【佛山陶瓷网】创新技术推动节能减排及可持续发展

    创新技术推动节能减排及可持续发展

欧洲陶瓷行业历史悠久、基础坚实，无论是技术，还是设计，均在全球占据领导地位。为了持续巩固其在国际市场上的强劲竞争力，适应未来不断转换的监管环境，欧洲陶瓷行业把目光投向了2050年。为此，欧洲陶瓷工业协会（cerame-unie）在分析现状的基础上，为欧洲陶瓷行业未来将近40年的发展量身定制了一幅目标明确的宏伟蓝图，把低碳经济、资源再利用、能源与运输等列入长期的战略规划中，在陶瓷生产和陶瓷应用上全面促进技术创新和可持续发展，力争2050年实现有竞争力的低碳及资源节约型经济的转型。

陶瓷生产：减排技术的突破成为最大挑战

在意大利、西班牙、波兰、葡萄牙和德国等陶瓷生产大国大的支撑下，欧盟27国2011年的陶瓷产量占全球陶瓷总产量23%，产值达280亿欧元。其中，25%的陶瓷产品出口至欧盟以外的国家和地区，为欧洲陶瓷行业创造了72亿欧元的出口额。由此看来，欧盟无疑是世界主要的陶瓷供应商。

在巨大的产量和巨额的收入背后，能源仍是欧洲陶瓷行业最高的一项成本支出，占据生产总成本的30%，天然气和电力分别占据能源结构的85%和15%。造成能源成本不断上升的重要因素是用于陶瓷生产的一些特定原材料，如高档氧化镁、铝土矿、碳化硅和石墨等主要依赖从亚洲进口，但亚洲国家，尤其是中国的原材料价格不断上涨，把欧洲陶瓷行业置于一个相当不利的境地。

此外，在减排技术开发上的投入也是一项重要的支出。就目前而言，在欧洲陶瓷行业上万台陶瓷设备中，超过1000台陶瓷设备已经加入了欧盟排放交易计划（ets），由于75%以上属于“小型排放器”（产量大于75吨/天，二氧化碳排放量小于25千克/天），整个欧洲陶瓷行业的二氧化碳排放量仅占欧盟排放交易计划的0.5%。尽管如此，面对未来可持续发展的趋势，研发突破性的减排技术仍然是一项长期且艰难的工作。

一些决策人倡导通过使用提高能源使用效率的新技术使欧洲电力供应实现低碳化，将陶瓷行业中原本靠气体供应能量的窑炉置换成电窑炉，但无论在目前，还是在可预见的未来，这都不是一个经济的解决方案。倘若想依靠大规模地把天然气转化成沼气、合成气或者其他可再生能源来实现2050年的目标，陶瓷行业需要确保持续、不间断地以负担得起的价格供应这些替代能源，并确保技术可行，因为有效率的窑炉必须连续工作，不能因为能源供应问题而轻易关闭。然而，欧洲陶瓷行业目前还无力承担起这笔巨额的开支，更重要的是，可再生资源利用如风能或废物转换设备，在技术上尚未达到全面成功的程度。

因此，对于欧洲陶瓷行业而言，在2050年实现有竞争力的低碳及资源节约型经济的目标具有一定的挑战性。这个巨大的挑战意味着需要在目前的基础上，于技术方面获得突破性的成功。尤其是在资本密集型、投资周期长的陶瓷行业，用于陶瓷生产的窑炉寿命长达40余年，到2050年，一些新窑炉尚未达到使用期限。即使假设2030—2050年期间，一半的窑炉都转换成靠电能进行运作的窑炉，其余的窑炉也进行翻新，燃烧合成气或天然气，倘若不能取得关键技术的突破，排放的气体也只能比1990年减少约78%，仅达到欧洲陶瓷工业协会设定目标的83%-87%。

陶瓷应用：创新技术集中于节能降耗

1、日用消费

陶瓷日用消费品无处不在，与人类日常生活联系最为紧密的有餐具和装饰洁具以及家用电器。陶瓷许多复杂的化学组成使其能在高温下使用，而且在生产过程中能够保持稳定，这些独特的性能，如高耐磨性、化学稳定性和尺寸稳定性，确保了以陶瓷作为原材料的日用消费品拥有更长的使用寿命和更低的维护成本，并且能够与技术进步保持同步。

