完整的指南

可持续材料选择

在为你的项目选择可持续材料和供应商时,深入了解涉及到的不同方面。


可持续发展是什么?

可持续发展是什么?

可持续性就是保护今天的环境,让明天的子孙后代能够安全地生活在其中。然而,可持续发展要比这更深入,它包含了三个主要的动力,称为三个e可持续性;这些是环境、公平和经济。

显然,这环境是我们尽一切努力保护和维护。

在制定环境决策时,股本确保公平是我们首要考虑的问题。

然而经济学主要考虑到我们在保护环境的努力中,生存和生计也得到很好的保障。

在我们的现代世界,这是相当具有挑战性和几乎不可避免的,不影响我们的地球的环境,以这种或那种方式。

但是,学习,理解和应用可持续性措施可以帮助最小化我们作为个人,组织和社会的影响。

此外,像冠状病毒大流行这样的泛有效事件让世界经历了漫长的停机时间,这给世界各地的许多政府、组织和个人敲响了警钟,可以说,在经济损失中生存下来的最有效方式是通过可持续性。

正如《全球回收》杂志的社论中提到的第二个问题世界银行集团指出,在大流行后的恢复阶段,通过基于可持续性的方法支持一个国家的发展,可以帮助该国建立复原力和繁荣。

“包括中国、德国和韩国在内的一些国家出现了令人鼓舞的迹象,它们正将绿色元素视为经济复苏的一部分。”

世界银行集团

材料选择的可持续性

当谈到材料的选择时,可持续性已经成为一个越来越重要的考虑因素。

除了材料的性能、制造的便利性、成本和其他与其应用领域相关的属性外,它对环境的影响已经成为一个不可或缺的考虑因素。

每一种材料和最终产品都对环境产生影响,其特点是其制造、加工、设计、耐久性和可重复使用性。

材料比较

在材料方面,可持续性表现为更智能的生产技术、可回收性、材料寿命、生物降解性、更低的CO2排放和完善的循环经济。

无论是通过发现对环境毒性较小的新材料,还是通过重复利用和再制造现有材料和产品来减少浪费,可持续性材料现在比以往任何时候都更重要。

仅在2017年,全球材料资源利用达到90亿公吨标记。这预计将在2050年增加至少两倍。

随着原材料从传统的亚洲、欧洲和北美地区向发展中世界——特别是非洲——更多的地方开采的转变,那里的生活水平肯定在提高。

然而,从环境的角度来看,无论是对气候、土地、物种多样性的影响,还是对生物地球化学循环的影响,所有这些都敲响了警钟。

当我们踏上一个可能带来前所未有危险的未来时,我们都必须为减轻我们对环境的影响作出贡献,特别是材料使用的影响。

我们不仅迫切需要主动评估我们的影响,而且重要的是我们要设计新的跨学科方法和应用解决方案,以减缓世界对环境的破坏速度。

在接下来的章节中,我们将探讨可持续性的许多方面,这些方面是材料供应商和用户为实现更可持续的未来所承担的共同使命的一部分。

金属,塑料,复合材料,陶瓷和玻璃材料

循环经济中的可持续性

随着物质资源越来越少,垃圾堆积在有限的处理空间,CO2排放引发了我们气候的危险变化,我们开始从传统线性经济方案转移到合理的循环经济中的危险程度。

循环经济与线性经济

这两种经济结构的区别在于工业或商业过程的废物产出,其中线性经济遵循从原材料开采的投入水平到加工和产品使用,再到输出水平的废物在垃圾填埋场处理的过程。

换句话说,它遵循古老的顺序“采取 - 使用 - 丢弃”

另一方面,循环经济专门设计,特别是最小化浪费。

这是通过减少、再利用、回收和再制造产品和材料来进一步使用,而不是在第一次使用后丢弃它们。

这样一个经济计划强调了基于可持续性思维的重要性和潜力,特别是在它如何帮助减少:

我们通过重用某些材料来减少资源的依赖,

我们的全球碳足迹通过绕过许多生产过程,以及;

