導(dǎo)語：如何才能寫好一篇可再生資源的好處，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

隨著適用性研究和開發(fā)的進(jìn)展，人們可以發(fā)現(xiàn)許多經(jīng)濟(jì)上可行的方案來滿足整個(gè)地球的需求。該"設(shè)想"確定了方向和相應(yīng)的規(guī)劃，采取措施建立利用植物系統(tǒng)中能源和碳源的可再生資源基礎(chǔ)。面臨的挑戰(zhàn)是嚴(yán)重的，但機(jī)遇也是難以衡量的。人類可以適應(yīng)變化，但必須接受所面臨的挑戰(zhàn)。序言中從兩方面進(jìn)一步闡明“設(shè)想”提出的背景：

1、界定植物/農(nóng)作物基資源

植物/農(nóng)作物基(有時(shí)用生物基bio-based)資源是指來自于一定范圍的植物系統(tǒng)，主要是農(nóng)作物、林產(chǎn)品和食品、飼料和纖維工業(yè)加工過程中的副產(chǎn)物。它們可以通過一年生的作物和樹種，多年生植物和短期輪作樹種等途徑在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)再生。石油化學(xué)品原本也是以植物為基礎(chǔ)，其基本分子為烴類。植物/農(nóng)作物基可再生資源當(dāng)前所用的大量基本分子是碳水化合物、木質(zhì)素和植物油。也有一些量少高值的分子是來自二級植物新陳代謝。另一個(gè)主要區(qū)別是烴類及其提取系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)并加工處理其所需要的原料型產(chǎn)品，而植物基可再生資源在某些程度上雖然也被認(rèn)定，但某種植物會含有某種資源，加工后會留下什么，尚未完全搞清。

最近生物技術(shù)進(jìn)展可以改變植物成分和酶提取系統(tǒng)，這就為現(xiàn)在需要的化學(xué)產(chǎn)品和新型中間人體及產(chǎn)品制造提供了新的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國的森林、耕地、牧場等面積約22.46億英畝(1英畝=0.405公頃，下同)，其中主要農(nóng)作物的種植面積有4.24億英畝，可以生產(chǎn)大量植物/農(nóng)作物基資源。過去50年，這類資源的重點(diǎn)主要是面向食物、飼料和纖維生產(chǎn)。

2、烴類經(jīng)濟(jì)

20世紀(jì)后期，世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，生產(chǎn)增長率有很大提高，尤其是各發(fā)達(dá)國家，一些發(fā)展中國家也不斷增長。成功的增長和發(fā)展過程中起主要作用的是烴類經(jīng)濟(jì)。自20年代以來，礦物化石燃料的采取和利用提供了人們當(dāng)前所享受的經(jīng)濟(jì)效益和生活水準(zhǔn)。許多國家都依靠這種資源來滿足能源和原材料的需要。

在過去50年中，大量的研究開發(fā)在能源生產(chǎn)和基礎(chǔ)產(chǎn)品制造方面創(chuàng)造了許多可以大量增值的工藝過程。市場經(jīng)濟(jì)明顯地受人們提高生活水準(zhǔn)的意愿所驅(qū)動，以創(chuàng)造各種產(chǎn)品。生物基資源的(主要是用植物基)用量很小。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美國1996年玉米、黃豆和小米等生產(chǎn)用作食品和飼料量約為6900億磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此從經(jīng)濟(jì)角度看還不能趕上工業(yè)原料，而以烴類為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)卻繁榮昌盛。

烴類雖然將繼續(xù)起到非常有效的經(jīng)濟(jì)發(fā)展平臺作用，但是在其未來應(yīng)用中卻有若干問題有待解決。首先是對石油化學(xué)產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境問題日益受到關(guān)注，隨著又產(chǎn)生了許多相關(guān)的問題?；剂鲜且活愓跍p少的原料資源。應(yīng)用植物/農(nóng)作物基資源作為一種補(bǔ)充，由于它們是可再生的，所以為經(jīng)濟(jì)有序地向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變創(chuàng)造了機(jī)會。

通過對能源狀態(tài)的審視就可看到可再生資源作為一種補(bǔ)充的必要性。烴類資源有限，許多專家提出世界可采和探明儲量，如按現(xiàn)在消費(fèi)水平計(jì)算只能提供50-100年，此處的一個(gè)重要假設(shè)是“現(xiàn)在消費(fèi)水平”是保持不變，但是從全世界人口增長和生活水準(zhǔn)變化來考慮，此假設(shè)是不合理的。當(dāng)前世界上按人口平均的能源消費(fèi)水平差距很大，詳見表1，許多發(fā)展中國家都將增加能源消費(fèi)。未來的能源供應(yīng)問題是多方面的，因?yàn)榘l(fā)展中國家人口眾多。例如，中國按人口平均能源消費(fèi)相當(dāng)于美國水平的1/3，其需要增加的能量數(shù)量約相當(dāng)于美國現(xiàn)在全年能源使用總量。

表1當(dāng)前按人口平均能源消費(fèi)水平kwh/人美國法國日本巴西泰國中國

122007500700015001200900

一些有效利用烴類的開發(fā)將有助于需要增長問題的解決，但是對烴類找到補(bǔ)充資源是完全必要的，只有如此才能保持可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)基礎(chǔ)。

