在國家大力推動和企業(yè)積極參與下，節(jié)能減排逐步成為我國造紙行業(yè)的共識，并取得了明顯的效果。為什么要實施節(jié)能減排？很多人說因為能源緊缺且價高所以要“節(jié)能”，因為造紙工業(yè)污染嚴重所以要“減排”。但是“節(jié)能減排”還有更深刻的含義、更重要的意義嗎？本文從低碳經(jīng)濟角度去審視造紙工業(yè)節(jié)能減排的作用和意義。

劉煥彬 華南理工大學教授、博士生導師

劉煥彬 華南理工大學教授、博士生導師

1 全球變暖與低碳經(jīng)濟的提出

在人類社會經(jīng)濟發(fā)展過程中,大量消耗化石能源,致使地層中沉積碳庫的碳以較快的速度流向大氣碳庫。據(jù)統(tǒng)計,在20世紀的100年中,人類共消耗2650億t煤炭、1420億t石油,同時排放出大量的溫室氣體,使大氣中二氧化碳濃度在20世紀初的不到300mg/l(ppm,百萬分率)上升到目前的接近400mg/l。由于人類向大氣排放了過量的以二氧化碳為主的溫室氣體,從而引發(fā)了溫室效應、全球氣候變暖,近百年來全球平均地表溫度上升了0.74℃,海平面上升約0.17m,并引起近50年極端天氣氣候事件頻頻發(fā)生。如此發(fā)展下去，預計在未來20年中,氣溫大約以每10年0.2℃的速度升高。全球氣候變暖明顯地威脅到全球的生態(tài)平衡。為防止氣候變暖對人類生存和生態(tài)系統(tǒng)造成不利影響，國際社會制定了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(1994年3月21日正式生效)和《京都議定書》(2005年2月16日正式生效),強調(diào)人類應減少向大氣中排放二氧化碳為主的溫室氣體并增加對大氣中溫室氣體的清除，以穩(wěn)定大氣中溫室氣體濃度，減緩氣候變化的速率，避免給人類和自然生態(tài)系統(tǒng)帶來不可逆轉(zhuǎn)的負面影響。由此,以低碳經(jīng)濟為基本內(nèi)涵的社會經(jīng)濟發(fā)展模式就提上日程。

我國正處于工業(yè)化高速發(fā)展期,能源消費處于“高碳消耗”狀態(tài)。因此，我國深入實踐科學發(fā)展觀,提出將節(jié)能減排、推行低碳經(jīng)濟作為國家發(fā)展的重要任務。中國科學院發(fā)布的《2009中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略報告》中提出2020年我國低碳經(jīng)濟的發(fā)展目標為單位GDP能耗比2005年降低40%～60%,單位GDP的二氧化碳排放降低50%左右。

低碳經(jīng)濟是低碳發(fā)展、低碳產(chǎn)業(yè)、低碳技術(shù)、低碳生活等一類經(jīng)濟形態(tài)的總稱。低碳經(jīng)濟以低能耗、低排放、低污染為基本特征,以應對碳基能源對于氣候變暖影響為基本要求,以實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展為基本目的。低碳經(jīng)濟的實質(zhì)在于提升和應用能效技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、可再生能源技術(shù)、溫室氣體減排和儲存技術(shù),以促進產(chǎn)品的低碳開發(fā)和維持全球的生態(tài)平衡。這是從高碳能源時代向低碳能源時代演化的一種經(jīng)濟發(fā)展模式。

2 從低碳經(jīng)濟高度審視造紙產(chǎn)業(yè)

發(fā)展低碳經(jīng)濟,重在發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)。那么造紙產(chǎn)業(yè)在發(fā)展低碳經(jīng)濟中能有所作為、能發(fā)展成低碳產(chǎn)業(yè)嗎？

低碳經(jīng)濟的核心指標是碳生產(chǎn)率�！疤忌a(chǎn)率”等于經(jīng)濟效益與碳排放量的比值，比值的高低反映單位二氧化碳排放產(chǎn)生的經(jīng)濟效益的大小。低碳產(chǎn)業(yè)的重要指標是碳匯率。所謂“碳匯率(carbon-sinks ratio)”，就是一個企業(yè)（或一項生產(chǎn)）的“碳匯(carbon-sinks，碳吸收和儲存量)”與“碳源(carbon-source，碳產(chǎn)生和排放量)”之比。如果企業(yè)的碳匯率大于1，則該企業(yè)運行和發(fā)展過程中具有低的二氧化碳排放量,當然也是低碳企業(yè)。

