文档介绍：*刘大欢计算化学研究室,北京化工大学化学工程学院******@*科技的高速发展,给人类带来好处,同时对环境造成污染,并大量消耗不可更新能源。为了使人类社会可持续地发展(SustainableDevelopment),必须开发可持续的产品、技术与过程。因此,需要一个定量的工具来描述可持续性(Sustainability),并为进一步改进提供理论依据。可持续性分析*荷兰Delft技术大学(DelftUniversityofTechnology)的DeSwaanArons教授是该领域的开拓者,进行了量化可持续性的尝试。*可持续性有几种定义,目前广泛接受的为1987年Brundlandt的定义:可持续发展是这样一种社会发展,其既可满足当代人的需要,又不危及可满足后代人需要的可能性。从定义可以看出,可持续发展只有在诸多方面协同进行才能实现,其对哲学、经济学、政治学、社会科学与自然科学均提出了要解决的问题。*其一为技术圈(Technologicalsphere)需要从生物圈(Biosphere)中提取材料与能源。如果其对这些资源的消耗超过生成速度,则其具有可影响满足后代人需要的可能。其二为技术圈向生物圈排放废物。这意味着其可能破坏生态系统而影响生物圈的资源生产能力。自然科学产生的技术可对当代与后代人造成危害。这种危害分为短期与长期影响:短期影响:包括直接的危险、毒性等。长期影响:可通过两种途径产生。技术圈(technologicalsphere)技术圈表示由人类社会建造的有一定的社会结构和物质文明的世界,包括地球上使用技术手段的一切领域或地球表层由技术引起全部变化的总和,如工业系统、农业系统、交通系统、通讯系统、城市和乡村居住系统,等等。人类生存环境是庞大而复杂的多级大系统,它是由自然环境,工程环境和社会环境组成的。工程环境是在自然环境的基础上,由人类的工业、农业、建筑、交通、通讯等工程所构成的人工环境,构成一个整体的技术圈。地球上生活物质及其生命活动产物所集中的范围。它在地面以上达到大致23km的高度,在地面以下延伸到12km的深处。它包括平流层的下层、整个对流层以及沉积岩圈和水圈,这是广义的生物圈。狭义的生物圈指在地球上存在着大量生命部分的狭窄的带,是有机界的发展及其进化、人类生活的最基本环境。生物圈(biosphere)奥地利地质学家休斯()在1375年首次提出生物圈是一个复杂的、全球性的开放系统,是一个生命物质与非生命物质的自我调节系统,其存在的基本条件:第一,可以获得来自太阳的充足光能。第二,要存在可被生物利用的大量液态水。第三,生物圈内要有适宜生命活动的温度条件,在此温度变化范围内的物质存在气态、液态和固态三种变化。第四,提供生命物质所需的各种营养元素,包括O2、CO2、N、C、K、Ca、Fe、S等,它们是生命物质的组成或中介。*可持续发展只有在不同科学方面的边界条件均得到满足才能实现。在应用自然科学方面,两个直接边界条件为:制造物品的资源不会被耗尽;技术圈产生的排放物不危及生态系统。因此,一个过程的效率越高,其可持续性就越大,因为高的效率意味着资源的节约与废物产生的减少。所以,效率可被看作是技术圈的可持续性的第三个边界条件。可从三个方面描述一个产品或过程的可持续性:可再生能源的使用,废物排放和过程的效率。*可持续性的第一个方面要求考察生态系统中各种资源的不同特性。首先,生态系统中存在矿物资源,如金属矿石、矿物油等。这些资源需要几百万年才能形成,因此可被看作是不可更新资源。其次,生态系统中存在可更新的资源,其可在人类可接受的时间内形成。例如蔬菜、庄稼等。但是,为了大量生产这些可更新的农作物,需要使用不可更新的资源。如农作物生长中需要化肥与农药,而化肥与农药的生产均需要使用不可更新的资源。因此,从这种意义上讲,农作物也不是100%的可更新资源。所以,在进行过程分析时,应考察过程中所有物质生成中所需原料的最初来源(来自于太阳能、无机矿物还是有机燃料),才能对整个过程作出全面的分析。