低碳經(jīng)濟(jì)及其對新材料研究開發(fā)的挑戰(zhàn)

　　一、低碳經(jīng)濟(jì)及其產(chǎn)生背景
　　2009年12月7日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第15次締約方會議暨《京都議定書》第5次締約方會議在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_。192個國家、110國元首出席、1.5萬人參加，經(jīng)過十多天艱苦的會議，在達(dá)成不具法律約束力的《哥本哈根協(xié)議》后于12月19日閉幕。該協(xié)議維護(hù)了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》及其《京都議定書》確立的“共同但有區(qū)別的責(zé)任”原則，就發(fā)達(dá)國家實(shí)行強(qiáng)制減排和發(fā)展中國家采取自主減緩行動作出了安排。會議廣泛深入地研討了溫室氣體排放與全球氣候變暖的嚴(yán)峻局面和危機(jī)，同時也向世人展示了低碳經(jīng)濟(jì)給能源安全、經(jīng)濟(jì)收益、地方環(huán)境和氣候變化等領(lǐng)域帶來的好處，對鼓勵和促進(jìn)世界各國減少二氧化碳的排放大有裨益。

　　十多年以來，聯(lián)合國有關(guān)氣候變化的大會已召開過多次，一直深受世人的廣泛關(guān)注。這究竟是為什么？因?yàn)樵诳深A(yù)見的將來，溫室氣體水平繼續(xù)增高將會導(dǎo)致全球氣候進(jìn)一步變暖，給人類生活與生存帶來多方面的負(fù)面影響。據(jù)科學(xué)預(yù)測，與工業(yè)化前相比，如果地球平均氣溫增加量超過“2℃” ，地球上將會發(fā)生人類難以承受的氣候變動，從而使社會和生態(tài)系統(tǒng)遭到毀滅性的破壞。因此，作為全球長期的氣候目標(biāo)， 《哥本哈根協(xié)議》進(jìn)一步確認(rèn)了把全球氣溫的升幅控制在2℃以內(nèi)的氣候目標(biāo)。

　　自從工業(yè)革命以來，隨著全球工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，人類活動排放的各種溫室氣體的濃度不斷增加。例如，二氧化碳濃度現(xiàn)已達(dá)到368ppm，是地球42萬年歷史以來的最大值。據(jù)預(yù)測，目前全球的溫室氣體排放約為470億噸的二氧化碳當(dāng)量，如果不采取任何行動，到2020年這個數(shù)字將達(dá)550億噸以上。 為保證全球氣溫的上升能有50%的概率不超過2℃，2020年全球的碳排放當(dāng)量不能超過440億噸；而即使按照世界各國過去幾個月的減排計劃推算，2020年的碳排放約為460億噸。因此，這次大會能為拯救這顆星球做些什么，無疑是21世紀(jì)第一個十年即將過去時的全球視線中心。

　　面對二氧化碳不斷在大氣層中聚集的現(xiàn)實(shí)，面對各種溫室氣體愈排愈多與全球氣候變暖不斷加劇的現(xiàn)狀，國際社會給予了越來越多的關(guān)注。人類開始反省自己，檢討自己的所作所為。作為對策就是倡導(dǎo)節(jié)能減排，調(diào)節(jié)能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)清潔能源和可再生能源，進(jìn)而對整個國民經(jīng)濟(jì)體系進(jìn)行革新等。這是人類和社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的必然選擇和重要舉措。

　　正是由于這個背景，近年來發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)逐漸成為各國政府、非政府組織、學(xué)者、媒體和民眾關(guān)注和重視的課題，認(rèn)為推行低碳經(jīng)濟(jì)是避免氣候發(fā)生災(zāi)難性變化、保持人類可持續(xù)發(fā)展的有效方法之一。隨之在社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，各種冠以“低碳”前綴的新名詞和新術(shù)語不斷涌現(xiàn)，諸如：低碳經(jīng)濟(jì)、低碳發(fā)展、低碳技術(shù)、低碳工業(yè)、低碳農(nóng)業(yè)、低碳產(chǎn)業(yè)、低碳旅游、低碳能源、低碳食品、低碳生活、低碳消費(fèi)、低碳市場、低碳社會等等。此外，各種冠以“碳”的新名詞和新概念也應(yīng)運(yùn)而生，比如：碳足跡、碳形象、碳責(zé)任、碳主張、碳困境、碳對策、碳交易、碳金融、碳稅（碳關(guān)稅）等。與此同時，各國都爭先恐后地提出和制定了各種相應(yīng)的政策、 法案法規(guī)和行動計劃， 雖然這些都是從遏制全球氣候變暖和拯救地球文明為出發(fā)點(diǎn)，但仔細(xì)研究后就會發(fā)現(xiàn)，低碳經(jīng)濟(jì)里包涵著巨大的商機(jī)，與國家的生存和持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。因此，推行低碳經(jīng)濟(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。