长久以来，无论是由瓷器，还是陶瓷制成的陶瓷餐具与装饰洁具，都已经成为烹饪仪式的一部分，创造出多样化的美食文明。从昔日的花瓶、炊具和承运船只，到今天的餐具和洁具，陶瓷长久的使用寿命决定了它继续成为放置和享用美食的首选材料。而陶瓷的耐高温特性也使其成为烹饪和加热设备的理想材料，如陶瓷涂层煎锅是其他一些具有争议性的不粘锅材料常见的替代品。

此外，由于水成为越来越稀缺的资源，多数国家尤其是发展中国家，都越来越广泛地使用陶瓷过滤和液体清洁等解决方案，如陶瓷滤水器在小而复杂的孔隙结构下可以进行真正的亚微米级过滤，提高水的有效利用，为全球数百万人提供安全的饮用水。

总而言之，安全炊具以及为发展中国家提供清洁饮用水的独立式过滤器代表了陶瓷在日用消费品领域未来的发展方向。

2、工业应用

陶瓷能够承受极高的温度，加上耐用性、高强度和抗腐蚀等特性，使其成为冶金工艺、玻璃生产和所有行业中许多关键流程特定应用中必不可少的材料（包括磨料和耐火材料），如炼钢或采石使用的齿轮通常需要高级陶瓷材料，因为这些材料的耐磨损、抗腐蚀和耐热性比传统金属齿轮的寿命要长得多。

在工业领域内，许多复杂机械和无数应用领域（从钻石、手表到厨房用具和飞机）的顺利完工，都需要通过磨料进行研磨、切割、钻孔或抛光。欧洲磨料工业极大地影响着其他工业和服务行业的生产力，包括钢铁、金属加工、汽车制造、航天、玻璃、建筑、石材加工、船舶制造、清洁技术、机械制造、木材加工及国防工业，保持及发展磨料工业可以确保欧洲工业生产的独立性。而耐火材料在所有高温工业生产过程中都必不可少，每个反应器、运输船只或窑炉内衬都要采用各种耐火材料，因为这些材料具有机械强度、抗腐蚀和耐高温三重作用。

更有效地利用自然资源已成为产业可持续发展、实现新一代经济与低碳经济的关键因素。欧洲耐火材料公司正在极力促进的解决方案包括提高能源利用效率、减少投入和对日益稀缺原材料的依赖、减少浪费、减少下游产业消耗、增加循环利用等。在磨料方面，更细的磨料和超级研磨材料将使研磨变得精细，提高发动机的效率，从而降低车辆废气的排放。一些创新的磨料还可以实现冷却切割，降低生产过程中的热量消耗，从而减少返工和废料产生以及关键性部件发生应力破裂的事故，还可以减轻重量并延长使用寿命，在航空航天、汽车和国防行业中显得尤为重要。而在耐火材料方面，连续铸钢或生产浮法玻璃等创新的耐火材料为下游产业提供资源节约型解决方案，有助于发展关键的突破性工艺。同时，新型陶瓷耐火材料有助于低碳能源生成和电力分配，在清洁技术的发展中也发挥着重要的作用。

3、建筑与住房

用于建筑与住房的陶瓷建材如屋顶瓦片、墙地砖、陶瓷排水管和卫生洁具，平均使用寿命超过一个世纪，其耐久性和抗腐性等数百项功能确保了陶瓷在建筑与住房行业的基础作用，而且得到不断的进步。

以墙地砖为例，建立在为私人和公共建筑提供耐久性、技术性和有美感的解决方案上的墙地砖，如今不仅仅用于房屋装饰，而且已经成为房屋卫生方面不可缺少的一部分。新一代涂层在紫外线的激活下具有光催化性能，使瓷砖可以杀灭停留在其表面的有机物，让水自动滑落，而抗菌瓷砖则可以依靠光激活抗菌表面，杀死易于感染的细菌，如葡萄球菌（mrsa）等致病病原体。其他的创新技术的陶瓷薄膜，包括纤维增强陶瓷，含导电层、于供暖系统的陶瓷复合材料，用于隔热和隔音的内部多孔材料，以及坚固、轻巧的薄砖，可以最大限度地减少瓷砖对环境的影响。

