7.1..材料生态设计与加工
生态建筑设计的技术与材料研究
生态建筑设计的技术与材料研究在当今社会，随着环境问题的日益严峻和人们对可持续发展的追求，生态建筑设计逐渐成为建筑领域的热门话题。
生态建筑旨在减少对环境的负面影响，实现能源的高效利用和资源的循环再生，为人们创造健康、舒适的居住和工作环境。
而实现生态建筑的关键在于采用合适的技术与材料。
一、生态建筑设计的技术1、能源效率技术能源效率是生态建筑设计的核心之一。
其中，被动式设计策略是一种重要的手段，通过合理的建筑朝向、遮阳设施、自然通风等设计，充分利用自然能源，减少对机械系统的依赖。
例如，将建筑朝向设计为朝南，可以最大程度地获取冬季的阳光温暖，同时在夏季通过遮阳设施避免过多的热量进入室内。
主动式能源系统也是提高能源效率的关键。
太阳能光伏板、风力涡轮机和地源热泵等可再生能源技术的应用，能够为建筑提供清洁的电力和热能。
此外，能源管理系统的使用可以实时监测和控制能源的消耗，实现能源的优化分配。
2、水资源管理技术水资源的节约和循环利用在生态建筑中至关重要。
雨水收集系统可以收集雨水用于灌溉、冲厕等非饮用用途。
灰水回收系统则将洗浴、洗衣等产生的废水经过处理后再次利用。
高效的节水器具，如低流量水龙头和马桶，能够显著减少用水量。
3、通风与空调技术自然通风是一种节能环保的通风方式。
通过合理的建筑布局和开窗设计，利用风压和热压原理，实现室内空气的自然流通。
在无法完全依靠自然通风的情况下，采用高效的机械通风系统，结合热回收装置，能够在保证室内空气质量的同时降低能源消耗。
4、智能控制系统智能建筑控制系统可以整合各种设备和系统，实现自动化的监测和控制。
例如，根据室内外的温度、湿度和光照条件，自动调节照明、遮阳和空调系统，以达到最佳的舒适和节能效果。
二、生态建筑设计的材料1、环保型建筑材料选择环保型建筑材料是实现生态建筑的基础。
例如，使用可再生的木材、竹子等天然材料，不仅具有良好的环保性能，还能为建筑增添自然的美感。
回收材料的应用也是一种趋势。
材料生态设计的概念
材料生态设计的概念
材料生态设计是一种设计方法论，旨在通过最大程度地减少资源
消耗和环境影响来创造可持续的产品和解决方案。
该设计概念强调使
用可再生材料、最小化材料浪费和能源消耗，以及设计具有良好回收
性的产品。
在材料生态设计中，设计师们尽量选择可再生资源，如再生纤维、木材和可再生能源等。
他们还尝试在生产过程中最大限度地减少材料
浪费，通过精确切割、模块化设计和自动化制造等方法来实现。
此外，设计师们努力确保产品易于分解和回收利用，以减少废物对环境带来
的损害。
材料生态设计还涉及到应用循环经济的原则，例如通过互联网和
共享经济模式推动产品的共享和再利用。
这种设计概念还鼓励设计师
与材料供应商和制造商紧密合作，以共同寻求更可持续的解决方案，
并采用生命周期分析等工具评估产品的环境性能。
总体而言，材料生态设计的目标是在满足人类需求的同时最小化
对环境的影响，促进可持续发展和资源的循环利用。
通过采用这种设
计思想，我们可以为未来创造一个更可持续的社会和环境。
生态环境材料和设计
didaii@
• 波音747 寿命30年 • 未來10年 8000架退休 • 机队回收协会、机场处理废机、法国中 部夏特洛市、美国亚利桑纳州 • 载具生命终结管制法：废车拆解的成本 由汽车制造厂负责 • 波音787，50％使用碳纤 回收只需20分钟
didaii@
1.2 环境状况
didaii@
2.1对Ecomaterials的不同理解 • 环境材料 • 环境协调材料 • 环境意识材料 • 生态材料 • 绿色材料 • 环保型材料
didaii@
2.2生态环境材料学
原料制备
产品制造
使用及再生利用 废弃物处理
didaii@
环境负荷最小 有利于人类健康
didaii@
因应之道
◎优先保护地球生物圈 “所有生物形成生命共同体” （以CO2 循环为例） ●对地球生物圈的保护、对生态系统（相互依 存的一大群生物）的保护高于一切的原则 ●超越个人生命价值，至高无上的“生命伦理 观念” ●建立维持地球生物圈为大前提的“环境伦理 ” 生态用水 ※人类属于地球 但地球不单单属于人类 didaii@
