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【关键词】绿色包装材料 环境污染 木材 塑料
1 绿色包装技术简介
1.1 绿色包装技术产生的背景
第二次技术革命之后,资本主义国家工业迅速发展,随之而来的环境问题也日渐突出。“环境保护”成为工业发展的负面影响。随着现代经济发展,人们越来越重视环境问题,1992年6月联合国环境与发展委员会通过了《里约环境与发展宣言》和《21世纪日程》等环境法规,在全球范围内掀起了保护环境和节约资源的浪潮。大多数的食品包装属于一次性包装,这些包装容器被丢弃之后会形成大量的固体废弃物,是环境污染的重要污染源之一。根据美国、日本和欧共体统计,包装废弃物每年排放量约占城市固体废弃物的1/3,体积上则占1/2,切排放量以每年10%的速度增加。由此可见包装废弃物对环境的破环非常严重;寻找绿色包装材料,研究绿色包装技术,减少包装废弃物对环境的污染是目前包装行业的发展趋势。
1.2 绿色包装技术的定义与内涵
根据可持续发展和世界专业学者的研究结论,绿色包装的定义可以概括为:对生态环境不造成污染,对人体健康不造成危害,能循环和再生利用,可促进持续发展的包装材料和结构。根据当今社会上所提倡的包装技术的“3R1D”原则,即包装减量化(Reduce)、包装材料重复利用(Reuse)、包装材料重复利用(Recycle)、包装废弃物的可降解(Degradabal),以及LCA生命周期评价方法上来看,有人认为绿色包装的内涵应包括四个方面:材料最省、废弃物最少、节省资源和能源、便于回收和再利用。
2 绿色包装材料
2.1 绿色包装材料的发展
包装的目的是为了保护商品,方便储运和促进销售:而包装材料是包装的承载体。绿色包装材料是近代以来,随着人们环保意识逐步提高而产生的。早在古代,人们会用芦苇、竹条、布料和藤条结成篮子来盛装食物;或者动物的皮革储存一些食物。随着陶瓷和纸张的发明,包装材料又有了新的选择。
2.2 绿色包装材料的分类
传统包装材料分为五大类:纸张、玻璃、塑料、金属和木材。大多数人认为纸张是最环保的包装材料,纸包装废弃物也可以回收再利用,如制成蜂窝纸板等。金属和玻璃可以回收利用;塑料却被我们认为是“白色污染”的主要来源。普通塑料埋在土壤中需要几百年才会降解。
绿色包装材料通常分为三大类:可回收处理再造材料、可降解回归自然的材料、可焚烧回收利用能源而又不污染大气的材料。塑料因为质轻、价廉的优势在包装中的应用越来越广泛,目前市场上的大部分商品使用都是塑料类的包装材料。瓶装水大部分采用PET作为包装材料,PP和PC因其耐高温性能比较优良,是许多杯瓶的材料。用这些材料制成的杯子既质轻易携带,又不容易打碎,是现在人们出行的首选;而且塑料在成型上比玻璃更具有优势,跟玻璃相比其成型温度低,而且成型方式多变,可以挤出成型、注射成型等。在众多的发泡材料中,乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯化学交联高发泡材料(PEF)是近年来新发展起来的新型环保材料;其缓冲隔震性能好,韧性强、隔热防潮、耐腐蚀、无毒、成型加工容易。并且EVA在自然条件下可降解,产物对环境无污染,是典型的绿色塑料包装材料。
木材作为包装材料的应用也很常见,主要用于一些高档礼品,如酒类、名贵药材等。木材作为包装材料应用最广的还是作为运输包装容器,如木制托盘、木质包装箱等。滑木箱和框架木箱是大型机械和重型物品的主要包装容器,内装容器质量可达几十吨,强度高,是运输包装的重要容器。但是近年来,木质托盘在出口方面限制越来越多,木材在出口是需要进行安全检疫。木材中含有寄生的微生物,在进出口贸易中会造成物种入侵,破坏当地的生态平衡。
3 绿色包装材料发展前景展望
3.1 绿色新材料展望
随着环境问题的日益突出,寻求环保新材料迫在眉睫。可降解塑料的研究备受瞩目,我国在这方面也有一些进展。目前建成的降解塑料生产线约90条;其中淀粉填充聚乙烯、聚苯乙烯生产线44条,光降解塑料生产线35条,淀粉聚乙烯醇合金生产线一条,全淀粉生产线一条。目前也有很多企业尝试研发可降解材料,其中可降解餐盒研究取得了较大的进展。市场上也出现了玉米淀粉可降解餐盒,和其他可降解餐盒。
3.2 绿色包装材料的经济展望
当今社会,人们提倡绿色消费,消费者的观念影响着市场;环保理念的深入企业也向着绿色采购、绿色生产、绿色销售的方向过渡;目前绿色材料正处于研究阶段,生产成本较高,采用绿色材料之后包装成本会上升,企业会提高销售价格;跟普通包装的产品包装相比可能销售量会减少。国家可以对绿色包装企业实行一些优惠政策,发挥政府的宏观调控的经济功能,促进绿色包装的发展。
参考文献
[1]高愿军,熊卫东.食品包装[M].北京:化学工业出版社,2005.
[2]武军,李和平.绿色包装[M].北京:中国轻工业出版社,2000.
