http://bfqmb.cn 2012-05-04 17:21 來源:中國自動化學(xué)會專家咨詢工作委員會
每個行業(yè)都有主流的技術(shù)方向及解決方案,但是并不意味著其永遠(yuǎn)可行,當(dāng)出現(xiàn)各種瓶頸和阻礙時,人們則會轉(zhuǎn)換思路,另辟蹊徑,特別是來自全球環(huán)境的壓力和資源的日益緊張,各國科學(xué)家在不斷尋求各種替代技術(shù),追求可持續(xù)的生產(chǎn)方式,以降低溫室氣體的排放。由此,給世界帶來新一輪的革新與顛覆。
“替代”的曲折之途
相對業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)而主流的技術(shù)而言,替代技術(shù)畢竟屬于新生事物,帶著些許新銳、青澀,甚至是風(fēng)險,只有經(jīng)受住實(shí)際應(yīng)用及市場的檢驗(yàn)和滌蕩,假以時日方可“修成正果”,有望名符其實(shí)地成為“龍頭老大”。
例如,在尋找取代氟利昂替代技術(shù)的過程中,就一波三折。
根據(jù)《蒙特利爾協(xié)議》的規(guī)定,全球?qū)⒃?030年全面禁止對氟利昂的氯氟烴(CFC)類物質(zhì)的使用,尋找氟利昂替代工質(zhì),已成為制冷行業(yè)最迫切的任務(wù)。而人工合成制冷劑新型冷媒R410-A,雖然對臭氧層沒有明顯破壞作用,但其引發(fā)的溫室效應(yīng)與氟利昂不相上下。
這時,含氫氯氟烴(HCFC)受到青睞。但科研人員發(fā)現(xiàn),其雖比CFC對臭氧層的破壞力要小,但依然有較強(qiáng)的破壞能力,特別是其在一些發(fā)展中國家產(chǎn)量巨大會帶來更大的不良效應(yīng)。此外,它的溫室氣體效應(yīng)比CFC更甚,其全球變暖潛能值(GWP值)是CFC的兩三倍。
于是,一波剛平,一波又起。1992年11月,《蒙特利爾議定書》第4次締約方會議把HCFC列入黑名單。各國將從1996年起凍結(jié)含氫氯氟烴的生產(chǎn)量,到2030年完全禁用。1997年,發(fā)達(dá)國家決定,全面禁用含氫氯氟烴的時間從2030年提前至2020年,發(fā)展中國家則需要在2040年之前全面禁用。
全球新一輪淘汰消耗臭氧層物質(zhì)的運(yùn)動再次掀起。1991年,美國聯(lián)信公司(現(xiàn)為霍尼韋爾公司)研制出一種對臭氧層沒有任何破壞作用的氫氟烴(HFC)混合制冷劑R410-A。該公司于1996年因此獲得美國環(huán)境保護(hù)署授予的“大氣臭氧層保護(hù)獎”。
不過,新麻煩接踵而至。研究者發(fā)現(xiàn),HFC對臭氧層非常友好,溫室效應(yīng)卻十分強(qiáng)烈。歐盟在2006年規(guī)定,包括HFC在內(nèi)的氟氣體的生產(chǎn)、使用和進(jìn)出口將受到嚴(yán)格控制。
這時,人們將目光投向另一種既不破壞臭氧層、溫室效應(yīng)又比較低的替代品——以R600-A為代表的碳?xì)浠衔?。這種替代物已被用于冰箱制冷,但它并不適合數(shù)量龐大的家用空調(diào)行業(yè)。其原因在于冰箱制冷量小,每臺冰箱平均只需用50克碳?xì)浠衔铮颗_空調(diào)設(shè)備平均需要1公斤左右的碳?xì)浠衔?。特別是,普通分體式空調(diào)有一半安裝在室外,碳?xì)浠衔镌陂L期日照之下可能爆炸。
于是,目前國際上致力于開發(fā)適合分體空調(diào)的以碳?xì)渲评鋭㏑290(丙烷)為冷媒的制冷新技術(shù)。去年7月,傳來好消息。由中德合作的全球首例以“丙烷”作為冷媒取代氟利昂的分體式空調(diào)示范生產(chǎn)線順利通過專家組驗(yàn)收,這意味著為全世界新型冷媒技術(shù)路線的選擇開辟了一條新的出路,對推動新型環(huán)保制冷劑應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。隨著該技術(shù)的進(jìn)一步推廣使用,全球每年可減少溫室氣體排放1億噸。
然而,此項(xiàng)新的替代技術(shù)是否為既制冷又環(huán)保的權(quán)宜之策,不知哪天會再被取而代之呢?相信時間會作出應(yīng)答。
