经济系统的生态化初步设计

可持续(chíxù)发展的基本思路——经济系统的生态化第一页，共39页。主要(zhǔyào)内容生态学的基本原理与经济系统运行规律的比较经济系统生态化的初步 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 －－循环型经济案例研究：丹麦卡伦堡产业共生体系经济系统生态化面临(miànlíng)的障碍第二页，共39页。试图(shìtú)回答的问题经济系统为什么要进行生态化处理理论上经济系统如何进行生态化在现实(xiànshí)过程中如何进行经济系统生态化如何保障与培育经济系统生态化第三页，共39页。经济(jīngjì)系统生态化的几个前提当前的资源与环境问题是由于经济发展(fāzhǎn)模式造成的传统的经济发展(fāzhǎn)模式并没有直接考虑生态的位置相比较生态系统而言，人类社会的历史非常短暂当人类的发展(fāzhǎn)面临困惑的时候，谨慎的态度是向自然界学习我们一起乘坐小小的宇宙飞船旅行，依赖它脆弱的大气和土壤，我们的安危系于它的安全与和平；只有谨慎、努力工作还有爱心才能使我们娇弱的飞行器免于毁灭。AdlaiStevensonNatureisbest.Commoner第四页，共39页。自然生态系统(xìtǒng)的几个基本规律前提(qiántí)：物质是整个世界运行的基本载体，从物质的流动模式角度比较经济系统与生态系统，可以发现人类社会不可持续发展的本质，并需求解决问题的基本手段。第五页，共39页。自然生态系统(xìtǒng)的几个基本规律自然生态系统是一个物质封闭系统物质的流动方式是闭合式循环，相对稳定与高效在生态系统中，生产者、消费者和分解者三者通过“食物链、网”紧密相连，例如C、N的地球化学循环合理(hélǐ)有效的发展模式，如种群在外部环境约束条件下的增长模式第六页，共39页。生态系统的物质(wùzhì)流动模式生产者分解者消费者第七页，共39页。经济系统(xìtǒng)的运行模式经济系统是一个物质开放式系统物质的流动是单向的，产品和生产工艺残余物大部分不进行再循环利用，而直接或间接进入(jìnrù)自然环境面对一个有限的环境，这种物质的运行模式是不稳定的，也是不可持续的第八页，共39页。经济系统的物质流动(liúdòng)模式生产者消费者B经济(jīngjì)系统不可再生能源废物自然资源AC自然环境自然环境A：开采B：制造C：消费第九页，共39页。经济系统(xìtǒng)与生态系统(xìtǒng)的比较小结组成要素：经济系统缺少分解者物质流动(liúdòng)：经济系统的直线型与生态系统的循环型经济目标转型：从牧童经济转向宇宙飞船经济第十页，共39页。一个(yīɡè)重要的启示直线型经济需要无限的资源支撑(zhīchēng)有限的资源需要循环型经济模式第十一页，共39页。面向(miànxiànɡ)可持续发展的物质流动模式A：开采(kāicǎi)B：制造C：消费生产者消费者废物自然资源ABC经济系统自然环境自然环境不可再生能源再资源化过程第十二页，共39页。经济系统与环境(huánjìng)系统的物质循环生产者消费者分解者物质循环A生产交换分配消费再资源化物质循环B物质循环C第十三页，共39页。经济系统(xìtǒng)生态化的整体考虑（循环型经济）生活(shēnghuó)废物生产(shēngchǎn)废物自然资源生产过程消费过程自然环境再循环过程再利用过程再利用过程第十四页，共39页。3R策略(cèlüè)Reduce：减少废物与资源(zīyuán)的使用量与排放量。Reuse：重新利用资源(zīyuán)。Recycle：对废物进行再循环利用第十五页，共39页。Reuse对单个企业而言，它表示资源或产品(chǎnpǐn)在变成最终的废物前的多次使用，例如工业用水的循环使用。对于居民消费而言，它表示产品(chǎnpǐn)在单一主体或多个主体之间的多次使用，例如家庭中自来水的多级利用与生活用具（如家用电器）在不同家庭主体之间的转移使用。第十六页，共39页。Recycle对于企业而言，它表示某企业排放的废物经过处理后重新变成其它企业的生产资源，例如钢铁厂的矿渣变成水泥厂的原料。对于生活消费而言，它表示将生活中的废旧用品（如书报、塑料、玻璃(bōlí)以及金属器具等）进行收集并统一处理后重新投入生产过程。第十七页，共39页。3R的重要性与次序(cìxù)从降低资源环境影响的力度来看，3R的理论次序应是：Reduce－Reuse－Recycle。但是，现实过程中，Recycle被忽视其作用的空间也最大，是现阶段应该(yīnggāi)重视的过程。第十八页，共39页。产品(chǎnpǐn)生命周期 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 物质产品是人类与自然系统进行交互的中介，当前人类所面临的所有生态环境问题均与产品系统有关。