　　那么，低碳經(jīng)濟(jì)到底是什么涵義呢？低碳經(jīng)濟(jì)是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，是人類社會繼農(nóng)業(yè)文明、工業(yè)文明之后的又一次重大進(jìn)步。低碳經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵很廣，涉及到社會政治經(jīng)濟(jì)層面的各個領(lǐng)域，上面列舉的各種冠以前綴“低碳”和“碳”的活動與行為僅僅是其中的一部分內(nèi)容。低碳經(jīng)濟(jì)包括三個方面，一個是提高能源效率，一個是采用低碳能源或者是零碳能源，還有一個是去碳技術(shù)，這樣能夠保證二氧化碳排放量少。它的實(shí)質(zhì)是能源高效利用、清潔能源開發(fā)、追求綠色GDP的問題，是遏制地球生態(tài)環(huán)境惡化和全球氣候變暖趨勢， 建造人類和自然和諧共存的發(fā)展模式。 其核心是能源技術(shù)和減排技術(shù)創(chuàng)新、能源結(jié)構(gòu)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新以及人類生存發(fā)展觀念的根本性轉(zhuǎn)變，是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措，并由此可以導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)及其管理體制上的重大革新和社會進(jìn)步。 

　　二、各國有關(guān)低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略部署和計劃
　　如前所述，氣候變暖的核心是如何控制溫室氣體排放的問題。歸結(jié)起來是如何盡快和健康地發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的問題。 為此工業(yè)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)和正在通過各種立法以促進(jìn)其低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，并通過包括碳關(guān)稅等各種手段來給發(fā)展中國家特別是中國施加壓力。因此，在當(dāng)今全球形勢下，我們一方面要充分認(rèn)識到發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)對人類生存的長遠(yuǎn)意義，但更重要的方面是應(yīng)該清醒地認(rèn)識到工業(yè)發(fā)達(dá)國家的政治經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略。與此同時，我們必須十分重視發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)。

　　低碳經(jīng)濟(jì)的概念最初由英國在2003年的能源白皮書《我們能源的未來—創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》提出的。作為第一次工業(yè)革命的先驅(qū)和資源受限的島國，英國充分認(rèn)識到了氣候變化和能源安全的威脅。該報告指出了當(dāng)英國的能源結(jié)構(gòu)從自給自足漸變到了主要依靠進(jìn)口的模式，之前的能源政策沒有在環(huán)境方面給予足夠的重視， 需要新的能源政策來保證能源與環(huán)境管理和經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加協(xié)調(diào)。提出了以當(dāng)前排放為基準(zhǔn)，到2050年減少碳排放60%的目標(biāo)，并計劃要增加可再生能源在總發(fā)電量中的份額，使2020年時的可再生能源份額比2010年時的份額（10%）翻一番。接著英國政府在2009年3月倫敦舉行的低碳工業(yè)峰會上又提出了關(guān)于促進(jìn)低碳工業(yè)的四個主要措施，即：提高能源效率；改善能源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（可再生能源，核能，碳捕獲和存儲（CCS）及智能電網(wǎng)系統(tǒng)）；低碳汽車的生產(chǎn)；促進(jìn)英國低碳經(jīng)濟(jì)的商業(yè)行為。 

　　英國提出的碳減排目標(biāo)和概念得到了世界上其他國家和地區(qū)的積極響應(yīng)。美國，日本，加拿大，歐共體等各國也先后制定了相應(yīng)的政策法規(guī)來減少二氧化碳的排放。

　　2007年11月，美國進(jìn)步中心公布了題為《抓住能源機(jī)遇：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)》的報告，指出美國已在與環(huán)境和能源相關(guān)的關(guān)鍵綠色技術(shù)方面喪失了優(yōu)勢。報告提出了創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)的10步計劃，其中主要包括培養(yǎng)建立碳交易市場環(huán)境，促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)政策出臺，鼓勵對能源技術(shù)的投資等。奧巴馬政府通過了《2009美國復(fù)興和再投資法案》，以此來刺激經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，該法案把開發(fā)和利用新能源作為國家發(fā)展的重點(diǎn)之一。而美國《清潔能源和安全法案》則是一個應(yīng)對氣候變化的一攬子計劃，包括了改變美國對能源的依賴性，提高能源效率，加強(qiáng)對新能源開發(fā)以及碳限額排放貿(mào)易機(jī)制的經(jīng)費(fèi)投入等重要措施。

