生態(tài)工業(yè)園區(qū)與技術創(chuàng)新
1996年10月,美國可持續(xù)發(fā)展總統(tǒng)委員會對生態(tài)工業(yè)園區(qū)提出了這樣的定義:一個有計劃的物質和能量交換的工業(yè)系統(tǒng),尋求能源和原材料消耗的最小化、廢物產生的最小化,并力圖建立可持續(xù)的經濟、生態(tài)和社會關系。
隨著生態(tài)工業(yè)園區(qū)的出現及其日益的發(fā)展壯大,它對技術創(chuàng)新發(fā)展的影響也日益凸現出來。生態(tài)工業(yè)園區(qū)要求企業(yè)依靠科技進步,采用無害或低害的新工藝、新技術,大力降低原材料和能源的消耗,實現少投入、高產出、低污染,盡可能把對環(huán)境污染物的排放消除在生產過程之中。生態(tài)工業(yè)園區(qū)發(fā)展推動了企業(yè)技術創(chuàng)新。
1 推動了回收利用型技術的發(fā)展
隨著生態(tài)工業(yè)園區(qū)的不斷發(fā)展,生態(tài)經濟的觀念日益深入人心。企業(yè)經濟效益的高低直接與物質流動模式相關,原有的物質流動模式造成經濟活動的“高開采、低利用、高排放”,這使得人們不得不開始轉向對回收利用型技術的關注;厥绽眯图夹g的物質流動模式可以表示為“資源——產品——消費——再生資源”,通過對物質和能量最大限度的回收利用,使經濟活動對自然環(huán)境的影響降低到了盡可能小的程度,同時也大大的降低了企業(yè)的生產成本,達到了“低開采、高利用、低排放”。
在加拿大Burnsde工業(yè)園區(qū),通過回收廢紙然后外運供其他公司生產襯墊板,另一家包裝公司則重新利用電腦公司的過剩的聚苯乙烯;它還擁有各種回收和再利用公司,處理顏料盒、絲帶重新涂墨、輪胎翻新和家具翻新等;另外還使用銀回收系統(tǒng)回收印刷工廠的銀;同時園區(qū)內的19家化學品生產銷售公司還聯合進行化學品交換。
在美國,查塔諾加(Chattanooga)生態(tài)工業(yè)園區(qū),通過重新利用老工業(yè)企業(yè)的工業(yè)廢棄物來減少污染和增進效益。如將舊鋼鐵鑄造車間改造成一個利用太陽能處理廢水的生態(tài)車間;緊鄰的肥皂廠則循環(huán)利用廢水;而肥皂廠旁邊是利用肥皂廠副產作原料的一家工廠。這樣就建立起了一個相對完整的生態(tài)工業(yè)網絡。Choctaw生態(tài)工業(yè)園區(qū)則基于園區(qū)所在地豐富的特定資源,也就是俄克拉何馬州大量的廢輪胎資源,通過采用高溫分解技術將這些廢輪胎資源化從而得到炭黑、塑化劑和廢熱等產品。
在我國,天津開發(fā)區(qū)生態(tài)工業(yè)園區(qū)的企業(yè)將汽車生產中的廢鋼及其它邊角廢料回收后,通過熔煉等加工過程制成鋼錠,再提供給豐田模具工廠作為其生產模具的原料。另外,針對食品飲料業(yè)能源消耗量大且穩(wěn)定的特點,天津開發(fā)區(qū)開展了企業(yè)內部和行業(yè)間的蒸汽梯級利用;并進行行業(yè)之間、企業(yè)之間的共生合作,構建廢水代謝鏈條。還致力于雨水的收集和再生利用;致力于垃圾分揀和再生,使危險廢物實現資源化;以及有機廢物堆肥化處理、剩余生活垃圾焚燒發(fā)電。廣東南海生態(tài)工業(yè)園區(qū)也是一個成功的實現了對廢棄物的回收利用的例子。園區(qū)由設備加工、塑料生產、建筑陶瓷、鋁型材和綠色板材等5大行業(yè)組成。根據技術可行性及保護環(huán)境的前提條件,核心企業(yè)及其相關的附屬企業(yè)組成5個相對獨立、相互共生的工業(yè)生態(tài)群落,通過物質和能量的相互交換,構成多種物質能量鏈接的生態(tài)鏈網絡。在這其中,有3條屬于閉合循環(huán)的生態(tài)鏈:環(huán)保儀器設備廠生產的產品在消費后報廢予以拆解,其中可以再利用的零件供維修用或回到企業(yè)供生產用,不可再利用的零件經五金加工廠回煉成金屬原材料,重新生產零件供給廠家生產儀器設備;可降解塑料廠產生的廢塑料進入塑料添加劑廠用于生產增韌劑,然后返回可降解塑料廠供生產使用;綠色板材廠在生產過程中,產生的樹皮、木屑等,通過加工成生產板材用的膠黏劑,再次返回板材廠生產使用。園區(qū)內企業(yè)的廢棄物通過廢物交換、循環(huán)利用,不僅降低了廢物排放,而且還能吸收消化園區(qū)外的塑料廢物、廢舊五金等,不僅如此,每年還可通過節(jié)省原料和能源、處理廢物使得成本降低、再利用廢物等方式獲得相當高的經濟效益!
