第 4 章：超越黑烟：审视生命周期

当您跟在一辆排放滚滚黑烟的公共汽车后面时，您不禁会思考环境不友好型设计的后果。 很容易对公共汽车对空气质量的影响感到厌恶。 但也很容易忽略这样一个事实，即滚滚浓烟仅代表公共汽车环境影响的极小一部分。 更难记住的是，尽管公共汽车有明显的生态缺陷，但它也可能具有重大的环境效益。

让我们从总体影响开始。 想想构成公共汽车的各个部件。 成千上万的部件，在全球范围内从世界各地数百家不同的制造商和供应商采购，被集中到一个中心位置进行组装。

想想获取基本材料和制造每个部件过程中消耗的能量和产生的废物。 考虑一下将零件通过供应链最终运送到装配厂的货机、货轮和送货卡车的温室气体 (GHG) 排放。

想想工人们往返最终装配厂以及所有其他子组件制造厂所燃烧的化石燃料。

考虑到以下事实：某些部件可能在制造过程中或部件本身使用了有毒和致癌物质，并且这些物质最终将进入我们的垃圾填埋场。 考虑一下公共汽车使用寿命结束后留下的废弃物：巨大的轮胎，带有聚酯帘布层和钢丝帘线，石化基座椅内饰，电池，带有氧化铅极板和丰富的酸性物质（所有这些都有可能将毒素渗入我们的土壤和水中）。

并且不要忘记，公共汽车的排放物、污染物和废弃物只是其环境影响的一种形式——还有噪音污染、对道路的破坏、公共汽车侧面的广告和涂鸦造成的视觉污染等等。

公共汽车的例子有助于说明我们面临的两项工程挑战。 首先，任何一种产品或服务的环境影响都是多方面的，并且取决于许多因素，当您设计“环保”的东西时，您需要将所有这些因素都考虑在内。 其次，产品的大部分影响可能超出任何一家公司。 如果您是公共汽车的所有者，甚至是进行最终组装的公司，那么理解制造过程或废物问题充其量也具有挑战性。

我们对公共汽车没有偏见。 事实上，它们提供了一个很好的例子，说明某些自身具有一系列环境影响的事物也可以产生非常积极的效果：让汽车离开道路。 如果我们需要将 40 个人从一个地方运送到另一个地方，即使在充分考虑上述影响之后，公共汽车也比 40 辆汽车环保得多。 这说明了我们的另一个挑战：即使是环保项目，例如本例中的公共交通，也会产生不可忽视的影响。 当根据环境影响来证明决策的合理性时，重要的是要考虑拟议解决方案和替代方案的完整生命周期。

专栏作家 George Will 就此观点进行了深入探讨，他在 2007 年的一篇评论文章中指出，悍马比丰田普锐斯混合动力车更环保。¹ 他甚至走得更远，说“也许购买[悍马]并碾压普锐斯是环境责任”。 这个说法听起来简直荒谬——除非您仔细研究“生命周期分析”的概念。

是的，按照今天的标准，普锐斯是节油的，但是当您考虑到开采和冶炼电池供电的第二台电机所需的锌的环境成本，将锌转化为在日本电池工厂使用的组件的生产过程，以及普锐斯的预期寿命（109,000 英里）与悍马的预期寿命（207,000 英里）相比，普锐斯的环境效益变得模糊不清。*

尽管 Will 分析背后的一些数字值得怀疑——并且塞拉俱乐部的情感建议专栏作家“Mr. Green”发表了详细的反驳²——但重点是很有道理的：任何产品的环境影响都必须在其整个生命周期内衡量，而不仅仅是在其使用寿命中的某个时刻。

正如我们前面提到的，尝试比较两种产品或方法的相对影响通常很困难，尤其是在影响不直接可比时。 例如

• 布尿布与一次性尿布： 很容易指出塑料尿布 20 年的降解时间，并提倡使用布尿布，但是当您考虑到生产、分销、洗涤和烘干、使用取货和送货服务以及最终处置布尿布的环境成本时，这场辩论就不那么明朗了。 我们如何衡量长期废物与短期能源和淡水使用之间的价值？

• 纸与塑料： 消费者现在已经被训练成对所有塑料制品产生本能的抵制反应，但是当您开始考虑制造纸袋所用的能源——砍伐木材、制造纸张、加工将纸张转化为袋子所需的各种胶水和树脂、将其分发到商店等等——塑料可能看起来并没有那么糟糕。

有时，最好的答案来自简单地以不同的方式看待问题。 一些商店现在没有分析与纸与塑料讨论相关的所有变量，而是推广一个全新的选择：要求购物者携带几个可回收的袋子去商店。 或者考虑 Netflix 为传统视频租赁模式所做的事情。 该公司没有试图找到使旧模式更有效的新方法，而是彻底改变了整个分销系统，并将视频租赁的碳足迹减少了几个数量级（不再需要向数千家录像带店交付新片，消费者也不再需要往返租赁和归还光盘）。

由于所有这些挑战，我们需要一个框架来思考更负责任的设计的影响和权衡。 由于我们既没有时间也没有数据来衡量和建模一切，因此该框架必须依赖于在受限情况下进行估计、优先级排序以及重点衡量和建模的策略。 但是，在我们深入探讨之前，重要的是我们退后一步，问问自己，我们真正的目标是什么，并确保我们没有只见树木不见森林（并且是环保的！）。

