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在全球經(jīng)濟和文化飛速發(fā)展的今天，生態(tài)環(huán)境問題得到了社會各界的重視。環(huán)境惡化、資源匱乏以及能源危機使人們意識到經(jīng)濟與環(huán)境和諧發(fā)展的重要性，以經(jīng)濟與環(huán)境和諧為目的而發(fā)展起來的“綠色經(jīng)濟”理念逐漸深入人心。與此同時，人們開始更加關注生態(tài)環(huán)境問題，經(jīng)過深入地研究，卻發(fā)現(xiàn)結(jié)果十分觸目驚心。

白色污染，也就是塑料垃圾污染，已經(jīng)成為了地球上最嚴重的環(huán)境污染危機之一。2017年日本海洋科技中心的全球海洋數(shù)據(jù)庫中顯示，目前發(fā)現(xiàn)的深海垃圾碎片中，超過1/3是大塊塑料，其中89%為一次性產(chǎn)品廢料。在6000米深的海底，有超過一半的垃圾碎片是塑料，并且?guī)缀跏且淮涡杂闷贰Ｓ?018年發(fā)表的報告中指出，世界海洋的塑料垃圾總量將在十年內(nèi)翻上三番。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2021年10月發(fā)布的《從污染到解決方案：全球海洋垃圾和塑料污染評估》顯示，全球范圍內(nèi)在1950年至2017年間累計生產(chǎn)了92億噸的塑料制品，其中約70億噸成為了塑料垃圾。而這些塑料垃圾的全球回收率不足10%。目前海洋中的塑料垃圾已高達7500萬至1.99億噸，占據(jù)海洋垃圾總重量的85%。如不采取有效干預手段，預計到2040年，每年進入水體的塑料垃圾數(shù)量將增加近2倍，達到每年2300-3700萬噸；預計到2050年，海洋中的塑料總量將超過魚類。這些塑料垃圾不僅對海洋生態(tài)系統(tǒng)、陸地生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重危害，塑料微粒及其助劑還會嚴重影響人類健康，影響人類長遠福祉。

為此，國際社會相繼出臺禁限塑政策，提出禁限塑時間表。目前，已有140多個國家明確有相關政策。國家發(fā)改委生態(tài)環(huán)境部在2020年1月出臺的《關于進一步加強塑料污染治理的意見》中提出：“到2022年，一次性塑料制品消費量明顯減少，替代產(chǎn)品得到推廣，塑料廢棄物資源化能源化利用比例大幅提升。”英國政府2018年初開始推動新“限塑令”，全面禁止銷售塑料吸管等一次性塑料制品。歐盟委員會于2018年提出“限塑令”方案，建議由更環(huán)保、更可持續(xù)的材料制成的吸管來代替塑料吸管。不僅是一次性塑料用品，整個塑料制品行業(yè)都將面臨重大更迭，特別是近期原油價格大漲，塑料制品行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型迫在眉睫，“雙碳”或?qū)⑼苿赢a(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局，尋找可持續(xù)發(fā)展綠色低碳材料將成為塑料替代品的必由之路。

當前全球已知竹類植物1600多種，竹林面積逾3500萬公頃，廣泛分布在亞洲、非洲和美洲。據(jù)《中國森林資源報告》，我國現(xiàn)有竹林面積641.16萬公頃，2020年竹產(chǎn)值3217億元，到2025年全國竹產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將突破7000億元。竹子具有生長快、培育周期短、強度高、韌性好等特點，很多科研院所和企業(yè)已開始研發(fā)和生產(chǎn)竹產(chǎn)品替代塑料產(chǎn)品，如竹纏繞復合管、一次性竹餐具、汽車內(nèi)飾等。既可以替代塑料滿足人們的需求，又滿足綠色環(huán)保要求。但大多研究仍處于起步階段，市場占有率和認可度有待提高，一來給予“以竹代塑”的更多可能性，同時也宣告了“以竹代塑”引領綠色發(fā)展的道路上將會面臨的巨大考驗。

