循环经济相关问题探究

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1发展循环经济的目的

发展循环经济的直接目的是提高资源效率,即:提高用单位天然资源所能生产出来的产品量(或产值,或服务量)。资源效率提高了,环境效率也会得到相应的提高。然而,要在现有基础上将资源效率和环境效率提高到什么程度才能满足可持续发展的要求呢?较为公认的提法是:要“在一代人的时间内,把资源、能源和其他物质的效率提高10倍。”(1997年,国际10倍因子俱乐部向世界各国政府和产业界领袖发表的卡诺勒斯(Carnoules)宣言)。

“控制方程”是资源和环境方面的一个总体方程。它把环境负荷(含资源和环境2个方面)分解为与人类活动有关的3个因素,即:人口、人均GDP、单位GDP的环境负荷[1]:环境负荷=人口×人均GDP×单位GDP的环境负荷(1)现设我国20世纪末人口为12亿,21世纪中叶将增至16亿;人均GDP将从800美金增至4000美金。若要使环境负荷仍保持20世纪末的水平,则按式(1)可得:单位GDP的环境负荷到21世纪中叶必须降为20世纪末的1/6•67,即降低6•67倍。然而,我国当前的环境和资源状况并不符合可持续发展的要求,所以,到21世纪中叶,单位GDP的环境负荷应在现有基础上降低更多倍(例如8~10倍),才能满足可持续发展的需要。当然,发展循环经济并不是提高资源效率、降低单位GDP环境负荷的唯一途径。除此之外,调整产业结构和产品结构、提高技术水平、节约能源、开发利用可再生能源、改变企业经营模式、改变消费观念等等,都是有效途径。但无论如何,发展循环经济是重要途径之一。为此,在发展循环经济的历史进程中,要从可持续发展的角度出发,并结合国情,逐步明确循环经济应分担的任务,其中包括阶段目标和长远目标。

23个层面上的物质循环

在工业经济系统中,有以下3种循环,或称3个层面上的循环:①小循环———企业内部的物质循环,例如:下游工序的废物返回上游工序,作为原料重新利用;水在企业内的循环;以及其他消耗品、副产品等在企业内的循环。②中循环———企业之间的物质循环,例如:某下游工业的废物返回上游工业,作为原料重新利用;或者,扩而大之,某一工业的废物、余能,送往其他工业去加以利用。③大循环———工业产品经使用报废后,其中部分物质返回原工业部门,作为原料重新利用。发展循环经济,对以上3种循环都要重视。然而,比较起来,一般更加重视的是大循环,因为在经济规模基本稳定的情况下,大循环在提高资源效率方面的作用很大。然而,由于中国经济正处在高速增长期,情况比较特殊(详见后)。对以上3种循环持同等重视的态度,可能是较为正确的。在发展循环经济时,要注意“减量化、再使用、循环”(3R)三原则之间的优先排序问题。在企业内部和企业之间,首先应考虑的是“减量化”,也就是要先考虑尽可能减少各工序和整个企业的废物产生量,以及天然资源的消耗量,然后才是这些废物的循环问题。在产品的使用和报废问题上,首先应考虑“再使用”,也就是要先考虑尽可能延长产品的使用寿命,减少一次性使用的产品,然后才是产品报废后的循环问题。这些原则及其优先排序问题,在我国显得格外重要,因为有不少企业在“减量化”、清洁生产方面水平还较低,不少产品在“再使用”、延长使用寿命方面考虑得还不够。

3工业物质进入大循环的可能性

有些工业物质是适宜于大循环的,而另一些是不适宜或根本不可能进入大循环的。在这方面,可将工业物质划分为以下三类[2]:第1类:这类物质的大循环,在技术上是可行的,在经济上也是合算的。例如,各种金属(以金属结构材料为主)、玻璃、纸张、催化剂、水以及塑料。第2类:这类物质的大循环,在技术上是可行的,但在经济上不一定合算。其中包括一些建筑材料和包装材料、溶剂等。第3类:这些物质几乎是无法进入大循环的。如表面涂层、油漆、杀虫剂、除草剂、防腐剂、防冻剂、炸药、燃料、洗涤剂等化工产品。发展循环经济过程中,对于以上三类物质应采取不同的对策:①要使第1类物质得到尽可能充分的循环;②要研究第2类物质的循环技术,使之适宜于循环;③要研究第3类物质的代用品或替代方法。例如,用生物法杀虫,替代杀虫剂等。