[关键词]绿色包装 可持续发展 寿命周期
绿色包装已成为当今包装工业不可逆转的潮流。它的发展可以使社会效益和经济效益达到更好的统一。随着包装业的繁荣发展,包装废弃物造成的环境污染,已严重影响到社会经济的可持续发展。因此有效控制包装废弃物的污染,把我国包装业纳入经济可持续发展轨道,以科学发展观为指导,全面推广绿色包装,健全绿色包装系统及其评价体系,以促进包括绿色包装在内的我国经济全面、健康、持续发展。
1、绿色包装与包装产品的关系
绿色包装最重要的含义是保护环境,同时也兼具资源再生的意义。绿色包装一般是指对生态环境和人体健康无害,能循环复用和再生利用或降解腐化,可促进持续发展的包装。它具有节约资源、能源、减量、易回收利用、避免或减少废弃物产生、不污染环境等特点,是贯穿于一个产品整个寿命周期的技术系统。一个绿色包装产品必须从原材料的选择、产品的制造、使用、回收和废弃的整个过程全面衡量,能够满足保护生态环境的要求,并能在自然生态系统中保持良性循环和促进社会经济的可持续发展。
2 绿色包装系统的评估体系
2.1 建立绿色包装评估体系的必要性
绿色包装是一个系统,如何正确评价这个系统,是国家有关部门制定相关政策、法律的依据,并保证绿色包装顺利实施的关键。
在如何发展绿色包装的讨论中,纸包装和塑料包装一直是人们关注的热门话题,似乎塑料包装是造成白色污染的“祸首”,而纸包装才是“绿色包装的主流”。在这里,对纸包装的优越性,我们不想低估,对塑料包装的废弃物难降解的特性我们也不必回避。纸包装作为绿色包装的主流,果真是那么完美吗?答案是否定的。纸包装的废弃物固然容易降解、便于回收利用,不会造成环境污染,但从纸的原材料制成纸的过程中。其废液竟能污染一条淮河。此外,黄河断流、土地沙化、沙尘暴等环境问题,主要是绿色植被遭到严重破坏所致,不能说与纸毫无关系。所以同一问题从不同的角度切入得出相互矛盾的结果屡见不鲜,这一环境的改善可能导致另一环境的恶化。由于评价方法的不完善造成决策的片面性也并不罕见。绿色包装的成败得失,需跟踪考察评估,因此有必要建立能够全面、客观的对不同环境影响进行综合评价的规范性体系。于是寿命周期分析法(LCA作为绿色包装的综合评价体系就这样应运而生。
2.2 寿命周期分析法LCA
国际环境毒物学和化学学会对寿命周期分析法的定义是:通过对能源、原材料消耗及废物排放的鉴定及量化来评估一个产品、过程或活动对环境带来的负担的客观方法。即评价某种包装时,要考察其从开采自然资源,经过加工制造成为成品供使用废弃后,被回收处理和再生,又回到自然环境中去的整个封闭的循环过程中,总共消耗了多少能量,产生了多少有害物质的评估系统。它可以进行从定性到定量的评估,考虑产品的整个生命周期对环境的影响,而不单单是产品生产阶段对生态环境的影响。它不仅考虑对一个地域的影响,更考虑对生物圈的影响,同时考虑对将来潜在的影响。尽管LCA在技术上还有一定的局限性,但与众多的环境评估方法相比。LCA无疑是目前最好的评估方法,表现在评估的科学性、评估的深度和广度。
2.3 寿命周期评估法还有待于进一步完善
就理论而言,LCA是实现可持续发展的理想评价工具,但实施起来却需要进一部完善,如:成本、效益问题;评价方法的标准化问题:数据的可加性问题及可靠性问题等。由于不计环境成本,一些浪费资源和污染环境的传统包装工业和包装产品成本较低,在市场竞争中具有价格优势,而绿色产品则普遍价格较高,在市场竞争中处于劣势。如一次性不可降解发泡塑料餐具加上后期处理费用的价格是绿色餐具价格的十几倍到几十倍。但目前一次性不可降解塑料餐具由于没有算上后期处理费用,没有计算环境成本,远低于绿色餐具的价格。并在市场上大行其道。以至于有利于环境可持续发展的绿色包装产品失去竞争力,因此还需建立必要的法律、法规,保证绿色包装技术顺利推广和实施。
目前,国内泡沫塑料餐具已逐渐被纸餐具所替代,这种“以纸待塑”策略是不是解决问题的最佳途径,仍有待于进一步的研究。
3 结语
从环保产业的定义看,环保产业的界定与涵概的内容具有相当的广泛性,并与其他产业相互交叉与渗透。因此在实际应用中往往有两种不同的统计分类方法:一种就是上述定义的广义的分类;另一种是专指污染控制与治理的技术、设备和服务,即狭义的分类。其中,通常将狭义界定的部分视为环保产业的核心。
一、中国政府实施可持续发展战略,成为环保产业发展的新机遇,环保产业可望成为军转民的一个重要领域“九五”期间到2010年是中国经济高速发展的关键阶段,不可避免地要经历一个工业化、城市化和大规模资源开发的过程。尽管我国的环保工作取得了较大成绩,但全国环境形势仍很严峻,环境污染和生态破坏成为严重影响和制约我国经济发展的重要因素。为实现本世纪末力争使环境污染和生态破坏加剧趋势得到基本控制,部分城市和地区环境质量有所改变等目标,国务院制定了《国家环保“九五”计划和2010年远景目标纲要》,并将可持续发展作为我国经济的发展战略。第四次全国环保大会提出到2000年所有污染物必须达标的要求,并推出《污染物总量控制计划》和《跨世纪绿色工程计划》两项重大举措,以及为之配套的一些其他政策、措施,必将促进各地区、企业投入区域和点源的污染治理。而目前我国环保产业技术水平、生产规模还不能适应环保事业的需要,难以参与国际竞争。环保产业是具有很大潜力的“朝阳产业”,这正是军工行业在军转民过程中需要寻求的符合国家产业政策、具有广阔市场前景的产业。因此环保产业有可能成为军转民的新领域。
