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低碳经济下绿色造纸与造纸化学品产业(上篇)
作者: 本站 来源: 百度 时间:2017年09月21日
  造纸是关乎国计民生的绿色产业和典型的循环经济产业,但在中国还有很多问题需要解决,比如,清洁生产、节能减排,必须迎接低碳经济的考验,而造纸化学品产业的发展对于建设资源节约型的绿色中国造纸产业,并应对低碳经济的考验具有重大的支撑作用。虽然我国造纸化学品产业起步较晚,绝大多数企业的规模较小,但造纸化学品产业具有强大的生命力和发展空间,通过资源整合、兼并重组,做大做强造纸化学品产业,能够提升我国造纸化学品产业的核心竞争力和国际竞争力。
  1 低碳与低碳经济
  1.1 何为低碳与低碳经济
  碳指的是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。低碳(low carbon)指的是低能源消耗,低二氧化碳排放。
  如何减碳?追踪碳足迹,就是计算商品从原材料开采、生产、运输,直到丢弃、回收、利用,这整个循环过程所产生的二氧化碳量。了解生产过程中哪些工段碳排放量最大,就能有效地对症下药,是实现减碳目的的有效方法。
  低碳经济是依靠太阳能、风能、水能等可再生能源为主要能源,以低能耗、低排放、低污染为特征的新型经济发展方式;而不是高碳经济以依靠化石燃料石油、天然气、煤炭为主要能源,以高耗能、高排放、高污染为特征的经济发展方式。低碳经济的实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP。低碳经济的核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。
  1.2 中国的经济现状及资源、环境情况
  2009年中国出口总额1.2万亿美元,是全球最大的出口国,产品在全球产品份额占9%左右。对外贸易总量居全球第二。预计2010年将超越日本,仅次于美国,跃居全球第二大经济体。但中国的发展问题很多,需要我们居安思危。突出的困难和问题是:经济增长的资源、环境代价过大……。这可从中国创造的几个世界之最中得到说明,比如主要污染物二氧化硫、COD、重金属污染物、持久性有机污染物的排放量;煤炭产量与消费量(40%以上);温室气体排放量(24%);石油(1993年)和煤炭(2009年)净进口量;石油探明储量仅能用13年等。
  再看看2010年中国污染源普查数据。废水中化学需氧量为3029万吨(含农业源1324万吨);氨氮为173万吨;重金属(镉、铬、砷、汞、铅)0.1万吨;总磷为42万吨;总氮为473万吨;废气中二氧化硫为2320万吨,氮氧化物为1797万吨,烟尘为1166万吨,工业粉尘为764万吨;工业固体废物为4914万吨;工业危险废物4万吨。
  普查数据中中国污染物排放量分布为:经济发达、人口密集的地区工业源主要污染物(化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放量)等4项位于全国前列;造纸、纺织等8个行业化学需氧量、氨氮排放量分别占工业排放总量的83%和73%;电力热力、非金属矿物制品等6个行业二氧化硫、氮氧化物排放量分别占工业排放总量的89%和93%。其中造纸及纸制品业化学需氧量(COD)排放量全国排名第一,为176.91万吨(占全国总量的24.8%)。
  正如北京大学国际关系学院国际组织研究中心主任张海滨向《国际先驱导报》直言,“如今,能阻碍中国崛起的问题之一或许就是环境问题”。现实情况与问题要求我们必须转变观念,形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。实现循环经济,显著提高可再生能源比例,使主要污染物排放得到有效控制,生态环境质量明显改善,生态文明观念在全社会牢固树立。

  2 绿色造纸工业与绿色造纸化学品工业
  2.1 绿色化工
  绿色化工又称环境无害化工,是近年来形成的一个新概念,是指利用化学的原理和方法从根本上实现资源的最大减量化、使资源及能源消耗最少、追求单位产品排污系数最低、强调从源头控制污染物的产生、消除化学工业对环境污染的先进工艺技术,其核心是“杜绝污染源”。绿色化工的基本原则是采用无毒害、可再生的原料,使用无污染的催化剂和溶剂,控制衍生物和其他副产品的产生,进行完全转化的化学反应,实现零排放,同时要求获得的产品易于储存、运输,产品可以循环利用,或在自然环境中可以无害降解。
  绿色化工的主要内容包括:
  (1)预防:防止产生废物,比在生产后再处理或清除更好。
  (2)原子经济性:设计合成方法时,应尽可能使用于生产加工过程的材料都进入最后的产品。
  (3)无害(或少害)的化工过程:设计的化工过程所采用的原料与生成的产物对人类与环境都应当是低毒或无毒的。
  (4)设计无危险化工产品:设计生产的产品性能要考虑限制其毒性。
  (5)安全的溶剂和助剂:所使用的辅助物质包括溶剂、分离试剂和其他物品应是无害的。