　　2008年6月，日本首相福田康夫提出了日本新的防止全球變暖對策—“福田藍(lán)圖” ，作為日本減排的長期目標(biāo)，到2050年使本國的溫室氣體排放量比目前減少60%至80%。新出臺的行動計劃草案中明確表示，從2009 年起將對碳捕捉及封存技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并力爭在2020 年前將這些技術(shù)實(shí)用化?！案Ｌ锼{(lán)圖”還提出了未來太陽能的發(fā)展目標(biāo)，到2020 年日本太陽能發(fā)電量要達(dá)到目前的10倍，到2030年要提高到目前的40倍。前不久，日本新首相鳩山由紀(jì)夫提出了新的中期減排目標(biāo)—到2020年將日本的溫室氣體排放量比1990年時減少25%。這相當(dāng)于麻生政權(quán)所定8%目標(biāo)的3倍。

　　自2003年以來，我國制定了一系列社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略方針，明確提出要實(shí)施科學(xué)發(fā)展觀，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)人與自然的和諧發(fā)展。胡錦濤主席于2007年9月8日在亞太經(jīng)合組織（APEC）第15次領(lǐng)導(dǎo)人會議上，鄭重提出了4項(xiàng)建議，明確主張“發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)” 。去年8月國務(wù)院常務(wù)會議，審議并原則通過《規(guī)劃環(huán)境影響評價條例（草案）》。一個時期以來，我國堅定不移地走可持續(xù)發(fā)展道路，認(rèn)真貫徹實(shí)施環(huán)境保護(hù)法等法律法規(guī)，成立了國家應(yīng)對氣候變化領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，制定了《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》，不斷增加對氣候變化科技研發(fā)投入，落實(shí)調(diào)整經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、節(jié)能減排和提高能效等政策和措施，盡力減少溫室氣體排放，取得了積極成效。隨之全國人大常委會表決通過了關(guān)于積極應(yīng)對氣候變化的決議。在最近哥本哈根召開的“聯(lián)合國氣候變化會議”上溫家寶總理再次強(qiáng)調(diào)了我國節(jié)能減排的目標(biāo)，即到2020年時，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%－45%。大力發(fā)展生物質(zhì)能、太陽能、地?zé)?、風(fēng)能等新型可再生能源。節(jié)能減排和提高能源利用效率，是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)與控制碳排放量的基本國策。

　　綜上，包括中國在內(nèi)的世界各國，在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)方面主要可歸納為以下四點(diǎn)：1）把發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)提高到國家戰(zhàn)略高度；2）逐步改變能源結(jié)構(gòu)，減小對不可再生能源的依賴度；3）提供研究基金加強(qiáng)研究部署，進(jìn)行能源材料和技術(shù)的研究開發(fā)；4）進(jìn)行環(huán)境意識教育，培育和促進(jìn)低碳消費(fèi)和低碳市場的成長。
 
　　三、低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系
　　對于環(huán)境惡化、資源匱乏的關(guān)注，使得一些學(xué)者和產(chǎn)業(yè)界開始思考如何改變資源流通模式？如何從傳統(tǒng)資源—消費(fèi)—垃圾場的線性流通模式向資源—消費(fèi)—再生利用的閉合循環(huán)的流通模式轉(zhuǎn)變？

　　也就是說，在當(dāng)前,資源庫實(shí)際已經(jīng)由傳統(tǒng)意義上的一個資源庫變成了兩個資源庫，即“天然資源庫”和由各種廢棄物構(gòu)成的“再生資源庫” ，而且前者在不斷的減少或貧化，后者正在迅速的增長。當(dāng)今人類社會所面臨的挑戰(zhàn)，就是如何將天然資源庫與再生資源庫通過產(chǎn)業(yè)有機(jī)地組合起來，形成和建立作為循環(huán)經(jīng)濟(jì)物質(zhì)基礎(chǔ)的新型循環(huán)產(chǎn)業(yè)。因此，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是通過機(jī)制革新建立起來的以眾多循環(huán)型產(chǎn)業(yè)（企業(yè)）為核心并與社會有機(jī)結(jié)合起來的龐大的社會經(jīng)濟(jì)體系，是一個精密的社會系統(tǒng)工程。

　　循環(huán)經(jīng)濟(jì)主要是出于提高資源與環(huán)境效率以達(dá)到緩解資源短缺實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的，是實(shí)現(xiàn)資源或者物質(zhì)可持續(xù)利用的全新的經(jīng)濟(jì)模式和發(fā)展戰(zhàn)略。