◎从追求物质丰富、生活舒适 转至与环境协调共存
工业生态学 减轻地球环境负担
科学技术 制造业－研发清洁制程（减少环境负担） －开发资源能夠持久利用的产品 消費者－环保标志产品 ●材料和产品的完全循环利用 ●环境协调型产业－绿色产业 21世纪发展方向 didaii@ 环境材料－支撑21世纪高度文明的物质基础
从1970年至1995年的25年间，人类消 耗了地球自然资源的1／3。现实要求人类 从节约资源和能源、保护环境和社会可持 续发展的角度出发，重新评价以往研究、 开发、生产和使用材料的活动；改变单纯 追求高性能、高附加值的材料而忽视生存 环境恶化的做法；探索发展既有良好性能 或功能，又对资源和能源消耗较低，并且 与环境协调较好的材料及制品。 图为材 料的“生命周期’’示意图。
生态设计基础知识
生态设计基础知识在当今社会，随着环境问题的日益严峻和人们对可持续发展的追求，生态设计作为一种创新的设计理念和方法，正逐渐受到广泛的关注和应用。
那么，什么是生态设计？它又包含哪些基础知识呢？让我们一起来了解一下。
生态设计，简单来说，就是在设计过程中充分考虑到生态环境的因素，以实现人与自然的和谐共生，减少对环境的负面影响，并提高资源的利用效率。
它不仅仅是关于外观和功能的设计，更是一种综合性的思考方式，将生态原则融入到产品、建筑、景观等各个设计领域的每一个环节。
要理解生态设计，首先我们需要了解生态系统的基本原理。
生态系统是由生物群落及其生存环境共同组成的一个动态平衡的整体。
在这个系统中，物质和能量不断循环流动，各种生物相互依存、相互制约。
生态设计就是要模拟和遵循这些自然的规律，使我们的设计能够融入到生态系统中，而不是对其造成破坏。
材料的选择是生态设计中的一个重要环节。
优先选择可再生、可回收和低环境影响的材料是关键。
例如，竹子就是一种非常优秀的生态材料，它生长迅速，可再生能力强，而且在加工和使用过程中对环境的影响相对较小。
相比之下，一些传统的材料如混凝土和钢材，其生产过程往往会消耗大量的能源，并排放大量的污染物。
能源的利用也是生态设计需要重点考虑的方面。
我们应该尽量利用可再生能源，如太阳能、风能、水能等。
在建筑设计中，可以通过合理的朝向和布局来充分利用太阳能，减少对传统能源的依赖。
同时，提高能源的利用效率也是至关重要的，例如采用节能的电器设备和照明系统。
在产品设计中，延长产品的使用寿命和易于维修、升级也是生态设计的重要原则。
设计出耐用的产品可以减少废弃物的产生。
而且，如果产品能够方便地进行维修和升级，而不是被轻易地丢弃，也能够降低对资源的消耗。
生态设计还注重水的管理。
通过收集雨水、循环利用废水等措施，可以减少对新鲜水资源的需求。
在景观设计中，可以设计自然的雨水花园和湿地系统，来过滤和净化雨水，补充地下水。
艺术设计中的生态材料创作研究
艺术设计中的生态材料创作研究近年来，随着环保意识的提升和可持续发展的要求，生态材料在艺术设计领域中的应用逐渐受到关注。
生态材料是指能够以可持续且对环境友好的方式获取和利用的材料。
在艺术设计中，使用生态材料可以减少对环境的负担，同时赋予作品更加独特的观感和内涵。
一、生态材料的定义和特点生态材料是以自然材料为基础，遵循环境保护原则制作而成的材料。
生态材料的特点包括可再生性、可降解性、低碳排放等。
由于材料的来源和制作过程对环境的影响小，并且在材料的使用寿命结束后能够自然退化，因此生态材料成为艺术设计中可持续发展的重要组成部分。
二、生态材料在艺术设计中的应用1. 生态材料的美感与触感生态材料与传统材料在美感和触感上有较大的差异。
生态材料有着独特的质感和纹理，能够给作品带来自然、纯粹的感觉。
例如，利用植物纤维制作的纸张在光线下呈现出柔和的质感，利用竹木制作的家具给人以自然、亲切的触感。
2. 生态材料的创新与表现力使用生态材料可以开拓艺术设计的创作思路，让作品展现出更多元的表现形式。
生态材料可以与其他传统材料相结合，创造出独特的艺术效果。
例如，利用废旧塑料瓶制作的艺术品可以塑造出奇特的形状和纹理，给人以视觉上的冲击力。
