张懿院士：绿色过程工程与循环经济

中国工程学院院长、中国科学院过程工程研究所研究员张懿女士

10月17日，首届曹妃甸论坛召开第四次全体会议。本届分论坛的主题是“循环经济与生态城市建设”。出席论坛的有国家有关部委的领导、兄弟省市的代表、国际组织、友好省州市的代表，以及各界友好人士、著名专家和知名企业家等各界嘉宾。以下是中国工程学院院长、中国科学院过程工程研究所研究员张懿女士在第四次全体会议暨第三分论坛上的发言：

主持人（周纯峰）：下面有请中国工程学院院长、中国科学院过程工程研究所研究员张懿女士，发言的题目是《绿色过程工程与循环经济》。请大家欢迎！

张懿：大家下午好。

应该说自然生态对于资源、能源供给的有限性和环境容量的有限性和人类发展需求无限性之间的矛盾，本来是世界各国发展的共性问题，中国还有自己的国情。我们国家重化工业增长非常快，今天上午我看了京唐钢铁公司，生产发展的速度非常快。因为我们现在已经是世界制造业的大国，等于说为世界提供了高份额的基础原材料，而这些高份额的基础原材料，应该说都是资源能源密集型的工业。所以说我们的经济增长付出的资源环境代价是非常大的。

举个例子。主要金属原材料的需求量都是以年20%在增长，钢铁和有色金属总产量已经连续六七年居世界第一位。另一方面我国人均资源储量不足，需求在逐年的上升，刚才环保部的部长已经详细的跟大家分析过了。总体来讲，国家的战略需求在工业化发展的阶段重化工业增长的速度很快，资源环境的代价是很沉重的。我们作为世界制造业的大国，现在还不是强国，资源利用率很高，废弃物很多，优质资源短缺。工业的高速发展对环境的压力是非常沉重的，资源环境的总体形势是严峻的。

中国经济高速发展阶段城镇化的进程在加速，大概每年增加1000万人口，中国成为世界第四经济体，是一个制造业的大国。资源能源的人均保有量还低于世界的平均水平，制造业的技术相对落后，人均消耗很高，工业废弃物单位产品、单位GDP造成的工业浪费和农村非生态型农业的发展给环境杂用了严峻的压力。能源环境难以支撑我们国家的快速发展，面对人类的可持续发展，清洁能源和循环经济是唯一的选择，或者说循环经济是节能减排和环境保护的基本途径。中国对今年的3月份联合国提出来“绿色新政”的发展纲要也是做了积极的响应，应该说资源节约、环境保护成为我们国家的基本国策，减缓气候变化，发展低碳经济，走可持续发展道路是保持绿色增长的战略需求。

循环经济经济的由来是解决自然生态资源能源和环境的有限性和人类社会经济发展不断对资源、能源、环境需求无限性之间的矛盾，在这个基础上提出来所谓的循环经济。把废弃物的无限排放和废弃物能够在资源化返回到生产系统。譬如说碳、氢、氧元素在地球生态循环中是平衡的，我们现在的生态是怎么样模拟自然界的生态循环，实现资源利用的最大化和环境影响的最小化。在循环经济实施的过程当中，应该说企业也可以取得经济效益和社会效益协同的优化。生态循环经济的发展模式是综合利用环境影响的可持续生态模式，从设计、制造、包装、运输，一直到使用、报废到再利用，从整个产品生产的生命周期开始，也包括多层面的，从产品生产过程的公司、工厂、地区、国家一直到全球，总体上是追求环境的影响最小，而资源的利用率最高，同时达到经济和环境的协调。

我们国家循环经济这个基本国策为科技工作者提供了广阔的创新空间。昨天贾庆林同志也讲了，全世界绿色增长必须要用科技进步来推动，我现在讲一下“绿色过程工程”和循环经济的关联，或者说“绿色工程”原则是总体上考虑工艺过程和产品，使用系统分析和集成的方法，首先评估它对环境的影响，尽可能的减少自然资源和能源的消耗，就是所谓的源头减量。通过技术革新和发明是现在传统主流工艺基础之上创造性地提出新的工程的解决方案，使得物质的利用、能源利用和生态效率都能够达到最优化的、多层的循环利用。

“绿色工程”我可以分解成四个层面，一个是面对原料选择，现在提到可再生能源，譬如说可再生的资源来替代毒性的不可再生的资源。还有资源高效清洁的转化，我的专业背景是化学化工环境，像钢铁冶炼过程，怎么开发非传统的操作条件，尽可能采用温和的转化，也包括生物的转化，来完成过程工业物质转化的过程。

