应用生态学第六章工业生态学与清洁生产

第一章工业生态学与清洁生产第一节工业生态学工业生态学并非全新的概念，二十世纪六十年代的科技文献中已经时而出现这一个词了，但是没有更为深入的研究。

年 (罗伯特·弗罗施)和(尼古拉斯·加勒朴斯勒)在《科学美国人》上一篇题为“制造的策略”的文章中重新提出来工业生态学。

从此以后，工业生态学走上了充满活力的发展之路。

工业生态学是针对工业化及其对自然系统的影响，通过运用生物系统原理和生态系统的结构、功能的基本模式形成了现代工业的管理思想和综合管理工具。

可以毫不夸张地说，目前，工业生态学正在成长为一个由工程学、生态学和生物经济学交叉构成的科学与技术的崭新领域。

．工业生态学的产生背景自世纪以来，工业革命开创了机器大生产的新时代，以机器为现代工业的出现，是世界面貌发生了根本的变化，为人类创造和发展了以巨大物质财富为主要特征的现代文明。

然而，伴随着以过程，也出现了资源短缺、能源危机、环境污染和生态破坏等一系列全球性的严重危机。

危机告诉人们，传统工业发展模式已难以为续，迫使人们对工业发展历程中传统的高投入、高能耗、高污染的工业发展模式进行深刻的反思。

然而，在现实的选择中，人们并不希望限制或放弃工业化成果来谋求危机的解除。

事实上，全球日增的人口及其对物质资源需求的刚性增长说明，这种想法也是行不通的。

因此人们所希望的是，在创造和享受工业文明的同时，最大限度地减轻他的负面影响，从而达到持久的实现福利增长和人与自然和谐相处。

在这种思想指导下，经济学家和工业界对工业的发展模式进行过了大量的探索。

当时称为工业共生现象，这就是生态工业的雏形。

年，罗伯特·弗罗施和尼古拉斯·加勒朴斯勒在《科学的美国人》发表的一篇文章中，正式提出“工业生态学”和“工业生态系统”的概念，这一创造性的提法引起了广泛关注。

年，受到卡隆堡的启发，美国商人（保罗．霍肯）在《商业生态学》一书中，也提出工业生态系统和生态工业园的问题。

年，加拿大新斯科舍省达尔湖西大学的一个研究小组明确提出了生态工业园区的设想。

在所有提法中最有代表性的是，联合国工业发展组织年月提出的“生态可持续工业发展（）”的概念，认为工业生态一种对环境无害或生态系统可以长期承受的工业发展模式，是一种环境与发展兼顾的模式，并成为全球可持续发展在工业方面的具体体现。

这是现代工业发展历史性的重大转折，这一概念的提出，标志着未来工业的主导发展方向，即由传统工业发展模式转向生态工业的可持续发展模式，不少专家预言，生态工业将成为世纪全球工业发展的主旋律。

尽管工业生态学还十分稚嫩，但已经表现出了某种成熟的形态，标志之一是年春季美国麻省理工学院出版了《工业生态学》杂志，这是世界上第一本专门介绍这一正在发展中的学科的学术刊物。

．工业生态学的内涵和意义我们习惯上认为工业体系是与生物圈相对立的，工厂和大自然的存在形式和空间分布是相互隔离的。

带着这种局限性的观念，就不可避免地忽视了工业体系对“外界”、对其周围世界、对“环境”的影响。

环境保护主义者们，以及他们的先驱者们，长期以来，关注的是工业活动造成的不良后果，即污染对生态系统造成的破坏；但工业体系的运行机制本身始终在他们的研究范围之外。

工业生态学理论和实践拓宽了我们的观念，认识到工业体系是生态体系的一种特殊式样，如同生物生态系统一样具备物质、能量以及信息的流动及储存功能。

而且，工业体系总起来说是建筑在为之提供物质、资源与服务的生物圈基础上的人为色彩较为浓重生态系统。

因此，工业生态系统与生物圈之间存在着广泛的多少有些直接的相互影响。

生态工业是按经济生态原理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型、进化型产业。

与传统工业不同（表—），生态工业通过两个或两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合，使物质、能量能多级利用、高效产出，资源、环境能系统开发、持续利用，工企业发展的多样性与优势度，开放度与自由度，力度与柔度，速度与稳度达到有机结合，污染负效益变为经济正效益。