新技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用需要時(shí)間。石油化學(xué)工業(yè)本身的發(fā)展就是一個(gè)事例。1920年烴類原材料經(jīng)濟(jì)并不像今天這樣具有吸引力，過了50年，開始適應(yīng)化石燃料狀況的工藝。因此，要使植物/農(nóng)作物基系統(tǒng)達(dá)到同樣現(xiàn)代化水平也需要時(shí)間。

當(dāng)前正是開展大量研究開發(fā)工作、利用各種可再生資源和各種新工藝、并開始在各種可供選擇的途徑中提出選擇標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候?，F(xiàn)在進(jìn)行研究并不意味系統(tǒng)要立即改變，但是，烴類經(jīng)濟(jì)的經(jīng)濟(jì)學(xué)未來將出現(xiàn)問題：要支付高額環(huán)境費(fèi)用，或是由于原料缺少而價(jià)格上揚(yáng)。

投資適用性研究可以在未來能源和原材料間進(jìn)行相關(guān)的比較，提供非常需要的選擇。在中期至長期，選擇植物/農(nóng)作物基可再生資源可能是要兼顧環(huán)境方面容許和經(jīng)濟(jì)方面具有吸引力。而在近期，研究和開發(fā)可能只在一些領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行，使植物/農(nóng)作物可再生資源能開始進(jìn)入基本化學(xué)原料市場，從而擴(kuò)大資源基礎(chǔ)，延長有價(jià)值的化石燃料儲備的應(yīng)用壽命。

在上述背景環(huán)境下，通過研究討論，提出了2020年開發(fā)利用植物/農(nóng)作物可再生資源的設(shè)想的目標(biāo)；“設(shè)想”是要通過植物/農(nóng)作物基可再生資源的開發(fā)來提供經(jīng)濟(jì)繼續(xù)發(fā)展、生活的健康標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)大的國家安全。植物/農(nóng)作物基可再生資源可以改變當(dāng)前對日益減少的非再生資源的依賴。

本“設(shè)想”的內(nèi)涵重點(diǎn)是建立新的觀念，即植物基資源是越來越重要的工業(yè)原料資源。非再生資源可能因經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素逐步被植物基再生資源所取代，“設(shè)想”反對等到危機(jī)發(fā)生時(shí)現(xiàn)開始啟動替代。

展望2020年，化石燃料可能仍將占90%，增加植物基可再生資源并不是可有可無的，它對滿足未來的需求非常迫切。當(dāng)然，需要有效地加工和利用這些植物衍生原料。其新途徑的研究從現(xiàn)在就要開始，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展有足夠的時(shí)間，保證解決環(huán)境而進(jìn)行良好的合作。

要取得有成效的進(jìn)展，應(yīng)當(dāng)確定以下的方向性目標(biāo)：

1、2020年化學(xué)基礎(chǔ)產(chǎn)品中至少有10%來自植物的可再生資源原料，到2050年提高到50%。

2、建立植物基(農(nóng)作物，林產(chǎn)，加工業(yè))系統(tǒng)，用有效的轉(zhuǎn)化加工工藝生產(chǎn)可再生原料，為2020年選中的產(chǎn)品提供經(jīng)濟(jì)合理、對環(huán)境瓜敏感的制造平臺。用此生產(chǎn)鏈來示范一個(gè)綜合的植物/農(nóng)作物基原料系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)合理性和潛在效益，顯示工業(yè)應(yīng)用機(jī)遇的新領(lǐng)域，為2020年以后國內(nèi)和出口的需求做出貢獻(xiàn)。

3、在工業(yè)投資者、植物商、生產(chǎn)者、學(xué)術(shù)界和各級政府之間建立合作伙伴關(guān)系，開發(fā)從小范圍到大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，重新激活農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，改進(jìn)增值加工和制造鏈的集成，消除食品、飼料和纖維加工業(yè)與基礎(chǔ)材料制造業(yè)之間的差別。

“設(shè)想”中提出，科研與開發(fā)方面要制定有詳細(xì)目的和要求的相應(yīng)計(jì)劃，支持上述方向性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，從而也可取得投資的優(yōu)勢。

植物/農(nóng)作物基資源利用現(xiàn)狀和前景

一、現(xiàn)狀

烴類提供人類能源和衣著。塑料、油料、油漆、染料、藥品等基礎(chǔ)原料，已經(jīng)成為現(xiàn)代生活的主要依靠。1970-1990年間石油基的塑料增加了4倍，已經(jīng)逐步代替了玻璃、金屬甚至紙張。植物/農(nóng)作物基資源目前尚未有效利用，主要是因?yàn)榭捎眯圆?、質(zhì)量不高、供應(yīng)不穩(wěn)或是價(jià)格高。要推動和提高植物/農(nóng)作物可再生資源應(yīng)用的興趣，需要從以下幾個(gè)方面來分析。

1、實(shí)用性

盡管消費(fèi)總量不高，但是植物基原料當(dāng)前在化學(xué)品方面應(yīng)用面很廣，如用于油漆、粘合劑及劑等。黃豆是植物袖的傳統(tǒng)原料，隨著基因工程進(jìn)展，可以生產(chǎn)滿足特殊劑市場需要的專門油。最近，可用黃豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纖維素、擰槽酸、天然橡膠、多數(shù)氨基酸以及各種蛋白質(zhì)等化學(xué)品生產(chǎn)中，植物基資源是主要原料，詳見表2。