  (6)设计要讲求能效:加工过程的能源要求应考虑它们对环境和经济的影响并应尽量节省。
  (7)使用可再生的原料:当技术和经济上可行时,原料和加工厂粗料都应可再生。
  (8)减少衍生物:如果可能,尽量减少和避免利用衍生化反应。因为,此种步骤需要添加额外的试剂并且可能产生废物。
  (9)设计要考虑降解:化工产品的设计应使它们在功能完成后,可分解为无害的降解产物。
  (10)为了预防污染进行实时分析:需要进一步开发新的分析方法,使可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前予以控制。
  (11)催化作用:采用具有高选择性的催化剂替代化学计量学的助剂。
  (12)防止事故发生的固有安全化学:在化学过程中使用的物质和物质形态的选择,应使其尽可能地减少发生化学事故的潜在可能性,包括释放、爆炸以及着火等。
  绿色化工概念出现于20世纪末,该概念刚一提出即以其可持续的环保理念引起全球的极大重视。自20世纪90年代,美国政府部门、学术界和工业界合作首先开展绿色化工研究,制定“绿色化学挑战计划”并设立了“总统绿色化学挑战奖”。世界其它大国对绿色化工及其技术的研究也非常重视,普遍对绿色化工的基础科学、绿色化工与相关学科的交叉领域,以及绿色化工技术在工业企业的应用等领域投入巨资,展开如火如荼的研究。
  2.2 绿色造纸
  2.2.1 造纸产业对低碳和绿色的呼唤
  作为重要的制造业之一,制浆造纸产业是资源、资金、人员、能源和技术密集的产业。制浆造纸过程需要消耗植物纤维和水资源,消耗电能与蒸汽,同时也会产生废液、废渣和废气等污染物。传统造纸工业采用大量消耗、大量生产和大量排放的粗放经营模式,不仅使得产业效益低下,更会造成资源枯竭、环境污染等严重问题,是无法持续进行的。正如20世纪中叶发达国家的造纸工业和其后中国大量中小造纸企业所面临的严酷局面一样,由于资源和能源消耗高、污染严重,许多制浆造纸企业面临关停并转的形势。中国造纸工业已走到必须技术转型、产业升级的生死关头。中国造纸产业的发展呼唤绿色造纸工业。
  2.2.2 何谓绿色造纸
  绿色造纸是指资源消耗少、环境友好型的、可持续发展的制浆造纸工业。其核心体现在生产过程的清洁化、终端产品和过程产品生命周期延长化、废物的资源化等先进生产理念在造纸工业的广泛贯彻实施,以清洁生产、循环经济和生态工业为其主要特征。从本质上来说,清洁生产是一种对生产过程与产品采取整体预防的环境策略,减少或者消除它们对人类及环境的可能危害,在满足人类需要的同时,使社会经济效益最大化的生产模式。
  2.2.3 造纸产业与循环经济、生态工业
  循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心,以减量化、再利用、资源化为原则(3R),以低消耗、低排放、高效率为基本特征,符合可持续发展理念的经济增长模式,是对大量消费、大量生产、大量废弃的传统增长模式的根本变革。循环经济尽量进行再生利用和资源化,把废弃物再次变为资源以减少最终处理量。生态工业是依据生态经济学原理,以节约资源、清洁生产和废弃物多层次循环利用等为特征,以现代科学技术为依托,运用生态规律、经济规律和系统工程的方法经营和管理的一种综合工业发展模式。它能够以一个更大的视角(包括产品生命周期、工业代谢、生态园区)考虑防治污染和有效利用资源的问题,在实现区域工业系统的绿色产业目标中尤为重要。
  2.2.4 循环经济是造纸产业发展的必由之路
  综观世界造纸工业的发展,与其他制造业相比造纸工业具有可循环利用并持续发展的先天优势。植物纤维占造纸原料的89%左右,提供其来源的树木、竹子、麦草等是可以循环再生的,并且废纸已经成为造纸植物纤维的重要来源,此举不仅为造纸提供了理想原料,也直接减轻了环境污染负荷,并节约大量的能源与资源,故废纸被称为“城市的森林”。
  碱回收不仅是化学浆生产企业减污、治污的重要手段,还是实现造纸工业废物资源化利用的重要手段。目前工艺先进的制浆造纸企业的碱回收率可达98%以上,碱自给率接近100%,同时结合热电联产技术的抽汽背压汽轮机组可把碱回收工段产生热能的利用效率提高到57%左右,在满足企业自身用汽、用电的同时还可以向外出售相当可观的电量。另外,造纸工业采用多种方法处理生产废水并回用于生产,使得造纸行业的单位产品清水消耗量及污水排污量连年下降。鉴于技术的可行性,美国环境保护局已对其境内新建非脱墨再生纸厂和纸板厂提出了废水“零排放”的要求。同时伴随水处理产生的造纸污泥,也随着技术进步,逐渐得到无害化和资源化处理。
  2.2.5 造纸产业是绿色产业
  实践证明,造纸业具有进行产业绿色化的充分条件,这其中有造纸装备和控制技术的创新、生产工艺革新、秉承绿色理念的化学品工艺、技术和产品的开发及应用所产生的重要推动作用促进了造纸产业的绿色化。没有化学工业的发展就没有造纸产业的今天。
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