二、军工行业环保产业的现状与发展环保产业的条件近十年来,军工行业将过去治理本行业污染的技术和设备逐步推向市场,许多有志之士都致力于环保产业,企业的环保部门与车间合作,开发环保技术和设备,设计院、大专院校和科研部门也纷纷参与环保市场竞争。经过十多年的发展,各军工行业都涌现出一批环保产业单位,有的已在我国环保产业中占有一席之地。据了解,到1995年,航空、船舶、兵器等行业环保产业产值均在3亿元左右。以兵器工业为例,涉足环保产业的单位有40多个(多为企事业单位的二级企业),共开发了大气污染防治技术与设备(脱硫除尘)、水污染防治技术与设备(如高浓度有机废水、电镀废水、CLO2发生器)、环保器材和净化设备(水和空气净化器、水处理药剂等)、汽车摩托车消声器、环境监测仪器、固体废物处理和综合利用设备、无公害环境标志产品(可降解塑料、氟里昂替代品R134a、新型制冷空调)等7大类70多种产品。环保从业人数为1万余人。其中环保产品的生产、技术开发、产品销售和“三废”综合利用构成了兵器工业的主体。从兵器工业的环保产业基本现状可以看出:(1)尽管产品、技术种类较多,但规模不大,产值不高,缺乏主导产品。按年产值3亿元计算,仅占全国产值(300多亿元)的1/100;(2)从事环保产业的单位主要是二级法人单位;(3)科研成果转化率低,商业化、产业化程度也很低;(4)环保产业单位的经营机制也是制约市场开发的一个重要因素。
鉴于以上原因和其他多种因素,目前,军工行业的环保产业在全国环保市场的份额还比较低,在组成我国环保产业的“四个方面军”——乡镇企业、地方环保部门所属环保公司、国务院各部门所属企业、外国公司中所处地位尚不突出。因此,军工行业要将环保产业真正发展成为其支柱民品还将面临着许多挑战。但也应该看到军工行业所具备的潜在优势还没有发挥出来。综合起来,军工行业具有发展环保产业的优势条件主要体现在:
(1)国防科技工业强大的科技开发能力和所拥有的高新技术正是提高我国环保科技水平的希望所在。
(2)各军工行业均涉及较广泛的产业领域,如机械、光电、化工等,具有健全的制造业基础和完善的配套能力,具有发展环保产业所需的产业基础。
(3)军工业特有的军品生产技术、某些专业领域的技术优势以及特有污染物的治理技术都有化为通用环保技术、进入环保市场的巨大潜力。如兵器工业的活性炭开发、生产及其应用技术,在环保产业中就具有广泛的应用领域;航空工业的新材料、制冷、空调、电子等先进技术优势都可广泛应用于环境保护产业,船舶工业的大型燃油炉、除油装置等技术基础同样有广泛应用前景。
(4)军工产品质量管理体系将使军工行业环保产品具有更高的可靠性,为改变我国目前环保产品质量低劣的状况提供保障、创造条件。
(5)国内外的销售网络体系,较强的设计能力和工程承包能力,使军工行业具有参与国际、国内环保工程承包的能力和国内外环保产品营销的优势。
三、环保产业市场浅析从当前的环保产业市场分析来看,可将环保市场分为受国家环保政策和执法力度影响的区域和点源的污染控制和污染治理市场以及随着人民生活质量要求的提高,形成的家用环保市场这两大环保产业市场。
(1)第四次全国环保大会以后,国家环保执法力度的加强,使得许多潜在的环保市场正在转化为现实的市场。
·《国务院加强环保工作的决定》要求到2000年所有污染物必须达到排放标准,否则届时将被停产或关闭,这就使得目前大量超标排放的企业不得不限期治理,从而进一步扩大了环保技术和设备的需求。《决定》还严令关、停、并、转目前严重污染环境的小造纸、小电镀、小炼焦、小制革、小化工等“15小”企业,从而促进了其他类似企业的治理。到2000年我国城市污水集中处理率要求达到20~30%,50万人口以上的城市都要建立污水处理厂,到2010年城市污水集中处理率达到40~50%,因此,城市污水处理厂是当前水处理市场的重要方面。第四次全国环保大会上推出的《总量控制计划》和《跨世纪绿色工程计划》两项重大举措,不仅要求污染物达到浓度排放标准,而且要使污染物总量控制在计划指标之内;《跨世纪绿色工程计划》共投资4800亿元,其中“九五”期间为第一期工程投资1860亿元,重点治理“三湖”(太湖、巢湖、滇池)和“三河”(淮河、辽河、海河),这些区域成为我国“九五”期间的主要环保市场。
·我国关于SO2控制区和酸雨控制区的划定,以及对SO2征收排污费后,锅炉燃烧烟气脱硫技术和设备具有很好的市场,电厂大型锅炉的烟气脱硫和工业中小型锅炉的烟气脱硫成为两大市场。我国现有中小型锅炉43万台,年耗煤3.5亿多吨,年排放SO2800多万吨,占SO2排放量的40%,因此中小型工业锅炉和电厂锅炉脱硫具有很好的市场需求。