表2、美國植物基資源用量萬t/a類別用量用途

木材8090紙，紙板，木質(zhì)素纖維復(fù)合材料

工業(yè)淀粉300粘合劑，聚合物，樹脂

植物油100表面活性劑，油墨，油漆，樹脂

天然橡膠100輪胎，家用品

木材提取物90油料，膠

纖維素50紡織纖維，聚合物

木質(zhì)素20粘合劑，丹寧，vanillin

在多數(shù)情況下，應(yīng)用的植物基材料主要是原始狀態(tài)分子。如木質(zhì)素纖維、植物油和橡膠等復(fù)雜分子的應(yīng)用也只有有限的改性。這就與石油化學(xué)工業(yè)構(gòu)成明顯的反差，石油化工則是用化學(xué)方法按需要將烴類裂解成幾種簡單分子，如甲烷、丙烯等。用這些基礎(chǔ)原料進(jìn)行化學(xué)合成，制造所需要的復(fù)雜的分子。

在少數(shù)情況下，植物/農(nóng)作物原料進(jìn)行裂解成為不同的基礎(chǔ)分子，例如高果糖的玉米生產(chǎn)糖漿和玉米淀粉發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。1996年美國用211億磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶發(fā)酵方法生產(chǎn)9億加侖(1加侖=4.546l,下同)乙醇，從而加工為90億加侖混合汽油。從許多實(shí)例看，植物基原料有一定實(shí)用性，雖還未生產(chǎn)像藥物那樣的高度專業(yè)化的分子，但卻包括了大量生產(chǎn)的中間體及產(chǎn)品。

2、供應(yīng)及質(zhì)量

植物系統(tǒng)地區(qū)分布廣，由于土壤和氣候條件不同，導(dǎo)致供應(yīng)和質(zhì)量的差異。森林和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)縮小了天然野生植物的供應(yīng)差異。

生物質(zhì)的總產(chǎn)量雖然很大，但是由于沒有經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)化技術(shù)而使其應(yīng)用受限制。一些新進(jìn)展如快速裂解提供了從中獲得低分子量產(chǎn)品的機(jī)會，如果能在分離技術(shù)上進(jìn)一步創(chuàng)新，就可以推動此應(yīng)用。生物質(zhì)資源可以來自快速增長木材、田邊作物以及其他專門培植的植物物種。另一潛在的生物質(zhì)資源是當(dāng)前為食用和飼料種植的農(nóng)作物，如玉米、黃豆、小麥和高梁等。一般情況下這些作物只應(yīng)用其產(chǎn)量的一半。此4種作物估計(jì)每英畝(1英畝=0.405公頃,下同)約有2600磅(以干物質(zhì)計(jì),下同)遺留在田地中，總計(jì)約有5200億磅。一部分留在耕地以改良土壤結(jié)構(gòu)，但大部分運(yùn)出去，作為原料應(yīng)用。因此要求有適當(dāng)?shù)摹⒊杀镜偷膬\(yùn)系統(tǒng)和加工技術(shù)。

供應(yīng)方面的主要問題是對原始生產(chǎn)的管理。當(dāng)前，樹木可作木材和紙漿，種植農(nóng)作物只是為食品、飼料和纖維加工，沒有在綜合利用上進(jìn)行優(yōu)化。對植物/農(nóng)作物投入的成本評價(jià)基礎(chǔ)是未經(jīng)優(yōu)化的植物生產(chǎn)系統(tǒng)，因此經(jīng)濟(jì)性不佳。一些邊際土地的利用可以擴(kuò)大植物基可再生資源原料基地。但是從經(jīng)濟(jì)上比較，其很難達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行目標(biāo)。在估算其經(jīng)濟(jì)回報(bào)時(shí)，要考慮化肥、農(nóng)藥等化學(xué)品的使用費(fèi)用。要增加可再生資源來源，除了要提高邊際土地利用率外，主要應(yīng)是如何對良田建立優(yōu)化種植生產(chǎn)系統(tǒng)。

當(dāng)前低投入、低產(chǎn)出的植物生產(chǎn)對農(nóng)民難以盈利，并不利于農(nóng)村發(fā)展，也不能為加工業(yè)提供低價(jià)原料。但是在產(chǎn)出方面，數(shù)量和質(zhì)量相差甚大，從此系統(tǒng)得到的產(chǎn)品必然價(jià)格較高，嚴(yán)重地限制了經(jīng)濟(jì)上的可行性。而且，由于低產(chǎn)出生產(chǎn)就需要更多的土地，其對環(huán)境的單位影響常常大于更為強(qiáng)化、密集的系統(tǒng)。因此要優(yōu)化生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)改善邊際土地的利用。此外利用生產(chǎn)率高的土地作為植物/農(nóng)作物可再生資源的原料基地，這也有利于解決數(shù)量和質(zhì)量上的波動變化。

