清华大学清洁生产概述

清洁生产伴随而生，并成为支持可持续发展的有力战略措施。境不断进物质、能量、信息的交换过程中向前发展。对环境的影响作用自古一直伴随着人类的发展进程，但其严重化始于近代。和发展的地球正面临着前所未有的环境危机。正如恩格斯在《自然辩证法》中所说：“人们要学会认识我们对自然界的惯对于我们的每一次胜利，自然界都报复了我们。”他一再告诫人们“必须时时记人一样，相反地，我们同我们的肉、血和头脑一起属于自然界、存在于自然界上消亡。“高增长、高消耗、高污染”的生产方式实范围已从局地，发展为区域性，乃至形成全球性的环境问题。呈现着急剧上升的趋势。20世纪以来(1900-1989)，美国的人口约增加了3倍，个体采矿的消耗、浪费则更为严重。虽然二次资源回括我国的资源回收率则远远低于国外发展国家。的25%。在这些土地中，只有11%的土地对于严重，盐碱化和沙漠化在不断扩大，估计今后20年内全世界1/3的耕地将会消球上生物体1/2的热带森林生态系统的热带森林及其所含的丰富物种会在80年内全部消失。种加速灭绝，生物资源急剧减少。一个物种的形成要经过固下来，因而物种的损失是难以可弥补的。根据专家估计，由于环境等原因，到2050年将有25%的物种陷入绝境，6万种植物濒临灭绝。保护生物多样性是保护自然界最重要的资源之一。此外，海洋和淡水生态系统也在遭受着“过度捕捞”和工业污染的双重压力，物质循环过程受阻，进而恶化人类生存环境，限制人类生存与发展的选择机会，甚至直接严重威胁人类生存的基本条件。产与生活消费。世界上每年有1000～2000种化学品进入市场，目前已知的类健康和生态系统安全的威胁也不断加大。在70%以上的城市有13个，其中宜宾、长沙、赣州互间的化学反应，导致更严重的环境事故，如1946年发生在美国洛杉矶市的光化学烟雾造成当地市民眼睛刺痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、胸疼、恶心和气喘。了难以弥补的毁坏。物向国家转移(到其他国有处理或向其他国家领土或水域倾倒)。城市垃圾问题已成为全球大城市(尤其是发展中年代，1991-1995年增长速度为7%左右。大量垃圾的堆积，一方面占用了大量圾焚烧技术也还在面临着二次污染的风险。导致大气中CO2浓度比工业化前增加了73ppmV,导致全球气温上升。有专家估计，如果大气中co2的浓度仍然按目前的速度增长，到2030年全球气温将比现直接威胁人类的生存。挪威首相曾声称，气候变暖对于人类来说“将是一场仅次于核战争的灾难。”人为活动导致消耗臭氧的氯氟烃类物质的大量和长期积累，主要生物物种灭绝，农作物减产和歉收，导致粮食危机。甚至陷入经济发展困境与生态环境条件不断恶化的恶性循环中。人类生存环境的不断恶化，引起了人们的关注。自从20世纪环境保护在全世界范围内开始兴起。施向环境污染开战。不断探索的基础上，1983年联合国大会和联合国环境规划署授命布伦特兰夫人寻找满足我们当代人需要的、确保人类社会平等持续发展的途径。”展大会。183个国家代表团和联合国及其各层机构等70个国际组织的代表出席境与发展宣言》(即里约热内卢环境与发展宣言)及其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”作为《21世纪在1972年斯德哥尔摩通过的《人类环境宣言》基础上，将侧重处理人类与生态着更有力的统一协调人类发展与环境保护间相互关系的道路上前进。注意的是新材料的性质，新产品的功能，新工艺的效率。追求的是产品的数量，对环境的破坏和危害，却长期被忽略。源。本上消除污染，仍然还会继续对人类和环境产生着影响和威胁。制体系进行战略调整。（UNEP）于1989年提出了名为“清洁生产”（CleanerProduction，意为“不断清发展规划署（UNDP）的共同努力下，清洁生产正式走上了国际化的推行道路会经济，法制建设，宣传教育，金融贸易，消费行为等各个领域，朝着建立“循环经济”和“循环社会”推进。的丰富，深化与拓展过程中。共同体在巴黎举行了“无废工艺和无废生产的国际研讨会”的相互关系应主要着眼于消除造成污染的根源，而不仅仅是消除污染引起的后果。月在日内瓦举行的“在环境领域内进行国际于少废无废工艺和废料利用的宣言》，指出无废工艺是使社会和自然取得和谐关系的战略方向和主要手段。