材料的选择与生态环境
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材料的选择与生态环境. 学生:孙炘 赵琼 黄耀 导师:鞠美庭 教授 2006.12.7. 物质文明 精神文明. 社会环境. 科技法律 政策. 材料系统. 产品服务. 资源能源 影响. 废气废液废 物作用影响. 自然环境. 材料与环境的关系图. 1992 年,日本东京大学的山本良一教授在研究现有材料与环境间的关系时首次提出了生态环境材料 (Ecomaterials) 的概念。 Environmentally Conscious Materials Ecological Materials

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材料的选择与生态环境

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Presentation Transcript


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材料的选择与生态环境

学生:孙炘 赵琼 黄耀

导师:鞠美庭 教授

2006.12.7


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物质文明

精神文明

社会环境

科技法律

政策

材料系统

产品服务

资源能源

影响

废气废液废

物作用影响

自然环境

材料与环境的关系图

[email protected]


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  • 1992年,日本东京大学的山本良一教授在研究现有材料与环境间的关系时首次提出了生态环境材料(Ecomaterials)的概念。

    Environmentally Conscious Materials

    Ecological Materials

    Economical Materials

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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

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原料制备

产品制造

使用及再生利用

废弃物处理

环境负荷最小

有利于人类健康

生态环境材料

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Tesco adopts 100 degradable plastic bags

Tesco adopts 100% degradable plastic bags

[email protected]


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[email protected]


Mechanism oxo biodegradation of a plastic

Mechanism: Oxo-biodegradation of a plastic

average molecular weight

300,000

100,000

30,000

A

Oxidative Degradation

Biodegradation

B

C

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EPI TDPA在自然界中的循环

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生态环境材料分类

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材料的环境协调性评价

目前通常采用生命周期评价(LCA,Life Cycle Assessment)的基本概念、原则和方法对材料或产品全寿命周期进行评估。LCA是1990年8月国际环境毒理学与化学学会(SETAC, Society of Environmental Toxicology and Chemistry)发表的,并且给出了LCA的三要素,为LCA构筑了基本框架。

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SETAC给出的LCA的定义:

LCA is a process to evaluate the environmental burdens associated with a product, process, or activity byidentifying and quantifying energy and materials used and wastes released to the environment; to assess the impact of those energy and material uses and releases to the environment; and to identify and evaluate opportunities to affect environmental improvements. The assessment includes the entire life cycle of the product, process, or activity, encompassing extracting and processing raw materials; manufacturing, transportation and distribution; use, reuse, maintenance, recycle and final disposal.

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直接用途

产品开发

产品改进

政策依据

……

目标和范围确定

环境解释

LCA的基本框架

编目分析

影响评估

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原材料

设计者

制造商

批发商

用户

零件

回收组织

材料

废弃物

适当的处理

LCA用于材料的设计、生产与循环再生

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应用实例

无铅焊料的开发


Weee rohs

欧盟的两份重要文件 – WEEE、RoHS

  • WEEE(Waste from Electrical and Electronic Equipment)

    1998年欧盟议会起草了一份著名的WEEE(Waste from Electrical and Electronic Equipment)指令,点明从2004.1开始,除了汽车行业外(蓄电池已经可以做到完全回收)其他行业一律要开始规划禁铅。并要求在各成员国法律中,明文要求自2006.7月起,电子产品彻底禁铅。本文件要求各含铅产品在进入市场前,需要预先代缴回收费用,每件以$30算。

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  • RoHS(Restriction of Use of Hazardous Substances)

    这份文件比WEEE对于禁铅更为严格和积极,并以欧盟公报正式发布欧洲议会(European Parliament)及评议会(Council)的决议,亦即是禁铅、禁汞、禁镉、禁Hexavalent Chromium、禁Flame Retardents之PBB(Polybrominated Biphenyls)与PBDE(Polybrominated BiphenylsEthers)条款。并规定成员国需在RoHS通过18个月内在各国完成立法,并在2006.7.1开始执法。

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索尼公司开发无铅焊料:解决了一个问题,却产生了另一个问题

  • 1999年,索尼公司宣布发明了一种新型焊料,其成分是93.4%的锡,2%的银,4%的铋,0.5%的铜和0.1%的锗。

    这种材料能够很好的实现焊接功能,并且可以在现有的焊接设备上使用。

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  • 但是,这种新型焊料存在着潜在的材料供应制约。

    ·用量的增加

    如果新型合金完全代替现用焊料,金属的用量将增加:

    锡 56%

    银 11%

    铋 89%

    铜 不明显

    锗 103%

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·耗竭时间

成分  目前的耗竭时间/a 完全使用新型焊料

的耗竭时间/a

锡 27 20

银 16 14

铋 30 16

铜 35 35

锗 35 17

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  • 材料来源

    铋是铅的伴生矿,且铅本身的耗竭时间 也仅仅有20年。

    锗是锌的伴生矿,锌的耗竭时间是19年。

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  • 结论:

    索尼公司使用技术先进的替代焊料扩大了铋和锗的需求量,而它们的耗竭时间却都很短;供应还潜在地受到共生矿开采的限制;另外,其生产还必须开采原本希望替代的有毒物质——铅。所以这种新型焊料的开发不符合生态要求。

[email protected]


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谢谢!

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