　　德國是世界上最早實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)的國家之一，其循環(huán)經(jīng)濟(jì)法制建設(shè)也走在前列。自1986年始，相繼頒布了《廢棄物管理法》、《包裝條例》、《限制廢車條例》等，并于1994年9月，率先公布了《循環(huán)經(jīng)濟(jì)和廢物處置法》，具體規(guī)定了建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的3R原則（Reduce，Reuse，Recycle），即減量化、再利用和再生循環(huán)，把資源閉路循環(huán)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)思想從商品包裝擴(kuò)展到社會相關(guān)領(lǐng)域。此后又制定了《垃圾法》、《持續(xù)推動生態(tài)稅改革法》、《再生能源法》等等。相關(guān)法律法規(guī)由個別領(lǐng)域逐漸向社會各行各業(yè)推展，并且從生產(chǎn)領(lǐng)域擴(kuò)展到了消費(fèi)領(lǐng)域，現(xiàn)已形成條款日益嚴(yán)密、結(jié)構(gòu)不斷完善的循環(huán)經(jīng)濟(jì)法律體系。

　　日本自1991年始，先后制定了《再生資源利用法》、《環(huán)境基本法》，并1994年制定了環(huán)境基本計劃，首次提出“實(shí)現(xiàn)以循環(huán)為基調(diào)的經(jīng)濟(jì)社會體制” ，包含了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)容。1998年日本制定“新千年計劃” ， 把循環(huán)經(jīng)濟(jì)作為構(gòu)建21世紀(jì)日本社會發(fā)展目標(biāo)。2000年日本國會通過了《建立循環(huán)型社會基本法》，先后修訂頒布了《廢棄物處理法》和《資源有效利用促進(jìn)法》、《建筑材料循環(huán)法》、《綠色采購法》等十多部配套法律法規(guī)。日本的循環(huán)經(jīng)濟(jì)立法是世界上較為完備的，以此為依據(jù)，使其成為世界上第一個號稱建立“循環(huán)型社會”為目標(biāo)的國家。

　　此外，美國和歐洲許多國家也都制定了有關(guān)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的法律法規(guī)和計劃。

　　如上所述，循環(huán)經(jīng)濟(jì)是以生態(tài)設(shè)計（Ecodesign）的理念和原則為指導(dǎo)，以對資源和能源、生產(chǎn)、使用、消費(fèi)和廢棄全過程的生命周期評價為手段，追求在產(chǎn)品生產(chǎn)與使用過程中，運(yùn)用清潔能源實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，貫徹節(jié)能減排，節(jié)省資源使用量，減少環(huán)境污染并使廢棄物成為新的原材料再次進(jìn)入生產(chǎn)和消費(fèi)環(huán)節(jié)，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，以達(dá)到提高資源與環(huán)境效益的目的。這是對物質(zhì)和資源循環(huán)利用的全新的經(jīng)濟(jì)形式。因此，從某種意義上講，促進(jìn)資源的循環(huán)利用是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心內(nèi)涵。而低碳經(jīng)濟(jì)則是更多地強(qiáng)調(diào)了低能耗、低污染、低排放的方面。其實(shí)，低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)本質(zhì)上講都是提高資源（能源）與環(huán)境效率、追求綠色GDP的問題，都是為了實(shí)現(xiàn)人類社會和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。表面上看，似乎前者更強(qiáng)調(diào)減排溫室氣體，遏制全球氣候變暖趨勢的問題，而后者似乎更為綜合地強(qiáng)調(diào)了在盡可能減小污染的情況下地球資源的循環(huán)再生利用。實(shí)質(zhì)上，兩者是一個問題的兩種表達(dá)方式或者兩個側(cè)面，都是保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)人類與自然和諧共存，從而實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)模式，并且其評價的方法學(xué)也都源于生命周期評價（LCA）。

　　低碳經(jīng)濟(jì)的著重點(diǎn)在于能源及其結(jié)構(gòu)調(diào)整，而循環(huán)經(jīng)濟(jì)則著重于資源/能源的再生循環(huán)利用，但前提都是盡可能減小對環(huán)境和生態(tài)體系的損傷和污染。在當(dāng)前地球氣候變暖以及 “哥本哈根氣候大會”成為世人注視焦點(diǎn)的大形勢下，在全球范圍內(nèi)掀起低碳經(jīng)濟(jì)熱潮是完全可以理解的，當(dāng)然也是十分必要和緊迫的。此外，我們還必須清醒地認(rèn)識到，低碳經(jīng)濟(jì)不僅是應(yīng)對氣候變化的手段，還是改變國家能源結(jié)構(gòu)，即從傳統(tǒng)的高碳能源向低碳能源轉(zhuǎn)化的大事。不僅能夠?qū)崿F(xiàn)減少二氧化碳排放量的目標(biāo)，還可以為擺脫過分依賴國外能源和不可再生能源創(chuàng)造有利條件，從而保障國家的能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)國家的能源安全戰(zhàn)略。