此后，欧共体陆续多次召开国家，地区性、或国际性建立清洁生产示范工程。全面推行清洁生产的实践始于美国。1984年，美国国会通过了《资源保护部位将有害废物尽可能地削减和消除”是美国的一项国策，它要求产生有毒有害国的一项国策。美国当时的总统布什针对这一法律发表讲话指出：“着力于管道理和污染控制有原则区别，且更尽人意。”并全面表明了美国环境污染防治战略的优先序是“污染物应在源处尽可能地加以预防和削减；未能防止的污染物应尽尽可能地以对环境安全的方式进行处理；处置或排入环境只能作为最后的手段，也应以对环境安全的方式进行。或污染预防实践经验的基础上，纷纷投入了推行清洁生产的活动。例如，19881989年联合国环境规划署工业与环境计划活动中心(UNEPIE/PAC)根据产。这一计划主要包括5个方面的内容。重大事件、案例研究、有关文献的摘要、专家名单等信息资料。纸、石油、生物技术；业务工业组有数据网络、教育、政策以及战略等。□开展培训活动。面向政界、工业界、学术界人士，以提高清洁生产意识，教育公众，推动行动，帮助制订清洁生产计划。等。出了清洁生产的定义：清洁生产是指对工艺和产品不断运用综合性的预防战略，发展.1992年6月联合国巴西环境与发展大会在推行可持续发展战略的《里约环境与发展宣言》中，确认了“地球的整体性和相互依存性”，“环境保护工作应是发展进程中的一个整体组成部分”“各国应当减少和消除不能持续的生产和消费过的实施可持续发展战略行动纲领《21世纪议程》中。自此，在联合国的大力时期。37个清洁生产中心。世界银行(WB)等国际金融组织也积极资助在发展中国有展开清洁生产的培训工作和建立示范工程。国际标准化组织(ISO)制订了以污染预施。1998年，在韩国汉城第五次国际清洁生产研讨会上，代表实施清洁生产承诺与行动的《国际清洁生产宣言》出台。包括中国在内的1不断获得世界各国政府和工商界的普遍响应。效益的双赢目标。2000年10月，第六届清洁生产国的工业革命，是21世纪工业生产发展的主要方向。当前清洁生产的形势汹涌澎湃，但仍然处于不断发展的过程中，正如联合国环境规划署（UNEP）执行主席在2000年10月第六届清洁生产国际高级研讨会上对目前清洁生产的发展现状所概括：“对于清洁生产，我们已经在很大程度上达成全球范围内的共识，但距离最终目标仍有很长的路，因此必须做出更多的承诺”。削减”、“再循环”等。这些不同的提法或术语实际上描述方面。1984年联合国欧洲经济委员会在塔什干召开的国际会议上曾对无废工艺作综合体)，经能使所有的原料和能量在原料-生产-消费-二次原料的循环中得到最合理和综合的利用，同时对环境的任何作用都不致破坏经的正常功能。”美国环境保护局对废物最少化技术所作的定义是：“在可行的范围内，减少标相一致。”这一定义是针对有在废弃物而言的。未涉及资源、能源的合理利用的手段，对于一般废料来说，同样也是适用的。这一原则已体现在随后的“污染预防战略”之中。上。的综合性预防的以增加生态效率和减少人类和环境风险的策略。对于生产过程，括服务）两个方面，通过将环境的考虑结合到产品及其生产过程中，促进生产、生产发展全过程中减少废物要比污染产生后运用多种治理技术更为可取。因此，环境污染防治战略对策体系的优先顺序是：（在我国清洁生产促进法中，清洁生产被定义为：）生产方式与近20年环境污染防治实践的经验总结，它将资源与环境的考虑有机融入产品及其生产的全过程中，着眼于生产发展全过程中污染物产生的最小化，清洁生产的内容十分丰富，其核心是将资源与环境的考虑有机融入产品及其生产方式，乃至经济发展模式的变革。本途径可概括为以下五个主要方面（图2）YYYY料替代有毒有害原料；改变原料配比或降低其使用量；保证或提高原料的质量、缺资源的使用等。如采用无氰电镀或金属热处理工艺、逆流漂洗技术等。/能源利用效率，削减相当比例的污染。因此，国外在推行清洁生产时常把改进物料贮存方法、加强物料管理；消除物料的跑冒滴漏；保证设备完好等。制造、延长使用寿命或可拆卸产品的开发等。水多用等。种“源削减”技术措施。对生产过程实施清洁生产的基础是生产过程评价。它是以生产过程系统为能流现状的分析，揭示生产过程系统存在的缺陷与问题，寻求资源/能源有效利Y催化剂在生产过程评价即清洁生产审核基础上，最关键的一个环节步骤是方案的实施。预防性清洁生产活动的工具手段，也是企业实施清洁生产的基础。