“从摇篮到摇篮”的愿景

到目前为止，我们已经讨论了我们环境挑战的规模以及解决问题所涉及的复杂性。 但是现在我们需要问自己一个重要的问题

最终目标是什么？ 从环境角度来看，我们试图实现什么目标？

一个常见的答案：目标是最大限度地减少这种产品或服务造成的环境影响。 很好。但是，这样我们就隐含地表示某种程度的损害是可以接受的。 存在一种假设，即生产的所有东西都不可避免地会产生一定数量的废物，我们能为大自然做的最好的事情就是减少废物量，并在处理废物时更加小心。

但是，存在一种潜力可以超越仅仅最大限度地减少损害的方法。 在他们卓越的著作从摇篮到摇篮³ 中，William McDonough 和 Michael Braungart 提出了一个引人注目的愿景，正是这样做的。

这本书的开头是这样一个前提：我们今天用于设计和建造事物的流程是线性的和单向的——从摇篮到坟墓的方法。 我们的公司制造消费者想要的东西并尽快交付给他们，同时假定会产生废物，而废物处理只是流程的一部分。

McDonough 和 Braungart 认为，使这种模式更有效——专注于减少、再利用和回收——是不够的，它使一种有严重缺陷的模式永久化，并且仅仅延迟了不可避免的结果：对环境的巨大破坏和重要自然资源的枯竭。 换句话说，变得不那么糟糕是不够的。

生态效率是一种表面上令人钦佩甚至崇高的概念，但从长远来看，它不是一种成功的策略，因为它不够深入。 它在导致问题的同一系统内工作，只是通过道德处方和惩罚性措施来减缓其速度。 它呈现的只不过是改变的幻觉。 依靠生态效率来拯救环境实际上会适得其反； 它将让工业悄悄地、持续地、彻底地完成一切。

这本书挑战工程师们不要关注生态效率，而是关注“生态效益”，或者以一种实际补充和滋养环境的方式设计产品，而不是仅仅消耗自然资源。 生态有效设计的一个例子是一种新型屋顶。 与传统的沥青瓦或木瓦层不同，生态有效屋顶将是一层薄薄的土壤，上面覆盖着植物。 它的“生长网格”将保持稳定的温度，在炎热的天气中提供降温，在寒冷的天气中提供隔热，并且使用寿命更长，因为它将保护下面的建筑材料免受阳光照射。 此外，它将产生和封存碳； 它还将吸收雨水。

从摇篮到摇篮中阐述的愿景引人入胜且鼓舞人心。 但它实用吗？ 我们作为工程师，是否具备从摇篮到坟墓的方法到这种新模式的飞跃所需的创造力、决心和资源？

你们中的一些人可能认为，需要一场灾难性事件——例如，由于极地冰盖融化导致曼哈顿或硅谷被淹没——才能让人们做出如此根本的改变。 另一些人认为，深刻的文化变革需要团结一致的目标，鉴于我们社会的多样性，这已不再可能。 还有一些人认为已经太晚了，我们集体的厄运是不可避免的。

我们不认为从摇篮到摇篮的愿景是一个非此即彼的主张。 我们的建议是将它用作指导原则。 寻找机会从根本上重新思考产品和服务设计，使其符合生态效益的愿景。 我们相信，当您尝试将这一愿景付诸实践时，您会发现越来越多的方法将其变为现实。 但是，我们也必须务实，并理解有时我们没有时间、技术或专业知识将这一愿景应用于每种情况。 在这些情况下，我们需要确保我们仍然践行生态责任，尽可能减少沿途的影响。

关键是要让自己在处理产品设计时更具创造力。 正如我们所说，有时只有当您从完全不同的角度看待工程问题时，最生态有效的替代方案才会出现。 以 Interface Carpet 公司为例。 几年前，该公司的工程师们正试图为一条流行的模块化地毯砖和地毯方块新产品线寻找一种环保粘合剂。 在近两年的时间里，他们尝试了许多不同的化合物，寻找一种能够提供适当粘合强度、保护地毯免受霉菌侵害、不破坏底层地板并且不使用有毒化学物质的化合物。 最终，他们的解决方案是根本不使用粘合剂。 相反，他们使用了重力和橡胶，这是一种可再生的天然资源，满足了所有设计标准，并且环境影响最小。

我们自己经验的另一个例子是“芯片多线程”（CMT）处理器的开发。 从处理器获得更高性能的显而易见的方法是提高“时钟”速度，在过去的几十年里，这一直是标准方法。 然而，Sun 公司的工程师找到了一种通过使单个处理器在给定时间内执行更多“线程”或任务来提高整体性能的方法。 这样，每个线程的处理能力实际上可以降低——从而降低总功耗——同时整体性能显着提高。

因此，我们将以这个想法结束本章：生态有效的工程不仅仅是“有远见的”，它也没有超出务实的工程师的范围。 从摇篮到摇篮中阐述的愿景可以在意志、创造力和正确机会相结合时变为现实。 但是，我们能否指望每个项目都能实现真正的从摇篮到摇篮的突破？ 我们能否每次击球都能打出本垒打？ 不幸的是，不能。 因此，在本书的剩余部分中，我们将重点关注在您尽力实现理想之后，如何处理您剩下的影响。

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脚注

* 还有一个更微妙的论点，即即使今天的混合动力汽车生命周期不如我们预期的那么有利，但未来的可能会更好。 为什么？ 因为今天混合动力汽车的市场为未来发动机效率创新的基础研发投入了资金。

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