工业生态学.ppt

第七章工第七章工 业业 生生 态态 学学 工业生态学工业生态学又译产业生态学，它的基本思又译产业生态学，它的基本思想是将工业系统乃至整个经济系统作为特殊的想是将工业系统乃至整个经济系统作为特殊的生态系统看待，将其纳入到生物圈之中。在生生态系统看待，将其纳入到生物圈之中。在生物圈中，围绕着各个物种在不同的环境中的代物圈中，围绕着各个物种在不同的环境中的代谢活动，物质流、能量流和信息流都有其恰到谢活动，物质流、能量流和信息流都有其恰到好处的构造和运作方式。好处的构造和运作方式。1 1、工业生态学、工业生态学 工业生态学：利用自然生态系统中物质工业生态学：利用自然生态系统中物质循环和能量流动的原理，构建生态工业链，循环和能量流动的原理，构建生态工业链，将一个企业的废物作为另一个企业的原料，将一个企业的废物作为另一个企业的原料，形成一个物质循环闭合链，实现资源利用最形成一个物质循环闭合链，实现资源利用最大化和废物最小化大化和废物最小化 工业生态学主张企业、团体、公众等全社工业生态学主张企业、团体、公众等全社会共同努力减少污染，保护环境。不限于一会共同努力减少污染，保护环境。不限于一个企业，多个企业互为共生，一个企业的废个企业，多个企业互为共生，一个企业的废弃物可以是另一个企业的原料。弃物可以是另一个企业的原料。工业生态技术工业生态技术将不同工艺、生产部门、企业进行耦合，将不同工艺、生产部门、企业进行耦合，达到资源、能源、废物处理等共享，共生达到资源、能源、废物处理等共享，共生关系。关系。（1）纵向耦合）纵向耦合 企业内部形成产品生命周期过程管理企业内部形成产品生命周期过程管理（2）横向耦合）横向耦合 企业之间耦合，建立工业生态园区企业之间耦合，建立工业生态园区（3）经济）经济-社会社会-环境系统耦合环境系统耦合 实施可持续发展实施可持续发展 工业生态学的基本内容可归纳为：工业生态学的基本内容可归纳为：研究工业活动与生态环境的关系；研究工业活动与生态环境的关系；探索工业生态化的途径；探索工业生态化的途径；在工业的规划和管理中运用生态原则。在工业的规划和管理中运用生态原则。9090年代以来工业生态学有了很大的发展，一些研究成年代以来工业生态学有了很大的发展，一些研究成果开始得到了实际的应用，例如追踪某个物质或元素在果开始得到了实际的应用，例如追踪某个物质或元素在环境中扩散和迁移的环境中扩散和迁移的工业代谢分析工业代谢分析，宏观的，宏观的物流分析和物流分析和能流分析能流分析，工业共生工业共生的组织，工业体系的的组织，工业体系的生态演替生态演替等。等。有些工业生态学著作还把有些工业生态学著作还把生态设计生态设计作为本学科的一项重作为本学科的一项重要内容。要内容。推动工业体系向生态化方向演进作为大目标的具体推动工业体系向生态化方向演进作为大目标的具体内容：内容：封闭物质循环系统，尽量减少消耗性排放；封闭物质循环系统，尽量减少消耗性排放；减少废料，作为资源重新利用废料；减少废料，作为资源重新利用废料；产品和经济活动的非物质化产品和经济活动的非物质化 能源脱碳；能源脱碳；控制有害化学品的生产、使用和扩散。控制有害化学品的生产、使用和扩散。2、Industrial Ecology发展历史 诞生于 1980s年末期v工业生态学=industry+ecologyv将工业过程中废弃物产生量最小化並不一定能減少对环境的影响;若能巧妙地減少废弃物量并将其資源再利用，則可创造财富.v自然环境其实很有效率的在工作与运行，缺乏效率的反而是人类所建立的工业系统，如果我們能仿效自然生態系統的許多独特点，重新對人类的经济体系作一反省，可以发現自然界中其实沒有所謂的废物，所有物质和能源皆可通过连续不断地循环和转变而生生不息，並且让每一個独立活动系統合作相互连接，形成合作网络。