生態工業園區與技術創新論文

摘 要 隨著生態工業園區的出現及其日益的發展壯大，它對技術創新發展的影響也日益凸現出來。主要表現在四個方面：推動了回收利用型技術的發展；推動了物料消耗最小化的系統技術的發展；使環境治理技術集成化、系統化；催化綠色技術革命。
　　關鍵詞 生態工業園區 技術創新

　　1996年10月，美國可持續發展總統委員會對生態工業園區提出了這樣的定義：一個有計劃的物質和能量交換的工業系統，尋求能源和原材料消耗的最小化、廢物產生的最小化，并力圖建立可持續的經濟、生態和社會關系。
　　隨著生態工業園區的出現及其日益的發展壯大，它對技術創新發展的影響也日益凸現出來。生態工業園區要求企業依靠科技進步，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，盡可能把對環境污染物的排放消除在生產過程之中。生態工業園區發展推動了企業技術創新。
1 推動了回收利用型技術的發展
　　隨著生態工業園區的不斷發展，生態經濟的觀念日益深入人心。企業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的生產成本，達到了“低開采、高利用、低排放”。
　　在加拿大Burnsde工業園區，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回收印刷工廠的銀；同時園區內的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）生態工業園區，通過重新利用老工業企業的工業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車間；緊鄰的肥皂廠則循環利用廢水；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工業網絡。Choctaw生態工業園區則基于園區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，天津開發區生態工業園區的企業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，針對食品飲料業能源消耗量大且穩定的特點，天津開發區開展了企業內部和行業間的蒸汽梯級利用；并進行行業之間、企業之間的共生合作，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電。廣東南海生態工業園區也是一個成功的實現了對廢棄物的回收利用的例子。園區由設備加工、塑料生產、建筑陶瓷、鋁型材和綠色板材等5大行業組成。根據技術可行性及保護環境的前提條件，核心企業及其相關的附屬企業組成5個相對獨立、相互共生的工業生態群落，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鏈網絡。在這其中，有3條屬于閉合循環的生態鏈：環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。園區內企業的廢棄物通過廢物交換、循環利用，不僅降低了廢物排放，而且還能吸收消化園區外的塑料廢物、廢舊五金等，不僅如此，每年還可通過節省原料和能源、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！
　　從這些閉合循環的設計上可以看出，園區企業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循環使用。這種循環生產的理念，充分帶動了回收利用型技術的發展，更很好的體現出了工業生態系統物質循環和能量有效利用的理論。
2 推動了物料消耗最小化的系統技術的發展
　　在生態工業園區，內部企業之間彼此利用“廢物”，使企業之間形成一個封閉的系統，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。以卡倫堡生態工業園區為例。該園區主要包括發電廠、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電過程中產生的蒸汽；將除塵脫硫的副產品工業石膏，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電廠的發電機組，而發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，卡倫堡生態工業園區極大地節約了相關公司的成本，并且帶來了許多新的收益。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，卡倫堡生態工業園區通過形成一個有效的循環再利用網絡，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境，減少了污染。從生態學角度說，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。魯北生態工業園區，園區內部包括磷銨硫酸水泥聯產、海水“一水多用”、鹽堿電聯產3條密切相關的生態產業鏈，這些產業鏈通過系統化、網絡化，協同、共生，構成了一個生態型工業系統。
　　具體來講，以磷銨、硫酸、水泥產業鏈為例。在磷銨、硫酸、水泥產業鏈（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生態循環系統。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％。

　　我國山東魯北工業園區創新出了3種關鍵性技術，以實現系統內部的物質與能源的循環與轉換，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應用，實現了整個魯北生態工業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。這種生態工業模式也必將進一步推動節約型技術的系統化發展。