農(nóng)村根據(jù)市場需求規(guī)劃種植計(jì)劃，如根據(jù)乙醇市場還是植物油供需情況，做出種玉米還是種黃豆的選擇，其次則要進(jìn)行第2輪對品種的選擇，作乙醇則要種高淀粉含量的玉米品種，如要種飼料，則種含高油量玉米更佳。這些選擇都對產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益有很大影響。面對“設(shè)想”需要擴(kuò)大食品或飼料、飼料或原料、油料或淀粉、纖維或糖、藥品或聚合物等等選擇范圍。要根據(jù)供應(yīng)或需求來決策，就需要進(jìn)一步仔細(xì)研究有關(guān)課題。

3、植物/農(nóng)作物基原料成本

利用植物/農(nóng)作物基可再生資源主要是成本問題，它與烴類相比是不經(jīng)濟(jì)的。工業(yè)生產(chǎn)要求大量的便宜原料。植物原料價(jià)格便宜，如果能開發(fā)適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)將極具競爭能力。利用植物/農(nóng)作物基原料生產(chǎn)化學(xué)品的成本比較，詳見表3。

表3、植物/農(nóng)作物基化學(xué)品生產(chǎn)成本類別生產(chǎn)量萬噸通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占總產(chǎn)量%

糠醛300.750.7897.0

粘合劑5001.651.4040.0

脂肪酸2500.460.3340.0

表面活性劑3500.450.4535.0

醋酸2300.330.3517.5

增塑劑801.502.5015.0

炭黑1500.500.4512.0

洗滌劑12601.101.7511.0

顏料15502.005.806.0

染料45012.0021.006.0

墻涂料7800.501.203.5

油墨3502.002.503.5

專用涂料2400.801.752.0

塑料30000.502.001.8

實(shí)際上,在制造業(yè)中選用不同的化學(xué)加工工藝對其成本影響很大。

植物/農(nóng)作物基可再生資源不是一種替代性資源,而是為工業(yè)原料提供的補(bǔ)充資源。成本問題并非只限于原料,而且與加工過程有關(guān)，因此要進(jìn)一步開發(fā)新的化學(xué)和生物加工工藝，才能擴(kuò)大植物基可再生資源應(yīng)用范圍，使之成為經(jīng)濟(jì)可行系統(tǒng)。

二、前景

由于植物/農(nóng)作物基可再生資源的來源不同，每種來源的原料又可以利用不同的加工工藝，構(gòu)成了一種多維的發(fā)展前景。本“設(shè)想”運(yùn)用矩陣分析方法進(jìn)行探討。不同投人的植物原料，可以運(yùn)用不同的加工系統(tǒng)，并取得各種不同的開發(fā)效果。

1、廢料和副產(chǎn)物利用

從當(dāng)前看，利用機(jī)會多，但需要有新的加工技術(shù)才能使其成為更重要的資源。

(1)現(xiàn)代化學(xué)

森林工業(yè)已經(jīng)將副產(chǎn)物利用發(fā)展成為一個(gè)較大的行業(yè)，如紙漿副產(chǎn)液轉(zhuǎn)化為磺酸木質(zhì)素表面活性劑ch3soch3以及用樹皮制丹寧。農(nóng)作物的磨榨工業(yè)開發(fā)了許多應(yīng)用副產(chǎn)物進(jìn)行加工的工藝，如從燕麥制糠醒、淀粉粘合劑、專用棉籽油、從濕磨料生產(chǎn)擰蒙酸鹽和氨基酸等。但是，許多食品加工業(yè)，如蔬菜和水果卻沒有開發(fā)相應(yīng)的副產(chǎn)利用加工工藝，經(jīng)常將副產(chǎn)淀粉和糖排放入周圍環(huán)境。副產(chǎn)物的利用具有許多發(fā)展機(jī)遇，提取及銷售其所含的有效成分是降低主產(chǎn)物成本的手段，而且從戰(zhàn)略上看是擴(kuò)大利用植物基資源。

(2)改進(jìn)化學(xué)

木本植物和有些農(nóng)作物加工中有較高的木質(zhì)纖維素含量和一些碳水化合物，如烴類工業(yè)一樣，可以將復(fù)雜分子轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小分子技術(shù)。便宜的植物衍生發(fā)酵制糖的開發(fā)已在進(jìn)行。用金屬有機(jī)物化學(xué)將碳水化合物轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋祷瘜W(xué)品是擴(kuò)大利用植物基原料的又一技術(shù)途徑。改進(jìn)化學(xué)方法具有潛力，可以使植物衍生的廢料加工利用提高經(jīng)濟(jì)回報(bào)率。

(3)生物加工

在比較復(fù)雜的料漿中用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)某種分子，再將其分離出來成為需要的產(chǎn)物。生物轉(zhuǎn)化是應(yīng)用微生物、細(xì)胞或不含細(xì)胞的酶系統(tǒng)的一步法工藝，它提供了改進(jìn)廢物料和副產(chǎn)物利用機(jī)會，隨著分離技術(shù)的提高，生物加工工藝可以獲得更為廣泛的應(yīng)用。

(4)新分子

在此方面似乎不太重要，從廢料中生產(chǎn)新分子不是一條最佳途徑。

2、現(xiàn)有農(nóng)作物

從近期看擴(kuò)大應(yīng)用具有最佳機(jī)會。

(1)現(xiàn)代化學(xué)