·城市大气污染物的60%至70%来自汽车(摩托车)等机动车的排气污染。过去,由于我国使用含铅汽油,使得尾气净化的催化剂“中毒”,影响这一技术的推广和使用。现北京、上海、广州开始使用无铅汽油,禁止使用含铅汽油。1998年西安、重庆、天津等市使用无铅汽油,2000年全国使用无铅汽油,这就为我国汽车摩托车的尾气催化净化器的使用创造了条件。机动车尾气净化器正处于研究与开发阶段,这是目前正在形成的市场。近日,一些城市已要求检测不合格的在用车必须安装净化器。
·我国每年产生大量的城市垃圾和工业垃圾,严重污染环境,目前很多单位积极开发大型焚烧炉,并寻求示范工程;由于资金和技术问题,垃圾处理这一市场将在2000年开始的我国第十个五年计划时,成为环保工作的重要领域和环保产业的重要的潜在市场。另外,“白色污染”也是目前一个重要的环境因素,为解决此问题,可降解塑料及其深加工制品如农用薄膜、包装物具有良好的市场前景。
·新的环保标准,对污染物提出了更高的要求,新增控制指标,也开拓了环保产业的新的领域。如新的综合污水排放标准,要求对废水的TOC进行监测,总量控制要求与之配套使用的污水流量采样器,这些都是目前需要开发的环保监测仪器。
(2)人民生活质量要求的提高,形成空气和水净化器等家用环保产品的市场。许多城市自来水有些指标不合格。随着人民生活水平的提高,人们对环境质量的要求也日益提高。针对开放的消费品市场,家庭或小区的水净化器、居室和车用空气净化器都是当前关系到千家万户、市场容量比较大的畅销产品。
另外,各军工行业自身的污染治理(如老污染源的治理和新建项目的环保“三同时”项目)所需的技术与设备也是一个重要的环保市场。
四、环保产业科技开发与产业发展的重点根据市场需求和现有基础,结合各行业的技术优势和特点,是确立其开发重点的原则之一。根据有限目标,重点突破的原则,兵器工业确立了以下领域作为环保产业的开发重点:
(1)大气污染防治技术和设备开发生产除尘—脱硫一体化技术与设备,并建立电厂锅炉的示范工程。
(2)水处理设备重点开发医药等高浓度有机废水、电镀等表面处理废水处理的成套化、系列化设备,中小城市的污水处理和中水回用。
(3)垃圾处理设备及综合利用
(4)车辆尾气净化器等汽车环保产品技术开发重点:汽车、摩托车排气净化器,并总成为消声、净化一体器
(5)空气、水净化设备、器材与材料
(6)清洁产品和无公害环境标志产品技术开发重点:可降解塑料及其深加工和设备的国产化;氟里昂代用品134a。
(7)环境工程承包利用设计优势,进行工程承包,带动环保产品的销售。
(8)环保仪器、环境监测仪器及其他领域技术开发重点:总量控制仪器,注重该领域与国外进行技术合作与引进。另外,还应开发生态与生物技术,开展环保咨询(如ISO14000的认证与咨询等)。
五、军工行业发展环保产业的挑战和拟采取的对策与建议军工行业具有发展环保产业的条件和基础,环保产业市场为军转民提供了良好的机遇,但要充分将其优势发挥出来,首先应面对来自自我和外部的挑战:·市场机制对现有的计划体制的挑战。·规模经济的发展趋势对现有的零星的、小规模生产的挑战。
·集团优势对分散经营的挑战。·国外技术、资金对国内环保市场冲击和对军工行业目前脆弱的环保产业的挑战。
·国家环保产业的宏观调控及扶持政策滞后对军工行业发展环保产业扶持政策的挑战。
面对这些挑战,要使环保产业成为军工行业民品的重要补充或新的经济增长点,拟采取的对策与建议如下:
(1)行业管理部门,从各行业的实际出发,加强统筹规划和统一管理,加强环保产业的领导,引导并促进环保产业的规模化进程,并注重相关部门的协调。
(2)加强产、学、研的结合,按产品结构或技术开发的优势,进行资产重组,组建专业性的技术开发公司或环保产业集团,盘活存量资产,发挥整体优势。
(3)加大环保科研开发投资力度,落实环保产业资金渠道。
环保产业发展的关键在于技术和产品的开发,而目前环保科研小试费用匮乏;中试研究和科技开发很难列入重点项目;因此加大环保科研和科技开发投入是发展环保产业的前提;同时将成熟的技术产业化产品列入民品项目固定生产投资渠道。
建议建立国防科技工业环保产业发展基金,以支持和引导国防工业环保产业的发展。
(4)开展广泛的、多层次的国内、国际合作面对激烈的市场竞争,我们要转变观念,开展与环保产业的各方面军(乡镇企业、地方环保企业、国务院直属工业部门、国外环保公司)合作,取各家优势,为我所用。
与乡镇企业合作,充分利用和借鉴其灵活的机制和市场开拓能力;与地方环保部门合作,享受地方政策的保护与支持;与国务院有关行业,特别是缺乏环保专业队伍和制造基础的行业结成战略联盟,或为其提供技术和制造能力的支持;与国外公司合作,创办合资企业,合作开发、引进和消化技术,开发适合我国国情和发展中国家市场需求的技术和设备,提高我们的技术水平。同时,充分利用外贸和海外工程承包力量,开拓国际市场。
关键词:生物质能源;生物质能
一、生物质能源定义