3. 生态材料的环保与可持续性艺术设计中的材料选择是影响环境的重要因素之一。
使用生态材料可以减少对环境的破坏，降低碳排放量。
生态材料能够自然退化或者循环再利用，有效延长材料的使用寿命，减少资源浪费，促进可持续发展。
三、生态材料创作案例分析1. 纸艺与植物纤维纸艺是指利用纸张进行创作的艺术形式。
纸张作为生态材料的代表，在艺术设计中有着广泛的应用。
利用植物纤维制作的纸张具有天然的纹理和质感，可以通过切割、折叠、编织等方式进行创作。
这些纸艺作品常常具有独特的美感和触感，给人以自然与纯净的感觉。
2. 竹艺与可塑性竹艺是利用竹子进行创作的一种古老技艺。
竹子是一种具有环保特点的生态材料，其创作的作品多样且高度可塑。
7.1..材料生态设计与加工解析
在清洁生产的概念中不但含有技术方面的可行性，还包括经 济方面的可盈利性和社会方面的可持续发展性。
在环境方面可直接表现出减少或消除污染； 在经济方面可表现出节约资源能源、降低生产成本、提高产 品质量、增加产品的市场竞争力； 在技术方面，所谓的清洁生产过程和产品是和现有的工业和 产品相比较而言的，推行清洁生产本身就是一个不断完善的 过程，始终需要新技术的支持，不断开发新技术，改进新工 艺，提出更新的目标，达到更高的水平。
可持续发展
“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力 构成危害的发展。”
——《我们共同的未来》(世界环境与发展委员会, 1987年)
基本定义：
可持续发展就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展， 它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要 保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然 资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。
一、清洁生产对环境保护的贡献
60年代
70年代
90年代
实施清洁生产的核心问题：资源、能源的利用水平是否提高； 污染物的产生量与排放量是否减少。 清洁生产的中心思想是用减少或避免产生污染等始端防止技 术代替传统的末端治理技术，
节约原材料和能源，
淘汰有害材料， 减少污染物和废弃物的排放， 避免废物排放对人类和环境的有害性。
材料的生态设计——塑料
生态可降解塑料
光降解塑料：共聚物合成、光敏剂等； 生物降解塑料：生物破坏性塑料、全生物降解塑料；
塑料废弃物的综合利用
按塑料类别分离； 化学再生：还原为油品、单体或其他化学原料； 裂解法；
无机非金属类生态环境材料ppt课件
2．混凝土 1）环境负荷降低型生态混凝土 （1）降低制造时的环境负荷 （2）降低使用时的环境负荷 （3）利用混凝土降低环境负荷 2）生物对应型生态混凝土
34
3．平板玻璃 1）热反射玻璃 2）高性能隔热玻璃 3）自动调光玻璃 4）隔音隔热玻璃 5）电磁屏蔽玻璃 6）抗菌自洁玻璃
35
4．建筑装饰装修材料 1）建筑涂料 2）壁纸墙布 3）建筑胶粘剂 4）建筑卫生陶瓷
22
7.3 无机非金属材料零排放与零废弃制 备科学技术
• 对无机非金属材料排放和废弃的控制以及以此 为目的的零排放与零废弃制备科学技术，是无 机非金属类生态环境材料研究的重要内容。
23
一、无机非金属材料的低能耗、少污染制备技术
1．免烧和低温固结技术
1）水热热压 2）反应硬化型免烧陶瓷和电沉积陶瓷膜
KI K IC
n
指数（疲 劳指数）
材料裂强度
材料断裂韧性
4）耐腐蚀、磨损性能设计
14
2．结构设计 1）晶粒设计 （1）晶粒尺寸 （2）晶粒形状 2）晶界设计 3）多相复合设计 （1）原位自生复相结构 （2）纳米复合结构 （3）纤维、晶须复合结构 （4）智能自修复结构
15
3．无机非金属材料长寿命化的典型设计—陶 瓷涂层 在一种材料表面形成另一种材料的涂层 1）锅炉传热管陶瓷涂层 2）飞机发动机的陶瓷绝热涂层
2）可切削技术
27
二、无机非金属固体废弃物的再循环与再利用