從這些閉合循環(huán)的設計上可以看出,園區(qū)企業(yè)間利用彼此生產中產生的副產品和廢棄物作為再生資源,經過加工后重新返回系統(tǒng)循環(huán)使用。這種循環(huán)生產的理念,充分帶動了回收利用型技術的發(fā)展,更很好的體現出了工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)和能量有效利用的理論。
2 推動了物料消耗最小化的系統(tǒng)技術的發(fā)展
在生態(tài)工業(yè)園區(qū),內部企業(yè)之間彼此利用“廢物”,使企業(yè)之間形成一個封閉的系統(tǒng),從而使物料消耗達到最小化。具體可從兩個方面來考察。
一方面,產品的數量保持不變,而物料的消耗絕對減少。以卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)為例。該園區(qū)主要包括發(fā)電廠、煉油廠、制藥廠和石膏制板廠。其中,電廠向煉油廠和制藥廠提供發(fā)電過程中產生的蒸汽;將除塵脫硫的副產品工業(yè)石膏,全部供應附近的一家石膏廠作原料;將粉煤灰出售,供鋪路和生產水泥之用;煉油廠產生的火焰氣通過管道供給石膏廠用于石膏板生產的干燥,減少了火焰氣的排空;酸氣脫硫生產的稀硫酸供給附近的一家硫酸廠;煉油廠的脫硫氣則供給電廠燃燒。另外,煉油廠的廢水經過生物凈化處理,通過管道向電廠輸送冷卻水用于冷卻發(fā)電廠的發(fā)電機組,而發(fā)電廠產生的蒸汽回頭又供給煉油廠;熱電廠同時也把蒸汽出售給石膏公司和市政府;熱電廠的脫硫裝置使燃燒氣體中的硫與石灰石產生反應,生成石膏供應給石膏材料廠作為原材料。而煉油廠生產的多余的燃氣,又可以作為燃料供給發(fā)電廠和石膏廠。由此可見,通過對一系列的能減少物質消耗、封閉物質流的技術的應用,卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)極大地節(jié)約了相關公司的成本,并且?guī)砹嗽S多新的收益。據測算,在這些交換中產生的共生物料量大約相當于Asnaes電廠每年購買的煤量(200萬t/年),亦或相當于Statoil精煉的北海原油噸數(480×104t)。由此可見,卡倫堡生態(tài)工業(yè)園區(qū)通過形成一個有效的循環(huán)再利用網絡,實現了絕對減少物料消耗的目的。同時,還最大限度地保護了當地的環(huán)境,減少了污染。從生態(tài)學角度說,卡倫堡表現了一個簡單的食物鏈的特征:生物體消耗其他生物體的廢物和能源,彼此之間共依共存。
另一方面,產值相同的前提下,單位產值消耗的物料相對減少。魯北生態(tài)工業(yè)園區(qū),園區(qū)內部包括磷銨硫酸水泥聯產、海水“一水多用”、鹽堿電聯產3條密切相關的生態(tài)產業(yè)鏈,這些產業(yè)鏈通過系統(tǒng)化、網絡化,協同、共生,構成了一個生態(tài)型工業(yè)系統(tǒng)。
具體來講,以磷銨、硫酸、水泥產業(yè)鏈為例。在磷銨、硫酸、水泥產業(yè)鏈(簡稱PSC)中,磷礦與硫酸制取得到的磷酸與合成氨反應制得磷銨,副產品磷石膏送往水泥廠生產水泥。富含SO2的水泥窯氣送往硫酸廠生產硫酸和液體SO2,液體SO2用作生產溴素的原料。硫酸送往磷銨廠用于磷銨的生產。以煤矸石為燃料的熱電廠產生的電力和蒸汽供各廠使用,鍋爐副產的爐渣、爐灰作為混合材料生產水泥。在這個系統(tǒng)中,生產磷銨排放的廢渣磷石膏,用于制造硫酸并聯產水泥,而硫酸又再返回用于磷銨的生產,上一層產品的廢棄物成為了下一層產品的原料。使得資源得到了高效的循環(huán)利用,在整個生產過程中,沒有廢棄物排出,形成了一個封閉的工業(yè)生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。這使得對磷礦的開采降到了最小的程度,同時也避免了對硫礦以及石灰石礦的開采,使對物料的消耗達到了最小化。據測算,它的磷銨成本比同類企業(yè)的產品成本低30%,水泥成本低20%,硫酸成本低50%。
