论工业技术生态化，本文主要内容关键词为：工业技术论文,生态论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：F062.2文献标识码：A文章编号：1004-115X(2001)01-0026-04
产业技术是现实生产力，也是产生生态危机的直接原因。为解除或缓解生态危机，我们提出了产业技术生态化的观点[1]。产业技术生态化是一个系统工程，它包括三个产业从产品设计到消费整个过程的生态化。工业技术生态化是产业技术生态化的内容之一。
1 工业设计与工艺生态化
“越来越多的社会驱动因素，例如产品回收义务，消费者组织测试和产品寿命终结费用正在追使工业认真考察其产品和把环境纳入产品设计过程。”“各公司发展面向环境的产品设计或生态设计”正在兴起。生态设计有四种类型。第一种类型是产品改善。从污染预防和环境关怀的观点，对现行产品进行调整和改善。产品本身和生产技术一般将保持不变，所做的调整主要是增加防污染装置等技术。第二种类型是产品再设计。产品概念将保持不变，但该产品的组成部分被进一步开发或用其它东西代替。产品再设计的目标是：增加备件和原材料的重复利用，或最大限度减少产品寿命周期中若干阶段的能源使用量。第三种类型是产品概念革新，是满足该产品功能的方式。如从纸基交换信息变成电子函件。第四种类型是系统革新，其中新的产品和服务出现了，需要改变有关的基础设施和组织。如农业基向工业基食品生产的转变[2]。设计是工艺的基础，而工艺则是设计的继续。但是，产品设计与工艺生态化实质是一体化过程。生态化的本质是一种旨在催熟工业体系演进的战略，通常被称作“生态结构重组”或“生态的结构重组”。生态化强调了用生态学思想指导工艺、设计。因为顶级演替过程（顶极群落，拉丁文为apogee，指的是一种自然群落演替进化到最后的，假定为稳定的阶段）与工业体系的类比十分惊人，工业体系明显具有年轻生态系统的基本特征。理想的工业生产体系应当接近于三级生态系统：
资源开采者←→制造商←→废料处理者←→消费者←→资源开采者
在三级生态系统内，资源应当得到充分循环利用，而且还必须设立废料处理装置。把三级工业生态系统放大就是工业生态总体循环：
其中：成品——→废弃物，由消费者控制；
成品材料——→成品，由制造商控制；
原始物料——→成品材料，由原始物料供应商控制。
资料来源：T.E.Graedel & B.R.Allenby Industrial Ecology,1995,p114.
2.工业群落生态化
产品设计与工艺生态化的专长是解决一条生产线或一个企业内某一产品生产过程中的环境污染和资源浪费问题。而事实上，在一个特定区域内总是存在着多个企业。如果只有几个企业实行了生态化工艺而其它绝大多数企业没有这样做，则前者要受到后者的不利影响。这种影响可能来自其它企业的不合乎生态要求的原材料和半成品的供给、污染的水资源等。这些足以使个别企业的工艺生态化搁浅。因此，仅仅主张“产品设计与工艺生态化”这种微观思路是不够的，而必须在较为宏观层次上做出探索。
工业技术生态化在中观层次上是要建立一个“工业生物群落”。“工业生物群落”是从生物群落引伸而来的。与它相接近的概念是“生态工业园区”(Eco-industrial park,EIP)。在一个生态工业园区内，各企业进行合作，以使资源得到最优化利用，特别是相互利用废料（一个企业废料作为另一个企业的原料）[3]。这种废料的交换如同生态系统不同生物种群相互或单向交换废料一样——如金龟子利用野牛等的粪便作食物，这样既消除了草场上的污染物，又会使草场不被粪便覆盖。不过“园区”的概念不应使人们理解成一定是某个地理上毗邻的地区。一个生态工业园区完全可以包括附近的居住区，或者包括一个离得很远的企业，如果它是唯一能处理在园区现场不能处理的稀有废料的企业的话。生态工业园区的观念区别于传统的废料交换项目的地方是，它不满足于简单的一来一往的资源循环，而旨在系统地使一个地区的总体资源增值[3]。“工业生物群落”或“生态工业园区”改变了一个企业为达到清洁生产而采取单枪匹马的行为。企业单独行动，势必增加多个处理“废物”的工艺，这在技术方面会遇到许多困难，且在很多时候会降低企业经济收入。而作为以盈利为宗旨的部门一定不愿意这样去做，其结果是清洁生产等于一句空话。因此十分有必要在“工业生物群落”观念指导下建立诸如“炼钢—水泥”或“糖—酒精”之类的复合企业或企业松散联合体。
