建筑材料的可持續發展

    回顧生態環境材料的發展歷程，發展生態環境建筑材料，實現建材行業的可持續發展。發展生態環境建材應減少資源消耗、減少廢棄物排放、建材使用時環境負荷小、廢棄物循環利用、發展有利于人體健康的環保建材產品。實現建筑材料的可持續發展應加強對民眾響應的知識教育，加強科技創新，建立新概念、發展新理論催生新產品。
    上，每秒鐘有390000m3的CO2在排放出，710t的O2被消耗，1.3輛汽車和4.2臺電視被生產出，2.4人出生，而同時由于氣候變暖有1629 m3的冰河在消失。這些數據告訴我們為了人類能夠健康地生存在這個地球上，必須認識到生態資源惡化的嚴重性。人類的生存和發展離不開材料科學的進步，從“秦磚漢瓦”到現在的“高樓大廈”正是建筑材料科學進步的具體體現。人口的急劇膨脹、土地的減少、礦物資源的破壞性開采、能源的匱乏、環境的惡化成為威脅和制約人類生存和發展的重要因素。本文討論我國的建材如何可持續發展。
1  生態環境材料概念的提出與發展
1.1  國際上生態環境材料概念的發展歷程
    上個世紀后期，人類開始認識到資源與環境問題成為威脅人類生存和發展的重要問題。生態環境材料是在人類認識到生態環境保護的重要戰略意義和各國紛紛走可持續發展道路的背景下提出來的，是國內外材料科學與工程研究發展的必然趨勢。
    國際上，1988年屆國際材料科學研究會提出了Green materials，1990年日本山本良一提出Eco-materials，1992年聯合國在巴西里約熱內盧召開了“環境與發展腦會議”，通過《21世紀議程》，學術界確定了“綠色材料概念”。1994年亞洲生產組織（APO）發起了“綠色生產計劃（GP）”。以日本等為主要倡導者，在國際上已經召開了6屆環境材料會議，2005年將在新加坡召開第7屆環境材料學國際會議。今年4月在蘇州召開的“中日環境材料、循環產業與環境經營研討會”上，可以看出Eco-material的發展與延伸，工業產品、社會、經濟的發展都應和生態環境的保護相聯系，實現“可持續發展（Sustainable Develop-ment）”。
1.2  我國生態環境材料的發展
    在我國，1988年召開生態環境材料戰略研討會，1994年通過了《21世紀議程》――21世紀人口、環境與發展白皮書，1996年提出863計劃綱要新材料及制備技術領域――生態建材計劃綱要，1998年科技部、863領域專家委員會、自然科學基金委員會在北京召開了一次生態環境材料戰略研討會，提出“生態環境材料”概念[2]。1999年屆綠色建材發展與應用研討會上提出綠色建材的定義。2001年我國“十五”863項目次將生態環境材料列入計劃。在我國的一些大型學術會議上均設立“環境材料”主題，2004年成立了材料學會環境材料分會。
    發展生態環境材料的目的是人類的可持續發展。從生態環境材料學的發展過程可以看出材料研究認識上的進步與發展。
2  發展生態環境建材實現可持續發展
    建材生產和消費是對生態環境的影響的主要因素之一。例如，傳統建材每年排放的CO2占工業排放C02的35％~40％。傳統建材的生產以巨大的能源、資源消耗為代價并造成嚴重的環境負荷，是實施可持續發展戰略所必須解決的課題。除此之外，在建材的使用過程中，由于其保溫性能差、室內環境健康性能差，也可能帶來能源的過多消耗。
    美國加利福尼亞州的綜合廢棄物管理部指出“綠色建材（Green bui1ding materials）”提供給業主和居住者5個方面的益處：①減少建筑物終生的維持和廢棄處置費用；②節約能源；③改善居住者健康和生產力；④降低空間結構改變帶來的消耗；⑤較大的（房間）設計靈活性。應注意到它考慮了綠色建材的基本要求。但缺乏對建材生產對自然“生態”、“環境”的負面影響的考慮。建材的生產不僅要消耗大量礦物資源，礦物的開采可能會帶來植被和耕地的破壞。所以，建筑材料的生產從開始就會對自然環境帶負面的影響。而且在生產過程中還會消耗大量的能源，廢渣廢氣的排放也會帶來環境生態問題。所以，建材的發展應考慮“環境”、“生態”、“綠色”幾個關鍵詞。
    實現建材工業的可持續發展，除經濟利益外，環境生態效益必須是其目標之一。對傳統建材或是新型建材是否能夠實現可持續發展，必須考慮下面幾個關鍵環節：
    ①原料的獲?。涸?礦物)的開采是否影響礦區的自然生態環境。在我國由于無計劃礦產開采帶來的自然生態環境破壞的例子不少；
    ②建材的生產過程：能源的消耗，廢氣(SO2、CO2)、廢渣的產生量等帶來的環境問題：
    ③建材成為建筑物后，建筑物的使用應使環境負荷?。汗澞?、節水，使資源(水、電、燃氣)消耗少，甚至實現“零”消耗；
    ④建筑物廢棄后，廢棄材料的循環利用，以及不可循環材料對環境的影響；
    ⑤有利于居住者的身體健康，能夠保持高質量的空氣品質。
    每種建材的環境性能的評價應該利用LCA方法，對材料進行環境行為評價。評價因子中應該考慮上面5個方面。使建材的在礦物開采、生產、使用和循環使用等方面環境負荷小。
3 發展室內環境健康產品