3 使環境治理技術集成化、系統化
　　治理整個生態工業園區的環境問題與治理單個工業企業的環境問題截然不同。在生態工業園區出現之前，前兩代工業園區的企業彼此獨立經營，缺乏企業間副產品與廢棄物的有效流動和再利用，缺乏環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境污染嚴重。
　　對生態工業園區而言，對環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間形成貫通的鏈條。這就要求環境治理技術要系統化。生態工業園區的企業成員間應該形成一個封閉的環境治理技術的鏈條。如供水――收集污水――污水處理――有害廢物存放和處理――垃圾填埋，就是一個簡單的環境治理技術的集成。
　　根據各生態工業園區所采用的環境治理技術的不同，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系統，或者稱之為一個集成；美國切克托生態工業園就屬于此種類型。另一類是針對自身生產的特點，采用新開發的一整套技術，從而使環境治理技術達到系統化。廣西貴糖生態工業園區可作為此類型的代表。
　　美國切克托生態工業園區通過集成現有技術，形成了一個生態型工業體系。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，切克托生態工業園區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循環網絡，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境效益的雙豐收。
　　貴糖生態工業園區以制糖業為主體，兼容了甘蔗種植業、造紙業和酒精業以及熱電廠。眾所周知，制糖業本身是一種排污多、污染重的行業，特別是在中國這種制糖技術比較落后的國家，制糖企業造成的污染和浪費一直是該行業比較難以克服的一個大問題，為了解決這一問題，貴港生態工業園區通過引進制糖業以外的其他相關企業，共同組成了一個生態工業鏈系統，成員企業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工業鏈中被系統化的利用，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?，貴糖生態工業園區通過除塵脫硫、回用水工程等系統化的環境治理技術，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、向園區制造系統提供回用水的一個環境綜合處理系統，充分體現了其環境治理技術的系統化，極大程度的解決了區域結構性環境污染問題。
4 催化綠色技術革命
　　技術創新按創新的新度來分，可區分為重大技術創新和漸進技術創新。重大技術創新是指由于技術上的重大突破和新技術革命所導致的創新。漸進技術創新是指技術原理無重大變化的產品和技術改進。重大技術創新可以是單元技術上的創新，也可以是同時涌現數種技術甚至是整個系統層次上的創新。后者亦可稱之為蔟狀式創新。IT業的技術創新形式就屬于這種情況。眾所周知，IT業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新。
　　由生態工業園區所引發的綠色技術革命就屬于蔟狀式創新。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的技術體系。當今的環境問題主要表現為資源枯竭、生態惡化和環境污染。為了解決這些環境問題，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發展。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境污染問題、改善生態環境，還要防止未來的環境污染和生態惡化問題。
　　生態工業園區要求園區成員間在物質和能量的使用上形成類似自然生態系統的生態鏈或食物鏈，以實現物質與能量的封閉循環和廢物最少化。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展。這就使得企業紛紛致力于發展綠色技術。在生態工業園區這樣的大環境下，綠色技術是如雨后春筍般大批量的涌現出來的，這也就是蔟狀式創新。這直接促成了整個系統層面上的綠色技術革命。
　　在小區域范圍內，由于生態工業園區是以生態工業鏈為基本結構，園區企業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內的綠色技術創新將以蔟狀式涌現為主要特征。以日本騰澤（Fujiaswa）生態工業園區為例。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，實現園區污染零排放的目標，園區迫切需要一系列的綠色適用技術。在這種情況下，騰澤（Fujiaswa）生態工業園區的上屬公司EBARA公司開發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、煙道氣處理系統、太陽能光電池系統、風能渦輪發電機、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，使得園區與傳統的工業系統相比，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，綠色技術的創新更不會是以零星出現、散狀分布為特征的。隨著生態工業園區的不斷涌現及發展壯大，為了達到經濟與環境的雙贏目的，企業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內的良性閉合式循環，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、重復利用和替代技術；環境監測技術等。
　　生態工業模式需要無害化新技術、新工藝的支撐，因此，生態工業園區的建設和發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、企業的相互促進，從政策、組織、管理等多方面積極的配合。
參考文獻
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