低碳經濟不僅體現在新能源的開發與利用上,而且體現在生物質材料的開發與利用上。生物質材料的原料來源為可再生的綠色植物,其開發與利用不僅可以節約大量的石油資源,而且可以降低二氧化碳排放以及減少“白色污染”。在眾多的生物質材料中,聚乳酸是最有發展前景的,它不僅能代替傳統塑料,并兼具低碳與環保的兩大優點,可廣泛用于包裝材料、生物醫學材料、纖維紡織、工程塑料等領域。
低碳經濟
隨著全球人口和經濟規模的不斷增長,能源使用帶來的環境問題及其誘因不斷為人們所認識,不止是煙霧、光化學煙霧和酸雨等危害,大氣中CO2濃度的升高帶來的全球氣候變化也已被確認為不爭的事實。
自全球氣候變暖以來,CO2的排放引起了全世界高度重視。1992年5月22日,聯合國政府間談判委員會就氣候變化問題達成《聯合國氣候變化框架公約》(英文縮寫UNFCCC),是世界上第一個為全面控制CO2等溫室氣體排放,以應對全球氣候變溫給人類經濟和社會帶來不利影響的國際公約,也是國際社會在對付全球氣候變化問題上進行國際合作的一個基本框架;1997年12月,在日本京都召開的《聯合國氣候變化框架公約》締約方第三次通過了旨在限制發達國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》;2003年,英國政府頒了能源白皮書《我們能源的未來:創建低碳經濟》,“低碳經濟”正式被提出;2006年,前世界銀行首席經濟學家尼古拉斯·斯特恩在其報告《斯特恩報告》中指出,全球以每年GDP1%的投入,可能避免將來每年GDP 5% — 20%的損失,呼吁全球向低碳經濟轉型;2007年7月,美國參議院提出了《低碳經濟法案》,表明低碳經濟的發展道路有望成為美國未來的重要戰略選擇;2007年12月3日,聯合國氣候變化大會在印尼巴厘島舉行,決定在2009年前就應對氣候變化問題新的安排舉行談判,制定了應對氣候變化的“巴厘島路線圖”,要求發達國家在2020年前將溫室氣體減排25%至40%,具有里程碑意義;2009年12月7日,被稱為“改變地球命運”的聯合國氣候變化大會在哥本哈根開幕,中國國務院總理溫家寶于18日在領導人會議上發表了題為《凝聚共識,加強合作,推進應對氣候變化歷史進程》的重要講話,并鄭重承諾到2020年單位國內生產總值CO2排放比2005年下降40%至45%。
所謂低碳經濟,是指在可持續發展理念指導下,通過技術創新、制度創新、產業轉型、新能源開發等多種手段,盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗,減少溫室氣體排放,達到經濟社會發展與生態環境保護雙贏的一種經濟發展形態。低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式,涵蓋了低碳能源、低碳產業、低碳技術、低碳生活等多種經濟形態,旨在促進人類的可持續發展,是能源消費方式、經濟發展方式和人類生活方式的一次全新變革,也是從化石燃料為特征的工業文明走向生態文明的又一次巨大進步。
發展“低碳經濟”可以通過發展清潔能源與發展生物質材料兩大類重要途徑來實現。清潔能源主要包括太陽能、風能、水力、氫能、生物質等;生物質材料主要包括天然類、微生物合成類以及化工合成類。
清潔能源
人類的能源利用經歷了從薪柴時代到煤碳時代,再到油氣時代的演變,在能源利用總量不斷增長的同時,能源結構也在不斷變化。每一次能源時代的變遷,都伴隨著生產力的巨大飛躍,極大地推動了解人類經濟社會的展。同時,隨著人類使用能源特別是化石能源的數量越來越多,能源對人類濟社會發展的確制約和對資源環境的影響也越來越明顯。2006年世界一次商品消費總量為108.8億TOE(TOE=1.4286TCE),其中石油占有率35.8%,居第1位;煤碳占28.4%,居第2位;天然氣占23.7%,居第3位。接下來是水能和核能,分別占6.3%和5.8%。隨著人們對CO2,CH4,N2O等溫室氣體排放與地球氣候變化相互認識的不斷加深,要求國際社會采取對策努力限制或減少溫室氣體排放的呼聲越來越高。很多國家在調整能源戰略和制定能源政策時,增加了應對氣候變化的內容,重點是限制化石能源消費,鼓勵能源節約和清潔能源使用,氣候變化問題已成為世界能源發展新的制約因素,也是世界石油危機后推動節能和替代能源發展的主驅動因素。各國把核能、水能、風能、太陽能、生物質能等低碳和無碳能源作為今后發展的重點。
