材料环境协调性评价

　　材料的生产和使用是维持社会发展的基础之一，可以说现代人类社会是
建立在大量生产和大量消耗材料的基础之上的。但与此同时，材料的生产过
程也是一个消耗大量资源、能源，产生大量环境污染的过程，所以，研究如
何减少与材料相关的环境污染是一个十分重要的课题。正是基于这种原因，
日本东京大学的山本良一教授等人才提出了环境材料（Ecomaterials）的概
念。 　　
    在环境材料研究中的一个重要问题：什么样的材料才称得上是环境材料
呢？这涉及到如何评价材料的环境表现和环境性能，由此产生了对材料的生
命周期评价的研究， 即将LCA的基本概念、原则和方法应用到对材料寿命周
期的评估中去。 材料的环境协调性评估通常称为MLCA（Materials LCA），
而一般产品的生命周期评价称为PLCA（Products LCA）。
　　MLCA概念提出以后迅速得到了国际材料科学界的认同。MLCA的研究范围
不断扩大，从传统的包装材料、容器等产品领域转向各种金属、高分子、无
机非金属和生物材料，从传统上侧重于结构材料的评价转向对功能材料的研
究。

材料生命周期评价的特点

    在很多LCA的研究中， 单从评估的对象来看，有时难以区分材料和产品
之间的区别。从材料生产者的角度看，生产出来的材料就是产品。例如钢铁
厂生产的钢材是一种典型的材料，但对钢铁厂而言是一种产品。另一方面，
一些由单一材料构成的产品也与材料本身没有明显差别。例如在研究塑料制
品的环境表现时，也几乎就是在研究这种塑料材料的环境表现。
    但这并不意味着MLCA等同于PLCA。首先，从研究的范围来看，MLCA侧重
于产品寿命周期中与材料相关过程的研究，包括从自然资源中制备材料和材
料加工成型过程，以及产品废弃后特定材料的处理过程，它与产品的制造、
分发、使用和废弃过程共同构成产品的整个寿命周期。其次，从研究的目的
来看，通过MLCA的研究希望能够改进材料的设计，这个过程通常比通过PLCA
的研究改进产品设计要复杂得多。因为在产品设计中主要的改进方向是在满
足性能要求的前提下，尽可能减少材料的使用（相应地也就能减少成本和环
境负担），这个准则相对而言是比较具体和明确的。而在材料设计中，材料
的改进方向涉及到在满足材料性能要求的前提下，改进材料的制备和加工技
术，这是一个材料科学的问题，无法从MLCA中直接得到答案，相对来讲就要
复杂得多了。可以看到MLCA研究与PLCA并不相同，它应该包括以下四个方面
的内容：
    (1) 性能要求：要明确作为研究目标的材料所要求的特性及其允许的范
        围，还要明确为了达到上述性能指标，对加工、表面处理等技术操
        作的要求，以及使用状况对使用寿命的影响。 
    (2) 技术系统：建立与材料对应的技术系统，包括材料的制备、加工成
        型和再生处理技术，以及相应的副产品、排放物等基本情况。 
    (3) 材料流向：着眼于分析资源的使用和流向，特别是作为微量添加元
        素的使用，因为这些元素很难再被循环使用。 
    (4) 统计分析：对技术流程中各阶段的能源和资源的消耗，废弃物的产
        生和去向进行分析和跟踪。 
    为了建立包含上述四个要素的材料生命周期评价体系，需要建立相应的
资料库，并研究相关的方法论，引入相应的指标体系。其中资料库大致可以
分为有关材料性能的材料特性资料库和有关材料环境表现的资料库两大类。
环境表现资料库应包含相关材料的资源储量、探测采掘、制造技术、循环利
用、废弃排放等资料，并用计算机数据库的形式保存起来，便于数据的查询
和获取。

材料生命周期评价研究的重要性

　　材料生命周期评价是一个多学科交叉的研究领域，它涉及到材料科学、环境科学和管理科学等多个方面，对材料的设计、生产都有重要影响，加强材料生命周期评价的研究是一个刻不容缓的课题。
　　材料生命周期评价研究的重要性体现在三个方面。首先，从环境污染总量上看，与材料相关的环境污染占到了很大的比例，所以充分研究材料生产与环境之间的关系，进而改进材料的设计、控制材料的生产过程对于保护环境有重要的意义。
　　其次，从LCA的研究体系来看，几乎所有产品的寿命周期都包含了材料生产的阶段，所以选择典型的常用的材料进行评估，可以为众多的产品评估打下基础，减少评估中的重复，有利于LCA方法的应用和推广。事实上，就是因为这个原因，国外多数的LCA数据库中都包含有能源生产、运输和基础材料的评估数据。
　　第三，材料生命周期评价和环境材料的研究代表着材料科学研究的一个新思路和方向，材料研究者应该在传统的材料成分、结构、性能、工艺和成本的考虑中加入对材料环境性能的考虑，尽量不断地降低材料造成的环境负担，为实现社会和经济的持续发展做出努力，这是每个材料研究者都应肩负的责任。