无机非金属固体废弃物的高附加值利用方法有： ①分离法，可提取其他元素或化合物； ②合成法，再添加其他原料，可制备新材料； ③完全利用法，即完全利用废料制成新材料。
1． 粉煤灰、煤矸石 1）粉煤灰制取沸石
2）粉煤灰、煤矸石制备高性能陶瓷
环境材料生态设计与性能优化
环境材料生态设计与性能优化随着全球环境问题的日益严重，人们对环境保护的关注度也不断提高。
在建筑、工程和其他领域中，环境材料的使用成为一个热门话题。
环境材料生态设计与性能优化是一种新兴的方法，旨在提供可持续发展的解决方案，使材料在其整个生命周期内对环境的影响最小化。
环境材料生态设计的核心理念是通过整合材料的生产过程、使用阶段和废弃处理来减少环境影响。
这种设计方法要求将环境影响作为一个关键因素纳入考虑范围，并寻求创新的方式来减少资源消耗、减少排放物和废弃物的生成。
一个典型的例子是使用可再生材料，如竹材、麻纤维等代替传统的非可再生材料，如塑料和金属。
这些可再生材料在生产和处理过程中产生的温室气体和其他污染物较少，对环境的影响更小。
此外，环境材料生态设计还关注材料的性能优化。
通过选择合适的材料和改良设计，可以改善材料的性能，以满足特定的功能需求。
例如，在建筑领域，环境材料的性能优化包括隔热性能、耐久性和保温性能等。
通过更好地控制建筑内的温度和湿度，使用环境材料可以减少对空调和加热系统的需求，从而降低能源消耗。
在环境材料生态设计中，一个重要的概念是生命周期评估（LCA）。
生命周期评估是评估一个产品或材料在其整个生命周期内对环境的影响。
这包括从原材料提取、生产、运输、使用到废弃处理的整个过程。
通过进行生命周期评估，可以确定材料生产和使用过程中的主要环境热点，并确定改进的潜力。
这将有助于指导设计者和制造商制定更环境友好的材料和产品。
在实际应用中，环境材料生态设计面临一些挑战。
首先，材料和产品的性能必须符合使用要求。
不仅仅关注环境影响，还必须平衡性能、成本和可用性等方面。
其次，由于环境材料的生产和处理需要更多的资源和技术，因此可能会导致一定的成本增加。
因此，需要权衡环境收益和经济成本，并寻找可持续发展的平衡点。
为了促进环境材料生态设计的发展，政府和行业组织起到重要的作用。
政府可以通过制定环境政策和标准来鼓励环境材料的使用和生态设计。
(完整版)环境材料学第5章材料的生态设计
生态设计的内容
材料的选择与管理、 产品的可拆卸性设计、 产品的可回收性设计 首先考虑所有材料、能量输入和输出，尽可能为无害而努力； 预防废弃物的产生比废弃物的处理和清除更重要； 后处理过程设计为能源、处理消耗最省； 产品、过程和系统的设计必须考虑所有被投入的能量与物质的
1992.6.3 里约热内卢 联合国环境与发展大会 官方 对可持续发展讨论的一个高峰 大会通过了《里约热 内卢环境与发展宣言》以及《二十一世纪议程》。
可持续发展
是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们 是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的， 又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土 地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续 发展和安居乐业。
伴随着环境问题的出现，以及对发展目标的重 新认识，人类开始反思，从而产生了可持续发 展的思想。
1972.6.5 斯德哥尔摩 联合国人类环境研讨会上 首次提出可持续发展的概念。
1987.4.27 世界环境与发展委员会 发表了一份 题为《我们共同的未来》的报告，系统阐述了可
持续发展的思想：“既能满足当代人的需要, 又不对后代人满足其需要的能力构成危害 的发展”。
可持续发展与环境保护既有联系，又不等同。环境 保护是可持续发展的重要方面。可持续发展的核心 是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和 保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会 的发展。
