中Z——技術(shù)擴散速度；b——Z的擴散速率；K——上漸近線或飽和水平；t——時間；tm——曲線拐點。邏輯替代模型用以描述技術(shù)占據(jù)市場份額的速率。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論C物質(zhì)轉(zhuǎn)化理論（Trans-materialization）當(dāng)物質(zhì)被引進(jìn)后，它們會經(jīng)歷一個由技術(shù)替代而導(dǎo)致的IU的增長期。在這個階段，因技術(shù)不斷推廣而使得節(jié)源技術(shù)減少IU的勢力受到阻礙，在周期的第二階段，隨著飽和程度的不斷加大，IU的增長勢頭逐漸放慢，并開始下降。最后，更復(fù)雜的產(chǎn)品又發(fā)明生產(chǎn)出來，物質(zhì)利用的附加值進(jìn)一步提高。技術(shù)改進(jìn)促進(jìn)了這一過程。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論1989年Labys和Waddell利用長波經(jīng)濟循環(huán)理論和S形技術(shù)擴散函數(shù)對物質(zhì)減量化的標(biāo)準(zhǔn)解釋提出了看法。他們認(rèn)為物質(zhì)減量化并非只經(jīng)歷一次全面性結(jié)構(gòu)變化，在這個過程中。與成熟工業(yè)有關(guān)的低質(zhì)量資源會逐漸被高質(zhì)量或技術(shù)適應(yīng)性更高的原材料所替代。他們稱之為轉(zhuǎn)物質(zhì)化(Trans-materialization)。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）3物質(zhì)利用和長波理論根據(jù)這一理論，對于某一物質(zhì)而言，IU將呈現(xiàn)州一個長的倒U形時間函數(shù)。而對于整個經(jīng)濟體而畝，轉(zhuǎn)物質(zhì)化動力學(xué)會產(chǎn)生許多相互重疊的倒U形變化。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）4物質(zhì)分解分析分解分析是根據(jù)會計學(xué)原理來區(qū)分經(jīng)濟、人口或技術(shù)對IU的影響的。considine(1991)將會計學(xué)原理應(yīng)用于式(4—2)，并把物質(zhì)組成按式(4—4)分解：式中，Qm為混合物質(zhì)消耗的Divisia指數(shù)。該式反映了資本、勞動力、能源和原材料等因素間的替代。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）5輸入-輸出分析（Input-outputAnalysis）輸入—輸出分析能夠用于檢驗影響IU有關(guān)經(jīng)濟和技術(shù)方面因素的假設(shè)，而分解分析能夠評估影響IU變化的那些因素的相對貢獻(xiàn)。輸入—輸出分析傳統(tǒng)上是根據(jù)貨幣流量(moneyflows)，如果利用混成單位(hybirdunits)的方法可把能源和物質(zhì)流以物理單位的方式補充到金融數(shù)據(jù)中去。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）6利用物質(zhì)強度的統(tǒng)計分析統(tǒng)計分析是一個有力的數(shù)學(xué)分析工具，不僅在工程學(xué)、地質(zhì)學(xué)和農(nóng)學(xué)，而且在經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境科學(xué)等其他領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。特別是在建立模型較困難或所建模型分析誤差大的情況下，利用統(tǒng)計學(xué)知識有可能解決一些關(guān)鍵問題。編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）6利用物質(zhì)強度的統(tǒng)計分析Ross和Purcel通過統(tǒng)計學(xué)方法分析了美國造紙業(yè)IU的演變。我國彭新育等人應(yīng)用統(tǒng)計分析方法研究了中國與其他國家的物質(zhì)消耗和收入關(guān)系，作者統(tǒng)計了1953—1997年間我國的主要消耗物質(zhì)：鋼材、水泥、能源及貨運量和國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP等方面的資料，以此為基礎(chǔ)分析了物質(zhì)消耗的時間變化及物質(zhì)消耗與GDP的關(guān)系，編輯ppt第二節(jié)產(chǎn)品物質(zhì)減量化五評價方法（AssessmentMethods）6利用物質(zhì)強度的統(tǒng)計分析并與有關(guān)國家的指標(biāo)進(jìn)行了比較，得出在中國及其他國家物質(zhì)消耗與GDP的關(guān)系并沒有表現(xiàn)出明顯的、一致的強去物質(zhì)化，但相關(guān)曲線的斜率逐漸遞減，以及我國未來的一段時間里，經(jīng)濟發(fā)展需要更多的物質(zhì)投入，只是對物質(zhì)投入的依賴性將下降的結(jié)論。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳

