生態(tài)環(huán)境材料是指具有良好使用性能和優(yōu)良環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料。這種材料的研發(fā)和使用旨在減少對自然資源的消耗，降低環(huán)境污染，提高再生循環(huán)利用率。
市場發(fā)展
在中國，“十一五”期間生態(tài)環(huán)境保護(hù)投資占同期國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的1.35%，2010年財(cái)政環(huán)保支出達(dá)到2426億元，同比增長25.4%。“十二五”期間，預(yù)計(jì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)投資將達(dá)到3.1萬億元，相比“十一五”時期的投資額增長121%。隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，生態(tài)環(huán)境材料的應(yīng)用前景廣闊，預(yù)計(jì)中國市場增長率將持續(xù)保持在20%以上，2012年的市場規(guī)模預(yù)計(jì)將超過300億元。
定義
生態(tài)環(huán)境材料的概念由日本學(xué)者山本良一教授在20世紀(jì)90年代初提出，它是考慮到材料對生態(tài)環(huán)境的影響而開發(fā)的材料。這類材料的開發(fā)是基于對人類、社會、自然三者之間關(guān)系的理解，符合人與自然和諧發(fā)展的基本要求，也是材料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要路徑。生態(tài)環(huán)境材料的特點(diǎn)在于資源、能源消耗較少，環(huán)境污染較小，再生循環(huán)利用率較高。
發(fā)展意義
傳統(tǒng)材料的研究、開發(fā)與生產(chǎn)往往注重使用性能，而忽視了生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對環(huán)境造成的負(fù)面影響。生態(tài)環(huán)境材料的提出是為了應(yīng)對全球?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略需求，以及各國推行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。這是材料科學(xué)與工程研究發(fā)展的必然趨勢。
評價
生態(tài)環(huán)境材料的環(huán)境行為評估通常采用生命周期評價(LCA)的方法。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IS014040:2005)對LCA的定義是對產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。LCA研究分為目標(biāo)和范圍的確定、清單分析、影響評價和解釋四個階段。
主要方向
生態(tài)環(huán)境材料研究的主要方向包括減少人均材料流量、減少壽命周期中的環(huán)境負(fù)荷、開發(fā)天然能源、避免使用有害物質(zhì)、強(qiáng)化再生利用和生物降解性、修復(fù)環(huán)境、設(shè)計(jì)環(huán)境負(fù)荷小的有機(jī)高分子化合物合金、可再生循環(huán)高分子材料、完全降解高分子材料以及高分子材料加工和使用過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)無害化處理技術(shù)。
生物降解材料
生物降解材料是20世紀(jì)80年代后因環(huán)境和能源問題突出而發(fā)展起來的一種新型高分子材料。它們能在特定條件下被微生物降解，最終轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。生物降解材料的作用機(jī)制涉及生物物理作用、生物化學(xué)作用和酶的直接作用等多種途徑。醫(yī)用生物降解高分子材料如聚乳酸(PLA)因其無毒、無刺激性等特點(diǎn)，在醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其他生物降解材料還包括淀粉基降解材料、聚酸酐降解材料、聚氨酯(PUR)降解材料和聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乙二醇(PEG)降解材料。生物降解材料的應(yīng)用涵蓋醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)包裝等多個領(lǐng)域。
其他材料
長壽命高分子材料的開發(fā)有助于提高資源利用率，降低資源開發(fā)速度。仿生物材料則在生物兼容性基礎(chǔ)上，具備與環(huán)境、人體的自然協(xié)調(diào)性。仿生物材料主要包括生物陶瓷及其復(fù)合材料、組織工程材料和仿生智能材料等。
發(fā)展趨勢
生態(tài)環(huán)境材料的發(fā)展趨勢包括材料的環(huán)境性能成為新材料的基本性能、LCA方法成為常規(guī)評價方法、資源保護(hù)和再資源化研究成為重要方向、生態(tài)環(huán)境材料及其產(chǎn)品的開發(fā)和廣泛應(yīng)用。有機(jī)高分子化合物生態(tài)環(huán)境材料未來的發(fā)展方向是開發(fā)高效生產(chǎn)技術(shù)、優(yōu)化設(shè)計(jì)和探討再生循環(huán)方法。
參考資料 >
中國材料研究學(xué)會.環(huán)境材料分會.2024-10-23