可持续发展的要点
不否定经济增长 强调经济发展以自然资源为基础，同环境承载
能力相协调 生产过程中尽量少投入、多产出 消费过程中尽量多利用、少排放 最终目标：实现经济效益、社会效益、环境效
20世纪全球十大环境问题
1
气候变暖
材料的生态设计
2、产品的生态设计
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
整合产品功能 优化产品结构 产品部件的功能功能优化 模块化设计 易于维护和维修 易于再循环
整合产品功能 将几种功能或产品组合进一个产品中，则可节 约大量的原料和空间。 例如： 德国Viessmann公司开发了多功能集成的太阳 德国Viessmann公司开发了多功能集成的太阳 能收集阳台栏杆，这种栏杆是一种真空管收集 器，它可用于取代大的太阳嵌板。厚硼硅酸盐 玻璃和耐用的真空管玻璃/ 玻璃和耐用的真空管玻璃/金属收集器保证了安 全性和长寿命。由于这一创新，阳台栏杆和太 阳能收集器不在需要独立的建造，节省了能源 和材料。而且这种收集器比平板收集器效率高 30％。 30％。
1、原材料的生态设计
① ② ③
减少原材料的使用量 采用再循环原料 采用低能值原料
①
减少原材料的使用量 通过生态设计，在为人类提供同样的经济功 能的同时相对或绝对地减少原材料的使用 量。
采用再循环原料 尽量避免使用不可再生，或者需要很长时间才能 再生的原料，如矿物燃料，金属铜等。尽量使 用可以再循环利用的原料，可以减少原料在采 掘和生产过程中的能耗。 举例 A 日本的Beauty工业利用废旧的玻璃作为原料，生 日本的Beauty工业利用废旧的玻璃作为原料，生 产的免烧瓷砖可以节省大量的资源和能源，而 且这种瓷砖可以再利用。 B
⑧
轮胎设计人员如果考虑到轮胎最终去处，可以改变轮 胎的成分能够使燃烧更加有效，可以产生较少或根本不产 生有毒物质，可以使轮胎在一定条件下更加快速、简单的 分解，可以通过配方的改变使废旧轮胎更容易转化为一种 新的产品。
2.2、 产品生态设计的要求 2.2、
1、在材料的选择与使用上 应避免使用有毒有害的材料和添加物，并考虑替 代材料的使用，在实在无法替代时，应考虑毒性 物质的稳定性并采取措施把毒性物质“ 物质的稳定性并采取措施把毒性物质“锁”在材 料中使其不易释放出来；避免使用不可再生及需 很长时间才能恢复的原材料如化石燃料、热带硬 木等；尽量使用品种相同的及可再循环的原材料， 以便回收利用；尽量使用再循环的材料，降低新 材料的使用量，也为再循环材料创造市场；同时 在设计时，应考虑尽量减少原材料的使用量，以 减少产品的体积和重量，也方便产品的运输和储 存。
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材料的生态设计与加工
本讲主要内容
生态平衡及可持续发展
• 生态平衡 • 材料产业的可持续发展
材料的生态设计及案例
• 生态设计的理念、原则及方法
• 原材料及产品的生产设计案例
生态加工及清洁生产
• 生态加工技术 • 清洁生产技术
生态平衡
在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境 之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳 定状态。
一、清洁生产对环境保护的贡献
60年代
70年代
90年代
实施清洁生产的核心问题：资源、能源的利用水平是否提高； 污染物的产生量与排放量是否减少。 清洁生产的中心思想是用减少或避免产生污染等始端防止技 术代替传统的末端治理技术，
节约原材料和能源，
淘汰有害材料， 减少污染物和废弃物的排放， 避免废物排放对人类和环境的有害性。
材料的生态设计——塑料
生态可降解塑料
光降解塑料：共聚物合成、光敏剂等； 生物降解塑料：生物破坏性塑料、全生物降解塑料；
塑料废弃物的综合利用
按塑料类别分离； 化学再生：还原为油品、单体或其他化学原料； 裂解法；