（Decarbonization）實現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)的生態(tài)化轉(zhuǎn)向，催熟工業(yè)體系的演進(jìn)，促使工業(yè)系統(tǒng)向三級生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，需要通過“生態(tài)結(jié)構(gòu)重組”來實現(xiàn)。采取的措施主要有：將原來被稱為廢物的副產(chǎn)品作為資源重新利用；封閉物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和盡量減少消耗性排放；產(chǎn)品與經(jīng)濟活動的非物質(zhì)化等。能源脫碳是產(chǎn)品減量化的重要措施之一。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳一能量脫碳概念能源脫碳是指采用相應(yīng)的技術(shù)使燃料釋放同等能量過程中產(chǎn)生出更少的碳產(chǎn)物。由于能源產(chǎn)品的重要性和特殊性，能源脫碳作為物質(zhì)減量化的特殊分支已經(jīng)得到廣泛重視。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展要消耗大量的石油、天然氣、煤和木材等能源物質(zhì)。能源問題在工業(yè)生態(tài)學(xué)方面的重要性可歸納為以下四點：（1）有物質(zhì)流就有能量流。在工業(yè)體系中大部分能量流都是由運輸和加工活動所產(chǎn)生的。因此，減少能量消耗的最有效辦法之一就是物質(zhì)減量化戰(zhàn)略。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑（2）能流反映的是物質(zhì)流的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。因此，僅僅生產(chǎn)更為輕巧的產(chǎn)品（簡單物質(zhì)減量化）是不夠的。重要的是重新組織物質(zhì)流的路徑（制造過程、基礎(chǔ)設(shè)施管理等），最終使工業(yè)體系的運行對能源的需求減少。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑（3）燃燒煤、重油、天然氣的熱電廠從一開始就將其設(shè)計成自成體系的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，優(yōu)化所有物質(zhì)流，包括燃燒后的灰燼。這一思想超越了爐灰簡單再利用和脫硫裝置生產(chǎn)石膏的意義。正如本書第2章中所指出的那些工業(yè)共生體系一樣，我們可以架構(gòu)“能源—生態(tài)—工業(yè)園區(qū)”，其中工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要合作伙伴之一是能量生產(chǎn)單位。事實上，這種形式在卡倫堡就已經(jīng)存在了，其共生體系從開始就是以熱電廠和煉油廠為中心組織的，實現(xiàn)了能量的再利用。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑（4）在今后相當(dāng)長的一段時間，碳將繼續(xù)在工業(yè)代謝過程中起至關(guān)重要的作用，必須承認(rèn)這—現(xiàn)實．然后選擇“脫碳”的辦法，逐漸地向含有相對少碳的碳?xì)浠衔镞^渡。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑從本質(zhì)上講，能源流也是一種物質(zhì)流。研究表明，能源流的循環(huán)過程比一般性物質(zhì)流(如鋼鐵等)的循環(huán)過程對大氣環(huán)境的影響要大得多。它在消耗碳的同時還消耗空氣中的大量氧，在燃燒過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物（byproduct）會對大氣環(huán)境造成破壞(如圖4—2所示)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑自工業(yè)革命開始以來，源自礦物以碳?xì)浠衔镄螒B(tài)出現(xiàn)的煤炭一直是最主要的能量供給元素，是滋養(yǎng)以西方模式發(fā)展的所有經(jīng)濟的最基本的物質(zhì)。碳?xì)浠衔铮禾?、石油、天然氣）占我們地球開采物質(zhì)的70％以上。