下面介紹幾種已較為成熟的“以竹代塑”產(chǎn)品。

(一)竹纏繞管道

竹纏繞復合材料是世界首創(chuàng)的生物基管道管廊材料，由浙江鑫宙竹基復合材料科技有限公司和國際竹藤中心等單位經(jīng)過10余年攻關研制而成。十三五期間完成重點研發(fā)計劃課題“竹質(zhì)管道用材連續(xù)化制造”，正式實施《竹纏繞復合管》(GB/T37805-2019)國家標準，目前已經(jīng)實際工程應用竹纏繞管道近300公里。十四五期間規(guī)劃產(chǎn)能建設1000萬噸，總投資將達到600億元，達產(chǎn)后總產(chǎn)值每年達3750億元。

竹纏繞復合材料可替代鋼材、水泥、塑料等傳統(tǒng)工業(yè)材料，不僅原料可再生、可固碳，加工過程也可做到節(jié)能減碳、可生物降解，使用成本也更低。當竹纏繞復合管、管廊、房屋對傳統(tǒng)產(chǎn)品的替代率分別為80%時，竹纏繞產(chǎn)品年產(chǎn)量為1.08億噸，產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值可達2.16萬億元，各環(huán)節(jié)可實現(xiàn)增收3170億元，可實現(xiàn)減碳固碳總量為2.56億噸，約占2019年中國碳排放總量的2.6%。

(二)一次性竹餐具

僅2019年，我國塑料吸管年消耗量近3萬噸，約合460億根，人均年使用吸管超過30根。目前，新興產(chǎn)品竹吸管以其“防燙耐用不易軟，工藝簡單成本低”，有望取代紙吸管和聚乳酸(PLA)生物可降解吸管成為塑料吸管更為理想的替代品。國際竹藤中心生物質(zhì)新材料科研團隊分別聯(lián)合安徽鴻葉集團和龍竹科技集團研制出竹壁鉆孔式竹吸管和薄片纏繞式竹吸管。1噸竹拉絲材料可生產(chǎn)10-20萬支鉆孔式竹吸管，目前安徽鴻葉集團年生產(chǎn)能力達到15億支，計劃兩年內(nèi)生產(chǎn)70-100億支，未來的目標是建立300億支的年生產(chǎn)線。一立方刨切竹材可以生產(chǎn)8毫米纏繞式竹吸管18萬支，龍竹科技集團正在建設50億支吸管生產(chǎn)線，預計2年內(nèi)產(chǎn)能達到200億支。

2014-2019年，我國一次性快餐盒市場規(guī)模從35.6億元增長至96.3億元，年均復合增長率達到21.8%。2020年，我國一次性餐盒消耗量在445億個左右。目前國際藤中心與重慶瑞竹公司開展合作，利用竹纖維的材性優(yōu)點，開發(fā)一次性竹纖維多種餐具制品，已大量投放市場，并出口歐美，可以替代一次性塑料餐盒，前景廣闊。另外，一次性餐具原材料也可以利用微薄竹和竹條制作餐具，如盤、杯、刀叉、勺等。目前，據(jù)不完全統(tǒng)計，年可生產(chǎn)竹刀叉6000萬套、竹碗碟1億件。

(三)竹包裝

隨著物流的快速發(fā)展，快遞成為人們一種無法回避的生活方式。國家郵政局數(shù)據(jù)顯示，我國快遞業(yè)每年產(chǎn)生的塑料廢棄物約180萬噸。

竹包裝種類較多，主要包括竹編織包裝、竹板材包裝、竹車工包裝、串絲包裝、原竹包裝、集裝箱底板等。竹桿可做竹板材、車工包裝；竹梢可做竹編織、原竹包裝。竹包裝可應用于大閘蟹、粽子、月餅、水果、特產(chǎn)等各類產(chǎn)品的外包裝。且在產(chǎn)品使用完畢后，竹包裝可以作為裝飾品或收納盒，或日常購物的菜籃子，多次重復使用，也可回收制備竹炭等。除了竹包裝以外，竹漿紙制備的包裝用紙箱，也為我國快遞業(yè)綠色健康發(fā)展提供了強大助力。竹包裝和竹漿紙箱都具有較好的可循環(huán)利用性能。

