可持续性就是保护今天的环境，让未来几代人能够安全地生活在其中。然而，可持续性比这更深入，它包含了三个主要的动力，称为可持续发展的三个E；它们是环境、公平和经济。

显然,环境是我们竭尽全力保护和维护的。

当涉及到环境决策时，股本确保公平是我们考虑的首要因素。

而经济学主要考虑到在我们努力保护环境的过程中，生存和生计也得到了很好的保障。

在当今世界，不以这样或那样的方式影响地球环境是相当具有挑战性的，几乎是不可避免的。

然而，研究、理解和应用可持续发展措施可以帮助我们最大限度地减少对个人、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工期，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法是通过可持续性。

正如全球回收的社论中提到的第二个问题世界银行集团表示，在疫情恢复阶段通过基于可持续发展的方法支持一个国家的发展，有助于该国增强抵御能力和实现繁荣。

在材料选择方面，可持续性已经成为一个越来越重要的考虑因素。

除了材料的性质、制造的容易程度、成本和其他与应用领域相关的属性外，其对环境的影响已成为不可或缺的考虑因素。

每种材料和最终产品都具有环境足迹，其特点在于其制造、加工、设计、耐用性和可重用性。

仅2017年，全球物质资源使用量就达到900亿公吨。预计到2050年，这一数字将至少增加一倍。

随着原材料的开采从传统的亚洲、欧洲和北美地区转移到整个发展中国家(特别是非洲)的更当地的地点，那里的生活水平无疑在提高。

然而，从环境的角度来看，无论是对气候、土地、物种多样性还是生物地球化学循环的影响，这一切都亮起了红灯。

当我们进入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，特别是材料使用的影响作出贡献。

不仅迫切需要主动评估我们的影响，而且至关重要的是，我们设计出新的跨学科方法并应用解决方案，以减缓世界对环境的影响。

在接下来的章节中，我们将探讨材料供应商和用户一直在承担的可持续发展的许多方面，作为他们实现更可持续未来的集体使命的一部分。

随着物质资源变得越来越少，废物堆积在有限的处理空间，CO₂排放引发了气候的危险变化，我们迫切需要开始从传统的线性经济计划过渡到合理的循环经济。

两种经济结构之间的差异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，然后是产出水平的垃圾填埋场处理。

换句话说，它遵循老式的序列“取-用-弃”．

另一方面，循环经济的设计特别考虑到最大限度地减少浪费。

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

这样的经济方案突出了以可持续发展为基础的思考的重要性和潜力，特别是在它如何帮助减少:

我们依赖于通过重复使用某些材料来减少资源，

通过规避许多生产流程，我们的全球碳足迹;

我们的垃圾正在流入海洋。

循环材料经济并不一定意味着使用自然界中可生物降解的材料，而是可以多次重复使用的材料。

这有助于减少材料的输入和输出，并尽可能地将它们保持在“制造-使用-回收”的循环中。

有助于实现循环经济的材料是那些不需要或尽可能少地进行额外加工就可以重复使用的材料。

这意味着可重复使用性优先于可回收性和可再制造性，确保材料在达到回收或再制造之前得到充分有效的重复利用。

正如迈克尔·f·阿什比在他的书中所写的那样材料与可持续发展，“循环经济中的材料不被视为一次性商品，而是被视为可跟踪和保存以重复使用的有价值资产。”

这些材料的范围从过渡金属(如钛、金和钢)到过渡后金属(如铝)、碱金属(如锂)和塑料(如PET、PLA)。

可回收材料是可以制成新产品的材料，可以重复使用，几乎没有浪费。回收是一个很有价值的考虑因素，它很适合循环经济的方案，因为它旨在最大限度地减少材料生命周期的投入和产出。

回收比再利用的一个优势在于，虽然重复使用的产品只是在其初始系统的范围内使用，但回收的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。