　　四、生態(tài)設(shè)計原則與生命周期評價方法是低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)思想與理論基礎(chǔ)
　　1、生態(tài)設(shè)計（Ecodesign）
　　生態(tài)設(shè)計又叫環(huán)境協(xié)調(diào)性設(shè)計，它是一種全新的設(shè)計思想，即在產(chǎn)品或材料設(shè)計中，在考慮成本、功能（或性能） 、質(zhì)量、外觀等傳統(tǒng)使用性能指標(biāo)的同時，充分考慮產(chǎn)品或材料的環(huán)境性能。通過實(shí)施減量化、再利用、再制造與再生循環(huán)利用（4R原則）和生命周期評價（LCA），達(dá)到經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會效益的和諧統(tǒng)一。順便述及，這里的所謂 4R，是在前面提及 Reduce，Reuse，Recycle 基礎(chǔ)上增加了 Remanufacturing（再制造）。從3R到4R使得生態(tài)設(shè)計和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵更加科學(xué)和切合實(shí)際，作者完全贊同和支持這種觀點(diǎn)。

　　生態(tài)設(shè)計、循環(huán)產(chǎn)業(yè)以及在此基礎(chǔ)上形成的低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，是新時代所有材料、產(chǎn)品、生產(chǎn)活動以及企業(yè)遵循的原則，也是其發(fā)展的趨勢和方向。這是人類解決所面臨的資源、環(huán)境問題以及遏制地球氣候變暖、保護(hù)地球家園，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。

　　必須強(qiáng)調(diào)，生態(tài)設(shè)計的思想與原則，一定要逐步地貫徹到各種材料、產(chǎn)品和社會服務(wù)的設(shè)計實(shí)踐中去，每個人都應(yīng)該成為生態(tài)設(shè)計者和積極的低碳消費(fèi)者，提高資源環(huán)境意識，實(shí)行節(jié)能減排，倡導(dǎo)和厲行低碳生活方式。

　　勿庸置疑，作為社會經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)—材料，必須貫徹生態(tài)設(shè)計的原則或者進(jìn)行生態(tài)化改造，這就是所謂的生態(tài)環(huán)境材料?？梢钥隙ǖ卣f，生態(tài)環(huán)境材料是新世紀(jì)材料發(fā)展的必然方向和趨勢。

　　2、生命周期評估（LCA）方法是低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)有力的評價和認(rèn)證手段
　　生命周期評估的全局觀念是低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心理念和評價方法。 根據(jù)通常采用的SETAC和ISO的定義，生命周期評價（LCA）是一種系統(tǒng)的環(huán)境評價工具，它對一種產(chǎn)品、過程或活動，從原材料提取、材料制備直至最終廢棄的整個生命周期內(nèi)，對能源和資源消耗以及廢物排放對環(huán)境所造成的潛在影響進(jìn)行評價，進(jìn)而提出改善環(huán)境性能的建議和措施。

　　在這里必須強(qiáng)調(diào)指出，生命周期評價方法已經(jīng)從上世紀(jì)70 年代“從搖籃到墳?zāi)埂钡木€性全程控制向著適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)的“從搖籃到搖籃”的閉合循環(huán)流程控制演進(jìn)。

　　碳的減排目標(biāo)、碳限額排放貿(mào)易機(jī)制（carbon cap and trade）、碳交易、碳稅等將在政治經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里對我國有重大影響，這些機(jī)制都與生命周期評價（LCA）緊密相關(guān)。美國的清潔能源和安全法案也專門提到了要每年監(jiān)查中國和印度是否執(zhí)行了減排標(biāo)準(zhǔn)，而其工具就是基于LCA。哥本哈根大會上，溫家寶總理也提到我國將進(jìn)一步完善對減排信息的統(tǒng)計以及監(jiān)測和考核辦法。

　　美國的各個產(chǎn)業(yè)都在積極開展和應(yīng)用LCA來進(jìn)行二氧化碳排放量的基準(zhǔn)調(diào)查。例如美國乳制品管理的行業(yè)協(xié)會（Dairy Management Inc）就投資一百七十萬美元進(jìn)行牛奶及其各種包裝品，奶酪的LCA研究，并制定了以2007年排放量為基準(zhǔn)，到2020年要達(dá)到減少25%的目標(biāo)，這件事在美國及國際上也造成了很大影響。美國農(nóng)業(yè)部和該行業(yè)協(xié)會在哥本哈根進(jìn)行了新聞發(fā)布會，簽署了諒解備忘錄，表明農(nóng)業(yè)部將支持美國牛奶業(yè)的二氧化碳減排目標(biāo)，大力推薦LCA方法，并將進(jìn)一步提供數(shù)量可觀的研究資金支持。美國農(nóng)業(yè)部還提出要在未來五年之內(nèi)，還將繼續(xù)增加農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化的研究經(jīng)費(fèi)，從現(xiàn)有的三千萬美元增加到一億三千萬美元。