4大循环与资源效率

工业物质的大循环,有利于提高资源效率,而且循环率越高,资源效率也越高。但是,一个国家、一个地区工业经济规模随时间的变化状况,对工业物质的大循环规律有很大影响。工业产品的产量随时间的变化,可大体划分为3种不同的情况:①保持基本稳定;②持续增长;③下降或突然下降。在这3种情况下,资源效率与循环率之间的关系有很大差别。这里所说的循环率,是指工业物质参与大循环过程中的循环率。笔者以产品生命周期为依据,按照物质守恒定律,针对产品中所含的某一元素或某一稳定化合物,研究其基本规律。图1表示在产品产量变化情况下,资源效率与循环率之间的关系。由图1可见,提高循环率是提高资源效率的有效途径;尤其是在产品产量保持基本稳定和产量下降的情况下,资源效率有可能达到非常高的水平。但是,在产量持续增长的情况下,循环率对资源效率的影响要小得多,即使循环率达到1•0,资源效率也很有限。如果对号入座,那么图1中曲线2正适合当代的中国。这就是前面提到的中国经济高速增长所形成的比较特殊的情况。在发展循环经济过程中,在如何掌握3种循环的分寸问题上,不能不注意到这个基本规律。对于某些发达国家,至少是这些国家的某些工业部门,产品产量是稳定的,或基本上是稳定的。在这种情况下,提高循环率,确实可以大幅度提高资源效率。图2是瑞典铅酸电池生命周期中的铅流图,以t/a为单位。该图是根据文献[3]的数据改制而成的。需要说明的是,在瑞典铅酸电池系统中,铅和电池的产量已保持多年稳定,它早已是个稳态系统。所以,每年从外部投入该系统的铅量,即来自铅矿的铅量(见图2左侧),必等于该系统每年向外部排放的铅量(见图2右侧),二者均为253t/a。在该系统内部,各股铅流量也保持不变。所以,来自上一个生命周期的铅量,必等于由本生命周期进入下一个生命周期的铅量,二者均为19800t/a。

5中循环和生态工业园

这是指下游工业的废物重返上游工业,重新处理。例如,机械工业的切屑返回治金工业,重新进行熔炼(见图3),这样可以提高资源效率和环境效率。我国扩而大之,工厂的废物、余能,不是送往上游工业,而是送往其他工业去加以利用。这也是企业之间的物质流动,属于文中所说的中循环范畴。其实,这就是“生态工业园”的基本思想,即:各企业之间在资源和能源方面形成互补的格局。关于生态工业园,有以下三点说明:①如果园中各企业生产的都是不可能进入大循环的产品,如油漆、炸药、燃料等,那么,在各企业之间,在资源、能源方面形成互补就可以了。如图4所示,A,B,C为三家企业,生产的产品在使用后都是无法回收的,而在这三家企业之间已经形成了资源、能源的互补格局。②如果在生态工业园中有些企业生产的产品是可以进入大循环的,那么还应建立把使用后的产品进行回收、加工和处理的企业。这样,在生态工业园中,既有中、小循环,又有大循环,如图5所示,企业A′,B′,C′分别承担企业A,B,C的产品使用报废后的回收、加工和处理。③对于各种可以回收使用的消耗品和副产品也应作类似考虑。同时,还应考虑生态工业园中的部分企业如何消纳社会上的垃圾、废物和污染物的问题。文献[8]在拓展生态工业园的思路方面是很有见地的,值得参考。

6小循环与企业生产流程

这是指企业内部的物质循环。对于冶金、化工等流程工业来说,搞好企业内部各类物质的循环具有重要意义。企业内部的物质循环不仅有利于节约资源,也有利于改善环境。企业内部的物质流动情况很复杂,归纳起来有以下4种物流:①以流程的第一道工序为起点,依次经过下游各道工序,直到形成最终产品的主物流;②由外界到达流程中途某工序的物流;③由流程中途某工序流向外界的物流;④由下游工序返回上游工序的物流,或由某工序末端返回该工序始端的物流(即循环物流)。以上4种物流是相互联系、相互影响的。所以,为了把循环物流对资源效率、环境效率的影响研究清楚,必须综合地研究企业内部的上述4种物流。笔者曾按照这种思路,研究了冶金工业生产流程的物流对能耗的影响[9-10]。以某厂生产流程的实际物流图(以1t钢材为基准)为例,如图6所示[9]。在图6中,可以清楚地见到上述4种物流,按照上文中的序号,它们是:①贯穿各工序的主物流;②由流程以外分别到达炼铁和炼钢工序的2股物流;③分别由炼铁、炼钢和轧钢工序出发,指向外界的3股物流;④图6下方的6股循环物流。图6中每个箭头线上标明了各股物流的实物量,并在括号中标明了与之相当的Fe元素重量。代表每个工序的圆圈的上方,标明了该工序的工序能耗ei值(以每kg标准煤计,全文同)。这个物流图虽然复杂,但是,采用必要的方法,可以把各股物流对能耗的影响分析得很清楚。如表2所示,以1t钢材为计算基础,烧结矿循环量每增加1kg,能耗将上升0•0535kg;返回转炉的废料每增加1kg,能耗将上升0•0729kg。今后,需要把各股物流对资源和环境效率的影响,也研究清楚。因为只有这样,才能对企业内部的物质循环工作,起更多指导作用。水的循环非常重要。提高水的循环率,是降低新水用量的主要途径。图7表明了我国长江一带各钢厂,水资源效率与水循环率之间的关系。由此可见,为了大幅度降低每吨钢新水用量,必须将循环率提高到95%左右或更高。

7结语

建立循环经济,是一项十分艰巨的长期任务,涉及的问题很多,需要各行各业、社会各阶层、政府各部门共同努力,方能完成。在当前起步阶段,尤其要强调调查研究和理论工作,并在此基础上加强宣传、教育,以达成广泛的共识。只有这样,发展循环经济的目的和目标才能更加清晰,工作思路和工作步骤才能更加明确,大家的看法才能更加一致,循环经济才能健康发展。