提起“綠色未來”，大家往往想到的是治理污水、汽車尾氣、塑料袋……卻很難與水泥技術聯系在一起，水泥技術與綠色未來有著怎么樣的關聯?北京工業大學材料學院材料環境協調性評價中心有著這樣一支團隊，致力于材料全生命周期分析系統的研究，為水泥這類低附加值的傳統耗能行業向高效生態型發展提供技術引領和支撐。

普通水泥中的大學問

對于水泥，我們并不陌生，然而水泥生產過程卻鮮為人知：大小不一的石灰石經過破碎，加入砂巖等磨細制成生料，喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料與適量石膏磨細而成。看似簡單的過程，控制不好很容易給環境帶來一定程度的危害，首先是水泥從原材料采集到生產完成對資源能源的依賴度高，其次是生產過程會產生大量粉塵和煙氣。而在城市建設中，水泥是不可或缺的建筑材料，如何破解它與環境這一矛盾?

鉆研水泥技術 用智慧點亮

北京工業大學材料學院材料環境協調性評價中心自主研發了材料全生命周期分析系統，并應用于指導水泥等傳統材料的節能減排。材料全生命周期分析系統是什么?它是怎樣指導水泥企業節能減排，以最低的能耗、最少的污染，生產出最大效能的產品，實現綠色轉型的呢?

材料生命周期分析系統就是基于LCA開發的分析材料流程資源/能源消耗和環境排放等綜合環境負荷的技術工具，目標是以最少的資源能源消耗、最低的污染生產出最大效能的產品。不僅能夠通過清單分析給出原材料消耗、電耗、熱耗、CO2排放等單項環境負荷指標，而且通過特定的計算方法給出包括資源/能源消耗和環境排放的綜合環境負荷指標，避免單指標片面性和多指標不確定性，更方便地評價與比較不同工藝、同一流程中的不同工序、以及流程和工序在不同時間段的環境負荷變化情況，更科學更精細地挖掘節能減排潛力。

水泥環境負荷評價與節能減排僅是材料生命周期分析系統的一個典型應用，核心是通過建立標準化流程對照法，實現了LCA方法與水泥材料工業流程的對接。實際流程與標準化流程對比可以計算出改進潛力指數，提出并優選改進方案。基于這種方法，提出了水泥清潔生產的綜合評價法，形成了水泥清潔生產評價指標體系等國家和行業標準。根據行業管理和企業分項管理的需要，經過工序參數建模與流程模型集成，開發出水泥生命周期能耗分析、碳排放等單項指標分析軟件，集成清單分析、影響評估等功能。對北京水泥企業生產流程進行了環境負荷分析，辨識出環境負荷重點工序和主要影響類別，提出了節能改造方案，改造后單位功能產品不可再生資源消耗降低2.2%，溫室效應降低53.6%，獲得中國建筑材料科技進步獎。根據北京市環境保護及水泥企業綠色轉型的需求，比較研究了廢物替代水泥原燃料、水泥窯協同處置廢物、以及不同處置工藝的綜合環境負荷，重點對不同的城市污泥處置方式進行了綜合環境負荷分析，指導并與企業合作開發了利用水泥窯焚燒處理危險廢物、城市污泥等系列技術，建成了利用水泥窯焚燒處理危險廢棄物的試驗線、示范線，年處理危險廢棄物1萬噸，城市污泥16萬噸，獲得北京市科技進步獎。

平凡科研中的大成就

說起材料全生命周期分析系統率先在量大面廣的水泥工業實現應用，這與崔素萍教授不凡的科研經歷分不開。她畢業后有幸師從我國著名水泥專家陳全德教授，讀博士期間就參與到了材料全生命周期分析系統課題組，與中國工程院院士、著名的材料專家左鐵鏞院士和該課題組現任“掌門人”聶祚仁教授一起涉足LCA在水泥等傳統建材中的應用研究。她現已成為團隊的核心成員，博士生導師，材料學院副院長。提起剛開始做研究時的艱辛，崔素萍教授說“難是難，收獲還是很大”。最初給崔素萍留下的印象是，國內在這個方向做研究的人較少，可參考的依據不多，只能靠自己摸索。水泥廠一般地理位置偏僻。為得到可靠的現場數據，長途跋涉，坐“黑摩的”到達工廠，不論男女都要爬到表面溫度50-60度、高度70-80米的預熱器塔架待上大半天是課題組的家常便飯。