從化學(xué)工業(yè)整體看，并沒有|認(rèn)為植物衍生材料具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但是具體|問題要具體分析。石油化工利用烴類而不用碳水化合物和其他生物基分子。

(2)改進(jìn)化學(xué)

如果植物衍生原料是結(jié)構(gòu)型的生物質(zhì)，含有木質(zhì)素和纖維素等成分，其具有一定優(yōu)勢。一些新技術(shù)，如綜合燃燒或金屬有機(jī)化學(xué)等都能提供更好地利用此類資源的機(jī)會。除林產(chǎn)資源外，約有5200億磅的生物質(zhì)資源目前尚未加以利用。改變加工工藝路線可以提高利用現(xiàn)有資源的效益。新的工藝開發(fā)可以提供利用糖和淀粉的機(jī)會。植物淀粉有不同來源，如水稻、土豆、玉米和小麥，它們的性質(zhì)、用途都不同，因此需要改進(jìn)其化學(xué)方法，發(fā)揮其潛能。新化學(xué)工藝與生物加工及先進(jìn)的分離技術(shù)綜合起來可產(chǎn)生很大效益。

(3)生物加工工藝

植物作為生物加工原料量大而多樣，從結(jié)構(gòu)型生物質(zhì)到一些專門的植物組分，在生物加工方面潛在優(yōu)勢很大：用酶轉(zhuǎn)換玉米衍生的葡萄糖生產(chǎn)高果糖的玉米糖漿。最近從玉米葡萄糖經(jīng)過發(fā)酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸鹽可以用作制一些化學(xué)產(chǎn)品如丁二醇、四氫呋喃，這些中間體又可進(jìn)一步加工制成許多種產(chǎn)品。當(dāng)前，用10億磅這種原料可得到價(jià)值13億美元產(chǎn)品，現(xiàn)在正在中試。多種學(xué)科進(jìn)行合作就可取得良好的效果，這是短期內(nèi)取得成效的一種良好運(yùn)行模式。

(4)新分子

植物原料的投入固定，利用基因改性所用微生物或是專用酶，可產(chǎn)生新分子。此工作目前只在很小的市場中進(jìn)行。當(dāng)市場對具有特殊性能的新產(chǎn)品需求增加，投入產(chǎn)出可能會促使其發(fā)展，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合研究要沿著產(chǎn)品開發(fā)鏈進(jìn)行，從界定所需要的產(chǎn)品——需要的特性——分子結(jié)構(gòu)——中間體——酶技術(shù)——蛋白質(zhì)/基因工程——投入植物的最佳原料——生產(chǎn)優(yōu)化等。

3、新鮮農(nóng)作物

此項(xiàng)作為中期發(fā)展機(jī)遇。

(l)現(xiàn)代化學(xué)

因?yàn)榛瘜W(xué)工業(yè)一般不認(rèn)為農(nóng)作物的利用能獲得較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此新鮮農(nóng)作物并無吸引力。過去曾認(rèn)為可以降低成本，但是實(shí)際上的技術(shù)限制否定了其經(jīng)濟(jì)性。

(2)改進(jìn)化學(xué)

從投入產(chǎn)出看，存在類似問題，如果改進(jìn)的化學(xué)工藝需要專門的農(nóng)作物，-新鮮農(nóng)作物可能會有優(yōu)勢。另一優(yōu)勢是在物流方面。按照改進(jìn)工藝實(shí)施和運(yùn)作規(guī)模，所需原料只能就近供應(yīng)新鮮農(nóng)作物。因此改進(jìn)工藝應(yīng)當(dāng)與供應(yīng)系統(tǒng)平行進(jìn)行才能互相支持共同發(fā)展。植物作為原料補(bǔ)充資源時(shí)，困難在于許多烴類加工裝置不位于農(nóng)作物和森林種植地區(qū)，而植物基原料運(yùn)輸費(fèi)用很高。

(3)生物加工工藝

與改性化學(xué)類似,區(qū)別在于如何將原料加工成中間體和最終產(chǎn)品。在技術(shù)上要考慮農(nóng)作物品種的適用性，一種生物工藝可以對多種品種進(jìn)行加工。優(yōu)化工藝是影響運(yùn)作經(jīng)濟(jì)很重要的因素。

4、改性基因類植物

這是中長期發(fā)展機(jī)遇，其可提供的成效目前尚難以想像，今后是否出現(xiàn)碳水化合物經(jīng)濟(jì)，或是其他經(jīng)濟(jì)，這要看建立在生物工程基礎(chǔ)上的新工業(yè)平臺所能發(fā)揮的作用。

(1)現(xiàn)代化學(xué)

基因改性植物基原料可能成為現(xiàn)有的烴類加工系統(tǒng)原料。但是，改性植物分子在烴類系統(tǒng)中降解所花代價(jià)太高。因此投入技術(shù)要能跨越加工技術(shù)，或者是較復(fù)雜的分子能直接得到并進(jìn)入制造鏈，再有是新工藝路線能高效地應(yīng)用此改性原料。當(dāng)然這些變革都要從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩方面來評價(jià)其效益。

(2)改性化學(xué)