我國山東魯北工業(yè)園區(qū)創(chuàng)新出了3種關鍵性技術,以實現系統(tǒng)內部的物質與能源的循環(huán)與轉換,這3種技術為:磷石膏制硫酸聯產水泥技術;磷石膏分解技術;補加高硫煤、窯外分解及控制氧化氣氛技術。通過對這些技術的系統(tǒng)應用,實現了整個魯北生態(tài)工業(yè)園的完整鏈接與運行,進而實現了降低物料消耗、綜合利用資源、消除污染的目的。這種生態(tài)工業(yè)模式也必將進一步推動節(jié)約型技術的系統(tǒng)化發(fā)展。
3 使環(huán)境治理技術集成化、系統(tǒng)化
治理整個生態(tài)工業(yè)園區(qū)的環(huán)境問題與治理單個工業(yè)企業(yè)的環(huán)境問題截然不同。在生態(tài)工業(yè)園區(qū)出現之前,前兩代工業(yè)園區(qū)的企業(yè)彼此獨立經營,缺乏企業(yè)間副產品與廢棄物的有效流動和再利用,缺乏環(huán)境治理技術上的相互合作機制,致使資源利用效率低下并且環(huán)境污染嚴重。
對生態(tài)工業(yè)園區(qū)而言,對環(huán)境污染的治理不能夠再局限于對一種有害廢物的處理上。如在處理污水時,不能簡單的只處理水污染問題,因為處理污水的同時還會產生有毒、有害的污泥。在處理某個成員企業(yè)的廢棄物時,還要考慮到是否可以進行交換再利用,處理方法是否可以在成員企業(yè)間形成貫通的鏈條。這就要求環(huán)境治理技術要系統(tǒng)化。生態(tài)工業(yè)園區(qū)的企業(yè)成員間應該形成一個封閉的環(huán)境治理技術的鏈條。如供水——收集污水——污水處理——有害廢物存放和處理——垃圾填埋,就是一個簡單的環(huán)境治理技術的集成。
根據各生態(tài)工業(yè)園區(qū)所采用的環(huán)境治理技術的不同,又可劃分為兩類。一類均采用現有技術,對這些技術進行綜合,使之組合成一個完整的循環(huán)系統(tǒng),或者稱之為一個集成;美國切克托生態(tài)工業(yè)園就屬于此種類型。另一類是針對自身生產的特點,采用新開發(fā)的一整套技術,從而使環(huán)境治理技術達到系統(tǒng)化。廣西貴糖生態(tài)工業(yè)園區(qū)可作為此類型的代表。
美國切克托生態(tài)工業(yè)園區(qū)通過集成現有技術,形成了一個生態(tài)型工業(yè)體系。它將回收的廢舊塑料品直接供給塑料制造公司作為原材料。抽去廢舊輪胎中的鋼絲后,將其粉碎成橡膠顆粒,通過傳動帶輸送到聯邦循環(huán)技術公司進行高溫熱分解,得到塑化油和碳黑;而鋼絲在集中處理后,作為鋼材再利用;塑化油經管道輸送到塑料制造公司加工處理,成為可用的塑料。塑料再經管道傳送到兩家公司,一家公司以此生產塑料標牌,另一家用來生產彩色膠片。碳黑以漿的形式經管道輸送到另一家公司,以此生產小型硬膠輪胎。由此可見,切克托生態(tài)工業(yè)園區(qū)通過將這些廢舊物資的回收與處理技術集成化,充分利用廢棄物,使其分解后回收再利用,有效的形成了一個密閉的生態(tài)循環(huán)網絡,最大限度的利用資源,最大限度的減少了造成污染的廢棄物的排放,實現了經濟效益與環(huán)境效益的雙豐收。