　　因此，我國應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)LCA的研究與實(shí)例應(yīng)用，建立產(chǎn)品（尤其是出口的產(chǎn)品）的生命周期評價的數(shù)據(jù)庫，做到知己知彼，以便在今后的國際碳交易中處于有利地位。

　　環(huán)境保護(hù)與治理和遏制氣候變暖是低碳經(jīng)濟(jì)/循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)方式追求的目標(biāo)。但是，今天的低碳經(jīng)濟(jì)/循環(huán)經(jīng)濟(jì)概念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單純的環(huán)境保護(hù)與治理范疇，涉及到社會再生產(chǎn)、貿(mào)易體系、技術(shù)支撐、法律體系、政策保障等領(lǐng)域的全方位經(jīng)濟(jì)運(yùn)作形式。

　　五、材料及其產(chǎn)業(yè)在新經(jīng)濟(jì)模式下的發(fā)展現(xiàn)狀與動向 
　　在全球氣候變暖、環(huán)境惡化與資源面臨枯竭的大形勢下，材料科技及其產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域必須不斷地增強(qiáng)環(huán)境意識，將材料研發(fā)、生產(chǎn)與生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)密切結(jié)合起來，延長材料使用壽命、提高循環(huán)使用特性和再生利用率是今后的重要課題，而材料在制備、生產(chǎn)和使用全過程的節(jié)能減排、環(huán)境友好與凈化以及無毒無害、保障人類生存安全則是今后研發(fā)新材料時所要考慮的首要因素。眾所周知，材料作為社會進(jìn)步的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，為社會帶來了巨大的物質(zhì)財富，并推動了人類文明的進(jìn)程。同樣，在國民經(jīng)濟(jì)向低碳經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型的過程中，新材料及其產(chǎn)業(yè)也必將為這一轉(zhuǎn)變提供強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　因此，為適應(yīng)材料及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的新形勢，在充分考慮環(huán)境和能源問題與材料之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上完善材料科學(xué)體系已成為許多材料科學(xué)家所關(guān)心的問題。日本國家材料科學(xué)研究所（NIMS）發(fā)布的《能源與環(huán)境材料展望》報告對傳統(tǒng)材料科學(xué)進(jìn)行了再論證與再認(rèn)識，評述了日本能源與環(huán)境材料的發(fā)展現(xiàn)狀和今后的發(fā)展重點(diǎn)，并提出了重建材料科學(xué)體系的問題。其實(shí)，包括中國在內(nèi)的世界各國，都不失時機(jī)地提出了類似的新材料發(fā)展戰(zhàn)略，并相繼出臺了相關(guān)的研究計劃與研究報告。

　　總之，為適應(yīng)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，材料研發(fā)與材料產(chǎn)業(yè)首當(dāng)其沖的是兩大材料領(lǐng)域：一是新能源材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，包括直接用于產(chǎn)生能源或轉(zhuǎn)化的材料以及為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化與輸送的其他相關(guān)配套材料，還有除天然碳匯之外能夠?qū)崿F(xiàn)CO2捕獲或固化的技術(shù)所必需的新材料等；二是生態(tài)環(huán)境材料的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，而其中的生態(tài)建筑材料則成了低碳經(jīng)濟(jì)熱潮中比較引人注目的材料門類。這是由于建筑材料量大面廣，在生產(chǎn)與使用過程中都要耗費(fèi)大量的能源與資源，是貫徹低碳經(jīng)濟(jì)方針時必須重點(diǎn)抓的材料領(lǐng)域之一。

　　1、能源材料：
　　隨著人們對環(huán)境問題和能源問題的日益重視，清潔能源已成為一種有市場競爭力的能源形式，而且隨著技術(shù)進(jìn)步，清潔能源的價格繼續(xù)朝著越來越為人們所能接受的方向發(fā)展。其中，風(fēng)能對某些風(fēng)能資源豐富的地區(qū)來說，是一種最廉價的能源；乙醇目前已在美國、巴西等國家和地區(qū)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域；生物燃油，包括各種各樣不同的動物和植物油，隨著生物燃油柴油機(jī)性能的改善，已逐漸貼近了實(shí)際應(yīng)用。轉(zhuǎn)瞬之間，一直以來作為備用能源方式的清潔能源，已成為能源應(yīng)用市場的熱點(diǎn)投資領(lǐng)域。因此，相應(yīng)的能源輸送和轉(zhuǎn)換材料，如：超導(dǎo)材料、磁制冷材料、永磁體材料、力學(xué)響應(yīng)材料、低摩擦材料、輕質(zhì)材料是發(fā)展清潔能源中需要大力發(fā)展的材料門類。