从自然界得到启发的物质循环的概念即為工業生態學Industrial Ecology 基本理念基本理念基本理念基本理念v工业生态学之理念最主要是在适当設計与考量下，能夠使工业活动与自然生态系统平衡发展，並且工业持续成長的同時，降低环境冲击影响；也就是把工业系統应視為自然生态系統的一部份，而不是隔离的经济系统单独视角考虑问题（Erkman,1997）。v工业生态的概念基础是集中在一系統整合的方法上，並尝试去量測经济世界与物理环境間之互动，当达到适度平衡時经济系统与周围生态系統将和协共存。（Raymond,1997）Industrial Ecology 未來發展方向未來發展方向未來發展方向未來發展方向生态工业园,可持续岛状区（islands of sustainability）丹麥的Kalundborg减物质化（Demateralization）减碳物质化和服务经济（decarbonization and the service economy）二、工业代谢 （Industrial Metabolism）在生物學領域上之意涵在生物學領域上之意涵在生物學領域上之意涵在生物學領域上之意涵 （代谢）Metabolism：新陳代謝反應是一切生命的基礎，包含了所有生命有機體的內部流程。細胞中經由生物化學反應將複雜分子分解成較小分子的所有化學反應。在新陳代謝過程中，上一代謝階段的產物常常是下一代謝階段的營養物。有機體攝取富有能量、低熵（entropy）的物質（如食物）來提供自身的維生能力及功能，並將所剩餘物質、能量提供來成長和繁殖。Industrial Metabolism與自然界之間的不同與自然界之間的不同與自然界之間的不同與自然界之間的不同之之之之處處處處 近乎完全再循環的封閉迴圈工業系統通常是零星散佈，導致物質集中度太低以至於不能提供再循環所需的質與量，反而造成太多物質浪費引起污染行為生物有機體自我繁殖；工廠生產產品或服務，而不是其他的工廠（除偶然的情況下）工廠不如生物有機體之組成，其功能必須是專門化，而可以由一種產品或買賣改變到另一種型式 工业代谢方法学 鑑別物質中所含化學成分並找出所有流經工業經濟體的途径不能遺漏任何污染源例如：二級污水處理廠之建造評估物質生命週期各階段之排放量和沉降量點源：電力發電廠、工廠、焚化廠、污水處理廠 面源：森林(大氣沉降)、農地(農業肥料、大氣沉降)、都市地區(交通、腐蝕、大氣沉降)建構污染模型來評估預計目標排放政策、環境影响等等总结工業生態學是透過系統的觀點，以尋求整合並平衡環境、產業與經濟發展的利益為目的 工業生態學提供了一種新的系統評估方法，藉由這一種方法可以將一些環境方面的議題加以全面而廣泛的探討工業生態學提供了一種類比於生物生態系統之觀察透視模式，而這種類比方式有助了解不同層次之工業生態系統（如一國家、流域）在改善自身環境特性時，應該著力的重點與所面臨的障礙 Conclusion進行現代工業化社會的工業代謝分析是相當複雜的，但研究追溯物質由經濟體進入環境過程是一重要的環境管理工具後續研究將以工業生態概念為出發點，並試著應用工業代謝理論來探討流域能源物質消耗之工業生態評估3、工业生态园、工业生态园1)1)生态工业园是一个市场共同体，其中各部分生态工业园是一个市场共同体，其中各部分相互合作，并有效地分享资源相互合作，并有效地分享资源(信息、原料、水、信息、原料、水、能源、基础设施和自然环境等能源、基础设施和自然环境等)，从而导致经济，从而导致经济增长和环境质量的改善，使市场和区域共同发展增长和环境质量的改善，使市场和区域共同发展所需资源合理配置。所需资源合理配置。2)2)生态工业园是一个计划好的原材料和能源交生态工业园是一个计划好的原材料和能源交换体系，他寻求能源、原材料的使用以及废物的换体系，他寻求能源、原材料的使用以及废物的最小化，并建立可持续的经济、生态和社会关系。最小化，并建立可持续的经济、生态和社会关系。