应用生态学第六章工业生态学与清洁生产
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催生新清洁生产清洁生产自其诞生以来,迅速发展成为国际环保的主流思想,有力推动了世界各国的环境保护。
今天,已经很难找到一个没有开展过清洁生产活动的国家或地区了。
各国在清洁生产实践中不断创新,新的清洁生产思想、新的清洁生产工具大量涌现,丰富了传统清洁生产,催生着新清洁生产。
清洁生产不间断的跋涉清洁生产思想自诞生以来,一直在不断创新、不断丰富。
国际上称其为“不间断的跋涉”。
从名称上看,美国20世纪80年代提出污染预防前后,到联合国环境署正式推出清洁生产定义,清洁生产的名称经历了废物规避、低废物工具、废物最小化、废物预防、源削减、源控制等一系列变化。
从内容上看,清洁生产不但从最初的化工企业清洁生产审计、发展到包括一、二、三产业各种类型组织的审计,而且其广度和深度迅速发展。
从总体上看,发达国家推行清洁生产主要采用的是供给式推动机制。
这种机制不能大面积地有效地激发组织自主地进行清洁生产。
各国清洁生产近几年在推行中都遇到一些问题,这些问题集中的体现是,主动要求进行清洁生产审计的组织不多、通过审计的成果也很难持久。
发展中国家推动清洁生产采用的也是供给侧机制。
但是由于政府经费不足,好的企业不多,推动清洁生产往往依靠发达国家或国际组织的赠款项目。
近几年来,清洁生产领域新的概念、新的实践层出不穷,有关于推行机制的,也有关于技术方法的;有的深化和丰富了清洁生产思想,有的开创和实施了新的清洁生产工具。
这些理论和实践为创立新清洁生产打下了良好的基础。
新清洁生产的主要内容联合国环境署对清洁生产的定义为:一种新的环境战略,也是一种新的思维方式,其具体实施要依靠清洁生产工具。
该定义把清洁生产提高到一种思想的高度,突出了整体预防、生态效率、环境战略、全生命周期等重要概念,覆盖了生产过程、产品和服务,十几年来盛用不衰。
由于清洁生产最初是由企业提出来的,不难看出,在联合国环境署的这一定义中保留了过深的企业层次的烙印,对高层次的和大范围的清洁生产涉及较少,缺乏指导作用。
环境战略持续运用于生产过程、产品和服务中,以提高生态效率,并减少对人类及环境的风险。
(1)对生产过程而言,要求节约原材料和能源,淘汰有毒原材料,减少和降低所有废弃物的数量及毒性;(2)对产品而言,要求减少从原材料提炼到产品最终处置的整个生命周期的不利影响;(3)对服务而言,要求将预防性的环境战略结合到服务的设计和所提供服务的活动之中。
原则:持续性预防性综合性清洁生产《清洁生产促进法》是指不断采取改进设计,使用清洁的能源和原理,采用先进的工艺技术和设备,改善管理,综合利用等措施,从源头削减污染,提高资源利用率,减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境危害。
…实施清洁生产的重要意义(理解)①走可持续发展道路的必经之路②促进经济增长方式转变,提高经济增长质量和效益的有效途径和客观要求③防治工业污染的必然选择和最佳模式④现代工业发展的基本模式和现代文明的重要标志,是企业树立良好社会形象的内在要求⑤有利于消除国际贸易壁垒⑥是促进环保产业发展的重要举措⑦实现工业污染源稳定达标和总量控制的重要手段,是提高全民族的环境意识的重要途径⑧?⑨提高企业核心竞争力、减少企业的环境风险等2清洁生产与末端治理的区别(1)清洁生产侧重“防”,末端治理侧重“治”;(2)清洁生产实现了环境效益与经济效益的统一;而传统的末端治理只有环境效益,没有经济效益;(3)清洁生产对于企业来讲有动力,能主动;末端治理对于企业没有太大动力,比较被动;(4)清洁生产可以持续,而末端治理不易持续。
清洁生产与末端治理的关系末端治理是清洁生产的补充,是清洁生产的最后环节,两者应长期并存:3什么是工业生态学工业生态学是一门研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程及其生命支持系统相互关系的学科。
