产品的清洁生产

1、清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 产品产品的清洁生产的清洁生产一、产品及其环境影响一、产品及其环境影响 二二、产品生命周期评价、产品生命周期评价三三、产品生态、产品生态设计设计清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展第一节第一节 产品及其产品及其环境影响环境影响一、产品及产品系统1、产品 有形产品Product（来自第一、二产业） 无形产品（即服务Service，第三产业中，如通讯、旅游、教育、娱乐等行业） 产品在经济活动中的作用 是生产过程的结果 决定着生产过程 通过市场连接了生产过程和流通消费过程 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 2、产品系统，是指由提供一种或多种功能的中

2、间产品联系起来的单元过程的集合 例如原材料采掘、原材料生产、产品制造、产品使用、产品用后处理等过程的集合(图5-1)。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展一个产品系统 单元过程 通过产品系统边界的基本流 产品流以及系统内的中间产品流。产品系统本质上就是由物质和能量流联系起来的具有一种或多种特定功能的单元过程的集合清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展3、产品的生命周期 人们常用生命周期或寿命周期表达事物的形成过程。 对于产品，也有类似的概念。 在环境保护或环境管理中，产品的生命周期是指，从其原料开采开始，经过原料加工、产品制造、运输和销售，然后是消费者使用、维修保养以及使用后废弃，直至最

3、终处理、处置这样一个全过程。 产品的生命周期形象地被称为“从摇篮到坟墓”的过程。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展二、产品的环境影响1、影响因素 系统的输入(资源和能源)会带来资源能源的耗竭和生态环境的破坏 系统输出的废物会造成环境污染。2、环境影响的特点 产品系统不同环节阶段的环境作用影响并不相同清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 冰箱系统中，其制造过程 对土壤、生物多样性的破坏影响大 冰箱使用时，对大气环境和全球温度变化问题可能影响更为严重。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展结 论 一个产品系统的影响作用，不仅会产生于产品的制造加工

4、生产环节，而且有时更会突出地体现在产品的消费使用阶段，或者使用后产品废弃的处理处置过程。 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展三、清洁产品三、清洁产品 清洁产品，或称为绿色产品(green product)、环境友好产品、环境意识产品(environmental conscious product)等 定义：指在保证产品的良好经济性能的前提下，通过合理地应用各项现有的技术，满足用户功能与使用性能，同时在其生命周期全程中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率高，能源消耗低的产品清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 清洁产品应具有三个要点： 图5-4用一个三维坐标体

5、系来表示清洁产品与其三要素之间的关系。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-3131 1、 产品生命周期产品生命周期评价（评价（LCALCA）定义）定义 Life Cycle Assessment 生命周期评价,也称生命周期分析life cycle analysis，简称LCA。是一种技术和方法，指对一个产品系统的生命周期中的输入、输出及潜在环境影响进行的综合评价。（ISO给出的定义）清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 企业：清洁生产审核、生态设计、工艺优化（判断产品和工艺是否属于清洁生产范畴）、废物回收和再循环利用管理等方面 政

6、府：制定一般性政策、废物管理政策、绿色营销、生态工业园的分析、环境标志等 NGOs（非政府组织）和国际环境管理机构2 2、LCALCA的应用的应用2021-11-315 编制与研究系统相关的输入和输出清单 量化评价那些输入和输出伴随的潜在环境影响 联系研究的目标，解释清单分析和影响评价结果目标和范围目标和范围定义定义清单分析清单分析影响评价影响评价解解释释清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展3 3、生命周期评价的基本框架生命周期评价的基本框架ISO14040的生命周期评价框架：a. 定义目标与确定范围 definition of the goal and scope表明进行LCA的目的、原

7、因，以及研究结果可能应用的领域。b. 清单分析the life cycle inventory analysis (LCI) phase对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期内的能源与原材料需要量，以及对环境的排放（三废等），进行以数据为基础的客观量化过程。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展c. 影响评价 the life cycle impact assessment (LCIA) phase对清单分析阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的表征评价。d. 解释阶段the life cycle interpretation phase系统地评估整个生命周期内消减能源消耗、原材料使用以及