产品系统是指与产品生产、使用和使用后成立相关的全过程，包括原材料采掘、原材料生产、产品制造、产品使用和产品用后处理等。在该产品系统中，系统的投入（资源与能源），造成了生态破坏与资源耗竭(hàojié)；而作为系统输出的“三废”排放却造成了环境污染。对产品进行“从摇篮到坟墓”的生命周期评价的主要目的在于寻求改善产品环境影响的机会与方法，从而为产品生态设计提供技术支持。目前，生命周期评价已形成了基本概念框架和技术步骤。第十九页，共39页。低物质化在工业发达国家，“低物质化”（dematerialization），即降低工业生产过程中的物料消耗和能源强度，已成为一种发展趋势。70年代以来，无论是发达国家或发展中国家，单位GNP的物质消耗量一直呈下降趋势，然而由于热抵抗急剧增加，人均物质消耗量则基本上维持稳定。从产业生态系统与自然生态系统的相互关系看，低物质化不但涉及到单位产品物料、能源消耗，而且涉及到全球物料、能源消耗总量平衡。尽管(jǐnguǎn)，目前单位产品的物料投入在下降，但从全球来看，对原材料的利用和消耗却大幅度上升，本世纪以来，随着工业发展和生活水平的提高，对原材料的使用量大大增加，尤其是不可再生资源的使用量增加最快。第二十页，共39页。低物质化因为明显有益于改善环境而成为产业界的一种发展趋势。实行产品低物质化的前提是保证(bǎozhèng)产品的质量，因为，如果产品质量很差，尽管单个产品原材料使用量较低，也很快被抛弃，实际上导致了最终进入环境中的废弃物数量。因此，从产业生态系统代谢的角度就需要增加对产品的修理和再循环利用。目前在产业界成为研究的热点是“为拆卸而设计”DfD（DesignforDisassembling）及为“再循环而设计”DfR（DesignforRecycling），它们就是实现低物质化的有效设计技术。第二十一页，共39页。从产品经济(jīngjì)到功能经济(jīngjì)(functionaleconomy)功能经济，又称为服务(fúwù)经济，是指从产品的功能而不是从产品本身的角度来重新设计、制造、消费的过程。传统的产品经济，强调物质产品或者材料的消费。从可持续发展的角度看，功能经济的发展模式将大大降低经济对于资源与环境的需求。第二十二页，共39页。Interface公司(ɡōnɡsī)地毯的功能经济地毯通常是由嵌入玻璃纤维和聚乙烯氯化物的尼龙制造，对环境具有一定的危害，尤其是室内环境污染。通常其使用寿命为12年，而后废弃。每年大约面积7.7亿平方米重量为16亿公斤的地毯被扔进填埋场，而且它们将在那里(nàli)存在至少2万年。公司总裁Ray.Anderson（克林顿政府的可持续发展委员会主席），改变公司的发展模式——重点放在销售服务方面。强调地毯的所有与所用的关系。第二十三页，共39页。具体(jùtǐ)的做法——永久的租借地毯设计为可回收利用的。地毯并不是用来销售，而是租借的。地毯破损，公司负责换新，但是需要支付租约。旧地毯中的东西尽量用来制造新地毯，只有在重新使用过多次后，才送到填埋场。由于资源使用与废物处理的较少，1999年公司从污染(wūrǎn)防治和回收中节省了8700万美元。（公司每年的收入10亿元左右）第二十四页，共39页。思考题前面主要从物质流动角度分析(fēnxī)经济系统与生态系统的运行规律比较，请考虑其他生态学基本规律对于经济系统运行模式的启示。第二十五页，共39页。现实的产业(chǎnyè)生态系统目标建立一个高效的产业生态系统就要模拟自然生态系统的结构和功能，进行生态设计与建设，在产业系统内部个体之间应建立高效和谐的产业物流“供给网”，进行“物流的闭路再循环”。措施新生产工艺中最大限度地利用再循环材料；高效利用原料所蕴含的能量(néngliàng)，最大限度地减少“废物”的产生，重新确定“废物”的价值，使其可以作为其它生产过程的原材料。第二十六页，共39页。产业(chǎnyè)生态系统的特点基于食物网原理的产业网要在产业生态系统内部的个体（企业）之间形成一种高效(ɡāoxiào)的“食物网”供给关系，从而促进一种和谐的“产业生态园”建设。与传统的末端控制的比较目前，末端控制的环境管理思想和方法希望每一个工业过程都成为一个单独封闭的系统，这在实际过程中既是不可能的，也是不经济的。一个产业生态系统恰恰是在利用系统个体（公司或企业）之间的输出流来实现利用与再利用价值。第二十七页，共39页。产业(chǎnyè)生态系统体系全球产业生态系统整合层次产业生态系统层次企业层次产品层次子系统层次产业生态系统1产业生态系统m••••••••••••••••••••••••企业1企业2企业n•••产品1•••产品k子系统1•••第二十八页，共39页。