3)3)生态工业园是建立在一块地域上的由制造企生态工业园是建立在一块地域上的由制造企业和行政企业形成的社区。业和行政企业形成的社区。生生态态工工业园区定义业园区定义整合整合生态工生态工业园区业园区工工业业生生态态系系统统产业产业共生共生环环境共同管理境共同管理生生态设计态设计创创造集造集体体利益利益改善改善环环境境绩绩效效提高提高经济绩经济绩效效增加社增加社会绩会绩效效环环境境层层面面经济经济层面层面社社会会层层面面管理管理层层面面生生态态设计设计工工业业生生态态生生态态工工业园区业园区 -应应至少包括以下功能至少包括以下功能(1)(1)副副产产品交品交换网换网(2)(2)回收回收产业产业聚落聚落(3)(3)环环境技境技术术公司聚落公司聚落(4)(4)绿绿色色产产品公司聚落品公司聚落(5)(5)某一某一环环境主境主题的设计题的设计(如如太阳太阳能能)(6)(6)环环境友善基境友善基础建设础建设及建及建筑筑(7)(7)混混合合发发展展使使用用(包包括括工工业业、商商业业及及住住宅宅区区等等)全新型改良型內部生態化產業共生化區域網絡化副產品交換式混合發展化核心產業式單一環境主題式資源回收式工業生態層次園區主要功能開發性思維混合發展式二 擴展工業生態層次工業生態學工業生態學Industrial ecologyIndustrial ecologyIE IE 核心概念核心概念生態工業區生態工業區EIPEIP產業共生產業共生ISIS副產品交換副產品交換BPXBPX生態網絡生態網絡EINEIN產業代謝產業代謝IMIM其他方法其他方法永續發展生態城鄉生態城鄉Eco-TownEco-Town循環型循環型環境環境三重盈餘三重盈餘TBLTBL零排放零排放零廢棄零廢棄擴展生態模式階段特色與方法途徑第一階段第一階段產業內部革新產業內部之生態革新各部門影響衝擊最小化應用清潔生產、綠色生產力、組織綠化及生態效益等策略。第二階段階段園區內部革新園區內部之全品質環境管理園區進駐產業影響衝擊最小化應用工業區之共同環境管理系統或全品質環境管理策略。第三階段階段產業外部共生園區產業間之共生合作區域性之產業共生合作形成產業與產業間之共生型態，配合園區環境管理系統，體現產業代謝作用，於生態工業園區內形成一成熟生態系統。第四階段階段園區外部共生園區/社會間廣域之共生合作廣域之生態工業網絡園區內部區域性之產業共生型態成熟穩定後，逐漸擴展成一廣域之生態工業網絡。三、副產品交換機制副產品品質供需平衡分析 副產品物種分析 分項分流原則 資源集成原則 資訊平臺運輸考量四、结论与建议1.加強區域本身實力與生態化概念，逐步擴展生態層次。2.鎖定區域發展生態化之特色，分析出當地特殊資源或優勢，發展出具獨特性之生態工業。3.副產品交換應以技術考量為優先，由案例得知，多數副產品交換之物質類型，多為回收技術成熟或容易直接再使用之物質。4 4、生态工业园区的模型、生态工业园区的模型1)卡隆堡工业共生体卡隆堡工业共生体(模型模型)生态工业园发展的雏形是丹麦的卡隆堡工业共生体。生态工业园发展的雏形是丹麦的卡隆堡工业共生体。卡隆堡是一个仅有卡隆堡是一个仅有2 2万居民的工业小城市，位于哥本哈根万居民的工业小城市，位于哥本哈根以东以东100100多公里，工业共生体从多公里，工业共生体从2020世纪世纪7070年代初在此逐步年代初在此逐步形成。形成。当初，该市的几个重要企业试图在减少费用、废料管当初，该市的几个重要企业试图在减少费用、废料管理和更有效地使用淡水等方而寻求革新，它们之间建立了理和更有效地使用淡水等方而寻求革新，它们之间建立了紧密、相互协作的关系。紧密、相互协作的关系。8080年代以来，当地主管发展的部年代以来，当地主管发展的部门意识到这些企业自发地创造了一种新的体系。并给予了门意识到这些企业自发地创造了一种新的体系。并给予了积极支持并将其称为工业共生体。