然而，煤炭礦藏也是許許多多問題的源頭，如溫室效應(yīng)、煙霧、赤潮、酸雨等。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑過多二氧化碳排放所造成的溫室效應(yīng)是全球各國政府共同面臨的世界性難題。能源脫碳是解決溫室效應(yīng)這一世界性難題的重要措施之一。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑最近幾十年來，由開采礦石產(chǎn)生的碳消耗與日俱增，而且，主要在發(fā)展中國家，由于經(jīng)濟增長和人口增加，將繼續(xù)呈上升趨勢。一些學(xué)者，如杰西·奧索貝爾和皚撤·馬爾切蒂預(yù)言，在21世紀(jì)，我們將消耗近5000億t煤炭，也就是超過自工業(yè)革命以來的消耗量的兩倍以上。據(jù)估計，自20世紀(jì)初以來，我們從地下一共開采了1000億t的石油，預(yù)計自現(xiàn)在起到2100年，將開采的石油數(shù)量為3000億t。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑可以肯定，可再生能源將會發(fā)展。但所有跡象表明，基于技術(shù)的、經(jīng)濟的以及結(jié)構(gòu)性的原因。相對而言，它們只能起到輔助作用，只是為一些特殊部門所利用。事實上，城市電廠需要優(yōu)質(zhì)能源，因此，熱電廠的能源生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)模與城市規(guī)模同樣增長，這就不利于利用諸如太陽能那樣的漫射能源。不管怎么樣，就世界能源消耗而言，看起來碳?xì)浠衔镞€特長期、廣泛地占據(jù)主導(dǎo)地位。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑因此，能源脫碳戰(zhàn)略是一種劣取其輕的策略。具體地說，在于鼓勵以石油替代煤炭，然后以天然氣替代石油。同樣，我們也可以實施一種相對脫碳的辦法，即從單位燃料中汲取更多的能量，比如通過提高渦輪的轉(zhuǎn)速。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑最好的能源脫碳辦法，當(dāng)然是少用能源。不幸的是，旨在提高能源使用效率的政策的具體化總是慢于提高礦物能源使用量的政策落實。當(dāng)然，人們還可以通過各種辦法，轉(zhuǎn)換礦物燃料，如將碳（用于長期地下或海底儲存）和氫（用于能量載體）分開使用。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑現(xiàn)有工業(yè)體系向相對較少的礦物炭的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換將對基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生重要影響，特別就天然氣而言，從現(xiàn)在起的50年當(dāng)中，其消耗量將增加10倍，這就需要鋪設(shè)輸氣能力大為增加的管道體系。天然氣，除了其含碳較少外，還有極為豐富的儲量優(yōu)勢。已探明可開采天然氣儲量將近100萬億m3，相當(dāng)于石油儲量的6倍。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑從長期來看，人們的意見將趨于一致，使用氫燃料，這是理想的能量載體，從環(huán)保的角度看有可能是無害的。使用氫作燃料的不良后果很小，但也不是完全沒有：燃燒氫產(chǎn)生蒸汽。大量地產(chǎn)生蒸汽，在一定的氣候和地理條件下也會是問題。高溫情況下燃燒氫也會產(chǎn)生少量的氮氧化物。此外，燃?xì)浼夹g(shù)還遠(yuǎn)沒有完善，特別是金屬的氫腐蝕致脆問題和運輸與儲存的安全問題。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑另外，應(yīng)明確的是，氫本身并不是能源，只是能量的載體。必須完全氧化才能產(chǎn)生熱力或發(fā)電。因此，很顯然最理想的能源是太陽能，其次是水力發(fā)電和核能。事實上，氫可以成為可控制的、可運輸?shù)暮涂蓛Υ娴哪芰枯d體．當(dāng)以電線為基礎(chǔ)的電力運輸網(wǎng)達(dá)到飽和狀態(tài)時，再難以擴大能力，要擴大能力則成本極高。大規(guī)模地使用氫還會產(chǎn)生從物質(zhì)化意義上不可忽視的后果，那就是需要建設(shè)一個國際的，甚至洲際的輸送管道網(wǎng)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑對于礦物能源，必須注意其物質(zhì)量的外觀規(guī)模。能源產(chǎn)品是人類在地球表面運輸量最大的物質(zhì)。在散裝貨物的世界貿(mào)易量中占據(jù)主要地位，在各國國內(nèi)貿(mào)易中亦如此。