生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。生物质能(biomass energy),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。依据来源的不同,分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
二、生物质能源的特点
(1)可再生性――生物质能源是从太阳能转化而来,储存在生物质内部,地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,其取之不尽、用之不竭,可实现能源的永续利用。与风能、太阳能等同属可再生能源。
(2)清洁、低碳――生物质能源属于清洁能源,其生物质的硫、氮有害物质含量低,燃烧过程中生成的SOX、NOX较少;由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零。能够有效减少二氧化碳的净排放量,降低温室效应。
(3)分布广泛的可替代能源――目前我国生物质资源可转换为能源的潜力约5 亿吨标准煤,今后随着扩大造林面积的和经济社会的发展,我国生物质资源转换为能源的潜力可达10 亿吨标准煤。在传统能源日渐枯竭的情况下,生物质能源是理想的替代能源,被誉为继煤炭、石油、天然气之外的“第四大”能源。
三、我国目前生物质能源经济发展现状
目前以生物质能源开发带动的经济发展主要存在如下几点问题
(1)认识不够;
(2)国家扶持政策单一;
(3)规划布局合理能性差;
(4)创新不足,发展粗放单一。
四、克服生物质能源经济发展现状实现循环、低碳经济
(1)加强生物质能源经济认知
我国未来生物资源潜能巨大,而石油、天然气资源将在2050年前被罄尽的看法已被公认。煤的资源也只能再满足100~200年的需求,但其低碳排放的清洁利用技术还需花力气开发。但我国能源界却有这样的观点――生物质能源成不了“大气候”,理由之一是生物质原料来源有限、分散,且规模化生产存在技术和成本约束。究其主要原因是相对于煤炭、石油、天然气这些传统能源,中国生物质能源和生物化产业起步较晚,规模较小,总体发展水平还很低。这些对生物质的误解已影响了决策部门,极大阻碍了生物质能源经济发展。而与此同时,全球致力于生物质能源的产业并未停止发展的步伐。2012年2月欧盟委员会通过了欧洲生物经济战略,2012年4月美国了《国家生物经济蓝图》,2013年7月,德国了生物经济战略,这些国家分别就推动生物经济,摆脱对化石能源的依赖等方面制定了新的战略、布局,力图在末来生物经济竞争中占有有利地位。联合国能源署也预计到2050年,生物质能源将占全球人类总能源消耗的50%以上。生物质能源将是未来能源的主战场。打好生物质能源经济这场硬杖,首先要从上层统一思想。从战略、策略、经济性、环保、法律及制度等方面,加强解决配套政策问题,提高对生物质能源经济重要性的认识。
(2)国家扶持政策多元化
过去国家对生物质能多采取补贴手段。但补贴门槛高,手续繁琐、先垫后补方式给企业带来困扰。国家应学习国外成功经验,加大扶持的力度和广度,从税收优惠、融资担保、技改贴息、租金补贴、技术研发等多方面入手。例如瑞典征收二氧化碳排放税和能源税,但对于可再生燃料,免征二氧化碳税,只征收能源税,如果企业投资建设相关新项目,可申请国家或者欧盟的补助金。美国能源独立与安全法案中要求化石燃料供应商每年达到一比例的生物燃料混配。
(3)项目建设初期合理布局
中国原料种植地域分散,种植数量有限,收集及运输成本等问题,离支撑生物质能和生物化产业的发展还有很大差距,例如①生物发电方面:根据国家能源局规划,我国生物质发电到2015年将达到1300万千瓦,2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。而另一方面生物质发电却是一个依赖政府补贴产业,2010年7月,国家发改委《关于完善农林生物质发电价格政策的通知》,明确生物质发电统一执行标杆上网电价为0.75元/千瓦时,而政府对企业的补贴则是0.3元/千瓦时。即便在如此高的补贴下,生物质能龙头凯迪电力,其2010年的相关营收也只有9000余万,不到其总营收的3%。②生物燃料方面:国际上比较成熟、且技术难度较小燃料乙醇是以粮食为原料工艺路线。巴西以甘蔗为原料,美国以玉米为原料,而中国人口众多用大量粮食做燃料乙醇不可行,这些都说明,生物质能源发展整体要求生物质集中、数量足够丰富、具备一定的规模与其原料分散、不足、季节性、运行成本居高不下相矛盾。所以在哪些生物质原料比较丰富且集中地区有序、规模的发展哪些生物质能源需要国家、省、市各部分规划统筹。
(4)多样化、多途径发展生物质能源经济
目前,我国生物质能源产业发展有的已具备一定规模,有的已经济进入产业化阶段,也积累了一些丰富的经验,如户用沼气技术。但笔者认为我国生物质能源化发展多为直接燃烧途径,在热化学转换和生物化学转换方面较少,未来应多样化、多途径发展。如以下几个产业:
①微藻制油产业:微藻是简单的单细胞植物,这种原料属于低等植物。光转化油脂的转化效率能够达到12%。传统生物柴油所需原料均为油料高等植物,其光转化油脂的转化效率最高仅1%,且由于油料植物的油脂面积产率不高,发展生物柴油必然要占用大量耕地,影响粮食生产。而微藻种类繁多、分布广、繁殖快,可直接利用阳光、二氧化碳及氮磷等简单营养物质快速生长,并在胞内合成大量油脂,为生物柴油生产提供新的油脂资源,有资料显示,同样一亩地,种植大豆和微藻,产油率的差距是50-100倍。”可见高品质的微藻油、高蛋白的微藻渣能担纲固碳减排的角色。其实现商业化放大在经济上是可行的。
②生物塑料产业:生物塑料的研制都是从纯植物中获取,植物中含有大量淀粉和蛋白质,这也是生物塑料中丙烯酸、聚乳酸的主要来源,在植物中提取的丙烯酸、聚乳酸等再经过各种工艺生产制成生物可降解塑料材料,这在很大程度上避免了传统塑料在自然条件下不会降解,燃烧又会释放出有害气体等对环境的污染和破坏。
③有机废物肥料产业:北京嘉博文生物科技有限公司联手中国环境科学研究院、清华大学共同完成,有机废物生物强化腐殖化及腐植酸高效提取循环利用技术,解决传统堆肥效率低、产品质量差、过程二次污染难控三大技术难题。目前已在国家餐厨废弃物资源化利用试点城市中建设了14个规模化处理厂。
④生物丁醇燃料产业:生物丁醇作为生物燃料时其蒸汽压力低,与汽油混合时对杂质水的宽容度大,而且腐蚀性较小。在燃料性能和经济性方面有明显优势,能以更高比例与汽油混合,而无需对车辆进行改造,单位体积储存的能量也更高,目前日本开发出利用废弃柑橘、苹果、甜菜、甘薯、稻草、废纸以及木材生产纸浆后的废弃物,都可以用来生产生物丁醇。
关键词 节能减排,绿色陶瓷,清洁能源
1前 言
由广东省科技厅、广东省材料研究学会和广州有色金属研究院共同主办,广东工业大学材料与能源学院、广东省环保产业协会、佛山市陶瓷研究所协办的“广东省节能减排与环境友好新材料”研讨会于7月28~29日在广州大学城召开,材料产业如何实现自身节能减排;新材料、新技术如何为节能减排提供关键技术支撑;材料生产企业如何把握新形势下的发展机遇以及新能源的利用再次成为热点话题,陶瓷产业的节能减排形势也引起极大关注。
国家科技部高新司新材料处处长王琦安针对当前我国能源和资源不足、能耗高、环境污染严重的严峻形势,分析了主要传统材料产业的节能减排潜力,广东省科技厅高新技术发展及产业化处调研员王可炜提出了科技创新工作的切入点和行业共性关键技术。而相关议题如“石化材料行业节能减排技术及废弃物循环利用”、“无机材料行业节能减排技术及废弃物循环利用”、“节能减排新材料”、“可持续能源材料”更是有针对性地提出了各自领域的节能减排技术。本文根据现阶段节能减排的主题,并针对陶瓷行业的特点,阐述了陶瓷产业的节能减排与绿色陶瓷的发展趋势。
2环保压力促陶瓷行业提升发展
我国是世界上陶瓷生产的第一大国,产品出口到160多个国家和地区,年出口量与出口额均居世界前列。目前,广东省陶瓷墙地砖的产量约占全国的60%,占全球的30%;卫生陶瓷约占全国的50%、全球的17%;日用和艺术陶瓷占20%。佛山是广东建筑卫生陶瓷的主产地,潮州是日用和工艺陶瓷的重要生产基地。广东的建筑卫生陶瓷制造设备的研发能力在国内处于领先地位,大吨位压机、抛光机、窑炉等关键设备的水平已经达到国际先进水平。如今广东已有国家级建筑卫生陶瓷技术中心1个、省级工程技术中心3个、市级工程技术中心3个、省级研究所5个、市级2个。然而,陶瓷产业既是能源、原材料消耗大户,又是工业污染物排放的源头,对企业周围环境影响较大,以致严重影响陶瓷行业的整体形象。目前陶瓷企业使用的燃料包括重油、柴油、水煤气等,都对环境有不同程度的污染。此外,陶瓷企业在生产过程中还产生了大量的废气、废水、固体废弃物等,对大气环境、河流及土地造成了较大的污染,已成为环境部门重点治理的对象。近年来,随着原材料价格上涨、能源紧缺,陶瓷企业的生产成本和环保压力更日益增大,一系列内部与外部的严峻形势将加快促进陶瓷行业的提升发展。
在陶瓷行业,高能耗已成为产业发展的一个重要瓶颈。据统计,广东的陶瓷产业超过500亿元的产值规模,其中建筑卫生陶瓷的产值约100亿元,并已形成巨大的产业链。在陶瓷生产的能源和原料消耗方面,目前广东省生产建筑陶瓷的耗能可能远超过1600万吨标煤,原材料消耗6000万吨以上;生产卫生陶瓷的耗能为70万吨标煤左右,消耗原材料80万吨左右;生产日用和艺术陶瓷耗能为50万吨标煤左右,原材料消耗为72万吨左右。显而易见,节能减排是陶瓷行业发展的重点。为实现节能减排的目标,可通过调整配方和制备工艺,实现固体废料的零排放,与此同时,开发低运行成本的废气、废水的处理方法和工艺都是行之有效的手段。