崔素萍教授說：“我們研究團隊的貢獻不僅在于科研，更體現在培養了一流的人才，我們的學生都是‘職業’培養出來的，很多都已經是這個領域的骨干。”

劉宇是“土生土長”的工大材料人，本科、碩士到博士，團隊伴隨著他的成長。他說，6年半的研究生經歷，依然對材料全生命周期分析系統研究方向興趣十足，對團隊也有了依賴，決定留校，成為一名教師，繼續相關的研究。團隊中的前輩定義劉宇是“集材料、環境、軟件工程于一身的復合型人才。”

團隊骨干成員高峰有著類似的經歷，研究生到博士直到畢業留校到現在一直從事著LCA研究，36歲的他已經成長為一名副教授。他看重團隊多年來扎實的積累，也在擔當重任的過程中發展了自己，在對外交流與合作的工作中樹立了自信。

團隊有著共同的目標，崔素萍教授說：“這么多年來大家愿意在一起為材料環境友好事業做點事，這對我來說是難能可貴的。我們的研究方向要形成拳頭，還要把這個拳頭舉得更高。”目標激勵著每個人的成長，也促使團隊取得了一項又一項的科研成果。崔素萍教授作為牽頭人完成“面向材料生產流程的環境負荷定量評價技術及應用”獲得了2012年度國家科技進步獎二等獎，這是國內基于生命周期評價(LCA)技術在材料領域應用成果的首次獲獎;近五年團隊獲得國家科技獎勵、中國產學研創新成果獎、中國建筑材料科技獎、北京市科技獎、山東省科技獎等10多項環境友好材料技術方面的科技獎勵，2014年獲得北京市學術創新團隊提升計劃支持。

秉承師者使命的大責任

作為材料學院的教學副院長,崔素萍教授對教學和科研有著同樣的責任。她堅信“科技創新，人才是關鍵，作為教師對社會最大的貢獻還是培養人才!”在左鐵鏞院士的指導帶領下，她和團隊成員具體落實組織建設資源循環科學與工程專業，為資源節約與環境友好型材料的研發與應用培養了一批又一批的人才，已有多人成為中國建材集團、中材集團和北京金隅集團等國內主要建材企業的技術骨干。

作為科技工作者，她基本沒有假期，實驗室和水泥廠是她待最多的地方。她對水泥流程各類參數變化有著深入全面的認識，早在2007年就開展采用LCA方法對水泥窯爐NOx環境問題定量化研究，用數據清晰地詮釋水泥工業NOx減排的重要性和可行性，并向科技部和建材行業提交了盡快推進水泥窯爐氮氧化物減排技術研發和應用的建議，得到國家和行業主管部門的重視和支持，將水泥窯爐NOx減排列入國家節能減排計劃。也是從2007年開始，崔素萍教授受行業委托，作為水泥窯爐粉塵和氮氧化物減排關鍵技術與應用示范項目技術負責人，組織行業優勢單位，申報并獲得“十二五”科技支撐計劃項目支持。崔素萍教授主持第二課題“水泥窯爐NOx中低溫催化還原減排材料與技術示范應用”研究工作，研制出適用于水泥窯爐的低溫NOx減排催化材料，申請專利20多項。通過與金隅水泥企業的合作，率先在國內建設水泥窯爐低溫脫硝示范工程，助力水泥廠實現綠色清潔生產。

北工大材料環境協調性評價中心關于材料LCA的研究在國內不能說是唯一的,但可以說是唯一“職業”做該項研究的，投入最大,應用最廣泛,產出成果最多,也是在北京唯一能落地生根的;目前，材料全生命周期分析系統的應用已經由開始的被動變為企業主動需求，同時也為政府決策和倡導綠色消費提供科學依據。相信團隊未來發展及成果更加值得期待。