我们的废物在海洋中蜿蜒。

圆形材料经济不一定意味着使用自然可生物降解的材料,而是可以多次重复使用的材料。

这有助于降低材料的输入和输出,并尽可能地保持它们在“Make-Usion-Recycle”的循环中。

可以帮助将循环经济带入存在的材料是那些可以在没有或尽可能少的额外处理中重复使用的材料。

这意味着可重用性优先于可回收性和再制造性,确保在达到回收或再制造的点之前,材料已经充分且有效地重复使用。

正如迈克尔·f·阿什比在他的书中所说材料和可持续发展“循环经济中的材料被视为,而不是作为一次性商品,而是作为追踪和保存重复使用的价值资产。”

这种材料从过渡金属(例如钛,金和钢)到过渡后金属(例如铝),碱金属(例如锂)和塑料(例如PET,PLA)。

是100%可回收材料,具有材料性能损失。它被标记为“永久性材料”和“循环经济大使”。

是一种圆形材料,可以无限期地再循环而不会丢失其初始性质。它是循环材料经济的基本要素。

宠物是一种高度节能的材料,实际上是最循环的塑料材料。在回收后,其原料可以被回收并重复使用。

pl是一种生物可降解聚合物,由可再生原料生产。众所周知,它是所有塑料材料中碳足迹最低的一种。

在里面2019年国际回收局年度报告(BIR)BIR塑料委员会主席Henk Alssema提到,塑料回收市场正在经历从现有的线性方式向新的循环模式的过渡。

他还强调,发展循环经济中的基本要素之一是合作。“他补充说:”没有单一的政府或企业在这一转变阶段上单独运作,“他补充道。

“我们必须接受那种旧模型不再可持续,大量塑料废物的运费可能会停止在未来发生。”

Henk Alssema,Vita Plastics(NDL),主席塑料委员会

重要的是要记住,循环经济超出有效回收材料。它涉及使用可再生能源,并在整个经济中进行追踪材料,以使其适当的重用以最小的再处理。

为了保证后者,需要考虑材料效率。材料效率是在减少原材料生产的同时提供更多的材料服务。

在下一节中,我们将讨论可回收性的影响以及最常见的可再循环材料是什么。

可回收性的影响

可回收材料的影响

可回收材料是可以制成新产品的材料,以重复使用几乎没有浪费。回收是一种有价值的考虑因素,适合循环经济的方案,因为它旨在最小化材料的生命周期的输入和产出。

循环利用超过重复利用的一个优势在于,虽然重复利用的产品只是在其初始系统的限制内使用,但回收产品可以重新加入初级生产周期,以更多的方式利用。然而,这是以更大的价值损失为代价的。

待回收的材料的能力是材料选择越来越重要的因素,特别是在废物处理对环境造成危险影响的应用领域。

例如,塑料、玻璃、金属、纸张、纺织品和有机物——被称为家庭垃圾的六大类别——都是可回收材料,它们不是被丢弃,而是可以重新制成新产品进行再利用。

此外,全球金属回收市场预计将在未来7年内以7%的速度增长,主要是由于工业化,城市化和增加的商品消费与令人惊叹的自然资源有关3。

目前,最常见的5种可回收工程材料包括:

  • 1.

  • 2.

  • 3.

    宠物(聚对苯二甲酸乙二醇酯)塑料

  • 4.

    HDPE(高密度聚乙烯)塑料

  • 5.

    玻璃

钢铁:引领潮流

钢管

钢不仅是一种完全可回收的材料,而且还可重复使用的材料,可以多次使用,几乎不会损失其质量。

是世界上每吨回收最多的工程材料。根据欧洲钢铁包装生产商协会(APEAL)的数据,截至2018年,钢铁包装的回收率达到了创纪录的82.5%。

换句话说,目前欧洲市场上每10个钢铁产品中,至少有8个被回收成新产品。

APEAL秘书长A.V. Maercke表示:“钢材的设计是环形的。”“磁性使钢易于收集,钢可以一次又一次地被回收,而不会损失任何材料质量。”

由美国的公司报告和数据的2020年报告称,亚铁材料在世界杯投注188金博网金属回收方面越来越多地变得越来越多,表明2018年的含铁废料的回收率在不同的应用领域如下:

    汽车:106%

    钢结构:98%

    电器:90%

    钢筋钢:70%

    钢罐:66.8%

“回收率提高两个百分点向价值链中的所有利益相关者发出了一个明确的信息,即包装用钢材是一种经过尝试、测试和可持续的包装解决方案,适合21世纪世纪循环经济。”

亚历克西斯·Maercke艾尔秘书长

合作伙伴钢铁供应商:

德意志埃德尔斯泰哈德尔克(露水)

制造商和经销商

Deutsche Edelstahlwerke(露水)是创新钢铁产品的领先制造商和处理器,正在生产100%可回收的绿钢。使用全绿色电力,绿钢可持续地由90%的废料和10%合金元素制造。

铝:亚军

铝多维数据集

铝通常是回收利用的,并以与钢类似的方式进行加工。由于铝的耐腐蚀性,它几乎可以无限期地使用而不会造成任何明显的材料质量损失。

这使得它是无限可回收的材料,因此,它是最循环的材料之一。仅在美国,每四种铝产品中有三个都在今天仍在使用中。

此外,由于其相对低的能量消耗,铝的再循环可以帮助节省初级产量所需的95%的能量。因此,可以实现碳排放量的等同物。

每年在欧洲再循环的大约250万吨终身铝废料,已达到高回收利率:

    建筑和汽车:90%

    包装:65%

    饮料罐头:74.5%

据欧洲铝制,铝业的目的是将100%的饮料罐循环到2030年和75%的铝包装到2025年。

合作伙伴铝供应商:

自然运算器

制造商

Nature Alu是一家高纯铝的制造商,在行业中具有最低的环境足迹。它的铝制品100%可回收,具有无限的可回收性。

农庄

制造商

Gränges是一家领先的先进轧制铝材料供应商。他们的产品为客户提供了增加业务和可持续发展的好处,特别是其轻量级特性,高可回收性和提高资源效率。

宠物塑料:强大的竞争者

宠物塑料板和颗粒

聚对苯二甲酸乙二醇酯是一种透明、轻质、惰性聚合物,主要用于卫生包装,特别是食品包装、饮料瓶和纺织纤维。

它具有几乎完美的可回收性,尽管其内部粘度在每次循环中下降。

它是最可回收的塑料材料,尤其是考虑到PET塑料在垃圾填埋场可能需要5个世纪才能降解。

回收利用帮助PET工业减少其对环境的影响:

    较少的原材料用法:新的瓶坯可以用~35%的重新造粒来生产,从而节省了生产新造粒所需的相对数量的原油。

    更少的能源需求:塑料的回收使用大约12%的能源,需要从原材料生产塑料。

根据Acumen Research and Consulting (ARC)的一份2020年报告,2019-2026年期间,全球回收PET市场预计将以8%的速度增长,价值约125亿美元。

然而,塑料的回收率仍远未达到应有的水平,只有大约30%的塑料垃圾得到回收利用。

可持续PET在行动中

防止塑料到达海洋
VYPET™VNT-102 HS是一种混合未填充的宠物,由99%的海洋塑料生产。它只是一种方式,Lavergne是一种回收塑料制成的高质量树脂供应商,正在进行塑料圆形。了解更多关于这种材料。

用消费后回收的塑料制造电子部件
VYPET™VNT 615FR是一种15%的玻璃纤维增强阻燃PET化合物,经过注塑加工,设计用于电气和结构应用。其内容包括消费后回收(PCR)塑料,同时保持优良的机械性能和尺寸稳定性。了解更多关于这种材料。

高温性能与回收PET化合物
VYPET™VNT 340 SK是40%玻璃/矿物增强的PET注塑成型化合物,特别适用于所需电流/交叉电介质特性的电气应用。用于电动机,点火系统和烤架,该PET化合物具有优异的高温性质,所有同时具有PCR含量。了解更多关于这种材料。

合作伙伴宠物供应商:

Lavergne

制造商

Lavergne是一家高质量的再生树脂的制造商,可以升级为新产品。它们使用100%的消费后再生(PCR)塑料来设计,开发和生产高价值可持续树脂(合金和复合材料)。