因此，理想的是縮短能源介質(zhì)運輸?shù)木嚯x，應(yīng)該努力使之“減量化”，即借助于使用數(shù)量／能量比優(yōu)越的介質(zhì)，盡量減少運輸所必需的基礎(chǔ)設(shè)施。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑關(guān)于能源，主要問題不在于哪一天枯竭，而在于無節(jié)制的能源耗用所引起的對環(huán)境的影響?？梢韵胂?，如果突然哪天我們擁有廠一種新的假設(shè)能源，不僅在開采與分運過程中清潔無比，而且取之不盡，用之不竭，價格低廉，消費者將因為物質(zhì)的極大充裕而不加節(jié)制，那么這對生物困造成的后果肯定是災(zāi)難性的。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑生物能量的開發(fā)還可以創(chuàng)造更多的地方就業(yè)機會、這是華盛頓地方自力更生研究所所持的政策觀念。使用生物質(zhì)能和有機廢料需要鄰近的就業(yè)者，因此促使當(dāng)?shù)睾蜕鐓^(qū)的生活更具活力。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳二能量脫碳的重要性及途徑生物質(zhì)能，一般地講，碳水化合物的工業(yè)運用，肯定會得到發(fā)展。但是，我們可以想象，由于目前能源供應(yīng)機制的惰性，在可以預(yù)見的未來，其運用只會集中于比較有限的部門。降低能源消耗，開發(fā)太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、氫能源等新型能源替代技術(shù)是解決能源脫碳問題的最有效途徑。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)現(xiàn)代新型能源主要有：（1）太陽能（solarenergy）。太陽能是指地球上能夠直接接受并利用的太陽輻射能。每秒鐘能夠達(dá)到地球表面的太陽能量為，約相當(dāng)于目前全世界能源總消耗量的數(shù)萬倍。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)（2）風(fēng)能（windenergy）。風(fēng)能是指太陽輻射造成各部分受熱不均勻而引起的空氣運動產(chǎn)生的能量。20世紀(jì)70年代的石油危機和化石能源的短缺及化石能源引起的環(huán)境問題促使人們對風(fēng)能進(jìn)行利用和開發(fā)。利用風(fēng)能可以發(fā)電、提水、助航、制冷和制熱等，以風(fēng)能發(fā)電為主要應(yīng)用途徑。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)（3）生物質(zhì)能（biomaterialenergy）。生物質(zhì)能是指來自動植物的能源。據(jù)推測，全球蘊藏的生物質(zhì)達(dá)，其中植物每年產(chǎn)生生物質(zhì)約，并且制沼氣和酒精燃料已達(dá)實用階段。美國利用生物質(zhì)能發(fā)電已達(dá)全國能源需求量的3.5％以上。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)（4）氫能（hydrogenenergy）。氫能的開發(fā)利用目前主要有直接用作火箭、飛機等的燃料和用作燃料電他的燃料兩個方面。鎳氫電池現(xiàn)已進(jìn)入實際應(yīng)用階段。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)（5）核能（nuclearenergy）。核能又稱原子能，是原于核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時釋放出來的能量。從1954年蘇聯(lián)建成世界上第一座商用核電站以來，全世界已有420多座核電站在30多個國家安全運行，這些核電站提供的電能占全世界總電力的17％。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

核能可以通過重原于核裂變或氫原子核聚變方式取得。目前比較成熟的技術(shù)是利用鈾、钚等物質(zhì)作核裂變?nèi)剂?，進(jìn)行核裂變反應(yīng)并連續(xù)釋放能量，對外輸出電能與熱能。世界上，第一使快中子增殖堆由美國在1951年建成，20世紀(jì)70年代末進(jìn)入實用階段。至今，此類反應(yīng)堆已有20多座投人商用發(fā)電。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)（6）地?zé)崮埽╰errestrialenergy）。我國地?zé)崴苯永每偭恳衍S居世界之首，主要包括取暖供熱和地?zé)岚l(fā)電。至1996年，包括臺灣省在內(nèi)，全國地?zé)峥傃b機容量為，其中西藏羊八井地?zé)犭娬镜难b機容員為。（7）燃料電池（fuelbattery）。燃料電池主要有鋰離電池、鎳氫電池等。此外，還可以開發(fā)利用地球以外天體的能量，如月球上的氦3等。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