卡伦堡(Kallundborg)工业共生系统为我们提供了典型。卡伦堡是一个仅有2万居民的工业小城市，位于北海之滨，距哥本哈根以西100公里左右。开始这里建造了一座火力发电厂和一座炼油厂。随着年代的推移，卡伦堡的主要企业开始相互间交换“废料”：蒸气、（不同温度和不同纯净度的）水，以及各种副产品。卡伦堡共生体系中主要有5家企业(Asnaesvaerket发电厂、Statoil炼油厂、Novo Nordisk生物工程公司、Gyproc石膏材料公司、卡伦堡市政府——它使用热电厂出售的蒸气给全市远距供暖），相互间的距离不超过数百米，由专门的管道体系连接在一起。源于这些“废料”交换，各个单位经济利益与生态效果十分巨大[4]。
尽管卡伦堡方案有这样或那样的不足，但是这种致力建立互利共生“工业生物群落”的工业生态学方案却具有极其重要的借鉴价值。第一，“工业生物群落”方案不仅具有“生态设计”、“工艺生态化”、“清洁生产技术”所拥有的“旨在保护环境和提高经济效率的污染预防”，“而且特别适合在不同的公司之间进行”[5]。第二，共生系统的形成是一个自发过程，是在商业基础上逐渐形成的，所有企业都从中得到了好处。“它的基本吸引力在于它鼓励更高的环境与经济效率，而与管端(end of pipe)污染控制相结合的法规方法一般是政府强加给工业界的。这种方法并非总是考虑工商界的利益和想法”[5]，因而这种做法一定会得到公司的认同和响应。第三，卡伦堡共生体系的特征是几个既不同又能互补的大企业相邻。要在其它地方复制这样一个共生系统，需要鼓励某些“企业混合”，使之有利于废料和资源的交换。可幸的是，在一个地理区域内总会发现几个能够实现废料互补的企业。这就使得卡伦堡经验有了推广的可能性。
3 工业技术布局与转移生态化
产品设计与工艺生态化主要解决的是一个产品生产过程中所出现的生态问题，如“废物”的循环利用，污染物的削减等。“工业生物群落”的建立实质是工艺生态化扩展到几个企业之间，即企业之间互相利用对方的“中间代谢物”、削减各自的污染物。但是即使这样也不能彻底解决工业技术群与环境容量之间的矛盾。因为工业技术群过大或类似，则会对环境产生巨大压力。在这种情况下，即使采用了产品设计与工艺生态化方案，建立了“工业生物群落”，那么也无法彻底消除工业技术群对环境所产生的不良效果。为保证区域可持续发展，除继续开展工艺生态化和构建“工业生物群落”外，还应根据环境容量确定产业技术规模。这也是保证工艺生态化效果和“工业生物群落”效果的基本条件。为阐述这一问题，有必要引入环境容纳量或生态承载力概念。这一概念反映的是一个有限环境所能容纳生物种群的最大数量或密度。将环境容纳量概念引入工业技术领域便是环境对工业技术承载力。
F=∑N(K-P+Q)/E
F——环境承载系数
N——工业技术种类
K——每种工业技术消耗的资源量
P——每种工业技术产生的资源量
Q——每种工业技术因污染环境而消耗的资源量
E——环境承载容量
当F≤1时，表明人类发展对环境的索取、对资源的消费低于环境所能支持的社会发展程度，允许社会进一步发展。而当F≥1时，表明环境已严重超载，此时必须对工业技术规模加以限制。限制工业技术规模的途径有多条，如在特定的地理范围内绝对限制耗水耗能较多的技术项目，限制那些能够产生该地区已严重超标污染物的工业技术项目或开发清洁生产技术项目等；还可以把污染较重的项目转移到偏远地区。