　　在能源技術(shù)領(lǐng)域，有兩個值得特別注意的方向：一是太陽能供電系統(tǒng)；二是便攜式供電系統(tǒng)。電子能源材料與此直接相關(guān)，如：用于 PDA、移動電話、便攜式電動工具和筆記本電腦等的太陽電池材料、LED 材料、電子產(chǎn)品、元器件材料、金屬化電極材料、熱電轉(zhuǎn)換材料以及用以滿足太陽電池性能提升要求的精密絲網(wǎng)印刷及相關(guān)材料技術(shù)等。在此領(lǐng)域，材料與產(chǎn)品的一體化是其發(fā)展趨勢的明顯特征，而進(jìn)一步提高太陽電池的性能如光電轉(zhuǎn)換效率仍是電子能源材料領(lǐng)域的永久的課題；其次，化學(xué)能源材料引人注目，如：氫能源和儲藏用材料、光催化材料、燃料電池材料、二次電池材料、耐蝕材料等；再次，應(yīng)用于大型高效發(fā)電廠的材料，如：燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)用超耐熱材料，超臨界界面穩(wěn)定的火力發(fā)電用材料等也是關(guān)注的方面；最后，納米級能源材料，如：原子開關(guān)材料，納米級材料，納米組裝材料、納米控制技術(shù)等作為新寵這些年發(fā)展十分迅速。 最近報道的納米器件自供能系統(tǒng)及其相配套的納米發(fā)電機(jī)的成功研制可能是納米能源材料將邁向?qū)嶋H應(yīng)用的重大進(jìn)展之一。

　　2、生態(tài)環(huán)境材料
　　生態(tài)環(huán)境材料應(yīng)是同時具有滿意的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調(diào)性或者能夠改善環(huán)境的材料。所謂環(huán)境協(xié)調(diào)性是指資源和能源消耗少，環(huán)境污染小和循環(huán)再利用率高。它是在生態(tài)設(shè)計思想和原則的指導(dǎo)下，在材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價（LCA）的基礎(chǔ)上，采用環(huán)境協(xié)調(diào)性工藝開發(fā)出來的新型材料。需要強(qiáng)調(diào)的是，這里包括對傳統(tǒng)材料經(jīng)過生態(tài)化改造賦予特別優(yōu)異環(huán)境協(xié)調(diào)性的材料，而且，這部分材料是相當(dāng)量大面廣的。因此，可以說生態(tài)環(huán)境材料是在傳統(tǒng)材料的基礎(chǔ)上相比較而產(chǎn)生、相比較而發(fā)展起來的一大類材料，其判斷和認(rèn)知往往是相對的和動態(tài)的，其環(huán)境特性也隨技術(shù)進(jìn)步而不斷得到改善與提升。

　　生態(tài)環(huán)境材料、生態(tài)設(shè)計以及在此基礎(chǔ)上形成的循環(huán)產(chǎn)業(yè)，是新時代所有材料、產(chǎn)品和企業(yè)發(fā)展的必然趨勢和方向，是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類解決所面臨的資源、環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。

　　自上世紀(jì)九十年代以來，生態(tài)環(huán)境材料研得到了長足進(jìn)步，其理念已對材料科學(xué)與工程產(chǎn)生了重要影響，并推動了材料制備科學(xué)的發(fā)展，豐富了材料科學(xué)的內(nèi)容。自 1993 年以來每年多次舉行的《Ecomaterials》、《Ecobalance》、《Ecodesign》國際會議以及《Ecoproducts展覽會》，已經(jīng)成為材料科學(xué)領(lǐng)域最重要的系列盛會，其研討的內(nèi)容主要包括：長壽命材料及材料的延壽技術(shù)、材料與產(chǎn)品的再生循環(huán)利用、生態(tài)建筑材料、環(huán)境相容材料、仿生物材料、綠色包裝材料、生態(tài)建材、環(huán)境降解材料（生物降解塑料等） 、環(huán)境工程材料(包括沙漠治理材料、蓄水滲膜材料等)、環(huán)境修復(fù)材料、環(huán)境凈化材料（光催化材料、分子篩、離子篩材料） 、環(huán)境替代材料、材料的環(huán)境友好制備技術(shù)以及作為評價認(rèn)證基礎(chǔ)的材料環(huán)境協(xié)調(diào)性評價體系（LCA）等。我國相關(guān)部門一直十分重視和支持生態(tài)環(huán)境材料的發(fā)展，已經(jīng)并將繼續(xù)得到國家自然科學(xué)基金、863、973 以及國家支撐項(xiàng)目的大力支持。產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是開發(fā)生態(tài)環(huán)境材料的基本特點(diǎn)，這種態(tài)勢目前已深入到產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域，它在提高資源/能源效率和減少環(huán)境負(fù)荷方面具有不可替代的作用，是實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　3、生態(tài)建筑材料
　　生態(tài)建筑材料的概念來自于生態(tài)環(huán)境材料，由于其具有量大面廣和相對比較自成系統(tǒng)的特點(diǎn)，許多時候又被單列一類。其特點(diǎn)是：具有優(yōu)異的使用性能；盡可能使用可再生資源；采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，廢氣、廢渣和廢水的排放量相對較少；與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用過程中有益于人體健康，有利于改善生態(tài)環(huán)境；廢棄后可作為再生資源/能源加以利用或易于凈化處理等。

