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1發展循環經濟的目的

發展循環經濟的直接目的是提高資源效率,即:提高用單位天然資源所能生產出來的產品量(或產值,或服務量)。資源效率提高了,環境效率也會得到相應的提高。然而,要在現有基礎上將資源效率和環境效率提高到什么程度才能滿足可持續發展的要求呢?較為公認的提法是:要“在一代人的時間內,把資源、能源和其他物質的效率提高10倍。”(1997年,國際10倍因子俱樂部向世界各國政府和產業界領袖發表的卡諾勒斯(Carnoules)宣言)。

“控制方程”是資源和環境方面的一個總體方程。它把環境負荷(含資源和環境2個方面)分解為與人類活動有關的3個因素,即:人口、人均GDP、單位GDP的環境負荷[1]:環境負荷=人口×人均GDP×單位GDP的環境負荷(1)現設我國20世紀末人口為12億,21世紀中葉將增至16億;人均GDP將從800美金增至4000美金。若要使環境負荷仍保持20世紀末的水平,則按式(1)可得:單位GDP的環境負荷到21世紀中葉必須降為20世紀末的1/6•67,即降低6•67倍。然而,我國當前的環境和資源狀況并不符合可持續發展的要求,所以,到21世紀中葉,單位GDP的環境負荷應在現有基礎上降低更多倍(例如8~10倍),才能滿足可持續發展的需要。當然,發展循環經濟并不是提高資源效率、降低單位GDP環境負荷的唯一途徑。除此之外,調整產業結構和產品結構、提高技術水平、節約能源、開發利用可再生能源、改變企業經營模式、改變消費觀念等等,都是有效途徑。但無論如何,發展循環經濟是重要途徑之一。為此,在發展循環經濟的歷史進程中,要從可持續發展的角度出發,并結合國情,逐步明確循環經濟應分擔的任務,其中包括階段目標和長遠目標。

23個層面上的物質循環

在工業經濟系統中,有以下3種循環,或稱3個層面上的循環:①小循環———企業內部的物質循環,例如:下游工序的廢物返回上游工序,作為原料重新利用;水在企業內的循環;以及其他消耗品、副產品等在企業內的循環。②中循環———企業之間的物質循環,例如:某下游工業的廢物返回上游工業,作為原料重新利用;或者,擴而大之,某一工業的廢物、余能,送往其他工業去加以利用。③大循環———工業產品經使用報廢后,其中部分物質返回原工業部門,作為原料重新利用。發展循環經濟,對以上3種循環都要重視。然而,比較起來,一般更加重視的是大循環,因為在經濟規模基本穩定的情況下,大循環在提高資源效率方面的作用很大。然而,由于中國經濟正處在高速增長期,情況比較特殊(詳見后)。對以上3種循環持同等重視的態度,可能是較為正確的。在發展循環經濟時,要注意“減量化、再使用、循環”(3R)三原則之間的優先排序問題。在企業內部和企業之間,首先應考慮的是“減量化”,也就是要先考慮盡可能減少各工序和整個企業的廢物產生量,以及天然資源的消耗量,然后才是這些廢物的循環問題。在產品的使用和報廢問題上,首先應考慮“再使用”,也就是要先考慮盡可能延長產品的使用壽命,減少一次性使用的產品,然后才是產品報廢后的循環問題。這些原則及其優先排序問題,在我國顯得格外重要,因為有不少企業在“減量化”、清潔生產方面水平還較低,不少產品在“再使用”、延長使用壽命方面考慮得還不夠。

3工業物質進入大循環的可能性

有些工業物質是適宜于大循環的,而另一些是不適宜或根本不可能進入大循環的。在這方面,可將工業物質劃分為以下三類[2]:第1類:這類物質的大循環,在技術上是可行的,在經濟上也是合算的。例如,各種金屬(以金屬結構材料為主)、玻璃、紙張、催化劑、水以及塑料。第2類:這類物質的大循環,在技術上是可行的,但在經濟上不一定合算。其中包括一些建筑材料和包裝材料、溶劑等。第3類:這些物質幾乎是無法進入大循環的。如表面涂層、油漆、殺蟲劑、除草劑、防腐劑、防凍劑、炸藥、燃料、洗滌劑等化工產品。發展循環經濟過程中,對于以上三類物質應采取不同的對策:①要使第1類物質得到盡可能充分的循環;②要研究第2類物質的循環技術,使之適宜于循環;③要研究第3類物質的代用品或替代方法。例如,用生物法殺蟲,替代殺蟲劑等。