HDPE塑料:另一个坚固的挑战者

HDPE颗粒

高密度聚乙烯是一种热塑性塑料,具有较高的比强度和耐热性。用于管材、玩具、椅子、油箱、瓶子等硬包装容器。

一个最近研究回收消费后HDPE和PET的LCA发现回收HDPE与单用原始HDPE材料相比提供了重大的环境效益,包括87%的能量降低和碳排放减少64%。

根据全球行业分析机构(GIA)发布的《全球塑料回收行业报告(2020)》,HDPE市场将以6.8%的速度增长,到2027年将达到137亿美元。

合作伙伴HDPE供应商:

绿色世界复合

制造商

绿色世界复合是一家生产可回收塑料颗粒和塑料碎片的公司,每年回收塑料超过3000万公斤。其产品范围包括高密度聚乙烯,低密度聚乙烯,聚丙烯和聚丙烯复合材料与回收玻璃纤维增强。

玻璃:旧竞争对手

圆形的玻璃

玻璃是有史以来最古老的工程材料之一,至今仍是一种极具价值的商品。它也很容易回收,因为它基本上是由沙子制成的。

然而,尽管玻璃不能分解,但仍被扔进了垃圾填埋场——至少100万年后不会分解。

根据美国环境保护局(EPA)2017年,美国填埋的1.396亿吨城市固体废物中,玻璃占4.9%。这相当于大约700万吨的玻璃被扔进垃圾填埋场。相比之下,同年回收的玻璃约有270万吨。

这表明迫切需要——同时也是一个机会之窗——改善玻璃回收。根据Inkwood Research的市场预测,2020年至2028年,全球回收玻璃市场预计将以6.19%的复合年增长率增长。

合作伙伴玻璃供应商:

肖特AG -玻璃管

制造商和经销商

Schott是一家领先的全球技术集团,专门生产专业玻璃和玻璃陶瓷。凭借其高品质的产品,Schott为环境承担了特别的责任。

但这还不是全部……

除了这五种常见的材料之外,还有许多材料要么是部分可回收的,要么是具有可回收潜力的。

一个例子是PEBAX®C63C73 SP 01树脂Arkema,一种用可再生资源制成的柔性聚醚和刚性聚酰胺制成的热塑性弹性体。这是一种耐热和抗紫外线等级,用于鞋类。结果表明,它有51%的可再生碳含量。

尽管具有极为重要的,但可回收性不是可持续性的唯一关键方面。接下来,我们将专注转移到可生物降解的材料。

可生物降解材料是否可持续?

生物可降解材料

生物可降解性是指材料在与生物元素相互作用时分解的能力。

它可以完全或部分地崩解,这取决于其生物降解性的水平,与其接触的微生物及其环境条件。

例如,来自可再生资源的可生物降解的聚合物材料通常被归类为绿色聚合物,因为它的特征在于衍生自石化资源的材料的替代品。

由于生物可降解聚合物可以自然地与微生物堆肥和富集土壤,它们在降解方面比其他聚合物具有显著优势。

这有助于稳定环境,延长垃圾填埋场的寿命,从而降低从污染区域去除非增生的传统塑料的劳动力成本。

此外,生物可降解聚合物可以通过涉及微生物、酶或水解的特定处理方法进行再加工,从而使低聚物适用于不同的应用。

通过生物降解性试验确定材料的生物降解性,该试验测量当微生物消耗给定材料时测量复杂的生物化学过程。产品降解的能力主要依赖于微生物以消耗它的多种碳。

今天的法规要求生物降解性是基于好氧生物降解。这指的是有机物质在氧气存在下的分解,它测量了氧气的消耗,二氧化碳的产生,以及无机碳中间体的状态。

已经开始获得商业牵引力的两个主要可生物降解的聚合物是PLA(聚丙胺)和PHA(多羟基巴丁酸酯)。它们是具有成本竞争力的材料,并且已经开始替换其中一些非增生的同行,特别是在食品包装应用中的PLA。