在能源結構和消費上,中國與世界能源的結構有著顯著不同。由于中國是一個煤碳大國,擁有豐富的煤碳資源,大多數煤碳都通過電轉換用于終端消費。從經濟社會發展趨勢看,今后煤碳轉為電力的比重還將繼續提高。但由于煤碳的大量生產和使用,對地表生態和地下水系破壞較大。此外,SO2、煙塵、粉塵、NOX以及CO2排放量也有所攀升,給生態環境帶來了嚴重的污染。因此,這種以煤為主的能源消費結構需要優化改革開放特別是20世紀90年代以來,中國能源結構總體上朝著優質化方向發展。
中國有著豐富的風能、太陽能、生物質能資源,大力發展這些清潔能源能使中國能源結構進一步得到優化。
所謂清潔能源,就是指不排放污染物的能源,包括核能和“可再生能源”,可再生能源是指原材料可以再生的能源,如水力發電、風力發電、太陽能、生物質能等。清潔能源具有原料可再生,不存在能源枯竭的問題;地球表面的碳循環,不會增加空氣CO2的含量,符合低碳經濟的理念;對環境無污染等優點。但是不同于化石能源,清潔能源的發展起步較晚,面臨著技術和成本的考驗;同時以大量消耗糧食和油料作物為代價的生物燃料開發,一定程度上引發糧食、肉類、食用油價格的上漲。
在清潔能源的發展初期,這些問題可以通過政府對清潔能源產業進行政策扶持,稅費補貼。
積極開發非糧作物作為生物質能源的來源。“不與人爭糧,不與糧爭地”等方式來解決。例如采用木薯代替玉米和甘蔗作為燃料乙醇的原料來源,不僅不會引發糧食安全問題,而且節約了生產成本。
生物質材料
隨著石油化工和高分子材料工業的發展,主要以塑料、化學纖維、橡膠為代表的聚合物材料已經滲透到人們生活的各個領域,成為和鋼鐵、木材、水泥并列的四大支柱材料之一,目前全世界每年塑料生產量就超過2億噸,其中我國塑料年產量在3000萬噸。
傳統塑料的廣泛使用消耗了大量寶貴的不可再生的石油資源,在石油資源日益短缺的今天更加劇了能源危機。《BP世界能源統計2006年》指出:以目前的開采速度計算,全球石油儲量可供生產40年,天然氣和煤炭則分別可以供應65年和162年。而在中國,石油儲量僅占世界的1.7%,世界排名第11位;但是石油的消耗占到了世界的7%,世界排名第2位;2005年中國石油對外依存度達42.9%,預計,今年石油凈進口量將超過l億噸,對外依存度將高達6l%,2020年將增至2億噸左右,對外依存度達到76.9%。
更為嚴重的是,有50%以上的塑料制品用后被廢棄,而這些廢棄物可在自然環境中存在幾百年,不僅造成大煞風景的“白色污染”,還持續污染地下水和土壤,妨礙動植物生長,危及人類健康和生存。廢棄物處理的傳統做法是回收集中焚燒掩埋或者再生利用,但這兩種方式都會產生新的污染,阻斷土壤水循環增加有害氣體排放。2000年塑料制品的消耗量比1960年增長了100多倍;2005年全球塑料產量達近2億噸;我國產量1800萬噸,消耗石油近2000萬噸。2000年城市固體垃圾達到了24.7億噸,其中塑料廢棄物占10.7%。
面對日益嚴重的能源危機與環境問題,以可再生的農作物為原料的生物質材料應運而生。生物質材料在使用前和使用中與傳統石油基塑料具有相當或相近的使用性能和衛生性能,而在完成其使用功能后,能在自然環境中較快地降解為易為環境消納的碎片或碎末,并隨時間的推移徹底降解成二氧化碳和水,最終回歸自然,從而徹底解決塑料的“白色污染”問題。
前面已經介紹過生物質材料主要包括天然類的纖維素材科、淀粉材料、木質素材料、甲殼材料,微生物合成類的聚羥基脂肪酸(PHA)、聚羥基丁酯。(PHB)、聚羥基丁酯戊酯(PHBV)以及化工合成類的聚乳酸材料(PLA)這三大類別。
在所有生物質材料中,聚乳酸是最有發展前景的。聚乳酸是一種可生物降解的新型生物質塑料,木薯、高粱、甜菜等高糖高淀粉作物經過生化反應制成乳酸,再經過聚合便可得到聚乳酸。其成品廢棄物可采用堆肥填埋處理,在自然界微生物的作用下徹底分解成水和二氧化碳。聚乳酸具有優良的理化穩定性和加工性能,可以制成各種包裝材料等等。生物質材料——聚乳酸是以綠色植物為原料,生產加工的過程不僅能耗低,而且最終完成使用后完全降解為二氧化碳和水,成為綠色植物的養料來源,全過程是一個封閉的碳循環并不會增加大氣中二氧化碳的含量。乳酸可以廣泛應用于生物醫藥、包裝、工程材料、纖維紡織等領域。由于聚乳酸具有良好的生物相容性,用聚乳酸做成的骨釘,支架材料,藥物緩釋以及手術線使用在人體上是完全無毒無害的。聚乳酸硬度比傳統的塑料都要高,具有良好的力學性能。
