绿色替代技术带来的革新

中国科技网, 2012年04月01日, 作者： 华凌

每个行业都有主流的技术方向及解决方案，但是并不意味着其永远可行，当出现各种瓶颈和阻碍时，人们则会转换思路，另辟蹊径，特别是来自全球环境的压力和资源的日益紧张，各国科学家在不断寻求各种替代技术，追求可持续的生产方式，以降低温室气体的排放。由此，给世界带来新一轮的革新与颠覆。

“替代”的曲折之途

相对业内传统而主流的技术而言，替代技术毕竟属于新生事物，带着些许新锐、青涩，甚至是风险，只有经受住实际应用及市场的检验和涤荡，假以时日方可“修成正果”，有望名符其实地成为“龙头老大”。

例如，在寻找取代氟利昂替代技术的过程中，就一波三折。

根据《蒙特利尔协议》的规定，全球将在2030年全面禁止对氟利昂的氯氟烃（CFC）类物质的使用，寻找氟利昂替代工质，已成为制冷行业最迫切的任务。而人工合成制冷剂新型冷媒R410-A，虽然对臭氧层没有明显破坏作用，但其引发的温室效应与氟利昂不相上下。

这时，含氢氯氟烃（HCFC）受到青睐。但科研人员发现，其虽比CFC对臭氧层的破坏力要小，但依然有较强的破坏能力，特别是其在一些发展中国家产量巨大会带来更大的不良效应。此外，它的温室气体效应比CFC更甚，其全球变暖潜能值（GWP值）是CFC的两三倍。

于是，一波刚平，一波又起。1992年11月，《蒙特利尔议定书》第4次缔约方会议把HCFC列入黑名单。各国将从1996年起冻结含氢氯氟烃的生产量，到2030年完全禁用。1997年，发达国家决定，全面禁用含氢氯氟烃的时间从2030年提前至2020年，发展中国家则需要在2040年之前全面禁用。

全球新一轮淘汰消耗臭氧层物质的运动再次掀起。1991年，美国联信公司（现为霍尼韦尔公司）研制出一种对臭氧层没有任何破坏作用的氢氟烃（HFC）混合制冷剂R410-A。该公司于1996年因此获得美国环境保护署授予的“大气臭氧层保护奖”。

不过，新麻烦接踵而至。研究者发现，HFC对臭氧层非常友好，温室效应却十分强烈。欧盟在2006年规定，包括HFC在内的氟气体的生产、使用和进出口将受到严格控制。

这时，人们将目光投向另一种既不破坏臭氧层、温室效应又比较低的替代品——以R600-A为代表的碳氢化合物。这种替代物已被用于冰箱制冷，但它并不适合数量庞大的家用空调行业。其原因在于冰箱制冷量小，每台冰箱平均只需用50克碳氢化合物，而每台空调设备平均需要1公斤左右的碳氢化合物。特别是，普通分体式空调有一半安装在室外，碳氢化合物在长期日照之下可能爆炸。

于是，目前国际上致力于开发适合分体空调的以碳氢制冷剂R290（丙烷）为冷媒的制冷新技术。去年7月，传来好消息。由中德合作的全球首例以“丙烷”作为冷媒取代氟利昂的分体式空调示范生产线顺利通过专家组验收，这意味着为全世界新型冷媒技术路线的选择开辟了一条新的出路，对推动新型环保制冷剂应用技术的发展具有重大意义。随着该技术的进一步推广使用，全球每年可减少温室气体排放1亿吨。

然而，此项新的替代技术是否为既制冷又环保的权宜之策，不知哪天会再被取而代之呢？相信时间会作出应答。

“替代”技术的勃勃生机

尽管道路是曲折的，但为了人类未来的可持续生存和发展，科研人员仍乐此不疲，有了新的想法即会积极尝试，期盼发现一个新的大陆或是一片海阔天空。正如沃尔特·迪斯尼所言：“只要敢于梦想，你就一定可以做到。”

从农业废弃物中发现动力与从甘蔗中找到橡胶元素，即是两个给人们带来惊喜的成功案例。

当全球的石油和天然气储量迅速减少，有人试图用粮食作物谷物生产生物燃料乙醇而导致食品价格上涨，加剧了全球贫困程度，显然这不是解决问题的方向。这时，芬兰科伯利生物技术有限公司把目光投向了非粮又非木的农业废弃物，如稻草、秸秆、蔗渣、竹子、芦苇等。

在粮食等农作物种植生产加工过程中，全球产生约50亿吨农业剩余物，其中大部分被焚烧或丢弃在田野中，相当于造纸木材用量的10倍。而这些非木非粮农业剩余物可以作为生产造纸纸浆和生物燃料乙醇的原料，其巨大的年产量和可持续利用性决定了其具有巨大的利用空间和发展潜力。而由此诞生的清洁高效的精炼技术被世界银行国际金融公司和美国能源部评为最环保、最经济可行的解决方案。