个步骤环节。其基本框架如图4所示。有效的清洁生产审核，可以系统地指导企业：----全面评价企业生产全过程及其各个过程单元或环节的运行管理现状，掌握生产过程的原材料、能源与产品、废物(污染物)的输入输出状况；----分析识别影响资源能源有效利用，造成废物产生，以及制约企业生态效----产生并确定企业从产品、原材料、技术工艺、循环利用等多途径进行综合污染预防的机会、方案----不断提高企业管理者与广大职工清洁生产的意生产在企业的持续改进。化企业的清洁生产。环境管理体系是一个组织实施环境管理与开展污染防治活动的组织基础和深入组织全过程的环境管理需要采取系统综合的而不是孤立分割的管理方式进支持清洁生产及其持续实施。ISO14000环境管理系列标准的研究与制定。其中ISO14001关于环境管理体系实施这样一个环境管理体系提供了指导。按照ISO14001,环境管理体系是组织方法，建立或改进其环境管理体系的重要工具。为促进组织将单纯侧重污染末端治理的环境管理转向基于污染预防的环境有效开展与持续实施，也需要环境管理体系的组织和系统管理支持。且是体现工业生产与环境相互作用的基本单元。同时，产品还决定着生产过程，并通过市场连接了生产过程和消费过程。所谓产品系统是指“为实现一个或多个特下功能由物质和能量联系起来的单元过程的集合。”一个产品系统可能会通过多种联系与其他产品系统和环境系统发生关系，这些关系如图5所示。→环→←Y→环→←为不包括在该产品系统中的过程，g为从环境的提取过程和向环境的排放过程。回用和再循环，c为可再循环物料的生产，d为其他产品系统的再循环物料在该产品系统中的利用。时会更突出地体现在产品的消费、使用或使用废弃后的处理处置过程中。因此，及产品的生态（环境）设计正成为清洁生产中一个全新的发展领域。象地称作“从摇篮到坟墓。”期为基础又逐渐衍生发展出生命周期风险分析，生命周期成本分析、生命周期管理等概念方法。生命周期评价(LifeCycleAssessment,LCA)是一种用于评价产品在其整个方法。按国际标准化组织的定义，“生命周期评价是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。”法对不同种类的饮料容器的环境影响进行的分析。上世纪70年代，由于能源的到资源和废弃物方面。来越得到人们的普遍认可。化组织正式出台了ISO14040环境管理的生命周期评价系列标准，以国际标准形式提出了生命周期评价方法的基本原则与框架。在ISO14040环境管理——生命结应用：果解释价产品系统的范围大小与详尽程度，以支持评价研究目的的完成。的重要程度进行的定量或定性综合评估。行分析，对整个生产周期评价结果作出结论，提出建议或可能的改进方案。洁产品的作用还需要多学科知识的支持并通过更广泛的实践来完善。可以阐明在产品的整个生命周期中各个阶段对环境造成影响的性质和影响的大或设计替代产品方面的环境决策，即由更清洁的工艺制造更清洁的产品。例如，使用阶段。原材料消耗最多的是半导体的生产。对汽车的生产和使用进行比较，期分析方法来帮助作出环境的和商业的决策。市场的兴起，在产品设计领域中出现的新潮流。产品的生态设计的基本思想是：污染预防应从产品的设计开始，把改善环境影响的努力灌注于产品的设计之中，的生产和消费系统。产品设计是一个将人的某种目的或需要转换为一个具体的物理形式或工具{{保证质量要求下途径来实现：a.少用短缺的原材料，多用废料或再循环物料作原料；以便于维修；废品易于分类处置；f.考虑产品报废后回收、复用、再生的可能途径和方法，特别是大批量生产的日常消费品（如纺织品、电池、容器等）以及耐用消费品（如小汽车、计算）；此外，产品生态设计的环境准则中还应该在产品生命周期中体现污染预防的思想，这需要：环境相容。产品生态设计是一门可持续的工程技术。因此在产业界，尤其是产品设计领域，转变传统的设计观念，才能促进生态设计理论和方法将是工业生产的标准模式，而产品生态设计也将是未来产品开发的主流。是促进产业界积极参与产品生态设计的研究和实施的一个重要原因。产品的生产不但消耗资源，而且影响环境，可以说产品是资源和环境负性积极的推动作用。环境标志是某一个国家依据环境标准，规定产品从生产到使用的全过程必环境保护的要求，不危害人体健康，对环境无害或少害。环境标志制度最早起源于德国。