國際上有不少學者就木材和造紙產(chǎn)業(yè)對發(fā)展低碳經(jīng)濟的作用問題進行過許多研究和討論。有代表性的是聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）、國際能源署（IEA）和國際森林與造紙協(xié)會聯(lián)合會（ICFPA）共同組織的2006年10月在羅馬召開的“國際能源和林產(chǎn)工業(yè)研討會”。會議一致認為，林產(chǎn)工業(yè)通過優(yōu)化原材料使用、提高能效、生產(chǎn)生物質(zhì)能源和擴大生物質(zhì)精煉產(chǎn)品的利用范圍，可以在減緩氣候變化方面起到非常重要的作用。另外,日本《木材工業(yè)》2008年第2期刊登了一組系列文章，全面論述了防止全球變暖與木材利用的關(guān)系。縱觀國內(nèi)外研究結(jié)果，可以得出幾點認識：

（1）可再生木材資源是今后人類應該充分依賴的資源,木材和紙產(chǎn)品是可再生和可循環(huán)使用的產(chǎn)品，林產(chǎn)工業(yè)可以擴大生物質(zhì)能源的使用,減少對化石燃料的依賴，減少二氧化碳的排放。

（2）木材和紙制品在碳循環(huán)過程中是儲碳的載體,具有“碳儲存效果”。其碳儲存作用可以凈減少排放的二氧化碳。

（3）木材利用和林產(chǎn)工業(yè)具有“替代化石燃料的效果”。在木材的生命周期內(nèi)，林地剩余材、加工剩余材、產(chǎn)品廢材及循環(huán)利用材等林產(chǎn)品，以及制漿造紙業(yè)等林產(chǎn)工業(yè)所產(chǎn)生的廢棄物，如黑液、邊皮木屑等幾乎都可有效利用為生物質(zhì)能源，替代化石燃料。

（4）現(xiàn)代先進的制漿造紙工業(yè)是一種典型的低碳工業(yè)。例如，W A C té,等人[3]用數(shù)學模型對位于德克薩斯州的德克薩卡納(Texakana)造紙廠從森林培育到制漿造紙整個產(chǎn)業(yè)鏈的碳平衡進行了詳細的計算和分析。該紙廠用59%闊葉木和41%針葉木制漿，生產(chǎn)漂白紙漿和紙杯紙。此紙廠的規(guī)模較大，年消耗絕干木材原料約130萬t，年產(chǎn)紙量約56萬t（絕干計）。該廠的能量轉(zhuǎn)換設備有兩臺動力鍋爐和兩臺余熱鍋爐,消耗的能源主要為生物質(zhì)燃料（樹皮和制漿黑液）。當用最保守(原料林的生長率較低)條件時，計算結(jié)果的碳匯率為1.38;按最積極(原料林高的生長率)的條件，碳匯率則可達2.81,正常計算結(jié)果的碳匯率為1.55。計算結(jié)果還顯示,在該廠林紙全過程產(chǎn)生和釋放的二氧化碳中有23％是由化石燃料產(chǎn)生的，77％由生物質(zhì)產(chǎn)生的;在制漿造紙工廠產(chǎn)生和釋放的二氧化碳中,有19％是由化石燃料產(chǎn)生的，81％則由生物質(zhì)產(chǎn)生的。又如，我國泰格林紙集團屬下湖南駿泰漿紙公司用木材為原料生產(chǎn)40萬t/a漂白紙漿，使用的能源100％為生物質(zhì)燃料(濃縮黑液和樹皮、木屑、生物污泥等固體廢物)發(fā)電供熱，正常生產(chǎn)時不需補充化石燃料，更有效地減排二氧化碳和二氧化硫。

一般認為由生物質(zhì)(燃料)產(chǎn)生的二氧化碳是自然界可循環(huán)的，而由化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳才是大氣溫室氣體的增加量。從這個角度看,造紙工業(yè)在低碳經(jīng)濟中更具有優(yōu)勢和競爭力。