“在传统的工业体系中，每一道制造工序都独立于其他工序，消耗原料，产出将销售的产品和将堆积起来的废料；我们完全可以运用一种更为一体化的生产方式来代替这种过于简单化的传统生产方式，那就是工业生态系统。

表—生态工业不同于传统工业的特征类别特征横向耦合不同工艺流程间的横向耦合及资源共享，变污染负效益为资源正效益纵向耦合从源到汇再到源的纵向耦合，集生产、流通、消费、回收、环境保护及能力建设为一体，第一、二、三产业在企业内部形成完备的功能组合区域耦合厂内生产区与厂外相关的自然及人工环境构成产业生态系统或复合生态体，逐步实现有害污染物在系统内的全回收和向系统外的零排放功能导向以企业对社会的服务功能而不是以产品或利润为经营目标，谋求工艺流程和产品的多样化柔性结构灵活多样、面向功能的结构与体制，可随时根据环境的随机波动调整产品、产业结构及工艺流程软硬结合配套的硬件、软件和心件研究与开发体系，配合默契的决策管理、工程技术和营销开发人员自我调节以生态控制论为基础，能自我调节的决策管理机制、进化策略和完善的风险防范对策增加就业合理安排和充分利用劳动力资源，增加而不是减少就业机会人类生态工人一专多能，是产业过程自觉的设计者和调控者而不是机器的奴隶网络经济内外信息及技术网络的畅通性、灵敏性、前沿性和高覆盖度一个工业生态系统，完全可以像一个生物生态系统那样循环运行：植物吸取养分，合成枝叶，供食草动物享用，食草动物本身又为食肉动物所捕食，而它们的排泄物和尸体又成为其他生物的食物。

当然，也许人们永远也达不到一个完美的工业生态体系的境界，但是，企业家与消费者完全可以改变他们的习惯，如果他们愿意保持或提高生活水准而又不去破坏环境的话。

努力控制工业生产所需的原材料和废物流，把生产过程中产生的副产品变成下一个生产过程的原材料再利用，以达到消灭污染的目的，即废物资源化。

工业生态的概念不止是工业过程的定点和相互作用的互补，同时在调整工业企业内部的新陈代谢实现能量输入和废物输出的最小化的问题上，更加强调工业生产与环境的承载能力相适应的原则。

从这一原则出发，工业设计必须注重“非物质化”，单位产出的能耗和物耗应减少，工业工艺使用的原材料达到最小，实现工业生产过程的非碳化——从以碳为基础燃料的传统工业向以氢气为燃料的现代生态工业转化。

罗伯特·弗罗施和尼古拉斯·加勒朴斯勒的文章发表以后，引起了学术界的广泛探索和讨论，许多学者发表了他们各自的看法，关于工业生态学的定义不存在标准的定义。

据加拿大达尔荷西亚大学（）的雷蒙·柯特（）的统计，有关工业生态学的不同的定义达种之多。

不管这些定义有多么不同，但学者们在关于工业生态学的三大基本要素方面是认同的：第一，工业生态学是一种关于工业体系的所有组成部分及其同生物圈的关系问题的全面的、一体化的分析视角；第二，工业体系的生物物理基础，亦即与人类活动相关的物质和能量流动与储存的总体，是工业生态学研究的范围，与目前常见的学说不同，工业生态学的观点主要运用非物质化的价值单位来考察经济；第三，科技的动力，亦即关键技术种类的长期发展进化，是工业体系的一个决定性（但不是唯一的）因素，有利于从生物系统的循环中获得知识，把现有的工业体系转换为可持续发展的体系。