PLA是一種熱塑性材料,具有與PET和定向拉伸PS相類似的物理機械性能,具有良好的光澤性和透明度,可以通過擠出、注射、吹塑、發泡、真空成型等傳統塑料加工工藝制作雙向拉伸薄膜、熱塑性容器和吹塑瓶等。目前,PLA制成的托盤、瓶、薄膜等可生物降解包裝材料已經逐步面市。在歐洲,PLA包裝材料主要用于超市產品包裝,并且因其符合德國食品級要求而開始應用于食品包裝,如瓶裝水、瓶裝果汁、酸奶酪等的包裝。同時,PLA在美國也已經由美國食品與藥品管理局批準可以直接接觸食品。PLA具有良好的透氣性、透氧性及透二氧化碳性,是優秀的保鮮包裝材料。有文獻報道,PLA包裝盒因其既可以延長水果保存期又可降低包裝廢棄物而特別適合用于小漿果的包裝。PLA還具有隔離氣味的特性,也是唯一具有優良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。此外PLA還具有與傳統薄膜相同的印刷性能。因此,PLA在包裝材料領域具有廣闊的應用前景。
綜上所述,聚乳酸應用具有以下幾大好處:減少化石燃料使用、使用天然可再生的綠色植物為原料、采用綠色制造工藝能耗低、與現有固廢管理系統相適應。并且,可焚燒、清潔燃燒、可填埋一無滲濾液或有毒物質、可堆肥、可回收加工成單體或其它產品。此外,它還低碳環保,為子孫后代創造良好的生活質量。
政策與建議
隨著人們對環境生態問題認識的不斷加深,很多國家在調整能源戰略和制定能源政策時,增加了應對生態環境惡化的內容,主要是限制化石能源消費的使用。
美國舊金山2007年3月27日通過禁止超市使用無法生物降解塑料袋的法案。
中國2006年11月27日十一部委聯手擬推生物質能扶植政策群,《關于發展生物能源和生物化工財稅扶持政策的實施意見》已于當日發布。2007年12月31日國務院辦公廳頒布了《關于限制生產銷售使用塑料購物袋的通知》,自2008年6月1日起禁止生產、銷售、使用超薄塑料購物袋并實行塑料購物袋有償使用制度。
中國香港2009年7月7日,香港“塑料購物袋環保征費計劃”正式生效,納入計劃的零售商每向顧客提供一個購物袋將收費0.5港元。征費計劃登記零售商目前包括大型及連鎖式的超級市場、便利店、個人美容及健康產品零售店和百貨公司內的超級市場。香港特區政府預計,通過此項征費計劃,每年可濺少使用10億個塑料袋。
目前的政策主要都是對傳統塑料的一種限制性或懲罰性的措施,缺少對生物質材料的扶持政策,可以從以下幾個方面進行立法與政策扶持:
1.對生物質塑料出臺稅收減免政策和財政補貼政策。可參照歐洲等國對生物質材料制品優惠稅收的方法。2.利用《京都議定書》“清潔發展機制”框架和各國間溫室氣體減排配額可以進行買賣等國際規則:我國生物質塑料開發利用將大幅度減少溫室氣體排放量,向專門的國際基金出售溫室氣體減排量,用獲得的資金支持生物質塑料企業的發展。3.貼息貸款投資,適當減免稅收。對經過國家認定的重點生物質塑料開發項目提供有財政貼息的優惠貸款;調整生物質塑料企業的增值稅抵扣范圍,對于企業進口關鍵技術設備,可減免關稅。4.希望各地政府參照北京市政府有關做法(北京市委市政府已發文《關于全面推進生活垃圾處理工作的意見》)指導有關區縣、旅游、環保等部門,采用政府采購等形式,在相關旅游景點、超市、機關事業單位、居民生活垃圾收集,積極使用聚乳酸塑料制成的購物袋、垃圾袋(尤其是廚余垃圾袋)和相關辦公用品等綠色環保產品。
結論
低碳經濟不僅體現在新能源的開發與利用上,而且體現在生物質材料的開發與利用上。生物質材料的原料來源為可再生的綠色植物,其開發與利用不僅可以節約大量的石油資源,而且可以降低二氧化碳排放
以及減少“白色污染”。但是新能源與生物質環保材料目前與傳統能源與材料相比還缺乏市場競爭力,需要社會制定有關政策、法規來推動,也需要加強低碳經濟理念的宣傳。
一方面,要通過制定相關政策和法規,限制或禁止利用石油資源生產的相關產品的銷售與使用,鼓勵扶持利用可再生資源生產的相關產品的銷售與使用。另一方面,要通過電視,網絡,報紙雜志等各種渠道加強低碳環保理念的宣傳,在企事業單位、學校、各地區工會,積極開展辯論、競賽等活動,推廣普及低碳知識、低碳理念等,倡導理性健康的生活方式,推行合理適度的消費模式,營造節能減碳的社會風尚;同時要提高企業的社會責任意識,建立“低碳企業”的評選和宣傳機制,督促企業在進行采購、生產、銷售、服務等經營活動時要貫徹低碳減排的理念,實現經濟增長與可持續發展的有機融合。