迈向碳中和｜北工大校长聂祚仁：走进新时代的材料流程工业

实现碳达峰碳中和目标任务，是党中央的重大战略决策，是我国向国际社会作出的庄严承诺。十九届五中全会提出以推动高质量发展为主题，构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局，坚持创新驱动发展，全面塑造发展新优势，并将碳达峰和碳中和目标纳入“十四五”规划建议，为材料产业坚持供给侧结构性改革，提升供给体系对国内高质量发展需求的适配性，提升产业链、供应链的完整性，推动质量、效率、环境等综合效益变革指明了方向。

聂祚仁院士在IFAM2020新材料国际发展趋势高层论坛做“生态环境材料与材料生命周期工程——理论与实践”主题报告

材料是当今世界

科技前沿的硬核技术

中国工程院院士、北京工业大学校长聂祚仁指出，经过四十年改革开放的高速发展，我国基础材料产量和规模已跃居世界首位，为重大基础设施建设、高端装备制造和满足人民日益增长的美好生活需要等方面做出了积极的贡献。然而，随着材料产业规模的扩大，我国基础矿产资源和能源供应保障问题十分突出,环境污染瓶颈问题日益凸显。据统计，我国钢铁、建筑材料、化工与石化、有色金属、纺织和轻工这六大类基础材料生产能耗约占全国总能耗的43%；废水、工业烟尘和一般固体废弃物占工业排放总量的比重分别为44％、78％和70％左右。近几年，随着逆全球化趋势的加剧，贸易保护主义频频抬头。材料行业主要依靠产量和规模为国际市场提供低廉初级产品的国际循环模式已难以为继。

当今世界，地区间资源和能源争端日趋激烈，全球生态与环境问题日益严峻，大力推进材料的生态化进程，强调材料与资源、环境协调统一，已经成为材料产业实现可持续发展的关键所在。

国内最大材料生命周期

评价国家科学数据平台

20世纪90年代中期以来，北京工业大学左铁镛院士在国内率先提出发展生态环境材料，将生命周期思想引入到材料的设计、制造、使用、废弃处置、循环利用等过程。聂祚仁院士带领团队务实耕耘，丰富发展了生态环境材料评价、设计与制备技术理论，并把资源、环境等指标纳入到材料的综合性能评估中，进一步扩展了材料科学与工程四要素的内涵。随着对生态环境材料概念认识的不断深化，进而提出了材料生命周期工程前沿理论，并在材料生命周期评价与工程应用方面，取得了一批重要成果和重大进展。建立了体现我国特征、符合国际标准的生态环境材料资源消耗、土地使用特征化等模型、能流物流和排放过程参量等计算模型、材料制造流程环境负荷分析评价方法，解决了生态环境材料综合环境负荷定量评价的难题。开拓了与国际接轨、适合国情的材料生命周期评价和物质流分析研究的学科新领域，形成了具有较高国际影响的学术地位。相关结果在该领域国际权威期刊、ISO/SETAC组织和多个国家LCA学会联合会刊《Int.J.of LCA》（德国）上率先发表了一批中国作者的论文。在国家863计划、科技支撑计划、重点研发计划等课题的持续支持下，开发出面向多层次应用的材料生产环境负荷网络数据库和分析、管理软件系统，解决了复杂材料生产流程中多因素、多层次、多目标环境负荷辨识难题。建成了国内最大材料生命周期评价国家科学数据平台，网站访问量超过数十万次，国内外影响广泛，是国际LCA中心联盟中方委员。

工业大数据应用技术

国家工程实验室

助力行业低碳绿色发展

2017年北京工业大学获批建设工业大数据应用技术国家工程实验室，建立了我国流程工业全生命周期大数据应用技术平台，为工业流程多目标优化与产品多维质量科学管控提供关键技术。与数百家材料行业重点企业长期合作，积累了流程工业领域300余条生产线数据，并具备了处理PB级实时工业大数据的能力。平台发布的数据先后提供给中国质量认证中心、中国建筑材料联合会、中国有色金属协会及镁业分会等行业协会应用于指导生产工艺改进、技术优选、绿色产品评估、制定国家/行业标准和准入条件等。

在企业温室气体排放（也称碳排放）核算方面，从提升核算准确性为切入点，建立了基于误差传导与蒙特卡洛模拟的温室气体排放核算不确定性分析方法，实现了通过计量器具精度、排放因子数据偏差值等参数定量化计算温室气体核算结果的不确定性范围与概率密度分布，开展了数十家企业的试点应用，显著提升了企业温室气体核算的精度，制定了计量器具/排放因子数据等不确定性参数的收集规范，支撑了水泥、陶瓷、电力等温室气体排放量监测及计量要求国家标准的修订。

结合行业绿色低碳发展需求，与中国质量认证中心、国检集团、北京国建联信认证中心等认证认可领域权威机构合作，参与了数百家企业的温室气体核算、低碳产品认证、碳足迹评价工作，积累了大量的温室气体排放活动水平数据，涵盖百余种材料产品、2000+单元过程、超十三万条温室气体排放相关数据。近五年支撑制定了20余项低碳产品认证、III型环境声明、绿色设计产品认证等国家/行业/团体标准，引领了行业低碳绿色发展。

新材料构建新体系

新发展引领新未来

材料生命周期工程通过建立以绿色设计技术为指导、生命周期评价技术为标尺、生命周期优化技术为工具的材料产业绿色低碳发展新模式，将逐渐缓和目前材料生产与资源、环境间的巨大矛盾，助力企业技术转型，突破绿色贸易壁垒，追求全球产业链的最优布局，为我国实现碳达峰和碳中和目标做出材料人新的更大贡献。

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封　　面：秦可鑫

排　　版：秦可鑫

审　　核：潘彦琪

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