    當建材成為建筑物后，健康性能是建筑物使用價值的一個重要因素，當一個居室不利于人體健康時，它的價值會大打折扣。無論國內外在綠色建材的要求中均要求材料對人體健康性能。健康住宅的建筑材料應包括調溫隔熱材料、空氣濕度調節材料、抗菌材料、空氣凈化材料、防噪音和電磁輻射材料以及產生空氣負離子材料等等   
3.1節能保溫維持室內溫度舒適
    為了實現建筑的節能保溫，必須發展隔熱調溫建材。傳統的保溫材料有珍珠巖保溫板、聚苯乙烯材料、巖棉，以及這些材料的復合夾芯板等，還有現在的低輻射玻璃(LOW―Emissivitv Glass)、低輻射―熱反射中空玻璃等。外墻保溫隔熱涂料也推向市場。863項目室內調溫材料的研究也進行了非常有意義的工作。目前，應該發展以納米技術、光電技術為主的新型保溫、節能材料，如太陽能光電屋頂、太陽能電力墻和太陽能光電玻璃等，這些材料目前已經在日本、德國和瑞士等國得到應用。保溫節能，除了具有能源上的節約，還具有很強的室內環境舒適特性。
    3.2 濕度智能調節維持一定濕度
    WHO對健康住宅的15條標準規定室內相對濕度應在40％-70％范圍內，日本是島國，濕度較高，空氣濕度調節材料發展比較迅速。在我國內陸地區，例如，北京一年濕度差別較大，發展智能型濕度調節材料也具有較大的現實意義。濕度過低裝修材料會開裂，濕度過高會導致材料霉菌現象。室內維持適當的濕度。具有減少空氣塵埃、增加空氣離子濃度等作用，有利于呼吸健康。
    3.3 抗菌空氣凈化維持室內清潔空氣
    抗菌材料、空氣凈化材料是室內環境健康所必須。以納米材料技術為代表的光催化技術是解決室內空氣污染的關鍵技術。目前具有空氣凈化作用的涂料、地板、壁紙等開始在市場上出現。雖然性能不一，有待于靠建立標準來規范，但它們代表了室內裝飾建材的發展方向。目前建筑材料科學研究院利用納米微米復合技術開發的空氣凈化材料，申報了發明，開辟了新的凈化材料發展思路，其凈化效果進一步提高，已被列為“十五”攻關計劃的部分內容。此外，利用納米微米復合技術制備的空氣凈化材料和無機礦物為主研制的粉
    體刮涂涂料，具有空氣凈化、抗菌、調節濕度等功能，實現真正無甲醛、VOCs污染的健康功能。建筑材料科學研究院有較強的研究基礎，愿和各界同仁合作共同發展室內環保事業，實現建材室內建材的可持續發展。
    以納米光催化技術為主的利用環境能量凈化空氣的技術是當前和以后的主要技術。空氣凈化的目標，已經不能只為解決建筑裝飾裝修帶來的甲醛、VOC等空氣污染，而應該瞄準解決人體自身的排泄和分泌物(如NH3、H2S、H3C―CHO)帶來的室內環境問題。
4 加強教育引導與科技創新實現可持續發展
4.1 發揮教育引導的作用
    提高建材使用者和消費者對發展生態建材的重要作用和意義的認識，對推動我國生態環境建材的發展，終實現可持續發展具有現實的和長遠的意義。如果每一個建材的生產者和消費者都意識到自己使用建材的行為不僅會影響到個人和社會的利益，還會影響到我們的后代能否健康舒適地生活在這個地球上這樣一個重大的問題，那么發展生態建材實現社會的可持續發展將是一件容易的事情。所以，加強教育引導和輿論宣傳是非常必要的和重要的。
4.2 加強科技創新
    不僅要實現全社會重視發展生態環境建材，還要加強科技創新。實現建材工業的可持續發展，關鍵是解決如何減少、甚至不消耗化石能源資源，一方面解決化石能源資源日益匱乏，同時也解決了溫室氣體的排放，減輕環境惡化。加強自然能(太陽能、風能、水能、地熱、核能等等)的利用，是解決能源環境問題的可行途徑。建筑物的節能保溫要靠材料的新設計和新技術。加強廢棄物的循環利用是解決資源匱乏和環境污染的主要途徑。
4.2.1 用新的評價理論、方法和標準體系指導和影響建材的生產與消費
    建立建材領域的LCA評價體系，建立嚴格的生態建材生產、使用和廢棄對環境的影響的評價指標。建立生態綠色建材的新標準，利用標準來規范和引導企業向生態建材發展。
4.2.2  加強科技創新利用新技術、新工藝解決材料的環境協調問題
    科技創新是解決生態環境建材發展實現人類社會的可持續發展的根本途徑。例如，日本太平洋水泥公司2001年以城市垃圾灰為原料開始發展生態水泥(我國的部分高校也進行了這方面的工作研究)，國內外利用廢棄混凝土進行了再生混凝土的研究，利用玄武巖代替粘土作水泥原料。澳大利亞開發出新新型含稀土的紅外吸收玻璃等。
4.2.3 建立新概念、發展新理論使新型建材問世產生
    建材不僅要進行科技創新，還要進行觀念、理念創新。利用新興的納米材料科學、功能材料科學理論和技術解決材料的環境協調問題；研究動、植物的環境協調理論，將仿生科學應用到建材領域。例如德國科學家通過研究荷花的“出污泥而不染”的原理，研制出自清潔外墻涂料。如果，能夠將動物的變色、調溫適應環境的功能應用到建筑物外表，將又是建材發展的重大進步。
5 結束語 
    建材的生產不僅以資源和能源的消耗為代價，還對自然生態環境帶來較大的破壞作用。發展綠色生態建材是實現建材行業的可持續發展，乃至整個社會的可持續發展所必須。發展綠色生態建材要靠教育引導、生產者和消費者的環境意識的提高，要靠科技的創新和新理論、新技術、新材料的問世。