(四)竹格填料

冷卻塔是一種廣泛應用于電廠、化工廠、鋼廠的冷卻設備，其冷卻性能對機組能耗和發(fā)電效率有很大影響。提高冷卻塔工作效率，首要改進的就是淋水填料。而當前市場上占比最大的是PVC塑料填料。

江蘇亨達竹格填料有限公司與國際竹藤中心共同研發(fā)一種竹格淋水填料，年銷售能力多達2.6億元。目前，竹格填料每年約可替代10萬立方的PVC填料，根據(jù)每年冷卻塔填料的更換量不同而有所差別。以300兆瓦機組5500平方米冷卻塔為例，竹格填料使用壽命15年；PVC填料壽命僅為3-5年。根據(jù)經(jīng)濟成本計算，300兆瓦機組的電廠使用竹格填料替代PVC填料15年間可節(jié)約297萬元工程費，亦即可完成另一座5500平方米冷卻塔的工程改造，具有很好的經(jīng)濟和性能優(yōu)勢。

(五)竹編格柵

碳化復合竹編土工格柵其成本遠低于常用的塑料格柵，在耐久性、耐候性、平整度、整體承載力方面具有明顯優(yōu)勢。產(chǎn)品可廣泛應用于鐵路、公路、機場、碼頭、水利設施的軟基處理。還可用于設施農(nóng)業(yè)如種養(yǎng)殖圍欄網(wǎng)、作物棚架等。2019年我國的塑料土工格柵需求是50億平方米，產(chǎn)值450億元。

目前，在廣東潮州市已設計施工的4條 “四好農(nóng)村路” 總長度150千米，用竹編土工格柵300萬平方米，因其無毒無害，制造成本低廉，未來市場替代空間至少在400億元產(chǎn)值以上。

(六)汽車用竹纖維增強復合材料

輕量化是當前汽車領域的重點發(fā)展方向，寶馬、奧迪、福特、大眾、豐田等全球知名汽車品牌均在關注天然纖維新型輕質(zhì)材料，歐美國家正在大力研發(fā)麻纖維材料用以替代高分子聚合物汽車構(gòu)件。竹纖維增強熱塑和熱固性復合材料也越來越受到汽車制造商的青睞，這些材料可應用于底部、前端、車門、儀表板、內(nèi)飾等多個部位，目前國際竹藤中心通過國家“十三五”重點研發(fā)計劃項目已研制出高性能竹纖維復合材料汽車內(nèi)飾件，并得到應用。同時，竹纖維增強復合材料還可以替代塑料在工程領域的應用，2020年竹纖維增強復合材料潛在市場需求達660萬噸，具有較好的市場前景。

(七)竹源生物基降解塑料

不同于傳統(tǒng)石化基塑料，生物基生物降解塑料指的是生產(chǎn)原料全部或部分來源于生物質(zhì)(玉米、甘蔗或纖維素原料等)的新型材料，主要有聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA)、全淀粉基材料、纖維素材料等。據(jù)統(tǒng)計，目前全球可降解塑料產(chǎn)能規(guī)模約99.6萬噸/年，到2025年，全球可降解生物基塑料的產(chǎn)能將達到180萬噸。我國新限塑政策推行釋放的可降解塑料需求將有望達到270萬噸，若需求達到預期，供給端缺口仍在93萬噸以上。

竹子中的纖維素通過水解、發(fā)酵生成乳酸，再聚合生成聚乳酸(PLA)。國際竹藤中心實驗室內(nèi)已實現(xiàn)全部工藝路線，每千克竹子可生產(chǎn)出約0.1千克的聚乳酸。