目前，太陽能的利用主要有光—熱轉(zhuǎn)換、光—電轉(zhuǎn)換和光—化學(xué)轉(zhuǎn)換等三種直接利用太陽輻射能量的方式。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

A光—熱轉(zhuǎn)換光—熱轉(zhuǎn)換是把太陽輻射能通過各種集熱器轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，再進(jìn)行熱利用。例如：（1）太陽能熱發(fā)電。20世紀(jì)卯年代發(fā)明的柱面集熱式太陽能發(fā)電站已投入運營。（2）利用太陽能使海水淡化。巴基斯坦的一座太陽能海水淡化廠日產(chǎn)淡水68t，這對于干旱缺水地區(qū)具有重要意義。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)（3）太陽池——鹽湖水太陽能發(fā)電技術(shù)，把熱能轉(zhuǎn)換成電能。20世紀(jì)60年代，以色列建立了世界上第一個太陽池裝置。此外，太陽房、太陽能高溫爐、太陽能熱水器、太陽能溫室等均己投入了實際使用之中。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)B光—電轉(zhuǎn)換光—電轉(zhuǎn)換是指通過太陽能電池將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能。太陽能電池也稱光電池、光伏電池。太陽能電池按電池基本材料的化學(xué)組成、基本材料的結(jié)構(gòu)形式、基本材料的摻雜物成分、電池的厚度、電池的外形和內(nèi)部阻擋層性質(zhì)分類。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)例如單晶硅電池、多品硅電池、非晶硅電池、N型電池、N/P電池、薄膜電池、矩形電池、單結(jié)砷化鎵電弛。還可以按化學(xué)組成及產(chǎn)生電力方式把太陽電池分為無機太陽電池、有機太陽電池和光化學(xué)電池三大類。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)太陽電池的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，主要用于電源或作光電元件。例如太陽能電站，人造衛(wèi)星與空間站的電源，用于驅(qū)動太陽能汽車、太陽能飛機、太陽能船、太陽能自行車等交通工具，或用作光電開關(guān)等。我國建成的第一座太陽能電站于1985年10月7日正式投入運行，功率為10kw，此電站坐落于甘肅省榆中縣園子鄉(xiāng)。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)C光—化學(xué)轉(zhuǎn)換光—化學(xué)轉(zhuǎn)換是指用光和物質(zhì)相互作用引起化學(xué)變化的過程，在此過程中光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能。綠色植物的光合作用是光—化學(xué)轉(zhuǎn)變過程，但是這種轉(zhuǎn)換至今仍末達(dá)到商業(yè)應(yīng)用水平。1太陽能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

以生命體在生命運動中產(chǎn)生的或以無生命的殘骸形式儲存的能量稱為生物源能，也稱生物質(zhì)能。生命體包括動、植物及原生生物。生物質(zhì)是指由植物或動物生命體衍生得到的物質(zhì)的總稱。狹義的生物質(zhì)主要非礦化的有機物組成，如樹木、莊稼等，不包括煤、石油等化石燃料。

2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

生物質(zhì)能是可再生能源的一種，是太陽能通過植物在生長過程中的光合作用轉(zhuǎn)換成化學(xué)能以碳水化合物的形式凝固儲存起來的能量形式。2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

生物質(zhì)能技術(shù)就是采用高新能量轉(zhuǎn)化技術(shù)把存儲于生物質(zhì)的太陽能轉(zhuǎn)化為可以直接利用的燃料、電能、熱能等物質(zhì)能源形式。轉(zhuǎn)化過程中基本不會引起環(huán)境污染或破壞。生物質(zhì)能利用技術(shù)包括生物質(zhì)氣化制燃?xì)?、生物質(zhì)氣化發(fā)電、沼氣發(fā)酵技術(shù)制沼氣、生物質(zhì)發(fā)酵制醇類燃料、“石油”植物生產(chǎn)燃料油等。2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