另外，技术发达地区总是存在着一些不利于环境保护的工业技术，如能耗较多的技术，产生“温室效应”的技术等。为了保护本地区空气质量，发达地区会把能耗较高的工业技术转移到不发达地区，同时把空气污染转嫁给对方。如果这些跨地区的工业技术转移不实现生态化，那么产品设计与工艺生态化、“工业生物群落”的构建、环境对工业技术承载力的生态化等种种努力效果都会被减弱。因此，工业技术生态化的一个重要内容还应包括工业技术转移生态化，工业技术转移生态化指的是在工业技术转移过程中尽量消除伴随工业技术转移的生态破坏转嫁。其主要办法包括技术评估和技术转移过程中的生态化。
4 工业产品消费过程生态化
“全球环境恶化的原因是不可持续的消费和生产模式，尤其是工业化国家的这类模式”[6]。以往消费过程是一种线性过程，即经济系统致力于把自然资源转化成产品和货物以满足人们提高生活质量的要求，用过的物品则被当作废物抛弃。正如施里达斯·拉夫尔所指出的：“消费问题是环境危机问题的核心，人类对生物圈的影响正在产生着对环境的压力并威胁着地球支持生命的能力，从本质上说，这种影响是通过人们使用或浪费能源和原材料所产生的”[7]。因此，消除生态危机不仅要从产品设计、制造、中间代谢物处理、工业技术布局等方面做出努力，而且还要实现消费过程生态化。
首先要减少消费量。大量事实表明，真正濒临灭绝的资源不是原材料和能源，而是我们的环境承载力。它已经由于原材料和能源的使用而受到破坏。臭氧层耗损，全球变暖，海洋污染都是例证。因此，保护生态环境首先要做的是减少消费量，尤其是要减少那些对生活和生产不一定是必需的消费内容。其次，开发替代产品。有些产品是生活和生产所必需的。例如筷子是亚洲一些国家的主要餐具。一次性木制筷子已经相当流行，但生产这样的筷子却需要大量的优质木材，需要砍伐很多林木。而森林的破坏对植物、动物、气候、水土保持等都是极其不利的。因此，我们不能仅仅把目光放在那些有污染物排放的工业生产项目上，还要学会放弃使用某些产品（如一次性筷子，一次性纸杯），而利用另一些产品（如循环使用的筷子）。在使用替代产品时，为了满足消费者要求，我们还应开发出相配套的技术措施（如对筷子消毒的技术）。当然，我们讨论这个问题目的并不局限在选择什么样的筷子，而是在于寻求一种技术，利用这种技术可以开发出对生态更具有保护意义的替代产品。其三，改变消费方式，回收用过产品。北半球国家的消费方式已经使地球以及大气环境遭到严重破坏，许多资源不再富有，现在一些富国已经认识到了这一点，并努力改变以往消费方式。但一些发展中国家对这种消费方式则十分青睐。对此，我们必须制定相应的政策，引导消费者向可持续消费方式改变。另外，我们还要注意回收用过的产品，如塑料、金属等。因为，“从地球环境出发看问题，如果对废弃物只采取焚烧等简单的处理方法，地球环境将日益受到破坏，因此，物资再生利用不只是废物的再次资源化，它还包含了将还可以使用的东西搬运到需要它的地方去的意思。比如说，用于商品包装的纸板箱，如果有一个拥有回收检验的全国网络的话，它就有可能被使用好几次，这就对森林保护做出了巨大的贡献[8]。其四，发挥市场商务在消费生态化中的作用。同其它服务一样，人们并不认为超级市场商务是一个有重大环境影响的部门，然而零售商的地位介于消费者与生产者之间，就这种居间角色而言，它们也许能引发消费性产品供应链的环境革新。“零售公司可以利用它们的驾驭能力来影响供应商提供环境上改善的产品，以及促进工艺上的环境改善。”“零售商也许能通过定价、广告、显示等来影响客户在有利于环境上改善的产品方面的偏爱”[9]。商店完全有能力督促生产商生产出“绿色产品”或“准绿色产品”。如果这个目标实现了，那么工业生态化已经实现了一大部分。
收稿日期：2000-09-05