對優(yōu)化植物/農(nóng)作物基原料投入和加工有好處，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行此方面研究。至于何時(shí)見效則要根據(jù)基因技術(shù)進(jìn)展及其達(dá)到工業(yè)化時(shí)間來確定。

(3)生物加工工藝

微生物或酶進(jìn)行基因改變達(dá)到強(qiáng)化工藝過程目的。生物工程具有長期潛力，在原料投入和生物技術(shù)本身之間創(chuàng)優(yōu)，有時(shí)所需要的可作基礎(chǔ)原料的分子可以部分在植物原料內(nèi)進(jìn)行合成，用生物轉(zhuǎn)化或高度專門化的生物/化學(xué)工藝進(jìn)行分離。為了繼續(xù)應(yīng)用化石燃料生產(chǎn)專門產(chǎn)品，需要進(jìn)行研究開發(fā)，使有限資源能取得最大的價(jià)值。

(4)新分子

過去20年中，塑料已成為最大的工業(yè)部門，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金屬。市場將會根據(jù)消費(fèi)者的意愿和需求發(fā)生變化。材料科學(xué)將繼續(xù)發(fā)展，市場銷售者將繼續(xù)設(shè)計(jì)新的消費(fèi)品，塑料的未來變化難以預(yù)料。能作為新工業(yè)發(fā)展平臺基礎(chǔ)的新分子將會很多，物理與化學(xué)科學(xué)與生物工程材料結(jié)合將產(chǎn)生新的領(lǐng)域。植物基可再生資源將是未來的主要資源。新陳代謝工程是將豐富資源制造成所需基礎(chǔ)原料的渠道，支持社會基礎(chǔ)設(shè)施。開發(fā)和拓寬其可能性，需要先進(jìn)的技術(shù)，這將是未來新領(lǐng)域。

生物技術(shù)的潛在影響及實(shí)施“設(shè)想”的工作途徑

生物技術(shù)的潛在影響

對一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行評價(jià)，可以從如下幾個(gè)方面來分析：近來變化的速度和引入的速度、量度及其帶來利益的水平及公共公司投資、評價(jià)專利活動和有關(guān)協(xié)會的活動、觀察開發(fā)進(jìn)程、審視所取得的成功進(jìn)展。

90年代初期，許多人對生物技術(shù)將對農(nóng)作物帶來很大變化是持懷疑態(tài)度的。到1996年，轉(zhuǎn)基因作物在產(chǎn)業(yè)化方面取得成功，明確地澄清了這個(gè)問題。這些早期的成效是關(guān)于新的作物保護(hù)途徑，對保護(hù)植物生產(chǎn)免受病蟲害起了重要作用，對進(jìn)一步了解和掌握如何改進(jìn)植物組分也很重要。

由于管理方面的需要，轉(zhuǎn)基因大田試驗(yàn)記錄由美國動物和植物健康監(jiān)測服務(wù)中心保存。從記錄中可以看到一些行之有效的轉(zhuǎn)基因改變植物組分的工作正在進(jìn)行之中，試驗(yàn)范圍也在不斷擴(kuò)大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和pioneerhi-bred等都在進(jìn)行。

為了改變植物組分以提高營養(yǎng)價(jià)值，改善加工性能，或是為了某些工業(yè)和制藥的應(yīng)用，一些轉(zhuǎn)基因改性品種已經(jīng)進(jìn)行了評價(jià)，包括碳水化合物的變革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白質(zhì)形態(tài)操作(typemonipulation)、纖維特性改性、產(chǎn)生抗體、工業(yè)酶生產(chǎn)、二級化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展非常迅速，為植物基材料擴(kuò)大應(yīng)用開辟了新的途徑，使其可以為工業(yè)生產(chǎn)提供分子基礎(chǔ)原料和更為復(fù)雜的分子原料。用植物基原料主產(chǎn)聚合物，制造塑料就是一個(gè)成功事例。從a1-coligenenentrophus細(xì)菌的3種基因已經(jīng)能轉(zhuǎn)入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羥基丁酸酯)，濃度可達(dá)14%。這種生物可降解的熱塑性塑料正在進(jìn)一步開發(fā)，使之可以從黃豆、棉花和油菜籽制備。

在過去50年內(nèi)，通常用的植物培植產(chǎn)率已經(jīng)提高了3倍，根據(jù)農(nóng)作物滿足食物、飼料和纖維不同用途，選擇不同的方法得到具有不同特性的產(chǎn)物。高級植物種植要用基因圖譜和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，進(jìn)一步提高食物和飼料生產(chǎn)需要供應(yīng)的植物基原料。

生物技術(shù)對植物基原料已經(jīng)產(chǎn)生革命性的影響。但是，用生物技術(shù)來改變植物，使之適合烴類經(jīng)濟(jì)需要，并不是一條最佳途徑。這就需要進(jìn)一步弄清什么是工業(yè)鏈需要的因素，而這些因素又是能在未來轉(zhuǎn)基因植物基可再生資源中具有最大的優(yōu)勢。