A生物質(zhì)氣化制燃?xì)馍镔|(zhì)氣化制燃?xì)馐菬峄瘜W(xué)轉(zhuǎn)換的一種方式。生物質(zhì)氣化技術(shù)就是指在生物質(zhì)原料于無氧或缺氧條件下受熱分解的過程中所采用的技術(shù)，在這個過程中，構(gòu)成生物質(zhì)的大分子的部分化學(xué)鍵斷裂，最后生成甲烷、一氧化碳、氫氣等可燃?xì)怏w小分子，生物質(zhì)中大部分能量都轉(zhuǎn)移到氣體中。2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

生物質(zhì)氣化反應(yīng)裝置是氣化爐，它是氣化過程發(fā)生的必要設(shè)備。在氣化爐中，生物質(zhì)燃料一般發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)及裂解反應(yīng)，這些反應(yīng)在氣化爐的不同爐段中進(jìn)行。氣化裝置分為固定床、流化床和旋轉(zhuǎn)床氣化爐三種類型。2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

自20世紀(jì)90年代，我國就對生物質(zhì)氣化技術(shù)進(jìn)行了研究開發(fā)，為農(nóng)村用上管道燃?xì)?、為鄉(xiāng)村能源革命奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，解決了提高能量轉(zhuǎn)化效率和環(huán)境污染問題，而旦經(jīng)濟上也是可行的。已建的試點工程的經(jīng)驗和投資核算表明，使用這種燃器平均每戶年支出不超過200元。2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)

B生物質(zhì)氣化發(fā)電生物質(zhì)循環(huán)流化床發(fā)電(BGPG)的流程以處理稻殼為主，也可以木屑、桔稈為燃料。最大發(fā)電容量1000kw，發(fā)電效率17％。如能把余熱加以利用，則生物質(zhì)的能量利用率會有較大的提高。2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)生物質(zhì)發(fā)電的研究開發(fā)方向是開發(fā)4~10MW規(guī)模的氣化、裂解、燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電與汽輪機發(fā)電相結(jié)合、余熱充分利用的聯(lián)合循環(huán)工藝，并盡可能提高系統(tǒng)發(fā)電效率（達(dá)到小型燃煤發(fā)電水平），采用技術(shù)成熟、投資少、安全可靠的綠色工藝。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)C沼氣發(fā)酵技術(shù)制沼氣以生物質(zhì)為原料在文裝置內(nèi)通過發(fā)酵細(xì)菌的作用生產(chǎn)沼氣的技術(shù)，稱為沼氣發(fā)酵技術(shù)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)沼氣發(fā)酵是由多種微生物在元氧條件下分解有機物來完成的。沼氣是由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的一種可燃性混合氣體，其中甲烷約占60％，二氧化碳約占35％，其余為水蒸氣、硫化氫、氮氣和一氧化碳等。沼氣發(fā)酵過程中除了產(chǎn)生氣體外，還產(chǎn)生其他物質(zhì)．可用作農(nóng)業(yè)肥料或飼料。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)人工制取沼氣可采用的原料主要有人、畜、禽的糞便污水，食品加工業(yè)、制藥和部分化工、生活垃圾和人類的生活污水，污水處理廠的污泥以及農(nóng)作物桔稈等，可以實現(xiàn)廢物利用。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)在農(nóng)村中推廣沼氣發(fā)酵技術(shù)無論在保護環(huán)境、解決清潔能源、提高農(nóng)村的環(huán)境衛(wèi)生、提高村民的健康水平和生活質(zhì)量，還是在充分利用自然資源等方面都具有重要意義。沼氣發(fā)酵投資?。虼藢ξ覈鴱V大貧困地區(qū)具有更大的意義。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)D生物質(zhì)發(fā)酵制醇類燃料（1）發(fā)展歷程。自20世紀(jì)70年代石油危機時起，巴西和美國開始研究用酒精代替汽油作汽車燃料。1975年，巴西正式推行乙醇汽油使用計劃，至2000年燃料乙酵總產(chǎn)量已達(dá)，占該國汽車消耗量的三分之一。