3 節(jié)能減排是發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要抓手

依照卡亞公式原理,人均“碳足跡”(表示一個區(qū)域的“碳耗用量”)取決于人口數(shù)量、人均GDP、能源強度和單位能源含碳量等幾個變量。因此，降低碳耗用量的有效辦法只有降低能源強度(節(jié)能)和降低單位能源含碳量(使用新能源),因而通過“節(jié)能”達到“減排”是當前最現(xiàn)實和最重要的抓手。

當前我國傳統(tǒng)的造紙企業(yè)是高能耗企業(yè)，而且大多數(shù)企業(yè)消耗的能量是由化石燃料燃燒獲得的。造成我國造紙行業(yè)能耗高的主要原因有二:一是能量使用的優(yōu)化程度較低；二是工藝和裝備較落后。因此造紙工業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)創(chuàng)新和開發(fā)工作應在下述方面開展。

3.1 研發(fā)造紙企業(yè)能量系統(tǒng)診斷與集成優(yōu)化技術(shù)

企業(yè)能量系統(tǒng)診斷與集成優(yōu)化技術(shù)是近年發(fā)展起來的新型工業(yè)節(jié)能優(yōu)化應用技術(shù)，它是從系統(tǒng)優(yōu)化的角度研究企業(yè)的能量系統(tǒng)（包括物料系統(tǒng)）。系統(tǒng)節(jié)能集成優(yōu)化技術(shù)的全局特性，使得該技術(shù)在煉油、化工等過程工業(yè)得到快速發(fā)展和應用，也使其具有單項節(jié)能技術(shù)所無法替代的地位，彌補了單項技術(shù)分散、不系統(tǒng)的缺陷。華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室正在研發(fā)基于“三環(huán)節(jié)”模型的能量綜合優(yōu)化平臺。

3.2 研發(fā)造紙企業(yè)節(jié)能工藝裝備關(guān)鍵共性集成技術(shù)

節(jié)能的工藝與裝備技術(shù)是生產(chǎn)過程節(jié)能的基礎。當前重點研發(fā)和推廣應用的造紙企業(yè)節(jié)能工藝裝備關(guān)鍵共性集成技術(shù)主要有：（1）蒸汽動力系統(tǒng)能量梯級（多級）利用與集成技術(shù):能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)與利用環(huán)節(jié)各級能流的耦合與最優(yōu)匹配技術(shù)；全廠熱、電、冷三聯(lián)供優(yōu)化耦合技術(shù),生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化技術(shù);(2)低位能能量的利用技術(shù)，低能耗打漿技術(shù)、低能耗原材料替代技術(shù)、強機械脫水節(jié)能集成技術(shù)、高效干燥技術(shù)、軟測量與優(yōu)化控制技術(shù)、變頻驅(qū)動技術(shù)應用;(3)過程余熱回收集成技術(shù)等。

國內(nèi)許多研究機構(gòu)和大型企業(yè)對上述課題都在進行研究開發(fā)和推廣工作。

4 認識

(1)隨著低碳經(jīng)濟的推動和發(fā)展以及我國“碳交易”模式的建立和完善,具有低碳運行特色的造紙產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢將會越來越受到重視。我們應該用低碳經(jīng)濟的理念、站在低碳經(jīng)濟的高度去審視我國造紙產(chǎn)業(yè)，賦予新的概念和認識，構(gòu)建低碳造紙產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，推動制定有利于發(fā)展低碳造紙產(chǎn)業(yè)的“碳交易”政策法規(guī),研究造紙產(chǎn)業(yè)的低碳技術(shù)。

(2)節(jié)能減排是當前發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要抓手。節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)的突破，將推動全行業(yè)的發(fā)展，受益面廣,還將帶動一批新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，要加大對研發(fā)節(jié)能減排共性和關(guān)鍵技術(shù)的支持力度，加強產(chǎn)學研結(jié)合，提高我國造紙工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)水平,使我國造紙行業(yè)真正成為低碳行業(yè)，為發(fā)展低碳經(jīng)濟作出貢獻。