经济生态化的学科基础(jīchǔ)－－产业生态学概念产业生态学是指将生态学原则应用于工业产品系统，研究各种工业活动、工业产品与环境之间的相互(xiānghù)关系，从而改善现有工业生产系统、设计新的产品生产系统，为人类提供对环境无害的产品和服务。来源传统生态学是研究生物与环境之间相互(xiānghù)关系的学科，针对人类日益频繁的生产活动及其对自然系统的影响，通过比拟生物新陈代谢过程和生态系统的结构与功能，于80年代末形成了工业或者产业生态学思想。第二十九页，共39页。工业(gōngyè)新陈代谢生物学中，新陈代谢是指有机体内消化食物的化学过程和途径，在这一过程中合成了复杂的化学品和能量，从而保证有机体的维持和生长。工业新陈代谢和产业生态系统是平行的概念，产业生态系统主要研究产业实体之间副产品的相互交换和中介的转换效率。产业实体大约相当于食物生态系统中物种个体的概念，而工业代谢则主要研究个体代谢过程的效率。可以是一个单独企业或某个具体生产工艺。系统地研究工业系统中化学反应和物质流的类型与模式可以发现提高(tígāo)产业生态系统效率的潜在机会。工业生产长长包括若干环节，其中间步骤代谢常常作为废弃物排放，因此减少生产环节是提高(tígāo)能源利用效率和减少污染排放的有力措施。例如，如果，一个生产过程有4个步骤，每一环节转化效率为60％，那么总的转化效率是12％，而如果缩减为3个步骤，那么转化效率将是21％。第三十页，共39页。典型案例：丹麦卡伦堡共生(gòngshēng)体系卡伦堡是一个(yīɡè)仅有2万居民的工业小城市，位于北海之滨，距哥本哈根以西100公里左右。50年代以来开始发展工业，这里建造了一座火力发电厂和一座炼油厂。随着年代的推移，卡伦堡的主要企业开始相互间交换“废料”：蒸汽，（不同温度和不同纯净度的）水，以及各种副产品。80年代以来，当地发展部门意识到它们逐渐地，也是自发地创造了一种体系，他们将其称之为“工业共生体系”。第三十一页，共39页。卡伦堡共生体系中主要有5家企业，相互间的距离不超过数百米，由专门的管道体系连接在一起：　　1、阿斯耐斯瓦尔盖（Asnaesvaerket）发电厂，这是丹麦最大的火力发电厂，发电能力为150万千瓦，最初用燃油，（第一次石油危机）后改用煤炭，雇佣600名职工。　　2、斯塔朵尔（Statoil）炼油厂，同样是丹麦最大的炼油厂，年产量超过300万吨，有职工250人。　　3、挪伏·挪尔迪斯克（NovoNordisk）公司，丹麦最大的生物工程公司，是世界上最大的工业酶和胰岛素生产厂家之一。设在卡伦堡的工厂是该公司最大的工厂，员工达1200人。　　4、吉普洛克（Gyproc）石膏材料公司，一家瑞典公司，卡伦堡的工厂年产1400万平方米石膏建筑板材，175名员工。　　5、最后是卡伦堡市政府，它使用热电厂出售的蒸汽(zhēnɡqì)给全市远距供暖。卡伦堡共生体系中的企业(qǐyè)组成第三十二页，共39页。卡伦堡工业共生(gòngshēng)体系企业间主要废料交换流程示意图第三十三页，共39页。卡伦堡共生(gòngshēng)体系的效益（1）减少资源消耗：每年45000吨石油，15000吨煤炭；特别是600000立方米的水，这些都是该地区相对稀少(xīshǎo)的资源。（2）减少造成温室效应的气体排放和污染：每年175000吨二氧化碳和10200吨二氧化硫。（3）废料重新利用：每年130000吨炉灰（用于筑路），4500吨硫（用于生产硫酸），90000吨石膏，1440吨氮和600吨的磷。（4）事实上，源于这些交换的经济利益同样十分巨大。据可以公开得到的资料，20年期间总的投资（计16个废料交换工程）额估计为6000万美元，而由此产生的效益估计为每年1000万美元。投资平均折旧时间短于5年。第三十四页，共39页。循环型经济对产业发展(fāzhǎn)的要求进行新型产业发展的物质流动评估，补充传统的环境影响评价建立企业与区域的物质流动帐户，补充传统的经济帐户建立区域的废物交换调剂(tiáojì)中心以及相应的网络，实现物尽其用。第三十五页，共39页。经济系统生态化的障碍(zhàngài)分析观念(guānniàn)障碍制度障碍技术障碍第三十六页，共39页。经济(jīngjì)系统生态化的观念障碍单纯满足人的自身需要而不顾及(gùjí)环境的需要依然认为资源无限或者人类的能力无限市场经济通过替代对资源使用的自我调节第三十七页，共39页。经济系统生态化的制度(zhìdù)障碍资源与环境价值的忽视与低估商品价值并不包含生态价值合理有效的“废物”市场与运作机制(jīzhì)有利于或不利于资源环境行为的激励机制(jīzhì)不足第三十八页，共39页。经济系统生态化的技术(jìshù)障碍传统的技术为合成，经济数百年的积累生态化的技术需要强化分解，刚刚开始西方已经出现“为拆卸(chāixiè)而设计”、“为再循环而设计”的生态设计理念第三十九页，共39页。