“替代”技術(shù)的勃勃生機(jī)
盡管道路是曲折的,但為了人類未來的可持續(xù)生存和發(fā)展,科研人員仍樂此不疲,有了新的想法即會積極嘗試,期盼發(fā)現(xiàn)一個新的大陸或是一片海闊天空。正如沃爾特•迪斯尼所言:“只要敢于夢想,你就一定可以做到。”
從農(nóng)業(yè)廢棄物中發(fā)現(xiàn)動力與從甘蔗中找到橡膠元素,即是兩個給人們帶來驚喜的成功案例。
當(dāng)全球的石油和天然氣儲量迅速減少,有人試圖用糧食作物谷物生產(chǎn)生物燃料乙醇而導(dǎo)致食品價格上漲,加劇了全球貧困程度,顯然這不是解決問題的方向。這時,芬蘭科伯利生物技術(shù)有限公司把目光投向了非糧又非木的農(nóng)業(yè)廢棄物,如稻草、秸稈、蔗渣、竹子、蘆葦?shù)取?br />
在糧食等農(nóng)作物種植生產(chǎn)加工過程中,全球產(chǎn)生約50億噸農(nóng)業(yè)剩余物,其中大部分被焚燒或丟棄在田野中,相當(dāng)于造紙木材用量的10倍。而這些非木非糧農(nóng)業(yè)剩余物可以作為生產(chǎn)造紙紙漿和生物燃料乙醇的原料,其巨大的年產(chǎn)量和可持續(xù)利用性決定了其具有巨大的利用空間和發(fā)展?jié)摿?。而由此誕生的清潔高效的精煉技術(shù)被世界銀行國際金融公司和美國能源部評為最環(huán)保、最經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。
據(jù)介紹,該公司的精煉技術(shù)能夠?qū)r(nóng)業(yè)剩余物和非木且非糧食的生物質(zhì)資源加以循環(huán)利用并生產(chǎn)出高質(zhì)量的造紙纖維、乙醇和化學(xué)試劑。采用formicofibTM處理技術(shù)針對非木造紙纖維加以精煉,可用于紙張、紙板、包裝和衛(wèi)生用品等。formicobioTM是利用非糧生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇的處理技術(shù),可選擇性地從生物質(zhì)中分離纖維素、半纖維素。
合成橡膠的原材料是石油,還需要與天然橡膠按一定比例混合才能制成。全球天然橡膠生產(chǎn)國協(xié)會(ANRPC)日前表示,隨著世界各國的發(fā)展,特別是亞洲一些新興市場的需求擴(kuò)大,未來幾年天然橡膠的供應(yīng)會一直很緊張,價格會有很大的漲幅。而石油的價格更是在不斷飆升。
作為替代方案,兩三年前德國特殊化學(xué)品公司朗盛計(jì)劃使用完全從可再生資源甘蔗中所提取的乙烯為原料。當(dāng)該公司的科研人員在巴西完成了從當(dāng)?shù)氐母收嶂刑崛【凭陨a(chǎn)乙烯的試驗(yàn)性工作之后,這一想法得以實(shí)現(xiàn)。
去年在德國杜塞爾多夫及中國北京舉辦的朗盛橡膠日活動上,該公司展示了全球首款從甘蔗中提取的生物基三元乙丙橡膠產(chǎn)品Keltan Eco,主要用于生產(chǎn)汽車門密封條和雨刮器。經(jīng)檢測,其品質(zhì)完全可與同類產(chǎn)品相媲美。朗盛已于近期對該產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn),計(jì)劃初期年產(chǎn)量約1萬噸。
據(jù)介紹,Keltan Eco使用的是直接來自甘蔗的一代產(chǎn)品,如甘蔗的糖分。而下一步將針對二代產(chǎn)品,如甘蔗葉和甘蔗渣進(jìn)行深度開發(fā)。
順著“替代”的思路,朗盛已經(jīng)開始尋找主要用于輪胎產(chǎn)業(yè)的丁基橡膠的替代原料。該公司正與總部設(shè)在科羅拉多州的Gevo有限公司合作,通過另一種作物玉米生產(chǎn)丁基橡膠所需的關(guān)鍵原材料——異丁烯。
顯然,這樣的替代產(chǎn)品性能優(yōu)異,而且還減少了能源消耗和企業(yè)的碳足跡。
防止技術(shù)更替中的風(fēng)險
由于技術(shù)的不斷進(jìn)步、速度的加快,或者技術(shù)路線的改變,同一個產(chǎn)品、同一個行業(yè)就會產(chǎn)生新老技術(shù)的更替及一系列甚至是顛覆性的風(fēng)險。
