[01053522]面向材料生产流程的环境负荷定量评价技术及应用

该项目属于材料工业技术领域。建材、有色、钢铁等生产能耗约占工业总能耗50％、三废排放占工业总排放一半以上，大宗基础材料生产过程对资源、能源的依赖和对环境的污染，决定了在节能减排中的重要地位。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出“要重点研究开发冶金、化工、建材等流程工业和交通运输业等主要高耗能领域节能技术与装备”。北京工业大学长期坚持材料的环境协调性评价研究，承担国家重点基金、“973”、“863”、支撑等任务，解决综合环境负荷定最评价难题，开发材料生产及应用的环境负荷辨识与改进、低环境负荷材料产品设计制备及应用等关键技术，为设计使用生命周期内具有更低环境负荷的新材料产品开辟新方法。用生命周期评价(LifeCycleAssessment/LCA)的理论与技术方法评价产品系统全寿命过程对环境的影响，已被全世界逐步认可并标准化。材料生产过程的生命周期评价，是对材料从摇篮到坟墓全生命周期评价中的一个重要阶段，即从原料开采到产品出厂的生产过程，进行定量环境负荷分析，指导生产过程的节能减排改进。主要科技创新点：①研究建立了体现中国特征、符合国际标准的材料LCA计算模型和过程因子，突破不同材料工艺与性能和环境影响的海量数据处理、不同领域异构数据集成等技术难题，研制出系列材料环境负荷数据集产品、LCA数据库及应用技术，为科学、客观计算分析奠定基础，产品已被国内外广泛应用。②基于LCA的材料流程环境负荷辨识及节能减排工艺关键技术。实现了材料生产多工序、交互作用的多参数之间的环境负荷累积计算与合理分配，开发出材料生命周期能耗分析等专用计算及应用软件包，集成了材料生产环境负荷清单分析、影响评估、改进潜力辨识/解释等LCA的完整功能；开发出水泥窑处置废物、余热利用等专利技术，应用于大宗建材、镁等材料生产环境负荷评价与管理、节能减排技术方案优选以及企业节能减排改进。③基于LCA的低环境负荷材料产品设计理论与制备关键技术。提出了包括成本、性能和环境影响的材料综合价值指标设计方法(P/IC)，开发出复合水泥基材料生态设计软件，并设计制备出低环境负荷的高强高耐久性水泥基材料，满足了国家重点工程需求；研制出节能墙材及构件，实现了低环境负荷建筑选材、镁/铝汽车部件设计的应用。项目获专利8项(发明6项)，支撑国标行标8项。数据集被ISO组织推荐的LCA系统SimaPro供全球使用，建立了国际SPOLD格式数据十万余条，建成国内最大材料LCA国家科学数据平台，网站被访问并咨询数十万次，国内外影响广泛；流程环境负荷诊断与改进技术和低环境负荷材料产品的开发，实现了单位功能产品综合能耗、温室效应、资源消耗的大幅降低，成果已直接应用于量大面广的基础材料产业，实现节能减排，不仅增收节支十多亿元，而且社会意义更显突出。该技术可应用于各类建材、金属冶金等诸多流程工业，助力环境友好发展。