积极支持并将其称为工业共生体。2)2)卡隆堡工业共生体的组成卡隆堡工业共生体的组成 卡隆堡工业共生体由卡隆堡工业共生体由5 5家企业和市政当局构成：家企业和市政当局构成：(1)(1)AsnaesAsnaes发电厂发电厂，为燃煤电厂，为燃煤电厂，19591959年投入使用，发年投入使用，发电能力为电能力为1500MW1500MW；(2)(2)StatoilStatoil炼油厂炼油厂，丹麦最大的炼油石，年产量，丹麦最大的炼油石，年产量300400万万T T；(3)(3)GyprocGyproc石膏材料公司石膏材料公司，生产石膏板材；，生产石膏板材；(4)(4)Novo NordiskNovo Nordisk公司公司，是世界匕最大的胰岛素和某些，是世界匕最大的胰岛素和某些工业用酶的生产基地。工业用酶的生产基地。(5)(5)地方农场地方农场，在本地的几百个农场，生产各种作物；，在本地的几百个农场，生产各种作物；(6)(6)市政当局市政当局，为居民提供供暖服务。，为居民提供供暖服务。生生态工业园区链态工业园区链(石化石化)石石化化炼炼油油废气废气发电厂发电厂石膏石膏建材公司建材公司热热民生民生养殖养殖煤灰煤灰水泥公司水泥公司太太阳阳能能汽汽电电共共生生天然天然气气甲醇甲醇汽油裂解汽油裂解燃料燃料电电池池CO2地下地下储储槽槽油井加油井加压压消防消防,超超临临界流界流有有价价金金属属利用利用有有机机溶溶剂剂回收回收半半导体导体汽汽车车橡橡胶胶农农业业产产品品食品加工食品加工厂厂汽汽电电共生共生堆肥堆肥发发酵酵肥料肥料,饲饲料料沼沼气气-生生物物能能制药制药公司公司有有机机污泥污泥畜牧食物畜牧食物酿酿造造发发酵酵制制糖糖制纸制纸纤维纤维加工加工高高附加价值附加价值生生化化,萃萃取液取液编织编织品品废废料能源化料能源化废废水水处处理理浇灌浇灌生生态工业园区链态工业园区链(农业农业)矿区采矿矿区采矿金金属炼属炼治治再生能源再生能源电电子子废废料料回回收炼治收炼治物料交物料交换换循循环环再用再用金金属属回收回收边边料及污泥料及污泥氧化氧化镁镁回收回收非晶非晶质矽质矽氧回收氧回收肥料合成肥料合成 炼钢炼钢化工原料化工原料 建材化建材化焚化灰焚化灰(炉炉)渣渣生生态态工工业链业链(冶金冶金)生态化社区生态化社区太太阳阳能能居民居民中水中水回收回收绿绿建建筑筑生活污水生活污水废余树废余树枝枝处处理理后浇灌后浇灌堆肥堆肥后农作后农作施肥施肥废弃废弃物燃料物燃料高透水率高透水率生生态态工工业园区链业园区链(资资源再利用源再利用)核心核心产业：产业：回收回收产业产业的聚集及行的聚集及行销销透透过过技技术分离成术分离成再生利用及能源再生利用及能源交交换网络换网络建置建置副产品副产品的的商业行为商业行为绿绿色色产产品的品的设计设计最最终废弃终废弃物的能源化物的能源化需提供完善的需提供完善的讯讯息息(资讯资讯)服服务务生态工业的发展有三种不同的模式生态工业的发展有三种不同的模式：(1)(1)零排放的生态工业园零排放的生态工业园，所有的企业都集中在相同的所有的企业都集中在相同的 区域。它们组成的共同体向自然生态系统的排放为零区域。它们组成的共同体向自然生态系统的排放为零(理理论上要建设向自然达到排放为论上要建设向自然达到排放为0 0的生态工业园区，实际上的生态工业园区，实际上还没有达到还没有达到)。(2)(2)虚拟生态工业园，虚拟生态工业园，由不同地域的企业构成松散的关系，由不同地域的企业构成松散的关系，或由有关地域的企业构成网络。或由有关地域的企业构成网络。(3)(3)生态社会生态社会，非产业公司应用工业生态学的原理，这种非产业公司应用工业生态学的原理，这种模式可通过团体、地方政府和非营利性组织或公司推动模式可通过团体、地方政府和非营利性组织或公司推动 生态工业园区的发展模式生态工业园区的发展模式生态工业园区生态工业园区通过建设生态工业园区，可以通过建设生态工业园区，可以1.1.