實(shí)施“設(shè)想”的工作途徑

要成功實(shí)施美國可再生資源開發(fā)利用的戰(zhàn)略設(shè)想(以下簡稱“設(shè)想”)中所提出的大綱，需要將研究、開發(fā)、工業(yè)過程工程以及對未來的市場了解等項(xiàng)工作有效地集成起來。適應(yīng)“設(shè)想”的多學(xué)科計(jì)劃以及各個(gè)項(xiàng)目的協(xié)作都要求有一共同的目標(biāo)，向前沿技術(shù)邁進(jìn)。應(yīng)用改進(jìn)的化學(xué)工藝加工現(xiàn)有的農(nóng)作物，包括集成運(yùn)用生物工藝，可以納入短期計(jì)劃之內(nèi)，從當(dāng)前到今后10年可以著手實(shí)施。這是研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。另一個(gè)熱點(diǎn)是觀念上的飛躍，超越當(dāng)前的烴類化學(xué)，結(jié)合基因改性植物，運(yùn)用新的工藝，這可以納人中長期計(jì)劃中，在10到20年甚至更長時(shí)期內(nèi)實(shí)施并產(chǎn)生影響。上述兩個(gè)熱點(diǎn)都是當(dāng)前在研究中進(jìn)行投資，在不同期限內(nèi)可以取得回報(bào)。

如果在這些領(lǐng)域內(nèi)取得成功，在工業(yè)應(yīng)用上就可以有了一個(gè)可行的堅(jiān)實(shí)科學(xué)基礎(chǔ)。新鮮作物應(yīng)用開發(fā)將被看作是一個(gè)降低這些系統(tǒng)成本的一種機(jī)制，或是改善供應(yīng)狀況(數(shù)量和質(zhì)量)，滿足工業(yè)發(fā)展需要。

當(dāng)審視植物基可再生資源的前景時(shí)，可以看到供應(yīng)鏈本身包含著許多重大課題。不同物種發(fā)展有各自的地理優(yōu)勢，可以形成專門原料的加工中心，包括進(jìn)入國內(nèi)和國外兩個(gè)市場。對轉(zhuǎn)基因作物的鑒別保護(hù)機(jī)制仍在變化，植物基可再生資源上的這些系統(tǒng)都需要進(jìn)一步研究。

本“設(shè)想”并非要給各種問題以答案，而是指出未來潛在的可能，在各方面采取一定的步驟就可以使其實(shí)現(xiàn)。下一階段就要進(jìn)行各方的協(xié)調(diào)工作，使多方面的投資者能有一個(gè)投入的基礎(chǔ)，針對“設(shè)想”提出的目標(biāo)進(jìn)行開發(fā)工作。該規(guī)劃要訂出各項(xiàng)目計(jì)劃，通過研究和開發(fā)來支持“設(shè)想”中提出的方向性指標(biāo)。各計(jì)劃項(xiàng)目要符合下列一個(gè)或幾個(gè)方面的要求。

優(yōu)化生物質(zhì)和農(nóng)作物基原料生產(chǎn)，達(dá)到計(jì)劃應(yīng)用要求狀況。

為植物基原料的供應(yīng)鏈提出裝置、地點(diǎn)、貯運(yùn)和分銷措施，包括加強(qiáng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的機(jī)制。

加速發(fā)展基于改性化學(xué)和生物工藝的新工藝，同時(shí)考慮利用植物/農(nóng)作物基可再生資源原料。

對多類投資者支持的項(xiàng)目，對上述三個(gè)方面中一個(gè)或一個(gè)以上將產(chǎn)生影響的項(xiàng)目，或是多學(xué)科項(xiàng)目等將給以優(yōu)先和優(yōu)惠待遇。投資項(xiàng)目選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮時(shí)間要求和潛在影響的大小來確定。

植物/農(nóng)作物基可再生資源對工業(yè)基礎(chǔ)原產(chǎn)的需求增長是一個(gè)戰(zhàn)略性措施，也是使美國在21世紀(jì)繼續(xù)保持領(lǐng)先地位的戰(zhàn)略性選擇。開發(fā)基礎(chǔ)資源具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會方面的好處。機(jī)遇是明確的，考慮未來的設(shè)想是需要的，要聯(lián)合投資者對新途徑進(jìn)行投資，才能創(chuàng)造一個(gè)安全的未來。

“設(shè)想”文本中不止一處引用達(dá)爾文的名言“能夠幸存下來的物種，不是最強(qiáng)的，也不是最聰明的，而是能適應(yīng)變化的”。

2020年可再生資源應(yīng)用將增加五倍

《植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想實(shí)施的技術(shù)指南》(以下簡稱“技術(shù)指南”)，是《植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想》(以下簡稱“設(shè)想”)的補(bǔ)充，提出的目的是：支持“設(shè)想”方向，確定發(fā)展中的主要障礙和問題，確定優(yōu)先的研究領(lǐng)域。