貴糖生態(tài)工業(yè)園區(qū)以制糖業(yè)為主體,兼容了甘蔗種植業(yè)、造紙業(yè)和酒精業(yè)以及熱電廠。眾所周知,制糖業(yè)本身是一種排污多、污染重的行業(yè),特別是在中國這種制糖技術比較落后的國家,制糖企業(yè)造成的污染和浪費一直是該行業(yè)比較難以克服的一個大問題,為了解決這一問題,貴港生態(tài)工業(yè)園區(qū)通過引進制糖業(yè)以外的其他相關企業(yè),共同組成了一個生態(tài)工業(yè)鏈系統(tǒng),成員企業(yè)間均存在著輸入和輸出的相互依賴關系,物質和能量在這條生態(tài)工業(yè)鏈中被系統(tǒng)化的利用,十分有效的提高了污染物和廢棄物的凈化率和轉化率。例如,在制糖工藝中輸出的廢糖蜜,被酒精廠酒精車間作為資源用來生產能源酒精或食用酒精,酒精車間產生的酒精廢液經過濃縮、干燥和補充必要養(yǎng)分后,制成復合肥,這樣就使廢糖蜜得到了充分的利用,減少了環(huán)境的污染;造紙中段的廢水(堿性)與熱電廠鍋爐的含硫煙氣(酸性)通過除塵脫硫塔進行中和反應,減少了污染物的排放;通過一系列的措施促進水的重復利用,極大的減少了廢水的排放?傊F糖生態(tài)工業(yè)園區(qū)通過除塵脫硫、回用水工程等系統(tǒng)化的環(huán)境治理技術,形成了包括處理廢水、廢氣、生產水泥、輕鈣等副產品以及利用酒精生產過程中的副產品——酒精廢液制造復合肥、向園區(qū)制造系統(tǒng)提供回用水的一個環(huán)境綜合處理系統(tǒng),充分體現了其環(huán)境治理技術的系統(tǒng)化,極大程度的解決了區(qū)域結構性環(huán)境污染問題。
4 催化綠色技術革命
技術創(chuàng)新按創(chuàng)新的新度來分,可區(qū)分為重大技術創(chuàng)新和漸進技術創(chuàng)新。重大技術創(chuàng)新是指由于技術上的重大突破和新技術革命所導致的創(chuàng)新。漸進技術創(chuàng)新是指技術原理無重大變化的產品和技術改進。重大技術創(chuàng)新可以是單元技術上的創(chuàng)新,也可以是同時涌現數種技術甚至是整個系統(tǒng)層次上的創(chuàng)新。后者亦可稱之為蔟狀式創(chuàng)新。IT業(yè)的技術創(chuàng)新形式就屬于這種情況。眾所周知,IT業(yè)作為當今信息時代的領頭軍,其技術的更新速度可謂是日新月異,往往一夜之間就會涌現出數種新技術,淘汰掉前一天還十分盛行的技術及產品。這就是典型的蔟狀式創(chuàng)新。
由生態(tài)工業(yè)園區(qū)所引發(fā)的綠色技術革命就屬于蔟狀式創(chuàng)新。所謂綠色技術,是指能減少污染、降低消耗、治理污染或改善生態(tài)的技術體系。當今的環(huán)境問題主要表現為資源枯竭、生態(tài)惡化和環(huán)境污染。為了解決這些環(huán)境問題,人類需要超越現代技術,尋求一種新的技術體系,以實現人類的可持續(xù)發(fā)展。綠色技術就是在這樣的大背景下應運而生的。綠色技術包括清潔生產技術、治理污染技術和改善生態(tài)技術。由此可見,綠色技術不僅要解決之前生產過程中造成的環(huán)境污染問題、改善生態(tài)環(huán)境,還要防止未來的環(huán)境污染和生態(tài)惡化問題。