合理利用资源，提高资源利用效率。合理利用资源，提高资源利用效率。2.2.充分保护环境，改善环境质量。充分保护环境，改善环境质量。3.3.促进清洁生产技术与环保产业的发促进清洁生产技术与环保产业的发展。展。4.4.改善现有工业区，增强集聚经济效改善现有工业区，增强集聚经济效益。益。5.5.增强企业的国际竞争力，增加经济增强企业的国际竞争力，增加经济效益。效益。第八章第八章 循环经济循环经济 循环经济是以协调人与自然关系为准则，循环经济是以协调人与自然关系为准则，模拟自然生态系统运行方式和规律，把经济模拟自然生态系统运行方式和规律，把经济活动组织成一个活动组织成一个“资源资源产品产品再生资再生资源源再生产品再生产品”的循环流动过程，使得整的循环流动过程，使得整个经济系统从生产到消费的全过程基本上不个经济系统从生产到消费的全过程基本上不产生或者少产生废弃物，最大限度地减少废产生或者少产生废弃物，最大限度地减少废物，以最小成本获得最大的经济效益和环境物，以最小成本获得最大的经济效益和环境效益。效益。Todays Material FlowNaturalResourcesGoods andServicesPollution,Waste and EnvironmentalDisturbancesApproximately 25%of what goes in the pipe comes out as goods and services.Waste from your production process,including goods that are no longer useable,is returned back to the planet creating additional pollution and environmental disturbance.Goods andServicesNaturalResourcesTomorrows Material Cycle Tomorrows profit will come from design,not matterReduce Use of Natural ResourcesRecover Technical Nutrients循环经济的物流过程循环经济的物流过程自然资源自然资源生产过程生产过程消费过程消费过程废弃物废弃物物品反物品反复利用复利用作为作为再生资源再生资源自然资源自然资源再生再生向自然排放向自然排放技术性再生技术性再生自然性再生自然性再生循环经济与直线经济的比较循环经济与直线经济的比较循环经济的三个原则循环经济的三个原则全过程都必须做到无毒化、无害化全过程都必须做到无毒化、无害化传统工业化和现代化技术经济特征传统工业化和现代化技术经济特征（T1）大体上说，它们是开采性的；线形的（开大体上说，它们是开采性的；线形的（开采采-加工加工-废料）；化石燃料驱动的；注意力放废料）；化石燃料驱动的；注意力放在劳动生产率上的（每个工人生产更多的产品）在劳动生产率上的（每个工人生产更多的产品）；被滥用和浪费的。；被滥用和浪费的。即第一次工业革命是破坏性的、贪婪的、即第一次工业革命是破坏性的、贪婪的、消耗性的技术。它们是不可持续的。消耗性的技术。它们是不可持续的。I=PAT1新型工业化和现代化的技术经济特新型工业化和现代化的技术经济特（T T2 2）我们可以说，这些技术是可再生的，而不我们可以说，这些技术是可再生的，而不是开采性的；循环的（从摇篮到摇篮）而不是是开采性的；循环的（从摇篮到摇篮）而不是线性的；太阳能驱动的，而不是化石燃料驱动线性的；太阳能驱动的，而不是化石燃料驱动的；注意力放在资源生产率，而不是劳动生产的；注意力放在资源生产率，而不是劳动生产率上。率上。