工业和制造业的可持续材料

“工业4.0”的核心目标之一是在实践中提高可持续性。实现这一目标的方法是无穷无尽的:增加自动化和“智能”反馈技术的适应性，减少碳足迹的创新材料，以及更好的表征和分析工具，以评估新的“绿色”材料是否真正可持续。¹

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实现无二氧化碳净排放的“净零”目标已成为世界各国政府的优先事项，各国政府已开始立法，鼓励制造商和行业改变做法，适应更可持续的方法。²

可持续发展实践中的一个关键概念是“循环经济”。“真正的循环经济不会产生浪费，因为所有产品都可以作为一个工艺的起始材料或另一个工艺的原料重复使用。”^3.循环经济是一个吸引人的概念，因为它减少了对有限自然资源的压力，同时处理了日益严重的环境废物问题——塑料等具有长期环境持久性的材料以及微塑料废物对环境、动物和人类健康的潜在影响尤其令人担忧。⁴

减少能源的使用也是一个非常热门的话题在工业。随着当前的能源危机，能源单位成本的增加和对许多国家能源供应稳定的威胁，从财政或环境的角度来看，最大限度地减少能源消耗从未像现在这样重要。

现在最大的问题是如何实现所有这些目标，尤其是在仍在增长的建筑业。⁵建筑业是全球温室气体排放的重要贡献者，而且通常也是能源密集型行业。

建筑行业的环境和能源足迹来自许多地方。首先是原始建筑材料的制造或提取以及与运输相关的成本。然后，还有建筑过程本身所涉及的能源消耗，以及与产生灰尘和重型机械影响有关的任何环境破坏。最后，通过供暖、照明和通风等方面对建筑的运行和操作产生影响。

什么是可持续材料?

那么，建筑业和许多其他制造业和工业过程所面临的日益严重的可持续性问题的答案是什么?解决可持续发展所面临的无数问题的一个潜在解决方案是开发新的、可持续的材料。

可持续材料可能是由可再生资源或再造废物制造的材料，而不是由石化资源制造的材料，后者占我们目前化学生产的大部分。其他可持续材料的例子，特别是在建筑领域，可以以新合金的形式取代钢铁标准。这种合金可以提供与现有钢材相当或更好的机械性能，但重量更轻，因此它们减少了对混凝土和支撑结构的需求。

开发新材料的研究人员面临的一个挑战是如何评估它们，包括分析化学成分和结构，以及如何评估和比较这种材料的可持续性。

实现这一目标意味着使用一系列分析技术和仪器。对于金属合金，常用的方法有x射线光电子能谱(XPS)、电感耦合等离子体(ICP)分析和能量色散x射线能谱。对于聚合物和其他产品，基于质谱的方法是非常有用的技术，而气相色谱-质谱(GC-MS)等方法是分析可能排放到当地环境中的气体的非常有用的工具。

量化材料的组成对于理解材料如何以及为什么会有这样的行为是至关重要的。建立比较价值也很重要，可以用来确定具有理想性能的新材料是否真的比其他材料更具可持续性。

协作的重要性

如何评估和建立可持续材料的基准、指导方针和可操作的立法是至关重要的问题，也是Pittcon会议的主要议题之一。马修·格拉斯科特博士将主持一个会议，欢迎国际专家在“可持续建筑材料”作为会议的一部分Pittcon会议。

Glasscott博士是环境分析方面的专家，他将与Chris Suiter博士(NIST)、Judith Vidal博士(国家可再生能源实验室(NREL))、Paul Kempler博士(俄勒冈大学俄勒冈电化学中心)和Mo Li博士(加州大学欧文分校)一起就分析方法、模型和工具如何帮助解决与建筑行业材料相关的可持续性问题进行演讲。如欲查询更多有关此活动的资料，请按在这里．

Pittcon，是一个历史悠久的国际会议和贸易展览，致力于将分析技术涵盖的多个学科的专家聚集在一起，促进可持续工业发展。

会议致力于鼓励具有不同背景的专家之间的合作，Pittcon是了解分析和评估材料可持续性的新策略以及最近和即将发生的关于可持续性的立法变化的理想场所。

要了解更多关于Pittcon的信息，以及如何注册的详细信息，可以在主页上找到在这里．有关会议日程安排及所有讲者的详细资料，请参阅技术项目．

参考资料及进一步阅读

1. 曾,M . L, Tran, T·p·T。哈,h . M。Bui, T·D。& Lim, M . k .(2021)。面向工业4.0的可持续工业和运营工程趋势和挑战:数据驱动分析。工业工程学报，38(8)，581-598。https://doi.org/10.1080/21681015.2021.1950227
2. Sartal, A.， Bellas, R.， Mejías, a.m， & García-Collado, A.(2020)。工业4.0中的可持续制造概念、演变和机遇:文献综述。机械工程进展，12(5)。https://doi.org/10.1177/1687814020925232
3. Hossain, M. U.， Ng, S. T.， Antwi-Afari, P.， & Amor, B.(2020)。循环经济和建筑业:可持续建筑的现有趋势、挑战和展望框架。可再生能源与可持续能源评论，130(2019年10月)，109948。https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109948
4. 纳兰奇，T.， &奥康纳，K. E.(2019)。塑料垃圾是全球挑战:生物降解塑料是塑料垃圾问题的答案吗?微生物学学报，39(2)，339 - 339。https://doi.org/10.1099/mic.0.000749
5. Onat, n.c.， & Kucukvar, M.(2020)。建筑行业碳足迹:全球回顾与供应链分析。可再生能源与可持续能源评论，124,109783。https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109783

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