材料的可回收性已成为材料选择中越来越重要的因素，特别是在废物处理已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——都是可回收材料，它们不会被丢弃，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在未来7年将以7%的速度增长，这主要是由于工业化、城市化、商品消费的增加以及令人担忧的自然资源枯竭3。

目前，最常见的5种可回收工程材料包括:

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。

它可以完全或部分分解，这取决于它的生物可降解性水平、接触它的微生物和它的环境条件。

例如，来自可再生资源的可生物降解聚合物材料通常被归类为绿色聚合物，因为它的特点是可以替代来自石化资源的材料。

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

这有助于稳定环境，延长垃圾填埋场的使用寿命，从而降低从污染地区清除不可生物降解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、酶或水解的某些处理进行再加工，以制造出适用于不同应用的低聚物。

材料的生物降解性是通过生物降解性测试来确定的，该测试测量微生物消耗给定材料时发生的复杂生化过程。一种产品的降解能力主要取决于有多少碳可供微生物消化。

如今的法规要求生物降解性的声明必须基于好氧生物降解。这是指有机物质在氧气存在下的分解，它测量氧气的消耗，二氧化碳的产生，以及无机碳中间体的状态。

已经开始获得商业吸引力的两种主要生物可降解聚合物是PLA(聚乳酸)和PHA(聚羟基丁酸酯)。它们是具有成本竞争力的材料，已经开始取代一些不可生物降解的同类材料，特别是在食品包装应用中的聚乳酸。

然而，仍然需要进行大量的研究来开发具有足够性能和可用性的可生物降解聚合物的共混物，以取代目前大多数不可生物降解聚合物。基本上，这种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，但它们不被认为是循环解决方案。

下表显示了各种生物聚合物以及由Matmatch供应商提供的可生物降解聚酯材料，这些材料主要用于包装或3D打印应用。必威地址

众所周知，当今最重要的温室气体排放来源之一是材料生产。

从1995年到2015年，二氧化碳增加了120%₂据观察，材料生产产生的排放量占全球排放量的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提高材料的效率并向循环经济过渡。

评估一种材料对环境的影响的最公认和最常用的技术之一是生命周期评估(LCA)．这是一种从摇篮到坟墓的分析方法，它确定了产品生命周期中各个阶段的环境负担，从原材料的提取、加工和制造，一直到产品的分销、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、评估并将其降至尽可能低的水平是至关重要的。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，科学家和工程师们开始寻找更简单、更快速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环境负担较低的材料。为了了解和评估这些负担，他们在材料选择中使用了两个主要指标:隐含能量和碳足迹。

内含能是指与物质或产品的提取、加工、生产和交付相关的能量总量．它不包括材料的操作和处置，而是LCA的“上游”部分。这个概念有助于简化产品对环境影响的评估。

下图显示了生产不同工程材料通常所需的不同能量值。

工程材料的体现能量。(《材料与可持续发展》©2015迈克尔·阿什比)

最大限度地减少产品的隐含能量对于减少其对环境的影响至关重要。

例如，在书中提到的LCA中再生塑料在生态高效混凝土中的应用，结果表明，生产回收率为70%的聚丙烯(PP)，可将蕴含能量比原始PP降低三分之二，约为25 MJ/kg。

同样，生产仅30%可回收的铝可使原铝的体现能量(~ 215 MJ/kg)减少至少50 MJ/kg。

另一方面，一种材料的碳足迹是指在材料的生命周期中产生的温室气体排放总量．

它也可以定义为关闭CO的生物容量需求量₂由于生产材料或产品而产生的化石燃料燃烧产生的排放。

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

在Matmatc必威地址h，我们相信材料选择平台将环境影响纳入到工程师的材料选择和决策策略中是至关重要的。

这就是为什么我们纳入了可持续发展部分。

我们希望帮助工程师和产品开发人员在开展项目时做出更明智的决定，保护环境。

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。

如果您是一家材料供应商，希望推广您的可持续材料解决方案，我们很乐意向您展示我们可以如何提供帮助。