我国陶瓷产业能耗高、效率低,很大程度上是因为标准化水平较低,生产过程能耗标准的制定和实施未受到普遍重视,其中大部分生产用能设备没有能效标准,或没有强制性的监察,不能有力地推进节能技术的创新和实际应用。据悉,目前我国涉及陶瓷制品方面的国家标准和行业标准有350多项,大多为产品标准和检验方法标准,而有关陶瓷生产节能减排的技术标准仅14项。有专家认为,在陶瓷生产的各个主要工序都存在节能降耗的空间,如坯体干燥、烧成工序以及现有的技术都有约20~30%的节能潜力,若采用高新技术甚至可以实现超过50%的节能潜力,若将这些潜力有效发挥出来,将对陶瓷业的提升发展有重要意义。
3“节能减排”成陶瓷产业大势所趋
随着“十一五”节能专项规划的出台,国家对高能耗高排放产业的改革势在必行,陶瓷产业正是高能耗、高污染的行业,节能减排将成陶瓷产业的大势所趋。在佛山, 2007年216家能源审计不合格企业的黑名单中,陶瓷企业竟占了84家,对陶瓷企业节能、环保的改革必然首当其冲。面对着越来越大的环保压力,陶瓷产业进入了产业结构调整的重要发展阶段。大小陶瓷企业都不得不采取各种手段寻求生存空间,并积极开拓市场,以在产业洗牌的过程中站稳脚跟,在新的产业布局下谋求发展。包括产业迁移、技术升级等措施都成为了各企业的战略选择。作为近年的一大发展趋势,节能减排已经成为了2008年陶瓷行业的重头戏。
在陶瓷工业的一般工艺流程中,能耗主要体现在原料的加工、成形、干燥与烧成这四部分。其中干燥和烧成工序的能耗约占80%,而窑炉是陶瓷企业最关键的热工设备,也是耗能最大的设备,可通过窑炉结构的优化、烧成技术的创新、合理选用烧嘴、余热回收利用、大范围采用多变量模糊控制技术以及研究开发轻质陶瓷纤维保温材料和更先进的涂层技术等来进行技术革新,挖掘节能潜力。此外,加快产业结构调整步伐,以先进生产工艺代替落后的生产工艺,发展循环经济,进一步扩大对各类工业废弃物的利用量,加强企业节能管理,开发节能新工艺、新技术和新装备等是节能减排的重要手段。
陶瓷企业可选用标准化、系列化生产的原料,以保证产品质量的稳定,减少原料加工过程中的粉尘、噪音污染。另外充分利用工业废渣、废料制造具有环保功能的墙地砖,如渗水砖、隔音砖、节能砖、可以循环使用及可降解的墙地砖等,拓宽陶瓷生产原材料的来源。在废水循环利用方面,可设置陶瓷废水处理设施,让废水回收再用,实现废水的零排放,处理后的清水可以重复利用,而沉淀污泥可压滤脱水制成泥饼,重新用作制陶原料。
随着陶瓷工业的迅猛发展,陶瓷废料,特别是抛光砖废料的数量也越来越多,据统计,仅佛山陶瓷产区,各种陶瓷废料的年产量已经超过600万吨(其中抛光砖废料达300万吨),如此大量的陶瓷废料不但污染环境,限制陶瓷工业的可持续发展,而且废料的处理给陶瓷生产厂家带来了巨大的成本负担。以抛光砖废料、高温砂、低温砂以及各种粘土为主要原料,经球磨、干燥、成形、烧成后制备的兼具保温隔热功能的环保型多孔陶瓷材料已经开发出来,利用瓷渣粉烧制高性能瓷渣陶粒和轻质瓷砖技术也已研制成功。利用炼铁矿渣作为主要原料已成功生产出特黑矿渣抛光砖、炉面板等产品。陶瓷废次品经处理使用后,可大量节约填埋陶瓷垃圾所需的宝贵土地资源。此外,采用红坯原料和其他低质材料作陶瓷坯体,可以大大拓宽陶瓷行业的发展前途。
节能减排是中国经济科学发展的不二选择,也是推进制造业优化结构和产业升级最重要的手段。在这样的共识下,佛山市政府节能减排“军令如山”:禅城区将在2008年年底以前,通过各种形式淘汰90家低端的陶瓷企业,目前已有35家停产或关闭,仅有25家企业被列入改造提升的名单。但这并不意味着将保留这25家陶企,如果整治不达标,在2009年6月底之前,禅城区内的陶瓷生产企业同样可能全部被淘汰。以节能减排的达标与否来确定建筑陶瓷生产企业的去留,这在佛山建筑陶瓷企业的发展史上从未有过。
4清洁能源为可持续发展带来生机
能源危机和环境污染是人类社会可持续发展急需解决的难题之一,人类在利用化石能源创造了空前的经济繁荣的同时,也带来了能源短缺和环境恶化的后果,而清洁能源的应用,为企业的可持续发展带来了新的生机。
我们通常将对环境友好的能源,即环保、排放少、污染程度小的能源称为清洁能源。而其准确的定义是对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系,即能源利用的技术体系,清洁能源在强调清洁性即符合一定的排放标准的同时也强调经济性。
清洁能源主要有洁净煤技术、核电、太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、潮汐能和氢能等,其发展至今在我国正得到越来越广泛的应用。
4.1 洁净煤技术
目前洁净煤技术比较成熟的有型煤、洗选煤、动力配煤、水煤浆、煤炭气化、煤炭液化、洁净燃烧和发电技术等,在陶瓷行业,水煤浆和水煤气技术已经在喷雾塔和陶瓷窑炉烧成上得到了很广泛的应用,其技术也已日益成熟。
4.2 核 能
核能是清洁的能源,也是我国主要的发电来源之一,地位仅次于煤炭和水电,据悉,到2020年,我国将新增30座核电厂。
4.3 太阳能
太阳能是清洁可再生的能源,目前已经在我国得到较大范围的使用,主要体现为太阳能热水器的普及使用。在许多地区,包括太阳能电池等太阳能产业正得到快速的发展。