(工业生态学的三个应用层次:企业内部、工业系统内部、区域或全球范围)生态工业(理解)按生态经济(学)原理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型进化型工业,它通过两个或两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合使物质和能量多级利用、高效产出或持续利用。
清洁生产的理论基础知识概述1. 环境影响评价:清洁生产的理论基础之一是环境影响评价(EIA),它是对项目、规划或政策对环境产生的直接或间接影响进行系统评估的过程。
通过EIA,可以评估清洁生产对环境的影响,提出有效的改善措施,保护环境。
2. 污染预防原则:清洁生产以预防污染为原则。
通过技术创新和生产工艺优化,减少或消除有害物质和废弃物的产生,从根本上预防环境污染。
3. 资源有效利用:清洁生产理论基础还包括资源有效利用。
通过优化生产过程,提高能源和原材料的利用效率,减少对资源的浪费,实现可持续发展。
4. 生命周期评价:清洁生产还涉及生命周期评价(LCA),它是对产品从原材料提取、生产、使用到废弃处理的整个生命周期进行评价。
通过LCA,可以全面评估产品对环境的影响,为设计清洁生产提供科学依据。
5. 绿色化学工程:清洁生产的理论基础还包括绿色化学工程。
采用可再生资源和环境友好的化学工艺,减少有害物质的使用和排放,实现循环经济和可持续发展。
综上所述,清洁生产的理论基础涵盖了环境影响评价、污染预防、资源有效利用、生命周期评价和绿色化学工程等多个方面的知识。
这些理论基础为实现减少环境污染、提高资源利用效率、促进可持续发展提供了科学依据和方法论。
清洁生产是在工业生产和产品制造中获取经济效益的同时最大限度地减少环境影响。
清洁生产理论基础还包括以下方面的知识:6. Eco-design(生态设计):清洁生产倡导产品的生态设计,即从产品设计阶段就注重生态环境的保护。
通过设计节能、减排和环保的产品,减少资源消耗和环境负担。
生态设计考虑产品的整个生命周期,从原料选择、制造、使用到废弃处理,以最小化对环境和资源的影响。
7. 工业生态学:清洁生产理论基础也涵盖工业生态学。
工业生态学研究工业系统内部和外部各种因素之间的相互作用,以实现资源的最大利用和废弃物的最小排放。
通过工业园区内部循环利用能源、废料和副产品,以及园区之间的资源共享和废物互换,实现循环经济,减少资源消耗和环境压力。
生态工业与清洁生产1 生态工业的缘起自18世纪以来,工业革命开创了机器大生产的新时代,以机器为现代工业的出现,是世界面貌发生了根本的变化,为人类创造和发展了以巨大物质财富为主要特征的现代文明。
然而,伴随着着以过程,也出现了资源短缺、能源危机、环境污染和生态破坏等一系列全球性的严重危机。
危机告诉人们,传统工业发展模式已难以为续,迫使人们对工业发展历程中传统的高投入、高能耗、高污染的工业发展模式进行深刻的反思。
然而,在现实的选择中,人们并不希望限制或放弃工业化成果来谋求危机的解除。
事实上,全球日增的人口及其对物质资源需求的刚性增长说明,这种想法也是行不通的。
因此人们所希望的是,在创造和享受工业文明的同时,最大限度地减轻他的负面影响,从而达到持久的实现福利增长和人与自然和谐相处。
在这种思想指导下,经济学家和工业界对工业的发展模式进行过了大量的探索。
当时称为工业共生现象,这就是生态工业的雏形。
1989年,美国通用汽车公司两位研究人员在《科学的美国人》发表的一篇文章中,正式提出“工业生态学”和“工业生态系统”的概念,这一创造性的提法引起了广泛关注。
1993年,受到卡隆堡的启发,美国商人保罗.霍科恩在《商业生态学》一书中,也提出工业生态系统和生态工业园的问题。
1994年,加拿大新斯科舍省达尔湖西大学的一个研究小组明确提出了生态工业园区的设想。
在所有提法中最有代表性的是,1991年10月,联合国工业发展组织提出了“生态可持续工业发展(Ecological sustainable industrial development)”的概念,用一只名一种对环境无害或生态系统可以以长期其承受的工业发展模式,由于他是一种环境与发展兼顾的模式,并成为全球可持续发展在工业方面的具体体现。
这是现代工业发展历史性的重大转折,这一概念的提出,标志着未来工业的主导发展方向,即由传统工业发展模式转向生态工业的可持续发展模式,不少专家预言,生态工业将成为21世纪全球工业发展的主旋律。