据介绍，该公司的精炼技术能够对农业剩余物和非木且非粮食的生物质资源加以循环利用并生产出高质量的造纸纤维、乙醇和化学试剂。采用formicofibTM处理技术针对非木造纸纤维加以精炼，可用于纸张、纸板、包装和卫生用品等。formicobioTM是利用非粮生物质生产燃料乙醇的处理技术，可选择性地从生物质中分离纤维素、半纤维素。

合成橡胶的原材料是石油，还需要与天然橡胶按一定比例混合才能制成。全球天然橡胶生产国协会（ANRPC）日前表示，随着世界各国的发展，特别是亚洲一些新兴市场的需求扩大，未来几年天然橡胶的供应会一直很紧张，价格会有很大的涨幅。而石油的价格更是在不断飙升。

作为替代方案，两三年前德国特殊化学品公司朗盛计划使用完全从可再生资源甘蔗中所提取的乙烯为原料。当该公司的科研人员在巴西完成了从当地的甘蔗中提取酒精以生产乙烯的试验性工作之后，这一想法得以实现。

去年在德国杜塞尔多夫及中国北京举办的朗盛橡胶日活动上，该公司展示了全球首款从甘蔗中提取的生物基三元乙丙橡胶产品Keltan Eco，主要用于生产汽车门密封条和雨刮器。经检测，其品质完全可与同类产品相媲美。朗盛已于近期对该产品进行商业化生产，计划初期年产量约1万吨。

据介绍，Keltan Eco使用的是直接来自甘蔗的一代产品，如甘蔗的糖分。而下一步将针对二代产品，如甘蔗叶和甘蔗渣进行深度开发。

顺着“替代”的思路，朗盛已经开始寻找主要用于轮胎产业的丁基橡胶的替代原料。该公司正与总部设在科罗拉多州的Gevo有限公司合作，通过另一种作物玉米生产丁基橡胶所需的关键原材料——异丁烯。

显然，这样的替代产品性能优异，而且还减少了能源消耗和企业的碳足迹。

防止技术更替中的风险

由于技术的不断进步、速度的加快，或者技术路线的改变，同一个产品、同一个行业就会产生新老技术的更替及一系列甚至是颠覆性的风险。

相对于人类历史上以前的几次工业革命而言，目前我们迎来了以新能源为首的“绿色工业革命”，即新能源、新材料、新环境、新生物的科技革命。无疑，对一个国家而言，发展哪些新兴产业，如何确定技术路线，如何最大限度地减少在技术及产业发展过程中新技术替代原有技术所造成的风险问题，对该国的产业安全至关重要。

有专家指出，这种风险主要表现在，首先、大量技术研发投资无法收回，即已进行了大量投资，由于新技术出现而颠覆了原有技术造成的损失；其次，产业装备上的投资损失，造成某个技术路线的整套装备都可能报废；再有，老技术企业退出产生银行坏账的处理、人员遣散成本等问题。

防止技术更替的风险对策有，密切关注国际上新技术的发展，捕捉和跟踪新信息，特别是一些重大产业的新技术进展，并及时评估每项新技术可能给各个产业带来的机会和风险；要清楚国内新技术研发的分布和水平情况，摸清新技术究竟掌握在谁手里及进展程度；密切关注外资并购及对国内技术的收购情况，支持国内技术研发的产业化、市场化，必要时采取政府采购、国防采购等措施支持国内的新技术产业等。

另外，在一些重大技术的总体发展上，要从国家层面明确采取的技术战略是跟随、同步还是赶超战略。如在电动车方面，若采取跟随战略，就是人家给你什么技术你就用什么技术；同步战略，就是你搞什么技术我也搞什么技术，替代咱们一起替代；超前技术进步的战略，指新技术的市场化、产业化，要避免你的技术产业化后，替代技术所产生的较大损失。这三种战略不同，采取何种战略，主要取决于自身的人力资本与技术储备。

美国总统奥巴马上台以来，首先在能源技术发展路线方面做出部署，由此带来重大转折。美国政府计划在未来5年投入1500亿美元，用于能源新技术方面的大规模投资建设。目前包括超导电网、智能电网、太阳能、光伏电池等在内的一系列能源新技术储备已经充足，这是继IT革命之后，美国在技术大规模更替方面的主要方向之一，也是在做新能源、新技术的筹备。

另外，为刺激混合动力汽车的大规模使用，奥巴马政府拟用减税的办法，采用为美国人购买混合动力汽车每台补贴7000美元的刺激政策，期望到2015年美国市场上能够有100万台美国本土生产的插电式混合动力汽车。

按照历史经验，每当在发展中出现重大危机或转折关头，如果一个国家能提出一个跨越十年乃至二三十年的技术战略，将会给该国带来切实利益，使之走出危机，同时也能为世界制定出一套相关技术规则，促使技术不断更替，推动生产力前进发展。