随着世界人口的增长，未来建筑陶瓷产品将在传统的基础上，实现可持续的解决方案，以满足欧洲内外对价格实惠、节能高效以及可持续住房日益增长的需求，例如：

“零能耗住宅”：为使用瓷砖与屋顶瓦片进行可持续建设开辟了新的可能性。“凉爽房屋”：采用高热、高效节能、完整的绝热陶土块外墙建造的创新模式房屋非常节能，可以满足欧盟《2010/31/eu指令》有关2020年建筑物节能性能的要求，如“凉爽房屋”使用色彩鲜艳的屋面瓦，可以降低气候温暖地区的阁楼和房屋的室内温度，使其在夏季不使用耗能的冷却系统也可以很舒适。

“智能陶瓷”：在致力于可持续发展的城市里，易于操作的智能陶瓷应用可以提高公民的舒适性和安全性，保存并革新城市环境，减少公共场所和建筑物的维护成本。如陶瓷地板内置的传感器可以检测人的存在，并启动交通信号，而结合了供暖系统的壁面砖可以防止冰雪堆积在交通枢纽处。

此外，而建立在连续压制粉末基础上的成型技术为低碳陶瓷地板覆盖物和建筑表面基底的未来创造了巨大的潜力，这些产品背后的制造工艺允许多层平板和复合材料由回收的粉末制成，有利于节省成本，提高能源利用效率。同时，陶瓷卫生洁具生产商也在不断开发和创新节水解决方案，如冲水量小的小便池、深度浅的洗手盆，还有节水马桶和水箱等。

4、高科技与创新

由于具有独特的机械性能、电气性质、热特性和生化特性，陶瓷已经成为尖端技术不可或缺的材料，能够广泛地应用于汽车、电子、医疗保健、能源与环境、通用设备以及机械工程等行业的高科技与创新领域，如医疗保健行业的心脏起搏器或髋关节置换器等植入式医疗设备，电子工业的陶瓷散热装置、压电陶瓷元件等。值得一提的是，陶瓷在可再生技术领域内发挥了重要的作用，因为可再生技术的许多功能只能通过使用优质陶瓷磨料和耐火材料等制造出来的高质量产品实现。例如制作太阳能电池板需要高纯度的玻璃，生产硅片（晶体硅太阳能板中的半导体）需要耐火材料，风力涡轮机和其他太阳能电池板组件也广泛使用陶瓷产品，包括抗摩擦轴承、散热片、燃料电池、张力计和绝缘环等。

进一步研究使用纳米工程陶瓷原料储存能源，特别是风力涡轮机和太阳能电池板中的能源，可以解决限制广泛采用风能和太阳能的“能源瓶颈”，成为陶瓷在高科技与创新领域的可持续发展方向。新的纳米陶瓷将成为下一代电容器（更小、更轻、更耐用、更高效）的关键组成部分，适用于常规能源储存以及间歇性能源如风能和太阳能的储存。此外，研究人员还正在开发新的高科技陶瓷，用以生产高效的固体氧化物燃料电池，同时也开发新型无毒涂料，防止金属表面生锈。

链接：欧洲陶瓷工业协会（cerame-unie）是代表欧洲陶瓷行业的权威机构，涵盖磨料、砖块和屋顶瓦片、耐火材料、卫生洁具、餐具和装饰洁具、技术陶瓷、陶土排水管和墙地砖八大陶瓷领域，其会员包括来自27个欧盟成员国的2000余家企业，专门从事与欧盟各个机构、国际合作伙伴以及社会与环境利益相关人士进行建设性的对话，目标是分享其在建设、工业应用、标准化、贸易、原材料、气候变化、能源、环境、健康和安全等方面的专业知识。《2050年欧洲陶瓷行业发展蓝图》是由欧洲陶瓷工业协会在分析欧洲陶瓷行业现状的基础上，对未来近40年发展方向的预测和规划。

（记者曾晓琪 据《2050年欧洲陶瓷行业发展蓝图》综合整理）

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