然而,开发具有足够性能和可用性的生物可降解聚合物,以取代目前大多数不可降解聚合物,还需要进行大量研究。基本上,这些材料在没有回收基础设施或可回收材料没有太多选择的地区发挥着重要作用,但它们不被认为是一个循环的解决方案。

下表显示了各种生物聚合物和Matmatch供应商提供的可生物降解的聚酯材料,这些材料在封装或3D打印应用中使用的是最多使用的。188app金宝博

来自Matmatch供应商的Biobased材料列表188app金宝博

供应商 材料 描述
总科尔比解放军 PLALuminy®LX530 它是一种培养基,纤维级树脂,具有100%的生物化含量。它既是生物化和可生物降解的。
Feconix Pte Ltd .) NuPlastiQ®公元前27240年 它是一种生物可降解的生物聚合物,设计用于需要生物降解的薄膜和袋应用,并用于堆肥环境。
Extrudr extrudr木纤维 它是一种含有木纤维、聚乳酸、共聚酯和添加剂的可生物降解材料。它在气味和美学上模仿木材。
Extrudr extrudr亚麻纤维 它是由可再生的生物可降解聚合物制成,用于快速成型和设计。

值得注意的是,生物降解并不表示生物化含量。相反,它基于材料的分子结构,使其在正确的环境条件下与微生物接触时崩解。

就聚乳酸和PHA而言,由于它们来源于可再生的植物材料,可生物降解,转化为二氧化碳,并通过光合作用被植物收集,因此这些脂肪族聚酯的生产被视为“碳中性”。换句话说,环境中的净碳量长期保持不变。

因此,为了回答主要问题,可以考虑到其原料的可持续性,可生物降解材料可持续到一定程度。

在下一节中,我们将探讨工程材料的碳足迹和隐含能源,以及最小化它们的过程。

可生物降解材料的合作供应商:

总科尔比解放军

制造商

总Corbion PLA是聚乳酸(PLA)和丙交酯单体的全球技术领导者。它每年生产75,000吨PLA,具有100%的生物化含量和100%的Biobased碳含量,根据EN16785-1。

Feconix Pte Ltd .)

经销商

Feconix是一个启动,提供绿色和环保解决方案,以抵抗气候变化和环境污染。它们的产品系列是Nuplastiq®BC系列,即使与其他树脂混合时也可生物降解。

Extrudr

制造商和经销商

eXtrudr是用于添加剂制造的技术单丝的专业生产商。这些包括可生物降解的材料和生物聚合物,可提供高质量的性能,同时保持其可持续性特征。

最大限度地减少材料的碳足迹和蕴涵的能源

材料生产的碳足迹

众所周知,今天的温室气体排放最大来源之一是材料生产。

从1995年到2015年,二氧化碳排放量增加了120%2已经观察到材料生产的排放表明,占全球排放的23%,其中五分之二用于制造机械,车辆和其他产品。相应地,今天的政策和流程旨在增强材料的效率和转变为循环经济。

评价一种材料的环境影响的最公认和常用的技术之一是生命周期评估(LCA).它是一种从摇篮到坟墓的分析方法,它确定了与产品生命周期每个阶段相关的环境负担,从原材料的提取、加工和制造,一直到其分配、使用和处置。

在整个生命周期中,对每个阶段的碳排放进行监测、评估并尽可能减少到最低水平是至关重要的。然而,LCA作为一种严谨的定量评估,需要大量的时间和技巧才能很好地实施。

考虑到这一点,科学家和工程师看起来更简单,更快的方法来评估材料对环境的影响。他们强烈建议在产品开发的初始阶段选择具有较低环境负担的材料。并且为了理解和评估这些负担,它们在材料选择中使用了两个主要指标:体现了能量和碳足迹。

蕴涵能量是与一种材料或产品的提取、加工、生产和交付相关的总能量.它不包括材料的操作和处理,而是LCA的“上游”部分。这一概念有助于简化产品的环境影响的评估。

下图显示了生产不同工程材料通常需要的不同能量值。

图表显示了每个单位质量的不同材料的能量

工程材料的隐含能量。(材料与可持续发展,©2015 Michael Ashby)