再生过程中的环境问题
有害气体防治； 再生塑料市场的规范。
第二节 清洁生产技术
使用环境材料
降低能耗 节约材料 减少材料种类 易拆卸设计
零部件可循环再利用
材料循环再利用 减少包装材料
材料生态设计和产品生态设计
共同点：两者均考虑在整个生命周期内，着重考虑生态属
性、并将其作为设计目标，同时保持应有功能质量、经济 性。材料和产品同时存在于一个生命周期内，追求共同的 准则。
清洁的生产设备——具有良好的密闭生产系统，消除生
产过程中的跑、冒、漏、滴等。
改进生产设备，优先采用不产生或少产生废物和污染的 设备； 提高设备效率； 改进设备的运行条件。
生产过程中不产生对环境有害的噪音也要靠设备条件来实现 与维持。
清洁的产品:
调整产品结构； 发展清洁产品； 用对环境和人体无害的产品取代有毒有害的产品； 使产品具有良好的使用性能、可接受的经济成本、适当 的寿命、对人体无毒、对环境无害、易回收再生等性能。
由废物与资源转化理论可引出生产过程最优化理论。 当目标锁定在提高资源效率时，将废物转化为另一个生产过程的资 源。在该生产过程内部使物料消耗最少，产品产出率最高是更积极的选 择。即投入原料最少，而使产品的产出率达到最大，这就是生产过程最 优化理论的核心。
清洁生产的社会化大生产理论是根据马克思主义的经济学原 理建立的。
（产品与废物）综合平衡，可体现不同的层次，小到工业共生
体系，大到整个社会经济体系。
功能第一 追求质量
重视环境 质量适宜 分解性
耐久性
大量消费
省能、省资源
可回收再利用
废
弃
污染发生后处理
污染发生前预防
通 用
个别、特殊
竞 争
协
调
传统材料到生态材料设计思想的转换
材料的生态设计——金属
可循环再生设计
实现清洁生产的途径主要包括清洁规划和管理，提高资源效率，减少 废物排放，以及开发环境友好产品和工艺等等。
材料的生态加工技术
再循环利用技术 避害技术 控制技术 补救修复技术
再循环利用技术
有效地利用自然资源，重视废物的回收再利用，从而提高资源效率是实 现清洁生产的重要途径。 包括开发和应用通过原材料改变和有毒原材料的替代技术，减少有害废 物的毒性和数量，以及将废物中有价值资源再生回收，并在生产流程内 部得到循环利用等等。 资源的回收利用一直是材料可持续发展的主题之一，是处理废弃物和节 省资源、节约能源的重要措施。 资源回收的途径： 废弃物的单纯回收再利用 产品或零部件的回收再利用 对废弃物进行加工处理后作为原材料再利用 能源回收利用
要求物品完 成使用的功 能后重新变 成再生资源。
一、生态设计的原则
生态设计 = 设计 + LCA 设计 生态 = • 性能 设计 • 成本
+
• 生命周期评估 • 环境效益
生态材料 = 材料设计+生命周期评估（LCA）
生态产品 = 产品设计+生命周期评估（LCA）
生态服务 = 服务设计+生命周期评估（LCA）
优点：
避免有毒有害物质运输、储藏；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
减少溶剂挥发； 降低噪音；
远程控制；
节约成本。
污染物排放控制技术
环境污染的补救修复技术
课堂小结
生态设计是一种理念，是一种方法，它源于人们对工业化过程中浪费 资源、破坏环境的反思和对生态规律的认识； 生态设计是实现生态工业、生态经济的第一步；生态设计在环境保护 中占90％的贡献率，是实现人类社会可持续发展的必然选择。
二、清洁生产的内容及理论基础
清洁的生产过程 清洁的产品 清洁的服务
废物与资源转化理论 生产过程最优化理论 社会化大生产理论
清洁生产的理论基础
废物与资源转化理论是以物质不灭定律和能量守恒定律为基础的。 在生产过程中，所有的物料都遵循物质平衡原则。生产过程中产生 的废物越多，则原料亦即资源消耗越大，因为所有的废物都是由原料转 化而来的。清洁生产可使废物产生量最小化，也就使原料得到了最有效 的利用。
2、产品的生态设计
① 整合产品功能
② 优化产品结构
③ 产品部件功能的功能优化 ④ 模块化设计 ⑤ 易于维护和维修 ⑥ 易于再循环
3、生产过程的生态设计
