在國家大力推動和企業積極參與下，節能減排逐步成為我國造紙行業的共識，并取得了明顯的效果。為什么要實施節能減排？很多人說因為能源緊缺且價高所以要“節能”，因為造紙工業污染嚴重所以要“減排”。但是“節能減排”還有更深刻的含義、更重要的意義嗎？本文從低碳經濟角度去審視造紙工業節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 全球變暖與低碳經濟的提出
在人類社會經濟發展過程中,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。據統計,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生。如此發展下去，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平衡。為防止氣候變暖對人類生存和生態系統造成不利影響，國際社會制定了《聯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系統帶來不可逆轉的負面影響。由此,以低碳經濟為基本內涵的社會經濟發展模式就提上日程。
我國正處于工業化高速發展期,能源消費處于“高碳消耗”狀態。因此，我國深入實踐科學發展觀,提出將節能減排、推行低碳經濟作為國家發展的重要任務。中國科學院發布的《2009中國可持續發展戰略報告》中提出2020年我國低碳經濟的發展目標為單位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。
低碳經濟是低碳發展、低碳產業、低碳技術、低碳生活等一類經濟形態的總稱。低碳經濟以低能耗、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,以實現經濟社會的可持續發展為基本目的。低碳經濟的實質在于提升和應用能效技術、節能技術、可再生能源技術、溫室氣體減排和儲存技術,以促進產品的低碳開發和維持全球的生態平衡。這是從高碳能源時代向低碳能源時代演化的一種經濟發展模式。
2 從低碳經濟高度審視造紙產業
發展低碳經濟,重在發展低碳產業。那么造紙產業在發展低碳經濟中能有所作為、能發展成低碳產業嗎？
低碳經濟的核心指標是碳生產率。“碳生產率”等于經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生的經濟效益的大小。低碳產業的重要指標是碳匯率。所謂“碳匯率(carbon-sinks ratio)”，就是一個企業（或一項生產）的“碳匯(carbon-sinks，碳吸收和儲存量)”與“碳源(carbon-source，碳產生和排放量)”之比。如果企業的碳匯率大于1，則該企業運行和發展過程中具有低的二氧化碳排放量,當然也是低碳企業。
國際上有不少學者就木材和造紙產業對發展低碳經濟的作用問題進行過許多研究和討論。有代表性的是聯合國糧農組織（FAO）、國際能源署（IEA）和國際森林與造紙協會聯合會（ICFPA）共同組織的2006年10月在羅馬召開的“國際能源和林產工業研討會”。會議一致認為，林產工業通過優化原材料使用、提高能效、生產生物質能源和擴大生物質精煉產品的利用范圍，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》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系。縱觀國內外研究結果，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,木材和紙產品是可再生和可循環使用的產品，林產工業可以擴大生物質能源的使用,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）木材利用和林產工業具有“替代化石燃料的效果”。在木材的生命周期內，林地剩余材、加工剩余材、產品廢材及循環利用材等林產品，以及制漿造紙業等林產工業所產生的廢棄物，如黑液、邊皮木屑等幾乎都可有效利用為生物質能源，替代化石燃料。
（4）現代先進的制漿造紙工業是一種典型的低碳工業。例如，W A C té,等人[3]用數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業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，生產漂白紙漿和紙杯紙。此紙廠的規模較大，年消耗絕干木材原料約130萬t，年產紙量約56萬t（絕干計）。該廠的能量轉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,正常計算結果的碳匯率為1.55。計算結果還顯示,在該廠林紙全過程產生和釋放的二氧化碳中有23％是由化石燃料產生的，77％由生物質產生的;在制漿造紙工廠產生和釋放的二氧化碳中,有19％是由化石燃料產生的，81％則由生物質產生的。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40萬t/a漂白紙漿，使用的能源100％為生物質燃料(濃縮黑液和樹皮、木屑、生物污泥等固體廢物)發電供熱，正常生產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(燃料)產生的二氧化碳是自然界可循環的，而由化石燃料產生的二氧化碳才是大氣溫室氣體的增加量。從這個角度看,造紙工業在低碳經濟中更具有優勢和競爭力。
3 節能減排是發展低碳經濟的重要抓手
依照卡亞公式原理,人均“碳足跡”(表示一個區域的“碳耗用量”)取決于人口數量、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(節能)和降低單位能源含碳量(使用新能源),因而通過“節能”達到“減排”是當前最現實和最重要的抓手。
當前我國傳統的造紙企業是高能耗企業，而且大多數企業消耗的能量是由化石燃料燃燒獲得的。造成我國造紙行業能耗高的主要原因有二:一是能量使用的優化程度較低；二是工藝和裝備較落后。因此造紙工業節能減排的技術創新和開發工作應在下述方面開展。
3.1 研發造紙企業能量系統診斷與集成優化技術
企業能量系統診斷與集成優化技術是近年發展起來的新型工業節能優化應用技術，它是從系統優化的角度研究企業的能量系統（包括物料系統）。系統節能集成優化技術的全局特性，使得該技術在煉油、化工等過程工業得到快速發展和應用，也使其具有單項節能技術所無法替代的地位，彌補了單項技術分散、不系統的缺陷。華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室正在研發基于“三環節”模型的能量綜合優化平臺。
3.2 研發造紙企業節能工藝裝備關鍵共性集成技術
節能的工藝與裝備技術是生產過程節能的基礎。當前重點研發和推廣應用的造紙企業節能工藝裝備關鍵共性集成技術主要有：（1）蒸汽動力系統能量梯級（多級）利用與集成技術:能量轉換環節與利用環節各級能流的耦合與最優匹配技術；全廠熱、電、冷三聯供優化耦合技術,生物質能源轉化技術;(2)低位能能量的利用技術，低能耗打漿技術、低能耗原材料替代技術、強機械脫水節能集成技術、高效干燥技術、軟測量與優化控制技術、變頻驅動技術應用;(3)過程余熱回收集成技術等。
國內許多研究機構和大型企業對上述課題都在進行研究開發和推廣工作。
4 認識
(1)隨著低碳經濟的推動和發展以及我國“碳交易”模式的建立和完善,具有低碳運行特色的造紙產業的優勢將會越來越受到重視。我們應該用低碳經濟的理念、站在低碳經濟的高度去審視我國造紙產業，賦予新的概念和認識，構建低碳造紙產業發展模式，推動制定有利于發展低碳造紙產業的“碳交易”政策法規,研究造紙產業的低碳技術。
(2)節能減排是當前發展低碳經濟的重要抓手。節能減排關鍵技術和共性技術的突破，將推動全行業的發展，受益面廣,還將帶動一批新的產業發展。因此，要加大對研發節能減排共性和關鍵技術的支持力度，加強產學研結合，提高我國造紙工業節能減排技術水平,使我國造紙行業真正成為低碳行業，為發展低碳經濟作出貢獻。