第一章工业生态学与清洁生产第一节工业生态学工业生态学并非全新的概念,二十世纪六十年代的科技文献中已经时而出现这一个词了,但是没有更为深入的研究。
1989年Robert A.Frosch(罗伯特·弗罗施)和N.Gallopoulos(尼古拉斯·加勒朴斯勒)在《科学美国人》上一篇题为“制造的策略”的文章中重新提出来工业生态学。
从此以后,工业生态学走上了充满活力的发展之路。
工业生态学是针对工业化及其对自然系统的影响,通过运用生物系统原理和生态系统的结构、功能的基本模式形成了现代工业的管理思想和综合管理工具。
可以毫不夸张地说,目前,工业生态学正在成长为一个由工程学、生态学和生物经济学交叉构成的科学与技术的崭新领域。
1.工业生态学的产生背景自18世纪以来,工业革命开创了机器大生产的新时代,以机器为现代工业的出现,是世界面貌发生了根本的变化,为人类创造和发展了以巨大物质财富为主要特征的现代文明。
然而,伴随着着以过程,也出现了资源短缺、能源危机、环境污染和生态破坏等一系列全球性的严重危机。
危机告诉人们,传统工业发展模式已难以为续,迫使人们对工业发展历程中传统的高投入、高能耗、高污染的工业发展模式进行深刻的反思。
然而,在现实的选择中,人们并不希望限制或放弃工业化成果来谋求危机的解除。
事实上,全球日增的人口及其对物质资源需求的刚性增长说明,这种想法也是行不通的。
因此人们所希望的是,在创造和享受工业文明的同时,最大限度地减轻他的负面影响,从而达到持久的实现福利增长和人与自然和谐相处。
在这种思想指导下,经济学家和工业界对工业的发展模式进行过了大量的探索。
当时称为工业共生现象,这就是生态工业的雏形。
1989年,罗伯特·弗罗施和尼古拉斯·加勒朴斯勒在《科学的美国人》发表的一篇文章中,正式提出“工业生态学”和“工业生态系统”的概念,这一创造性的提法引起了广泛关注。
1993年,受到卡隆堡的启发,美国商人Paul Hawken(保罗.霍肯)在《商业生态学》一书中,也提出工业生态系统和生态工业园的问题。
第一章工业生态学与清洁生产第一节工业生态学工业生态学并非全新的概念,二十世纪六十年代的科技文献中已经时而出现这一个词了,但是没有更为深入的研究。
年 (罗伯特·弗罗施)和(尼古拉斯·加勒朴斯勒)在《科学美国人》上一篇题为“制造的策略”的文章中重新提出来工业生态学。
从此以后,工业生态学走上了充满活力的发展之路。
工业生态学是针对工业化及其对自然系统的影响,通过运用生物系统原理和生态系统的结构、功能的基本模式形成了现代工业的管理思想和综合管理工具。
可以毫不夸张地说,目前,工业生态学正在成长为一个由工程学、生态学和生物经济学交叉构成的科学与技术的崭新领域。
.工业生态学的产生背景自世纪以来,工业革命开创了机器大生产的新时代,以机器为现代工业的出现,是世界面貌发生了根本的变化,为人类创造和发展了以巨大物质财富为主要特征的现代文明。
然而,伴随着以过程,也出现了资源短缺、能源危机、环境污染和生态破坏等一系列全球性的严重危机。
危机告诉人们,传统工业发展模式已难以为续,迫使人们对工业发展历程中传统的高投入、高能耗、高污染的工业发展模式进行深刻的反思。
然而,在现实的选择中,人们并不希望限制或放弃工业化成果来谋求危机的解除。
事实上,全球日增的人口及其对物质资源需求的刚性增长说明,这种想法也是行不通的。
因此人们所希望的是,在创造和享受工业文明的同时,最大限度地减轻他的负面影响,从而达到持久的实现福利增长和人与自然和谐相处。
在这种思想指导下,经济学家和工业界对工业的发展模式进行过了大量的探索。
当时称为工业共生现象,这就是生态工业的雏形。
年,罗伯特·弗罗施和尼古拉斯·加勒朴斯勒在《科学的美国人》发表的一篇文章中,正式提出“工业生态学”和“工业生态系统”的概念,这一创造性的提法引起了广泛关注。
年,受到卡隆堡的启发,美国商人(保罗.霍肯)在《商业生态学》一书中,也提出工业生态系统和生态工业园的问题。
年,加拿大新斯科舍省达尔湖西大学的一个研究小组明确提出了生态工业园区的设想。
在所有提法中最有代表性的是,联合国工业发展组织年月提出的“生态可持续工业发展()”的概念,认为工业生态一种对环境无害或生态系统可以长期承受的工业发展模式,是一种环境与发展兼顾的模式,并成为全球可持续发展在工业方面的具体体现。