① 尽可能减少生产环节 ② 选择对环境影响小的生产技术 ③ 使用清洁能源和材料 ④ 建立ISO14001环境管理体系
4、产业生态系统的生态设计
产业生态系统的演进，即系统的输入（能源与原材料）与产出
在清洁生产的概念中不但含有技术方面的可行性，还包括经 济方面的可盈利性和社会方面的可持续发展性。
在环境方面可直接表现出减少或消除污染； 在经济方面可表现出节约资源能源、降低生产成本、提高产 品质量、增加产品的市场竞争力； 在技术方面，所谓的清洁生产过程和产品是和现有的工业和 产品相比较而言的，推行清洁生产本身就是一个不断完善的 过程，始终需要新技术的支持，不断开发新技术，改进新工 艺，提出更新的目标，达到更高的水平。
炼钢废水处理及循环利用工艺
材料合成生产过程再循环工艺改进
原料
开发清洁生产新工艺，减少直至消除废物和污染物的产生与排放，促进 工业产品的生产和消费过程与环境过程相容等等，减少整个工业活动对 人类和环境的危害。从根本上提高资源、能源效率，减少和消除污染， 实施零排放工程和绿色工程，这是材料产业环境协调性发展的治本之道， 是实现清洁生产最主要的途径。
清洁审计是环境影响评价和分析的一种方法，主要通过
对一个生产过程的检查评价，了解该生产过程的工艺条件， 特别是有毒有害物料及其他废弃物的产生和排放情况，经 过对技术、经济和环境的可行性分析，判断现有生产工艺 对环境的影响以及为筛选新的生产工艺提供环境影响的定 量数据。
第三节 材料的环境友好加工及制备
第一节 材料的生态设计
生态设计是将保护生态环境、人类健康安全的意识和技术有机地融入材 料、产品、以及工业过程中的设计方法，将环境性能作为产品的设计目标和 出发点，力求使产品对环境的影响为最小。
减少进入生产和消费 过程的物质量，从源 头节约资源使用和减 少污染物的排放。
提高产品和服务的利 用效率，要求产品或 包装以初始形式多次 使用,减少次污染。
两者区别：产品生态设计着重考虑生态材料选择、产品可
拆卸及回收，而材料生态设计着重考虑原料选择、制造过
程省资源、省能源和无污染、废弃后可循环再生。
五、材料工业生态设计的主要内容
1. 原材料的生态设计 2. 产品的生态设计
3. 生产过程的生态设计
4. 产业生态系统的生态设计
1、原材料的生态设计
① 减少原材料的使用量 ② 采用再循环原料 ③ 采用低能值原料
具体内容包括:
减少废物排放；
采用无废、低废的清洁工艺；
通过工艺技术改革、设备改进和优化工艺操作控制，对工艺过程的 污染源进行削减；
实现污染排放的过程控制，实施鼓励废物回收的政策。
避害技术
系统集成式避害技术
案例：欧美流行将化工厂装在容器里； 如Du Pont、Degussa：Micro-reactor.
实现清洁生产有两个要点：
1. 提高物料转化过程的资源效率，即从原料投放到废弃物排出整个过程 的有效产出；
2. 组织生产过程的环境意识，即从产品开发到市场售后服务，都要关注 产品的生产和使用对环境的影响。
清洁生产主要是针对各种产品和生产过程对环境的不利影响，以实现 污染预防为目标，研究、开发并实施各种环境友好工艺和技术。
清洁生产既是一种提高资源效率、减小环境污染的工业生产方法；也 是一种环境保护和可持续发展的概念；还是一种工业生产组织和管理 的思路。 材料生产加工中的生态技术包括再循环利用技术，避害技术，控制技 术，补救修复技术。
可持续发展
“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力 构成危害的发展。”
——《我们共同的未来》(世界环境与发展委员会, 1987年)
基本定义：
可持续发展就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展， 它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要 保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然 资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。