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；



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
低合金化； 非敏感元素合金化； 杂质无害化；


高性能长寿命金属材料
高性能金属材料：纤维再增韧Fe-Fe复合金属材料、结构用钢、 铝锂合金、超级铝、镁合金，等； 长寿命金属材料；



生产加工工艺的生态设计
熔融还原炼钢技术； 冶金短流程工艺； 金属材料的近终形加工；

金属材料废弃物的综合利用


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。

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。
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
二、生态设计的要素
性能
使用便利 寿命 安全 加工难易程度 维修管理 附加值 健康卫生 外表美感 精神文化价值
成本
制造成本 运输成本 间接成本
环境影响
材料消耗量 能耗 资源枯竭程度 土地消耗量 污染物排放量 毒性 温室效应 酸雨
三、生态设计的方法
、材料生态设计的技术内容
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）
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
（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

定义：清洁生产是通过产品设计、原料选择、工艺改革、生 产过程管理和物料内部循环利用等环境的科学化与合理化， 使工业生产最终产生的污染物最少的一种工业生产方法和管 理思路。 从方法上理解：最大限度内减少生产过程所产生的废物量； 从管理上理解：将综合预防的环境管理策略持续地应用于生 产过程、产品和服务中； 从概念上理解：一种对人类和环境无害的可持续发展的生产 活动；
第七章
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。