它们对生物圈的影响是良性的，而不是滥它们对生物圈的影响是良性的，而不是滥用的。用的。I=（PA）/T2绿色生活中的反复利用绿色生活中的反复利用共共享享 租租赁赁(消消费费价价值值而而不不是是物物质质)再制造的发展再制造的发展绿色生活中的资源再生绿色生活中的资源再生正向消费与逆向消费正向消费与逆向消费动脉产业与静脉产业动脉产业与静脉产业逆向制造系统的发展逆向制造系统的发展生产者责任与产品的回收生产者责任与产品的回收 市场主导的循环经济机制市场主导的循环经济机制世界银行推荐的政策矩阵世界银行推荐的政策矩阵措措施施1:1:改改进进传传统统的的政政府府管管制制型型管管理理手手段段（制定标准、严格法规）（制定标准、严格法规）措措施施2:2:以以市市场场为为基基础础的的环环境境管管理理手手段段（创造市场、利用市场）（创造市场、利用市场）措措施施3:3:激激励励环环境境管管理理过过程程中中的的公公众众参参与与（信息公布、公众参与（信息公布、公众参与）环境环境与发展的与发展的库兹尼茨曲线库兹尼茨曲线发展状况发展状况资资源源消消耗耗现在现在（发展中国家）（发展中国家）现在现在（发达国家）（发达国家）发展中国家的新型工业化道路发展中国家的新型工业化道路采用制度创新穿越采用制度创新穿越“环境高山环境高山”污染治理污染治理政府管制政府管制市场机制市场机制公众参与公众参与主题主题利用市场利用市场创造市场创造市场政府法规政府法规公众参与公众参与水资源水资源减少补贴减少补贴水资源税水资源税水市场水市场水质量标准水质量标准水使用配额水使用配额水效率标准水效率标准土地资源土地资源取消土地转化补取消土地转化补贴贴取消未开发土地取消未开发土地税收税收可可转让开发权转让开发权土地使用标准土地使用标准建立环境敏感区建立环境敏感区矿产资源矿产资源对对矿区废物收费矿区废物收费采矿特许权采矿特许权废物与尾矿控制废物与尾矿控制采矿禁令采矿禁令能源效率标志能源效率标志渔业渔业渔业投入税渔业投入税产品税产品税捕鱼许可证捕鱼许可证可交易的配额可交易的配额渔业标准渔业标准捕鱼禁令捕鱼禁令捕鱼配额捕鱼配额森林森林森林产品税森林产品税木材费木材费公园入门费公园入门费树苗补贴树苗补贴土地授权土地授权可交易的再造林可交易的再造林信用信用伐木法规伐木法规伐木出口禁令伐木出口禁令伐木配额伐木配额生态标志生态标志输出端污染管理的实例输出端污染管理的实例主题主题利用市场利用市场创造市场创造市场政府法规政府法规公众参与公众参与水污水污染染废水排放费废水排放费排污水费排污水费对环境投资的减税或补贴对环境投资的减税或补贴可交易的排放许可交易的排放许可证可证废水排放标准废水排放标准工业废水排放配工业废水排放配额额社区压力社区压力公众知情计公众知情计划划空气空气污染污染较少能源补贴较少能源补贴排放税或排放费排放税或排放费能源税能源税矿物燃料开采特许权矿物燃料开采特许权可交易许可证可交易许可证空气质量与排放空气质量与排放标准标准排放配额排放配额公众知情计公众知情计划划固体固体废物废物废物处置费废物处置费押金返还制度押金返还制度可可交易的再循环交易的再循环物质物质添埋标准添埋标准工业废物交工业废物交换计划换计划危险危险废物废物减少农用化学品补贴减少农用化学品补贴废物处置费废物处置费农药税农药税产品税产品税环境义务环境义务包装处理标准包装处理标准禁用某些农药禁用某些农药标志标志循环经济延长了就业的链条循环经济延长了就业的链条在生产中：以能够从事多样化和灵活性在生产中：以能够从事多样化和灵活性的劳动的人取代机器的劳动的人取代机器在销售中：需要熟练人员给消费者提供在销售中：需要熟练人员给消费者提供咨询和出租服务咨询和出租服务在使用中：用于保养和维修的劳务费用在使用中：用于保养和维修的劳务费用的分量会越来越大的分量会越来越大在报废后：对产品进行拆卸再利用有很在报废后：对产品进行拆卸再利用有很多的就业效应多的就业效应