从另外一个层面是如何实现过程的强化和系统集成。譬如说今天看的高炉的过程，如何提高高炉的利用系数，中间所采取的过程强化的措施，譬如说高控温，怎么建立一个热流的循环系统，怎么样喷煤。除了单体设备，一个公司甚至于是一个区域，或者是到国家和世界的层面，都有总体优化集成的问题。

面向产品我们现在开发绿色的产品，要有绿色的设计方法。包括整个产品的生命周期，如何贯彻“绿色”的理念，包括要考虑它以后的回用、资源循环等等，实现多组合的利用。

生态工业园的设计，总体上应该围绕源头减量的核心技术，同时考虑到能量和物质流系统在园区的规划。共生的生态网络建设，不同的产业如何把这个产业譬如说中间体或者废弃物作为另外一个产业的原料来实现产业之间的偶合集成，来达到资源多层面的最优化的利用，同时也包括文化的认同等等。

我现在介绍一下循环经济的技术体系，因为人类基本的生产活动实际上就是对资源进行转化利用。资源的转化利用当中必须消耗大量的能源，分成过程制造业和装备制造业。过程制造业也主要是对原生的资源进行转化，包括矿产资源、油气资源、生物质资源，我们如何建立一个清洁资源转化的一个绿色过程，这就需要我们更新或者改造原有的传统工艺和设备进行实现。这里也包括废弃物的资源化利用，如何实现产业的链接。循环我们要求尽可能地在源头或者说完成短程的循环，这个能耗的代价相对来说是少的。绿色循环经济体系也包括生物质的加工利用，包括过程的模拟和放大集成，也包括生态原料的替代技术，包括产品的设计。

我简单演示一下研究院具体的实例。比如说我们直接参与的弱化工的清洁生产的替代技术，使得原来1200度进行的过程200度就可以进行，可以使资源转化率从原来的75%增加到98%到99%，接近理论的回收率。这种新的过程就使得毒性的废弃物压制到最小，甚至实现综合利用，实现零排放。

第二个例子是生物学利用。包括农业的废弃物秸秆转化为工业原料，同时用它生产乙醇的液体燃料等等。包括各种的二次资源，像唐钢就有很多二次资源，包括能流，比如三炉的煤气怎么进行合理的配置进行清洁高效合理的利用。包括高炉过程的废弃物、转炉过程的废弃物和建材怎么衔接等等。包括各种有色的二次资源，包括研究新型的介质、新型的分离工艺，研究新的化学转化和生物转化的技术，来实现二次资源高效情节的转化。

（如图）这是我们在济钢做的关键转换技术。

今天很多的外国专家都提到再生能源，因为能源是一个核心问题，是世界应对气候变化的一个焦点问题。我们研究太阳光的光伏发电技术，中国最大的光伏发电电网在敦煌，我们所承担的太阳能热发电系统在北京延庆建立了一个塔式的热电站，还有许多化合物的太阳能电池。这也是科技界热点的研究内容。

（如图）这里展示的是碳循环的过程。我们开发物质转化的清洁技术会有什么样的前景呢？比如说氢能能够有效地、廉价地生产，那么氢加上二氧化碳就可以合成甲醇，这就展示了一个在世界范围内碳循环的路径。这个路径开发新的催化技术或者是有太阳能进入的新的催化技术来完成氢和二氧化碳的清洁合成，就使得单纯燃烧的二氧化碳构成了闭路的循环。

我本身是搞科技的，希望在世界范围内加强国际合作，联合国已经有了“绿色新政”的纲要，从我们国家来说，我们有自己特殊的国情，因为重化工业的发展阶段资源能源利用率和发达国家相比还有很大的差距，这段的差距我们还要赶上。在这个基础上加强应对全球变化和应对二氧化碳减排，我们的压力就更大。在这个基础上，我们希望能够加强国际合作，从国家层面强化支持科研转化力度，加快产业的清洁生产和循环经济的技术升级。

怎么样推进循环经济产业和财税政策加快建立和完善，严格行业的准入标准，加快淘汰重污染和企业落后的生产工艺。譬如加强环境立法，完善环境标准，加大环境投入，强化环境管理。

依靠科技进步来发展可再生的能源提高能效，控制温室气体的排放，这也是中国作为大国的责任，要加强合作，为世界的“绿色增长”做出贡献。谢谢大家！

文章作者：索比太阳能