8、环境排放的需求与机会，并提出定性或定量的改进措施。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展4、ISO的生命周期评价方法a. 定义目标与确定范围 definition of the goal and scope 首先要明确LCA的目的：生命周期评价的目的通常是多方面的，例如：确定单一产品的环境影响向消费者描述环境标志产品应有的性能 用于产品的设计开发进行产品体系的全面评价和环境标志认证 有关产品的法规制度的制定 其次，界定LCA的范围根据目的的不同，再进一步确定被评价产品系统的范围与评价程度以上LCA目的，从上到下，从范围来看是由小到大，程度由浅及深。另外，外在条件，比如时间、财力、人员等，对范

9、围界定也有一定影响。产品系统：产品系统定义其功能定义其功能单元的定义产品系统的边界边界的定义（地理范围和时间尺度） 系统输入输出的分配方法原料采掘原料采掘生产生产/制造制造运输运输/销售销售使用使用/消费消费废物管理废物管理 再再生生&回回收收利利用用输入输入能源输入能源输入输出输出三废三废原料输入原料输入产品产品/副产品副产品其他环境排放其他环境排放生命周期阶段与系统边界生命周期阶段与系统边界 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 数据要求数据类型及收集方式环境性能评价方法及其相应的解释数据质量要求等 假设及限制条件评价中使用的假设评价中存在的局限性 另外，还要说明采用的审核方法

10、，报告的类型与格式等。 注意：范围界定是一个反复的过程，必要时可以进行修改。具体来说，范围界定要进行哪些工作？具体来说，范围界定要进行哪些工作？清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 最后，确定LCA的功能单位在下一个阶段清单分析中收集的所有数据，都必须换算为一个统一的单位，对输入输出的数据进行标准化，这样数据具可比性，才可以比较。这个单位就是功能单位，必须在第一阶段就确定。 功能单位的作用：产品体系输出性能的一个度量，它提供了一个将输入和输出联系起来的参考，决定了对产品进行比较的尺度。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 例： 一个乙烯厂生产系统的功能单位，可以定义为1吨乙烯产品。 一

11、个饮料生产系统的功能单位，可以是一定量饮料所需的包装材料量。 注意：系统间的比较必须基于相同的功能清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 基准流Reference flow：在给定的产品系统中，为实现一个功能单位的功能所需的过程输出量。它主要用于表征系统的输入与输出。系统间的比较基于相同的功能，以相同的功能单位所对应的基准流的形式加以量化。 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展B.B. 清单分析清单分析 the life cycle inventory analysis (LCI) phasethe life cycle inventory analysis (LCI) phase 清单

12、分析：依照确定的研究目的，建立产品系统的输入输出清单的过程 。 任务： 对整个生命周期中，原材料、能源的消耗量、“三废”及其他环境释放物（噪音、辐射等），根据能量平衡和物质平衡进行调查、获取数据，然后对数据进行量化分析。这个过程完成后，我们应该能建立以产品功能单位表达的产品系统的输入和输出。原料采掘原料采掘生产生产/制造制造运输运输/销售销售使用使用/消费消费废物管理废物管理 再再生生&回回收收利利用用输入输入能源输入能源输入输出输出三废三废原料输入原料输入产品产品/副产品副产品其他环境排放其他环境排放生命周期阶段与系统边界生命周期阶段与系统边界 输输 入入 平均值平均值 单位单位 输

13、输 出出 平均值平均值 单位单位 燃料：燃料： 煤煤 6.99 MJ大气排放物：大气排放物： 二氧化碳二氧化碳 720 mg 原材料：原材料： 铁矿铁矿 400 mg水体排放物水体排放物: 金属离子金属离子 200 mg固体废弃物：烟尘和灰尘固体废弃物：烟尘和灰尘 47000 mg目标和范围定义目标和范围定义 数据收集准备数据收集准备 分配和循环分配和循环将数据与单位过程相连将数据与单位过程相连 数据的有效性数据的有效性 数数 据据 收收 集集将数据与功能单位相连将数据与功能单位相连 数数 据据 汇汇 总总 完善系统边界完善系统边界修正后修正后数据收集数据收集需要另外需要另外的数据或的数据或单