最小化产品的体现能量对于降低其环境影响至关重要。

例如,在书中提到的LCA中“在生态效率混凝土中使用再生塑料的研究结果表明,生产回用率为70%的聚丙烯(PP)可以比原始聚丙烯(PP)减少三分之二的内含能,约为25 MJ/kg。

类似地,生产仅回收30%的铝可以从原铝的隐含能量(~ 215 MJ/kg)中减少至少50 MJ/kg。

另一方面,材料的碳足迹是通过材料生命周期产生的温室气体排放量的总量

它也可以定义为关闭CO所需的生物容量2由于生产材料或产品,化石燃料燃烧的排放量。

例如,正如BIR 2019年年度报告中所述,回收帮助节省了大量CO2许多可回收材料的排放量如下表所示。

在回收后,不同材料的最低碳排放节省。

再生材料 最低二氧化碳排放储蓄(2019)
再生材料 92%
65%
58%
18%
90%
76%
99%
99%

一个欧洲铝业2020年行动计划报告据估计,到2050年,可回收的铝量将达到目前的两倍多。

报告指出:“在一个实施良好的政策框架下,增加铝的回收利用可以避免3900万吨的二氧化碳排放2到2050年每年的排放量。”

显然,回收铝制可以通过用栅极到栅极的铝制替换初级铝来减少温室气体的实质性可能。

下图显示了基于欧洲铝估算的原铝和再生铝之间温室气体排放的差异。

图表显示铝生产的二氧化碳排放量

原铝生产及循环再造过程的温室气体排放[欧洲铝合金

此外,如果应用“高回收”方案,即考虑消费后回收铝的高比例,估计本世纪中叶可以减少约46%的年碳排放量。

铝只是提供机会将碳排放降至最低并维持更循环经济的材料之一。

在2019年的同行评审PLA的生命周期影响评估,研究人员发现,PLA的全球变暖潜力(GWP)仅仅是501公斤CO2情商/吨解放军。

这是大约75%与大多数传统化石塑料的碳足迹减少,因为PLA生产商总殖民州国家。

“当务之急是,政治家和政策制定者需要了解利用可回收材料节省大量二氧化碳排放的信息。”

奥利维尔•弗朗索瓦,国际环境委员会主席

低碳足迹材料的合作供应商:

德意志埃德尔斯泰哈德尔克(露水)

制造商和经销商

Deutsche Edelstahlwerke(露水)是创新钢铁产品的领先制造商和处理器,正在生产100%可回收的绿钢。使用全绿色电力,绿钢可持续地由90%的废料和10%合金元素制造。

总科尔比解放军

制造商

总Corbion PLA是聚乳酸(PLA)和丙交酯单体的全球技术领导者。它每年生产75,000吨PLA,具有100%的生物化含量和100%的Biobased碳含量,根据EN16785-1。

rusal.

制造商

rusal是用可再生水电站制成的低碳铝(允许™)的最大铝生产商。在过去的十年中,它平均回收超过50%的铝合金冶炼厂的废物。

自然运算器

制造商

Nature Alu是一家高纯铝的制造商,在行业中具有最低的环境足迹。它的铝制品100%可回收,具有无限的可回收性。

农庄

制造商

Gränges是一家领先的先进轧制铝材料供应商。他们的产品为客户提供了增加业务和可持续发展的好处,特别是其轻量级特性,高可回收性和提高资源效率。

斯道拉恩索Biocomposites

制造商

斯道拉恩索是包装、生物材料、木结构和纸张等可再生能源解决方案的全球领先供应商。2019年,他们的产品估计节省了2000万吨二氧化碳2他们的总气候效益是1200万吨的二氧化碳2

如何源可持续材料

可持续材料采购

在Matmatc188app金宝博h,我们认为重要的是,材料选择平台必须在物料选择和工程师决策中的策略中融入了环境影响的方面。

这就是为什么我们纳入了这个可持续性部分。

我们希望帮助工程师和产品开发人员在进行项目时提供更多关于保留环境的更明智的决策。

如果您需要帮助寻找可持续材料或有任何反馈,请在下方与我们联系。

如果您是想要推广您的可持续材料解决方案的材料供应商,我们很乐意向您展示我们如何提供帮助。

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