这是现代工业发展历史性的重大转折,这一概念的提出,标志着未来工业的主导发展方向,即由传统工业发展模式转向生态工业的可持续发展模式,不少专家预言,生态工业将成为世纪全球工业发展的主旋律。
尽管工业生态学还十分稚嫩,但已经表现出了某种成熟的形态,标志之一是年春季美国麻省理工学院出版了《工业生态学》杂志,这是世界上第一本专门介绍这一正在发展中的学科的学术刊物。
.工业生态学的内涵和意义我们习惯上认为工业体系是与生物圈相对立的,工厂和大自然的存在形式和空间分布是相互隔离的。
带着这种局限性的观念,就不可避免地忽视了工业体系对“外界”、对其周围世界、对“环境”的影响。
环境保护主义者们,以及他们的先驱者们,长期以来,关注的是工业活动造成的不良后果,即污染对生态系统造成的破坏;但工业体系的运行机制本身始终在他们的研究范围之外。
工业生态学理论和实践拓宽了我们的观念,认识到工业体系是生态体系的一种特殊式样,如同生物生态系统一样具备物质、能量以及信息的流动及储存功能。
而且,工业体系总起来说是建筑在为之提供物质、资源与服务的生物圈基础上的人为色彩较为浓重生态系统。
因此,工业生态系统与生物圈之间存在着广泛的多少有些直接的相互影响。
生态工业是按经济生态原理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型、进化型产业。
与传统工业不同(表—),生态工业通过两个或两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合,使物质、能量能多级利用、高效产出,资源、环境能系统开发、持续利用,工企业发展的多样性与优势度,开放度与自由度,力度与柔度,速度与稳度达到有机结合,污染负效益变为经济正效益。
“在传统的工业体系中,每一道制造工序都独立于其他工序,消耗原料,产出将销售的产品和将堆积起来的废料;我们完全可以运用一种更为一体化的生产方式来代替这种过于简单化的传统生产方式,那就是工业生态系统。
表—生态工业不同于传统工业的特征类别特征横向耦合不同工艺流程间的横向耦合及资源共享,变污染负效益为资源正效益纵向耦合从源到汇再到源的纵向耦合,集生产、流通、消费、回收、环境保护及能力建设为一体,第一、二、三产业在企业内部形成完备的功能组合区域耦合厂内生产区与厂外相关的自然及人工环境构成产业生态系统或复合生态体,逐步实现有害污染物在系统内的全回收和向系统外的零排放功能导向以企业对社会的服务功能而不是以产品或利润为经营目标,谋求工艺流程和产品的多样化柔性结构灵活多样、面向功能的结构与体制,可随时根据环境的随机波动调整产品、产业结构及工艺流程软硬结合配套的硬件、软件和心件研究与开发体系,配合默契的决策管理、工程技术和营销开发人员自我调节以生态控制论为基础,能自我调节的决策管理机制、进化策略和完善的风险防范对策增加就业合理安排和充分利用劳动力资源,增加而不是减少就业机会人类生态工人一专多能,是产业过程自觉的设计者和调控者而不是机器的奴隶网络经济内外信息及技术网络的畅通性、灵敏性、前沿性和高覆盖度一个工业生态系统,完全可以像一个生物生态系统那样循环运行:植物吸取养分,合成枝叶,供食草动物享用,食草动物本身又为食肉动物所捕食,而它们的排泄物和尸体又成为其他生物的食物。
当然,也许人们永远也达不到一个完美的工业生态体系的境界,但是,企业家与消费者完全可以改变他们的习惯,如果他们愿意保持或提高生活水准而又不去破坏环境的话。
努力控制工业生产所需的原材料和废物流,把生产过程中产生的副产品变成下一个生产过程的原材料再利用,以达到消灭污染的目的,即废物资源化。
工业生态的概念不止是工业过程的定点和相互作用的互补,同时在调整工业企业内部的新陈代谢实现能量输入和废物输出的最小化的问题上,更加强调工业生产与环境的承载能力相适应的原则。
从这一原则出发,工业设计必须注重“非物质化”,单位产出的能耗和物耗应减少,工业工艺使用的原材料达到最小,实现工业生产过程的非碳化——从以碳为基础燃料的传统工业向以氢气为燃料的现代生态工业转化。