14、位过程单位过程清清单单分分析析的的主主要要程程序序 次级能源加工次级能源加工乙烯生产过程乙烯生产过程 初级资源开采初级资源开采输输 入入输输 出出数据收集的准备数据收集的准备绘制生命周期过程流程图详细表述单元过程乙烯生产乙烯生产LC主要过程实例主要过程实例清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 数据收集是清单分析工作量最大的环节。实际上，从评价工作一开始（确定目标和范围）就需要进行数据收集，直到评价结果被验证，LCA结束。 包括三个方面：清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展1、设计一套数据收集表格：包括信息有 有一般性数据：产品名称、产品产值、年总

15、产值、企业名称地址等 系统输入数据：原材料的名称、质量/体积，能源名称（电、天然气、煤、汽油等），水的输入（质量体积）等 系统输出数据：产品、副产品（名称、年产量、主要成分等）；固体废弃物（名称：粉煤灰、污泥、边角料、生活垃圾、包装废弃物等、质量体积）、废水废气（具体成分） 运输数据：运输方式（汽油车、柴油车、船、管道等），运输距离等信息设计这个表格，是为了获取数据后，填入表格中。收集数据表格示例收集数据表格示例环环 境境 数数 据据 表表工艺工程：工艺工程： 日期：日期：物物 质质 平平 衡衡原料输入原料输入 ： kg/1000kg 产出产出 kg/1000kg 主要产品：主要产品： 副产品

16、：副产品： 固体废弃物：固体废弃物：能能 量量 输输 入入能源能源 kg/1000kg MJ/1000kg运运 输输 数数 据据运输活动（每运输活动（每t主要产品数据）主要产品数据） 距离距离/km 载重载重/t环环 境境 数数 据据废气排放废气排放 kg/1000kg 废水排放废水排放 kg/1000kg 固体废弃物固体废弃物 kg/1000kg 数数 据据 来来 源源清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展数据的来源： 标准的文献或研究论文，各类统计年鉴/报表 环境数据手册，可能是管理部门编写的 企业的各种统计资料，如年度统计、报表、环境监测数据、物流供货单等 行业协会的统计资料 已经有的

17、LCA数据库 对于某些原材料数据，是社会化的过程，个别企业无法提供，可以考虑社会生产的平均水平为数据来源。 另外，对于某些产品的运销（社会化过程），也可采用此方法。 现场测定、问卷调查、用户访问清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展 数据的核算与处理 数据收集后，要进行核算、处理。一个简单的方法就是对每一单元进行物料、能量平衡分析 输入和输出差值在给定范围内（如2%），就可以认为数据时准确的 最后，进行处理汇总。MiMoM质量或能量；iinput；ooutput 如果（MiMo）/Mi2%，则认为数据准确。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展C.C. 影响评价影响评价 the life

18、cycle impact assessment (LCIA) phasethe life cycle impact assessment (LCIA) phase 影响评价：对环境输入输出的潜在影响进行识别和评价，来说明系统的环境影响贡献大小及相对重要性。 在ISO的标准里，影响评价包含：必选步骤和可选步骤。 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展必选步骤 Mandatory Elements 影响类别、类别指标和特征化模型选择 清单分析结果分类(Classification) 类别指标计算(特征化Characterization) 类别指标结果（LCIA简述）可选步骤 Optional E