生態(tài)工業(yè)園區(qū)要求園區(qū)成員間在物質和能量的使用上形成類似自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)鏈或食物鏈,以實現物質與能量的封閉循環(huán)和廢物最少化。為達到這個目標,必須改進現行技術,使技術向清潔生產、實現污染零排放方向發(fā)展。這就使得企業(yè)紛紛致力于發(fā)展綠色技術。在生態(tài)工業(yè)園區(qū)這樣的大環(huán)境下,綠色技術是如雨后春筍般大批量的涌現出來的,這也就是蔟狀式創(chuàng)新。這直接促成了整個系統(tǒng)層面上的綠色技術革命。
在小區(qū)域范圍內,由于生態(tài)工業(yè)園區(qū)是以生態(tài)工業(yè)鏈為基本結構,園區(qū)企業(yè)間的排列結構類似于生物鏈,均存在著物質的輸入輸出關系,這就直接決定了園區(qū)內的綠色技術創(chuàng)新將以蔟狀式涌現為主要特征。以日本騰澤(Fujiaswa)生態(tài)工業(yè)園區(qū)為例。為了實現由末端治理技術向減少廢物和降解廢物方面的轉化,實現園區(qū)污染零排放的目標,園區(qū)迫切需要一系列的綠色適用技術。在這種情況下,騰澤(Fujiaswa)生態(tài)工業(yè)園區(qū)的上屬公司EBARA公司開發(fā)出了各種廢物轉化新技術,主要包括硫化床氣化燃燒和處理系統(tǒng)、煙道氣處理系統(tǒng)、太陽能光電池系統(tǒng)、風能渦輪發(fā)電機、污水加熱交換泵以及新型的燃料電池技術等。通過應用這些綠色技術,使得園區(qū)與傳統(tǒng)的工業(yè)系統(tǒng)相比,估計降低40%的能源消耗,降低30%的水消耗,減少95%的廢物排放和30%的二氧化碳排放。
對于整個社會層面上來講,綠色技術的創(chuàng)新更不會是以零星出現、散狀分布為特征的。隨著生態(tài)工業(yè)園區(qū)的不斷涌現及發(fā)展壯大,為了達到經濟與環(huán)境的雙贏目的,企業(yè)對綠色技術的要求也變得越來越迫切,而為了實現物質在整個社會系統(tǒng)內的良性閉合式循環(huán),勢必要求綠色技術形成一條綠色生產工藝的鏈條,主要包括水的重復利用技術;能源綜合利用技術;回收、再循環(huán)、重復利用和替代技術;環(huán)境監(jiān)測技術等。
生態(tài)工業(yè)模式需要無害化新技術、新工藝的支撐,因此,生態(tài)工業(yè)園區(qū)的建設和發(fā)展勢必帶來技術上的進步和競爭力的提高。但要實現這些技術上的突破,還需要政府、園區(qū)、企業(yè)的相互促進,從政策、組織、管理等多方面積極的配合。
參考文獻
1 羅宏,孟偉,冉圣宏. 生態(tài)工業(yè)園區(qū)——理論與實證[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2004
2 勞愛樂,耿勇. 工業(yè)生態(tài)學和生態(tài)工業(yè)園區(qū)[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2003
3 王兆華等. 生態(tài)工業(yè)園中兩種工業(yè)共生模式比較研究[J]. 軟科學, 2002(2)
4 傅家驥. 技術創(chuàng)新學[M]. 北京:清華大學出版社,1998
5 王兆華,王國紅,武春友. 生態(tài)工業(yè)園:我國工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略抉擇[J]. 科技進步與對策,2002(10)
6 顧國維. 綠色技術及其應用[M].上海:同濟大學出版社,1999
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”