相對于人類歷史上以前的幾次工業(yè)革命而言,目前我們迎來了以新能源為首的“綠色工業(yè)革命”,即新能源、新材料、新環(huán)境、新生物的科技革命。無疑,對一個國家而言,發(fā)展哪些新興產(chǎn)業(yè),如何確定技術(shù)路線,如何最大限度地減少在技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中新技術(shù)替代原有技術(shù)所造成的風(fēng)險問題,對該國的產(chǎn)業(yè)安全至關(guān)重要。
有專家指出,這種風(fēng)險主要表現(xiàn)在,首先、大量技術(shù)研發(fā)投資無法收回,即已進(jìn)行了大量投資,由于新技術(shù)出現(xiàn)而顛覆了原有技術(shù)造成的損失;其次,產(chǎn)業(yè)裝備上的投資損失,造成某個技術(shù)路線的整套裝備都可能報廢;再有,老技術(shù)企業(yè)退出產(chǎn)生銀行壞賬的處理、人員遣散成本等問題。
防止技術(shù)更替的風(fēng)險對策有,密切關(guān)注國際上新技術(shù)的發(fā)展,捕捉和跟蹤新信息,特別是一些重大產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)進(jìn)展,并及時評估每項(xiàng)新技術(shù)可能給各個產(chǎn)業(yè)帶來的機(jī)會和風(fēng)險;要清楚國內(nèi)新技術(shù)研發(fā)的分布和水平情況,摸清新技術(shù)究竟掌握在誰手里及進(jìn)展程度;密切關(guān)注外資并購及對國內(nèi)技術(shù)的收購情況,支持國內(nèi)技術(shù)研發(fā)的產(chǎn)業(yè)化、市場化,必要時采取政府采購、國防采購等措施支持國內(nèi)的新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等。
另外,在一些重大技術(shù)的總體發(fā)展上,要從國家層面明確采取的技術(shù)戰(zhàn)略是跟隨、同步還是趕超戰(zhàn)略。如在電動車方面,若采取跟隨戰(zhàn)略,就是人家給你什么技術(shù)你就用什么技術(shù);同步戰(zhàn)略,就是你搞什么技術(shù)我也搞什么技術(shù),替代咱們一起替代;超前技術(shù)進(jìn)步的戰(zhàn)略,指新技術(shù)的市場化、產(chǎn)業(yè)化,要避免你的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化后,替代技術(shù)所產(chǎn)生的較大損失。這三種戰(zhàn)略不同,采取何種戰(zhàn)略,主要取決于自身的人力資本與技術(shù)儲備。
美國總統(tǒng)奧巴馬上臺以來,首先在能源技術(shù)發(fā)展路線方面做出部署,由此帶來重大轉(zhuǎn)折。美國政府計(jì)劃在未來5年投入1500億美元,用于能源新技術(shù)方面的大規(guī)模投資建設(shè)。目前包括超導(dǎo)電網(wǎng)、智能電網(wǎng)、太陽能、光伏電池等在內(nèi)的一系列能源新技術(shù)儲備已經(jīng)充足,這是繼IT革命之后,美國在技術(shù)大規(guī)模更替方面的主要方向之一,也是在做新能源、新技術(shù)的籌備。
另外,為刺激混合動力汽車的大規(guī)模使用,奧巴馬政府?dāng)M用減稅的辦法,采用為美國人購買混合動力汽車每臺補(bǔ)貼7000美元的刺激政策,期望到2015年美國市場上能夠有100萬臺美國本土生產(chǎn)的插電式混合動力汽車。
按照歷史經(jīng)驗(yàn),每當(dāng)在發(fā)展中出現(xiàn)重大危機(jī)或轉(zhuǎn)折關(guān)頭,如果一個國家能提出一個跨越十年乃至二三十年的技術(shù)戰(zhàn)略,將會給該國帶來切實(shí)利益,使之走出危機(jī),同時也能為世界制定出一套相關(guān)技術(shù)規(guī)則,促使技術(shù)不斷更替,推動生產(chǎn)力前進(jìn)發(fā)展。