4.4 生物质能
生物质能是指生命物质排泄和代谢出来的有机物质所蕴含的能量,我国生物质能储量丰富,70%在广大的农村,其应用也主要在农村地区,目前已有相当多的地区正在推广和示范农村沼气技术。而生物质能在生物柴油研究方面也得到了快速的发展,在福建、四川等地已经建有小规模的生物柴油生产基地,但产业化还有待时日。
4.5 水 能
水能在我国早已得到大规模的使用,主要是用来发电,这些水电站提供的能源,为我国经济建设作出了巨大贡献。
4.6 风 能
风能在我国甘肃等风能资源丰富的地区已有较大规模的应用,据中国风电发展报告指出,中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量,风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。
4.7 地热能
我国地热资源丰富,有效利用地下蒸汽和地热水,可以发电、供暖等,目前地热发电站主要集中在地区,在其它地区,地热也正得到越来越广泛的应用。
4.8 潮汐能
潮汐能是一种海洋能,是海水潮涨潮落形成的水的势能,我国潮汐能发展已有40多年的历史,并建成了长期运行的潮汐电站。
4.9 氢 能
氢能是一种新型的清洁能源,正在世界范围内掀起研究热,我国在氢能研究领域已经取得很多重要的成果,如燃料电池、燃料汽车技术等。
此外,据统计,全球每年因燃烧化石燃料及工农业生产过程中产生的二氧化碳超过250亿吨,其中只有150亿吨被植物吸收,其余100亿吨残留在大气中,造成了严重的温室效应,陶瓷行业也是二氧化碳排放大户之一。目前,利用二氧化碳作为原料合成全降解塑料、化工产品、甚至燃油的替代品和品质改良剂已成为世界范围的研究热点,而且取得了很多重要突破,该技术将工业二氧化碳废气变废为宝,可谓典型的节能减排应用。
5绿色陶瓷使环境协调成为可能
绿色陶瓷的概念源于生态环境材料,即同时具有优良的使用性能和最佳的环境协调性的材料,环境协调性主要体现在对能源和资源消耗少、对环境污染小和循环再生利用率高等方面。通常绿色陶瓷制品指合理利用自然资源,在生产制作过程中无环境污染(即指环境负荷最低)、能耗低,在使用时有益于人类健康的产品。其标准包括:对人类有害的废水(含铅、镉、汞、铬等重金属元素)尽量少;对环境有污染的废气(SO2、NOX、CO、CO2及烟尘等)尽量少;噪音、热散失尽量少;对人类身体不利的放射性物质不存在;粉尘、游离二氧化硅尽量少;生产和工作环境要清洁、干净、舒适;节约能源和减少原材料消耗,并做到物尽其用。绿色陶瓷产品包含了环保产品、节能产品,以及健康产品、多功能产品,如无铅无镉低温陶瓷制品、抗菌保健陶瓷等。其在生产、使用、废弃和再生循环过程中与生态环境相协调,满足最少资源和能源消耗、最小或无环境污染、最佳使用性能、最高循环再利用率,并对人类的生活无毒害。绿色陶瓷产品的开发研制和推广使用,将促进资源综合利用率的提高,减少植被的破坏,使人类与环境的和谐成为可能。
我国发展绿色陶瓷,现阶段的重点应放在引入资源和环境意识,采用高新技术对占主导地位的传统陶瓷产品进行环境协调化改造,尽快改善陶瓷工业对资源能源的浪费和严重污染环境的状况。
5.1 原料方面
原料由就地取材、独立加工逐步向专业化、标准化、系列化、商品化的方向转变。加强实验研究,并合理开采、科学配矿,提高资源的利用率。如提高球磨机的研磨效率,降低能耗,并扩大可用原料范围,减少对优质、稀少或正在枯竭的重要原材料的依赖,从而将环境负荷减至最低,把对植被的破坏降到最低。
5.2 工艺方面
(1) 开发具有低温快速烧成的陶瓷产品,大幅度降低燃料消耗。
(2) 开发工业废弃物再生资源化技术,利用工业废弃物生产优异性能的陶瓷产品,如利用矿渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石等生产陶瓷产品。
(3) 研制无铅无镉陶瓷颜料及无铅低温釉料,减少生产污染和产品污染。
(4) 由传统的生产工艺技术向现代化先进的工艺技术方向转变。
(5) 研究开发新的成形工艺,如干法、半干法和胶态成形工艺技术。
5.3窑炉及耐火材料方面
(1) 研制和推广节能工业窑炉。
(2) 研制和推广轻质保温筑窑耐火材料和低热容窑车。
(3) 重视高性能薄壁轻量窑具的研制和推广应用。
(4) 使用低硫排放的清洁燃料,减少大气污染,并对窑炉的余热进行充分利用,提高热效率。
5.4其他方面
(1) 发展能替代生产能耗高、对环境污染大、对人体有一定毒害的陶瓷产品或辅助制品。
(2) 研究三废回收和再生利用技术。
(3) 以最低资源和能源消耗、最小环境污染代价生产传统陶瓷产品,如研制适合于陶瓷行业的除尘器、低噪音风机等新装备。
(4) 研制新型抗菌保健陶瓷制品。
(5) 发展能治理工业污染、净化修复环境或能扩大人类生存空间的新型陶瓷产品,如用于开发海洋、地下、盐碱地、沙漠、沼泽地的特种陶瓷产品。