19、lements 根据基准计算影响类别指标结果的相对值（正规化，Normalization） 分组 （Grouping） 赋权 (Weighting) 数据质量评价 (Data Quality Assessment)1) 影响类别：描述系统输出可能导致的环境影响的种类 SETAC影响类别影响类别 资源 人类健康 生态健康非生物资源的耗竭非生物资源的耗竭生物资源耗竭生物资源耗竭全球变暖全球变暖臭氧层破坏臭氧层破坏人体毒性人体毒性生态毒性生态毒性富营养化富营养化土地利用土地利用 环境影响类型环境影响类型影响区域影响区域不可更新资源消耗不可更新资源消耗全球全球全球变暖全球变暖全球全球臭氧层破坏臭氧层破

20、坏全球全球可更新资源消耗可更新资源消耗区域区域酸雨酸雨区域区域光化学氧化物形成光化学氧化物形成区域区域水体富营养化水体富营养化区域区域固体废弃物固体废弃物局地局地危险废弃物危险废弃物局地局地烟尘及灰尘局地我国采用相对简单的分类方案 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2) 类别指标和特征化模型 臭氧层破坏臭氧层破坏潜值 酸雨 酸雨潜值 全球变暖温室气体的全球变暖潜值（Global warming potential, GWP）目前常见的特征化模型有：临界体积模型Critical volume models效应导向模型Effect-oriented models生态评点模型Eco-point

21、 models2021-11-343案例分析案例分析建筑物生命周期建筑物生命周期评价评价 生命周期成本 正如一般投资一样，在试图把建筑物发展对环境的影响减到最低时，必须考虑所涉及的费用。而生命周期成本分析能够计算和提供兴建建筑物，以及在其使用年限内的操作和维修这两方面的现时和日后所需开支的现值。 计算生命周期成本，有助评价现时为了改善建筑物表现（例如能源效益或物料耐用程度）而作出的额外投资和和比较以后能够节省的款项，以方便有关人士作出投资决定和方针。2021-11-3442021-11-345生命周期评价的出现是由于需要调查、生产与提供商品和服务的活动与过程中整个体系潜在的环境影响。它已演变成

22、为一个完整的方法结构，能够评价一个产品整个生命周期的环境影响，例如：资源枯竭，毒理学对人体健康和生态系统的压力，臭氧层消耗，酸化，富营养化和气候变化。资源与排放的量化与分配和环境影响转化为清单数据的阶段，构成了最完整的方法，以评估基于整体问题的产品的总体影响需要一个能够真正实现可持续发展的方向。生命周期评价在不同背景下，从产品开发到环境政策规划都是一个有效的支持。尤其是产品的开发，它可帮助审查确定环境影响的解决方案，确定最佳设计战略和标准，并选择最有效的方法。然而，ISO标准明确提出，生命周期评价研究的信息开发应该作为一部分被用于更加全面的综合决策过程中，或用于广泛的理解或一般的交易。第三节

23、产品生态设计 Product Ecological Design 清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-347 概念：利用生态学的思想，在产品开发阶段综合考虑与产品相关的生态环境问题，设计出对环境友好的，又能满足人的需求的一种新的产品设计方法。 产品生态设计是产品设计的新理念，又称绿色设计、环境设计和生命周期设计。是指产品在原材料获取、生产、运销、使用和处置等整个生命周期中密切考虑到生态、人类健康和安全的产品设计原则和方法。最终目标是建立可持续产品的生产与消费。狭义：生态设计，是指“环境因素”决定设计决策的方向，即环境与产品开发中其它因素（如利润、功能、美观等）一样同等重要，

24、甚至更重要。这个概念强调了产品的生态设计。广义：生态设计：指任何与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最小的设计形式。这种协调意味着设计尊重生物多样性，减少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，以有帮助改善人居环境及生态系统的健康。这种生态设计不仅涉及产品，还包括原材料、生产过程、产业系统、景观和建筑等。一、 产品生态设计概念清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-348二、产品生态设计的产生及发展二、产品生态设计的产生及发展 生态设计将是21世纪非常热门的学科和技术。 开发和设计对环境友好的产品已成为当前国际产业界可持续发展行动计划的热点，也