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)美國于2000年的燃料乙醇消耗量已達(dá)，年均增長率為20％。我國河南、吉林、黑龍江是國家確定的生產(chǎn)變性燃料乙醇和應(yīng)用車用乙醇的3個試點省份。2001年6月20日上午，河南省鄭州在全國率先試用車用乙醇汽油。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)（2）生產(chǎn)技術(shù)。可用農(nóng)作物的桔稈、蔓、谷殼等生物質(zhì)作原料制乙醇，因為這些生物質(zhì)富含木質(zhì)纖維，無法用普通酵母茵使它們像淀粉那樣發(fā)酵轉(zhuǎn)化為乙醇、采用無機酸和真菌酶混合糖化法發(fā)酵木質(zhì)纖維素來生產(chǎn)乙醇現(xiàn)己備受關(guān)注。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)（3）存在問題。以本質(zhì)纖維為主的生物質(zhì)作原料制取乙醇的工藝方法尚不完善．例如，產(chǎn)率問題、生產(chǎn)中的工藝條件問題成本問題、產(chǎn)乙醇的速率問題、適宜微生物的選擇問題等，還有待于進(jìn)一步探討開發(fā)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)E“石油”植物生產(chǎn)燃料油石油植物是指可直接或間接加工成燃料油的植物，包括樹木、草類和藻類等。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)目前可用于生產(chǎn)燃料油的樹木有綠玉樹、苦配巴樹、香蕉樹、子角朗、續(xù)隨子、漢加樹、霍霍巴、油楠等。其中香蕉樹割開樹皮可流出一種液體物質(zhì)，這種液體的化學(xué)成分與柴油極其相似，能直接代替柴油使用。還有一些草本植物也含有“燃料油”，美國的黃鼠草就是這樣一種草本植物。每公頃野生的黃鼠草可以提取1t“燃料油”。人工種植的雜交黃鼠草的產(chǎn)量每公頃可以達(dá)到6t。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)美國科學(xué)家認(rèn)為，海藻中也含有豐富的油類。如對海藻加溫，可以得到石油那樣的物質(zhì)。據(jù)估算，一個規(guī)模為公頃的海藻種植場所產(chǎn)生的能量可供5萬人口的城市使用。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)2生物能的開發(fā)與利用技術(shù)目前，主要任務(wù)是繼續(xù)尋找那些“燃料油”產(chǎn)率高、產(chǎn)量大的植物，尤其是那些對生存條件要求不高，能在灘涂、荒地等生長的植物種類，研究這些植物的人工培植方法，并采用基因工程等生物技術(shù)進(jìn)行改良。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)氫能源具有如下特點：(1)來源廣泛，儲量豐富，僅僅海洋水中就含有，地核小、宇宙空間都含有大量的氫。(2)氫與氧反應(yīng)產(chǎn)生水，而水又能用太陽能電池等方法分解，產(chǎn)生氫氣與氧氣，因而可重復(fù)利用，相當(dāng)于太陽能的儲存劑或儲存器。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)(3)氫燃料的熱值高，每千克氫氣在氧氣中燃燒可產(chǎn)生120802KJ熱量。所有化石、生物和化工燃料中(核燃料除外)，氫熱值最高。(4)氫氣燃燒產(chǎn)物是清潔的，對環(huán)境無污染，因而除熱的作用外，對地球的生態(tài)平衡沒有破壞作用，這是其他燃料所不具有的。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)(5)氫作為能源，其利用和輸送有多種多樣的方式，如直接用作發(fā)射火箭、汽車等發(fā)動機燃料，用作燃料電池的燃料，用作鎳氫二次電池的原料和能源轉(zhuǎn)換、貯存介質(zhì)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)氫能源開發(fā)高新技術(shù)主要有高溫電解水蒸氣制氫、熱化學(xué)分解水制氫、微生物法制氫、化學(xué)模擬微生物產(chǎn)氫等。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)A高溫電解水蒸氣制氮1976年德國開始高溫電解制氫研究，現(xiàn)已基本成熟。這種方法比常溫電解水可省電能20％。其原理是：用固體電解質(zhì)(多孔燒結(jié)二氧化鋯)制成的空心管子做電權(quán)，管子的內(nèi)外側(cè)均鍍有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電金屬膜．內(nèi)側(cè)為陰極，外側(cè)為陽極。