罗伯特·弗罗施和尼古拉斯·加勒朴斯勒的文章发表以后,引起了学术界的广泛探索和讨论,许多学者发表了他们各自的看法,关于工业生态学的定义不存在标准的定义。
据加拿大达尔荷西亚大学()的雷蒙·柯特()的统计,有关工业生态学的不同的定义达种之多。
不管这些定义有多么不同,但学者们在关于工业生态学的三大基本要素方面是认同的:第一,工业生态学是一种关于工业体系的所有组成部分及其同生物圈的关系问题的全面的、一体化的分析视角;第二,工业体系的生物物理基础,亦即与人类活动相关的物质和能量流动与储存的总体,是工业生态学研究的范围,与目前常见的学说不同,工业生态学的观点主要运用非物质化的价值单位来考察经济;第三,科技的动力,亦即关键技术种类的长期发展进化,是工业体系的一个决定性(但不是唯一的)因素,有利于从生物系统的循环中获得知识,把现有的工业体系转换为可持续发展的体系。
如同罗伯特·弗罗施年在英国工程师协会的报告会上所指出的那样,工业生态学是一个不应完全按照字面的意义来理解概念,“工业生态系统的概念与生物生态系统概念之间的类比不一定完美无缺,但如果工业体系模仿生物界的运行规则,人类将受益无穷”。
工业生态学可以概括为是研究工业体系中减少原料消耗、改进生产程序、缓和对环境的影响和废物资源化综合性的应用生态学分支学科,是一门理论与方法高度统一的实践性学科。
因此,工业生态学应被看作是对所有工业和经济实体以及它们与自然系统的基本联系(物理、化学和生态的联系)进行多学科客观研究,涉及到原料生产和能源生产及其使用、新材料、基础学科、经济学科、法律、管理、人类学和人文科学等,将工业生态学称之为“可持续性科学”,应用于指导人们理智的进行工业生产实践,通过增加能力,增进技能,促进理解,使工业的经济性与生态环境可持续性的冲突不断减少,逐步走向和谐。
.生态工业的理论与实践生态工业是按生态经济管理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型进化型产业。
它通过两个或两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合使物质和能量多级利用、高效产出并持续利用。
生态工业的组合、孵化及设计原则主要有点,即横向耦合、纵向闭合、区域整合、柔性结构、功能导向、较硬结合、自我调节、增加就业、人业生态和信息网络。
多年来工业生态的理论发展,指出可持续工业必须实现从未端治理的被动环保主义向物质能量循环一体化的工业体系转变。
这种工业体系“完全可以像一个生物生态系统那样循环运行:植物吸取养分,合成枝叶,供食草动物食用,食草动物本身又为食肉动物所捕食,而他们的排泄物和尸体又成为其他生物的食物。
生态工业在价值观上对传统经济理论提出了挑战,这一理念付诸实践将对社会产生深刻影响。
从表面上看,至少有两点非常明显。
首先是对发达国家社会生活方式的影响。
在提交罗马俱乐部的一份新报告《》中,可以看到生态工业将影响到人们衣食住行的各个方面,而重要的是,所有这些改变都有现成的技术作为保证。
该书的作者不遗余力地对所有的技术和方法改进进行价格成本分析和生态成本分析,力图告诉读者,采用新技术、新方法使生活方式更加符合生态可持续性要求,不但没有额外的成本负担,反而有利可图。
这种在维持消费效用至少不降低的基础上谋求生态可持续发展的立场,显然比依靠单纯说教让已经习惯于舒适生活的人们采用降低生活标准的方法节约物质能量消耗,要有魅力得多。
其次是对生产组织形式的改变。
这一点主要体现在生态工业园区的建设和日渐风靡上。
事实上工业生态学本身的发展是与生态工业园区的自发性实践过程密不可分的。
其中有关工业生态系统的一个经典案例—卡伦堡工业共生体系是从年代以来逐渐自发形成的,到年代以后才开始为世人所关注。
在这个人口不足万的丹麦小城,几家工厂通过互相连接的管道,实现废物和热能的循环利用,从而减少了本地工业对环境的干扰,提高了资源利用效率。
随着可持续发展引起世人关注,生态工业园区的价值开始受到重视。
近年来,许多国家纷纷规划筹建自己的生态工业园区。
目前美国已有个生态工业园区项目,包括以沿海工业为特色的弗吉尼亚的查尔斯港工业区是一个以老工业区改造为特色生态工业区,有两部分组成,他们是专门从事工业废物交易的德克萨斯的布朗斯维尔市场和以各种绿色产品和环保技术产业园区。