1978年，德国首先推出“蓝色天使”计划，德国已对3600多种产品发放了这种标志。此后，日本、加拿大等国也相继推行了环境标志制度，日本已对40个类别的2350种产品授予了生态标志合格证书。美国于1988年也开始实行环境标志制度。目前，已有德国，加拿大，日本，美国，法国、瑞士、芬兰、澳大利亚、新加坡等20多个国家，包括中国实行了环品。当前，环境标志正与国际贸易越来越紧密地联系在一起。在国际贸易中，组织（ISO）于1993年成立了ISO/TC207环境管理技术委员会，正式开展环境产品，谁将拥有市场，环境标志正成为进入国际市场的绿色通行证。而生态系统中的物质循环、能量流动，更是生态系统得以维持其存在的动力。营养级传递到下一个营养级。植物光合作用产生的氧，复归于环境(水或大气并被植重新利用。如此，矿物养分在生态系统内一次又一次循环(即营不尽，用之不竭。生产过程作为一个将原料、能源和劳动力转化为产品和废物的代谢过程。后经GallopoulosN.E.等人进一步发展，又从生态系统的角度提出“产业生态学”的概念。1991年美国国家科学院与贝尔实验室共同组织了全球首次“产业生态学”论坛，对产业生态学的概的研究和实践探索。产业生态学思想和方法也在不断扩展。近年来，以AT&T公司，Lucent公司，通用汽车公司和Motorola公司等企业为首的产业界纷纷投业生态学奖励基金”，奖励在产业生态学领域做出突出的科学家和企业界人士。究对象和内容，认为“产业生态学是一门迅速发展的系统科学分支，它从局地、物流，其焦点是研究产业界在降低产品生命周期过程中的环境压力中的作用。”由于产业生态系统与自然生态系统相似，其内部物流模式也是不断进化的。进入产业生态系统，然后无限制地排出废物。著名产将这种系统状态称为初级生态系统(图9-a)。群相互依赖形成群落的模式相似。从而形成二级生态系统模式(图9-b)。二级生其结果是系统内部资源得到最大化利用，废物不再存在，它被转化为再生资源。a——组分飞'bc系统中不同生产过程或不同行业间的横向共生。在单个企业清洁生产的基础上，小化。地域综合体。是废物的相互利用(一个企业的废料作为另一个企业的原料)。这的概念并非一定要局限于某个地理范围内，同时也可以包括生活等非工业活动。综合利用，更本质的意义在于通过共生的生产链/网组织，系统地使一个地区的总体资源增值。应余热为起点，进行工厂之间的废弃物再利用料板厂，硫酸厂，水泥厂，种植业、养殖业和园艺以及Kalundborg镇的供热系更多地考虑了生态环境效益，以此建立了一种和谐复杂的互利互惠的合作关系。定性的影响问题；以及工业园建立的相互信赖等文化基础问题等。湖Y燃煤电厂YY石膏板加工厂石膏板加工厂在加拿大哈利法克斯的伯恩赛德（Burnside）生态工业园项目，也是目前广受人们关注的较为成功的生态工业园建设实践。该项目始于1993年，通过非常类似于我们国家的工业园，所以其管理经验值得中国的工业园区借鉴。此外，在美国，国家环保局为生态工业园的发展提供了大量的财政支持，康奈尔大学和靛青顾问公司（Indigo）为生态工业园的建设提供了信息与规划服务，美国总统可持续发展理事会（PCSD）还专门成立了研究生态工业园的特别工作组，并首批进行了4个试点项目。在欧洲的奥地利、瑞典、爱尔兰、荷兰、的生态工业园项目设在鹿特丹港的一个包括85家大中型企业的工业园，其目标是建成以石油工业和石油化工工业及其支持行业为主的生态工业园区。和工业共生，努力促进实现整个地区的零废物排放。迄今，日本已经建设了印度在纳罗达工业区正在兴建类似我国贵糖集团的以制糖业为基础的生态工业致力于把全国29个工业园全部改造为生态工业园。菲律宾的生态工业园项目得本主题建立区域性资源回收系统和企业孵化器的可行性进行评估。循环经济是20世纪90年代后期在工业化国家正在逐渐兴它是相对于传统的“自然资源-产品-污染排放”单向流动的线性经济代表了新的发展方向和发展趋势。在传统工业社会的“自然资源-产品-污染排放”排放，甚至零排放。早期代表，60年代美国经济学家鲍尔丁提出了“宇宙飞船理论”。在从经济发展应该从以线性为特征的机械论规律转向服从以反馈为特征的生态学规律。少明确的思想洞见和政策上的举措。总的说来，70-80年代环境保护运动主要关之外。只是到了90年代，特别是可持续发展战略成为世界潮流的近些年，源