　　近些年來，生態(tài)建材研發(fā)態(tài)勢比較迅猛，最新的材料可簡要例舉以下幾種：1）TIM 透明絕熱材料：在建筑上通常將其與外墻復(fù)合成為透明隔熱墻(TIW)，從而減少因?qū)α髟斐傻臒崃繐p失。在瑞士、英國和日本等國已有完全用TIM透明絕熱材料作為外立面的“零能耗（或零碳）”房屋或者“生態(tài)住宅” ；2）復(fù)合保溫玻璃：已經(jīng)歷熱反射中空玻璃，低輻射中空玻璃以及低輻射-熱反射中空玻璃三個階段，后者是前兩代產(chǎn)品復(fù)合物，同時具有雙重保溫性能的理想組合，目前在歐洲的生態(tài)建筑中被廣為使用；3）太陽能光電材料：將太陽能電池與建筑材料復(fù)合而成的新型建材。太陽能光電屋頂、太陽能電力墻和太陽能光電玻璃是目前已在日本、德國和瑞士等國得到應(yīng)用的主要太陽能光電材料。它們不僅能吸收太陽熱能，還能將其轉(zhuǎn)換為電能，支持住宅內(nèi)部用電，有些甚至還能將多余電力輸入電網(wǎng)。用以取代玻璃的透明太陽能光電池，也即太陽能光電玻璃，有望在十年之內(nèi)成為生態(tài)建筑中的主流玻璃材料。隨著太陽能技術(shù)不斷取得突破，太陽能發(fā)電效率進(jìn)一步提高，太陽能光電材料的前景非常看好。

　　結(jié)束語
　　發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)是人類社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史必然。 在國民經(jīng)濟(jì)向低碳經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型的過程中，材料必將為這一經(jīng)濟(jì)模式的轉(zhuǎn)變提供強(qiáng)有力的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　1、面向未來，我們必須認(rèn)真對待資源、能源和環(huán)境問題以及全球氣候變暖的問題。只有政府、企業(yè)、消費(fèi)者在資源與環(huán)境等方面的通力合作，以及產(chǎn)、學(xué)、研密切真誠的合作，才能推動低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的推行與發(fā)展，為社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。在這里企業(yè)的主動精神、積極進(jìn)取和必要的經(jīng)費(fèi)投入是非常必要的。

　　2、材料是國民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，在推進(jìn)和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)程中，革新材料的制備/生產(chǎn)技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。因此，加強(qiáng)材料工作者的環(huán)境觀念，普及全民的環(huán)境意識教育十分重要。隨著全民環(huán)境意識的增強(qiáng)、低碳消費(fèi)和綠色采購的逐步普及以及材料與產(chǎn)品低碳認(rèn)證與環(huán)境認(rèn)證的推展與強(qiáng)化，生態(tài)設(shè)計的原則和方法必將得到更為廣泛的普及與推廣，能源材料、生態(tài)環(huán)境材料/產(chǎn)品以及生態(tài)建筑材料的研究開發(fā)必將出現(xiàn)新局面。

　　3、不管歐、美、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家在減排指標(biāo)分配問題上動機(jī)和表現(xiàn)如何，我們必須走自己的路，從國家利益和長遠(yuǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)出發(fā)，安排好有關(guān)低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略部署和時間表。材料產(chǎn)業(yè)必須從傳統(tǒng)的資源消耗、環(huán)境污染型，向資源節(jié)約和循環(huán)利用、清潔生產(chǎn)和零排放為特征的低碳經(jīng)濟(jì)型和資源循環(huán)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。這是材料及其產(chǎn)業(yè)今后發(fā)展的方向，也是所有材料科技工作者義不容辭的歷史重任。

來源：《中國材料進(jìn)展》