(八)竹質(zhì)電子器件殼制品

電子產(chǎn)品大量涌現(xiàn)，方便了人們的生活，但其塑料外殼不可避免的帶來環(huán)境污染。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年我國塑料制品總產(chǎn)量為8千萬噸，應用量巨大。國際竹藤中心聯(lián)合江西銅鼓江橋竹木業(yè)有限責任公司以及湖南省等相關企業(yè)，合作開發(fā)系列竹鍵盤、竹鼠標、竹音響、竹計算器、竹太陽能燈、竹收音機等，替代塑料制品，并通過表觀感官設計、尺寸穩(wěn)定性、疲勞和耐磨等性能的不斷改進，性能品質(zhì)得到顯著提高，產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外市場，銷售額超過1億元。據(jù)中國海關數(shù)據(jù)顯示，僅2019年1-11月中國鍵盤、鼠標器出口數(shù)量為4.5億個，出口金額為33億美元，市場發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｄ壳皣H竹藤中心正在深度研發(fā)新一代竹纖維交織材料，更好地替代塑料用于電子殼制品制造等領域。

“以竹代塑”思路的提出，主要是基于兩點社會經(jīng)濟因素。首先“以竹代塑”可以減少碳排放，助力實現(xiàn)雙碳目標。

無論生產(chǎn)過程還是回收處理，竹制品碳排放都比塑料制品少。竹子及其制品可以通過5種方式減少溫室氣體排放，從而助力雙碳目標。

一是竹林碳匯(碳捕集)：竹子可快速固碳，吸碳能力強。竹子通過光合作用，吸收二氧化碳，是重要的碳匯。通過科學經(jīng)營可以提高竹林碳匯量。

二是竹產(chǎn)品碳庫(碳利用與碳存儲)：收獲的竹材通過加工成各類耐用的竹制品，可以實現(xiàn)碳存儲與碳利用。竹制耐用品是負碳產(chǎn)品，在整個產(chǎn)品生命周期都保持低水平甚至負碳足跡。

三是替代減排，減塑降碳協(xié)同增效：竹子可以替代高耗能高排放材料和產(chǎn)品(如塑料、混凝土和鋼材等)，實現(xiàn)節(jié)能減排。如PVC樹脂碳排放系數(shù)為6.74噸 CO2/噸PVC。考慮到竹制品為負碳產(chǎn)品，假如全球每年6億噸竹子替代PVC產(chǎn)品將可減少40億噸CO2排放。

四是竹供應鏈與循環(huán)經(jīng)濟(增效減碳)：通過提高竹子供應鏈效率和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，減少碳泄漏，可進一步降低全生命周期碳排放。

五是碳信用交易：通過碳市場與碳交易體系，竹子碳匯項目可助力實現(xiàn)碳抵消、碳中和。

另一個出發(fā)點在于，竹子是基于自然的解決方案之一。竹子與聯(lián)合國17個可持續(xù)發(fā)展目標中的7個密切相關，具體包括：消除貧困，廉價和清潔能源，可持續(xù)城市和社區(qū)，負責任地消費和生產(chǎn)，氣候行動，陸地生物，全球伙伴關系。我國作為世界上竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的國家，加工技術具有一定基礎，產(chǎn)業(yè)初具規(guī)模。然而，隨著勞動力和生產(chǎn)成本不斷增加，竹產(chǎn)業(yè)也面臨技術變革，需要繼續(xù)技術創(chuàng)新，開展精深加工研發(fā)，推動產(chǎn)業(yè)整體轉(zhuǎn)型升級的顛覆性技術已成為剛需。

“以竹代塑”是我國林業(yè)和竹業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑和方向，應充分發(fā)揮竹資源豐富、生長速度快、環(huán)保可再生、性能好等優(yōu)勢，通過政策引導、資源培育、技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)布局，建立健全竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展模式，提高利用效率、拓展應用領域，為促進竹產(chǎn)區(qū)當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村振興、保護環(huán)境，實現(xiàn)“雙碳”目標，為推動“一帶一路”戰(zhàn)略開展做出積極貢獻，真正實現(xiàn)“以竹代塑”引領綠色發(fā)展。