如同罗伯特·弗罗施年在英国工程师协会的报告会上所指出的那样，工业生态学是一个不应完全按照字面的意义来理解概念，“工业生态系统的概念与生物生态系统概念之间的类比不一定完美无缺，但如果工业体系模仿生物界的运行规则，人类将受益无穷”。

工业生态学可以概括为是研究工业体系中减少原料消耗、改进生产程序、缓和对环境的影响和废物资源化综合性的应用生态学分支学科，是一门理论与方法高度统一的实践性学科。

因此，工业生态学应被看作是对所有工业和经济实体以及它们与自然系统的基本联系（物理、化学和生态的联系）进行多学科客观研究，涉及到原料生产和能源生产及其使用、新材料、基础学科、经济学科、法律、管理、人类学和人文科学等，将工业生态学称之为“可持续性科学”，应用于指导人们理智的进行工业生产实践，通过增加能力，增进技能，促进理解，使工业的经济性与生态环境可持续性的冲突不断减少，逐步走向和谐。

．生态工业的理论与实践生态工业是按生态经济管理和知识经济规律组织起来的基于生态系统承载能力、具有高效的经济过程及和谐的生态功能的网络型进化型产业。

它通过两个或两个以上的生产体系或环节之间的系统耦合使物质和能量多级利用、高效产出并持续利用。

生态工业的组合、孵化及设计原则主要有点，即横向耦合、纵向闭合、区域整合、柔性结构、功能导向、较硬结合、自我调节、增加就业、人业生态和信息网络。

多年来工业生态的理论发展，指出可持续工业必须实现从未端治理的被动环保主义向物质能量循环一体化的工业体系转变。

这种工业体系“完全可以像一个生物生态系统那样循环运行：植物吸取养分，合成枝叶，供食草动物食用，食草动物本身又为食肉动物所捕食，而他们的排泄物和尸体又成为其他生物的食物。

生态工业在价值观上对传统经济理论提出了挑战，这一理念付诸实践将对社会产生深刻影响。

从表面上看，至少有两点非常明显。

首先是对发达国家社会生活方式的影响。

在提交罗马俱乐部的一份新报告《》中，可以看到生态工业将影响到人们衣食住行的各个方面，而重要的是，所有这些改变都有现成的技术作为保证。

该书的作者不遗余力地对所有的技术和方法改进进行价格成本分析和生态成本分析，力图告诉读者，采用新技术、新方法使生活方式更加符合生态可持续性要求，不但没有额外的成本负担，反而有利可图。

这种在维持消费效用至少不降低的基础上谋求生态可持续发展的立场，显然比依靠单纯说教让已经习惯于舒适生活的人们采用降低生活标准的方法节约物质能量消耗，要有魅力得多。

其次是对生产组织形式的改变。

这一点主要体现在生态工业园区的建设和日渐风靡上。

事实上工业生态学本身的发展是与生态工业园区的自发性实践过程密不可分的。

其中有关工业生态系统的一个经典案例—卡伦堡工业共生体系是从年代以来逐渐自发形成的，到年代以后才开始为世人所关注。

在这个人口不足万的丹麦小城，几家工厂通过互相连接的管道，实现废物和热能的循环利用，从而减少了本地工业对环境的干扰，提高了资源利用效率。

随着可持续发展引起世人关注，生态工业园区的价值开始受到重视。

近年来，许多国家纷纷规划筹建自己的生态工业园区。

目前美国已有个生态工业园区项目，包括以沿海工业为特色的弗吉尼亚的查尔斯港工业区是一个以老工业区改造为特色生态工业区，有两部分组成，他们是专门从事工业废物交易的德克萨斯的布朗斯维尔市场和以各种绿色产品和环保技术产业园区。