25、是国际ISO14000环境管理标准体系制定的目标之一。产品生态设计已引起了国际产业界的广泛关注与参与。仅从飞速发展的互联网络上看，1997年初，有关生态设计的主页只有100多个，而到1997年末，就发展为将近1000个。在欧洲和美国，在很短的时间内，大量的生态设计公司纷纷成立。 为了将产品开发与企业发展尽快纳入ISO14000及ISO14040体系，一些具有远见卓识的国际大企业集团，纷纷对其产品进行生命周期评价，并尝试进行生态产品的设计、生产与销售。清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-349三、产品生态设计与传统产品设计的区别传统的产品设计产品生态设计将人的某种目的或需要转

26、换为一个具体的物理形式或工具的过程，以人为中心，仅考虑如何满足人的需求和解决问题，而忽视产品生产及使用过程中的资源和能量的消耗以及对环境的排放从产品的孕育阶段开始即遵循污染预防的原则，把改善产品对环境影响的努力凝固在产品设计之中。是LCA思想原则的具体实践清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-350 零污染原则资源最佳利用技术先进性闭环设计设计过程应遵循的原则能源消耗最小清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-351(1)环境准则 降低物料消耗 降低能耗 减少废物产出 减少健康、安全风险 生态可降解 (2)性能准则 满足多项使用功能 易于加工制作 保证产品质量

27、(3)(3)费用准则费用准则费用最低费用最低利润最大利润最大(4)(4)美学准则美学准则符合当地的文化传统符合当地的文化传统满足消费者的审美情趣满足消费者的审美情趣(5)(5)社会准则社会准则遵守当地法律法规及有遵守当地法律法规及有关标准关标准应遵循的各项准则清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-352 产品生态设计中应遵循的具体原则清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-353五、相关技术五、相关技术 采用新工艺、新技术，提高资源、能源效率 提高产品寿命的相关技术 生产过程尽可能使用循环再生产品技术 生产过程的“三废”减排技术 容易后处理的代用产品技术 减少

28、生命周期各阶段的废弃物减排技术 产品生命周期各阶段的废弃物有效利用技术 产品能够再利用技术清洁生产与可持续发展清洁生产与可持续发展2021-11-354六、设六、设 计计 步步 骤骤选择设计对策选择设计对策设计要求分析设计要求分析设计方案评价设计方案评价环境现状评价环境现状评价产品系统边界产品系统边界确定要求的优先次序确定要求的优先次序2021-11-355项目简介项目简介 印制电路板PWB是许多高科技产业如电子、国防、通讯等不可缺少的部分，但PWB的加工制造会产生大量的有毒废物，耗用过多的水和其他能源，使用有毒的化合物，这些都对环境和人类产生潜在的破坏。项目目标项目目标 找到一有效方法，将环

29、境影响纳入商业决策中去，改善产品环境特性，研发一系列防止污染产生的方法、技术。方法、技术方法、技术 PWB环境设计项目通过减少化合物的释放、增加资源寿命、节水、回收废弃物、减少淤泥量来防止污染的产生。 -减少冲刷和洗浴过程中产生的淤泥量； -减少化合物的使用； -循环使用冲洗水，节约用水； -降低电镀板铜的含量； -减少蒸发引起的化合物的损失。 2021-11-356项目简介项目简介 1997年，施乐公司采用DfE原则开发了一种多功能的办公自动化机器，集传真、打印、复印、扫描于一体，而且可以与网络互连，具有较大的灵活性；具有完全开放的体系结构，便于升级；支持多种辅助设施以及技术革新。项目目标项目目标 实现无废生产，提高未来市场的竞争力，减少产品在整个生命周期的环境影响，开发无害技术和产品。具体的环境设计方法、技术具体的环境设计方法、技术 a.公司将能源协会和欧洲生态标志标准作为开发产品的指南，通过IS014000环境管理体系认证，建立公司的环境管理系统，在全球范围内开展环境影响评价项目。 b.建立原材料的环境影响数据库，便于设计者选取毒性影响最