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)水蒸氣由管子內(nèi)側(cè)進(jìn)人，從陰極流經(jīng)固體電解質(zhì)而流向陽極。氫氣由內(nèi)側(cè)放出，氧氣由外側(cè)放出。氫氣與氧氣分別輸入氫氣儲罐和氧氣儲罐作為氣源?？傮w電解槽電壓最高可達(dá)到1200v。200℃的過熱水蒸氣溫度升至900℃后進(jìn)入電解槽，在溫度高達(dá)1000℃的電極室內(nèi)，經(jīng)電極反應(yīng)被分解為氫氣和氧氣。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)B熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫純水熱分解需要4000℃以上的高溫。為降低水的分解溫度，自20世紀(jì)60年代起，人們試圖在水的熱分解過程中引入一些熱力學(xué)循環(huán)來達(dá)到這一目的。鑒于高溫石墨核反應(yīng)堆的溫度已高于900℃，而已發(fā)明的太陽爐的溫度可達(dá)到1200℃，因此所采用的熱力學(xué)循環(huán)的最高溫度應(yīng)低于核反應(yīng)堆或太陽護的最佳溫度才有潛在的使用價值。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)C微生物法制氫這種方法的特點是：微生物制氫的原料（基質(zhì)）主要來源于生物質(zhì)、各種工業(yè)、生活有機廢水或可生化處理的固體廢棄物．原料來源廣泛，易得，易于再生，且環(huán)保；微牛物生命力、繁殖能力極強，能適應(yīng)極為惡劣的生存環(huán)境；可采用生物工程法對菌種進(jìn)行改造，培養(yǎng)產(chǎn)氫率高的菌種（須慎重）等。下面簡述幾種方法：編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)（1）化能營養(yǎng)微生物產(chǎn)氫：屬于化能營養(yǎng)微生物的是某些發(fā)酵類型的嚴(yán)格厭氧菌和兼性厭氧菌。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)（2）發(fā)酵型微生物放氫。原始基質(zhì)是各種碳水化臺物、蛋白質(zhì)、某些酸類以及有機酸等。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)（3）光合產(chǎn)氫。光合細(xì)菌在黑暗厭氧條件下可分解有機物放出少量氫氣，光照會明顯增加產(chǎn)氫量。與光合作用相關(guān)的產(chǎn)氫過程稱為光和產(chǎn)氫?？梢愿鞣N工業(yè)、生活有機廢水和農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物為基質(zhì)，進(jìn)行光合細(xì)菌連續(xù)培養(yǎng)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)利用光合細(xì)菌產(chǎn)氫比其他生物制氫法更有優(yōu)越性，如光合細(xì)菌的放氫速率比藍(lán)細(xì)菌高兩個數(shù)量級，比異氧菌產(chǎn)氫的能量轉(zhuǎn)化率高，且氫氣純度高。光合細(xì)胞產(chǎn)氫已進(jìn)入應(yīng)用開發(fā)階段，對其的探索主要集中于尋找產(chǎn)氫量高、產(chǎn)氫速率大的光合細(xì)菌菌種以及產(chǎn)氫工藝條件。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)（4）固定化細(xì)胞技術(shù)制氫：仿照固定化酶技術(shù)而產(chǎn)生的固定化細(xì)胞技術(shù)為連續(xù)生物制氫提供了可能。有人最先把一株芽抱桿菌(Bacillus.Sp)制成固定化細(xì)胞在滴濾床反應(yīng)器中試驗，結(jié)果表明，反應(yīng)可在4~5min內(nèi)完成，二氧化碳轉(zhuǎn)化率達(dá)86％，產(chǎn)氫率達(dá)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)3氫能源技術(shù)D化學(xué)模擬微生物產(chǎn)氫微生物產(chǎn)生分子氫的機理是酶催化反應(yīng)，這種酶是一類氫化酶或是固氮酶。模擬酶催化實際就是模擬微生物的作用。模擬酶催化一直是化學(xué)家關(guān)注的重要領(lǐng)域，若該項技術(shù)成功可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。編輯ppt第三節(jié)能量脫碳三現(xiàn)代新能源技術(shù)4燃燒電池技術(shù)燃燒電池是一種電化學(xué)的發(fā)電裝置，它能夠等溫、持續(xù)地按電化學(xué)方式直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。燃料電池與普通原電池一樣。也是由正極、負(fù)