4大循環與資源效率

工業物質的大循環,有利于提高資源效率,而且循環率越高,資源效率也越高。但是,一個國家、一個地區工業經濟規模隨時間的變化狀況,對工業物質的大循環規律有很大影響。工業產品的產量隨時間的變化,可大體劃分為3種不同的情況:①保持基本穩定;②持續增長;③下降或突然下降。在這3種情況下,資源效率與循環率之間的關系有很大差別。這里所說的循環率,是指工業物質參與大循環過程中的循環率。筆者以產品生命周期為依據,按照物質守恒定律,針對產品中所含的某一元素或某一穩定化合物,研究其基本規律。圖1表示在產品產量變化情況下,資源效率與循環率之間的關系。由圖1可見,提高循環率是提高資源效率的有效途徑;尤其是在產品產量保持基本穩定和產量下降的情況下,資源效率有可能達到非常高的水平。但是,在產量持續增長的情況下,循環率對資源效率的影響要小得多,即使循環率達到1•0,資源效率也很有限。如果對號入座,那么圖1中曲線2正適合當代的中國。這就是前面提到的中國經濟高速增長所形成的比較特殊的情況。在發展循環經濟過程中,在如何掌握3種循環的分寸問題上,不能不注意到這個基本規律。對于某些發達國家,至少是這些國家的某些工業部門,產品產量是穩定的,或基本上是穩定的。在這種情況下,提高循環率,確實可以大幅度提高資源效率。圖2是瑞典鉛酸電池生命周期中的鉛流圖,以t/a為單位。該圖是根據文獻[3]的數據改制而成的。需要說明的是,在瑞典鉛酸電池系統中,鉛和電池的產量已保持多年穩定,它早已是個穩態系統。所以,每年從外部投入該系統的鉛量,即來自鉛礦的鉛量(見圖2左側),必等于該系統每年向外部排放的鉛量(見圖2右側),二者均為253t/a。在該系統內部,各股鉛流量也保持不變。所以,來自上一個生命周期的鉛量,必等于由本生命周期進入下一個生命周期的鉛量,二者均為19800t/a。

5中循環和生態工業園

這是指下游工業的廢物重返上游工業,重新處理。例如,機械工業的切屑返回治金工業,重新進行熔煉(見圖3),這樣可以提高資源效率和環境效率。我國擴而大之,工廠的廢物、余能,不是送往上游工業,而是送往其他工業去加以利用。這也是企業之間的物質流動,屬于文中所說的中循環范疇。其實,這就是“生態工業園”的基本思想,即:各企業之間在資源和能源方面形成互補的格局。關于生態工業園,有以下三點說明:①如果園中各企業生產的都是不可能進入大循環的產品,如油漆、炸藥、燃料等,那么,在各企業之間,在資源、能源方面形成互補就可以了。如圖4所示,A,B,C為三家企業,生產的產品在使用后都是無法回收的,而在這三家企業之間已經形成了資源、能源的互補格局。②如果在生態工業園中有些企業生產的產品是可以進入大循環的,那么還應建立把使用后的產品進行回收、加工和處理的企業。這樣,在生態工業園中,既有中、小循環,又有大循環,如圖5所示,企業A′,B′,C′分別承擔企業A,B,C的產品使用報廢后的回收、加工和處理。③對于各種可以回收使用的消耗品和副產品也應作類似考慮。同時,還應考慮生態工業園中的部分企業如何消納社會上的垃圾、廢物和污染物的問題。文獻[8]在拓展生態工業園的思路方面是很有見地的,值得參考。

6小循環與企業生產流程

這是指企業內部的物質循環。對于冶金、化工等流程工業來說,搞好企業內部各類物質的循環具有重要意義。企業內部的物質循環不僅有利于節約資源,也有利于改善環境。企業內部的物質流動情況很復雜,歸納起來有以下4種物流:①以流程的第一道工序為起點,依次經過下游各道工序,直到形成最終產品的主物流;②由外界到達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該工序始端的物流(即循環物流)。以上4種物流是相互聯系、相互影響的。所以,為了把循環物流對資源效率、環境效率的影響研究清楚,必須綜合地研究企業內部的上述4種物流。筆者曾按照這種思路,研究了冶金工業生產流程的物流對能耗的影響[9-10]。以某廠生產流程的實際物流圖(以1t鋼材為基準)為例,如圖6所示[9]。在圖6中,可以清楚地見到上述4種物流,按照上文中的序號,它們是:①貫穿各工序的主物流;②由流程以外分別到達煉鐵和煉鋼工序的2股物流;③分別由煉鐵、煉鋼和軋鋼工序出發,指向外界的3股物流;④圖6下方的6股循環物流。圖6中每個箭頭線上標明了各股物流的實物量,并在括號中標明了與之相當的Fe元素重量。代表每個工序的圓圈的上方,標明了該工序的工序能耗ei值(以每kg標準煤計,全文同)。這個物流圖雖然復雜,但是,采用必要的方法,可以把各股物流對能耗的影響分析得很清楚。如表2所示,以1t鋼材為計算基礎,燒結礦循環量每增加1kg,能耗將上升0•0535kg;返回轉爐的廢料每增加1kg,能耗將上升0•0729kg。今后,需要把各股物流對資源和環境效率的影響,也研究清楚。因為只有這樣,才能對企業內部的物質循環工作,起更多指導作用。水的循環非常重要。提高水的循環率,是降低新水用量的主要途徑。圖7表明了我國長江一帶各鋼廠,水資源效率與水循環率之間的關系。由此可見,為了大幅度降低每噸鋼新水用量,必須將循環率提高到95%左右或更高。

7結語

建立循環經濟,是一項十分艱巨的長期任務,涉及的問題很多,需要各行各業、社會各階層、政府各部門共同努力,方能完成。在當前起步階段,尤其要強調調查研究和理論工作,并在此基礎上加強宣傳、教育,以達成廣泛的共識。只有這樣,發展循環經濟的目的和目標才能更加清晰,工作思路和工作步驟才能更加明確,大家的看法才能更加一致,循環經濟才能健康發展。