要達(dá)到上述目的需要進(jìn)行協(xié)調(diào)觀念開發(fā)，收集專家證明，組織多學(xué)科研討會、聽證會，優(yōu)勢排隊(duì)試驗(yàn)和團(tuán)隊(duì)行動計(jì)劃等多項(xiàng)工作。在“技術(shù)指南”編制過程中吸收了各方面人士的意見，參加研討的共有66名有關(guān)部門不同行業(yè)的專家。專家們就全球性問題提出“設(shè)想”，針對“設(shè)想”結(jié)合現(xiàn)實(shí)狀況提出存在的主要障礙與問題，再確定研究與開發(fā)領(lǐng)域，從而找出優(yōu)先研究開發(fā)的課題。這些課題所屬領(lǐng)域都是能為利用可再生資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展起最大杠桿作用的研究領(lǐng)域。通過參加“技術(shù)指南”研究和編制的專家的專業(yè)情況反映出在化工制造中應(yīng)用生物基原料需要涉及多門學(xué)科。但是有3個(gè)產(chǎn)業(yè)是中心，即化學(xué)、生物和農(nóng)業(yè)，每個(gè)產(chǎn)業(yè)都涉及幾門不同的學(xué)科，如農(nóng)業(yè)，林業(yè)和石油化學(xué)。

1、農(nóng)業(yè)和林業(yè)

農(nóng)業(yè)：是一個(gè)廣泛的概念，包括谷物生產(chǎn)、林地和牧場等。這些土地上生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品和林產(chǎn)品一起構(gòu)成生物基材料，它們通過太陽能，大氣中的co2和土壤中養(yǎng)分進(jìn)行原始生產(chǎn)而成為可再生資源。美國擁有大量優(yōu)良土地，豐富的自然水資源和先進(jìn)的技術(shù)基礎(chǔ)，通過資源保護(hù)和利用，每年可產(chǎn)生可再生資源的巨大財(cái)富。林業(yè)：在美國有超過6.5億英畝（1英畝=4046.24平方米）的森林，從業(yè)人口140萬，每年生產(chǎn)價(jià)值2000億美元產(chǎn)品。過去10年內(nèi)，紙張部門的增長比木材業(yè)快。木材和紙產(chǎn)品回收循環(huán)利用率高，每年有約4000萬t紙?jiān)偕?。美國的林業(yè)已經(jīng)制定出2020年發(fā)展設(shè)想以及相應(yīng)的研究計(jì)劃。該設(shè)想呼吁進(jìn)行研究，用先進(jìn)的生物和遙感技術(shù)以及樹木生理學(xué)和土壤科學(xué)等理論。

農(nóng)業(yè)和林業(yè)通過應(yīng)用基因?qū)W技術(shù)和轉(zhuǎn)基因植物等新手段將會出現(xiàn)大的躍進(jìn)。在不久的將來，可生產(chǎn)出大數(shù)量和高質(zhì)量的作物。除了飼料和食品，還可以為工業(yè)部門提供原材料。而且還可以引入某些酶標(biāo)記基因，可能會在植物體內(nèi)制造完全新型的聚合物，并可大量生產(chǎn)，成為經(jīng)濟(jì)的消費(fèi)用品。

美國將技術(shù)進(jìn)展應(yīng)用于植物和農(nóng)作物的調(diào)整，使其在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和制造業(yè)中保持可持續(xù)發(fā)展的領(lǐng)先地位起著主要作用。國家的未來明顯地要依靠近期開發(fā)可再生資源基礎(chǔ)的研究來支持。

2、石油化工業(yè)

化學(xué)、工程學(xué)、物理學(xué)和地理學(xué)等幾門學(xué)科在石油化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用，對人們生活產(chǎn)生的影響是50年前難以想像的。石油化學(xué)工業(yè)成功地創(chuàng)造了眾多產(chǎn)品，從高性能的噴氣發(fā)動機(jī)燃料到基礎(chǔ)化學(xué)品以及許多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。

石油化學(xué)工業(yè)：是資本密集型工業(yè)，已經(jīng)建立了可觀的基礎(chǔ)設(shè)施來處理和加工化石燃料。美國每天要用1390萬桶烴類原料，多數(shù)是作為燃料型產(chǎn)品，用于化工及其他工業(yè)基礎(chǔ)原料生產(chǎn)，每天約為260萬桶油短類原料。

近年來，工業(yè)化學(xué)品和塑料生產(chǎn)都有巨大的增長。塑料工業(yè)從業(yè)人員120萬人，有20000套生產(chǎn)加工裝置，過去在研究開發(fā)上花費(fèi)以10億美元數(shù)計(jì)的投資，才獲得了今日成就。如果塑料制品的原料沒有可再生資源，遲早有一天會變得十分昂貴。一方面，是否還有上萬億桶的石油開采量，原油價(jià)格能否在每桶10美元以內(nèi)。世界原油生產(chǎn)已經(jīng)變化迅速，而且有許多不定因素。另一方面，化石燃料資源是有限的，這是無可爭議的事實(shí)。重要的是考慮當(dāng)供應(yīng)呈峰值時(shí)未來價(jià)格的敏感度，而不是去爭論何時(shí)是油將用盡的理論時(shí)間。最近由于幾處新資源的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用，在20年內(nèi)原油產(chǎn)量可能會有所增加。但是，必須注意美國一直是原油進(jìn)口國，50%原油靠進(jìn)口。如果原油進(jìn)口一旦停止，北美可采用的化石燃料資源儲量按目前消費(fèi)水平只能維持約14年。如果保持目前進(jìn)口水平而不增加，也只能使用28年。當(dāng)然，將會有新的改進(jìn)的抽提技術(shù)，例如水平鉆探和核磁共振鉆孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。

用可再生資源補(bǔ)充石油化學(xué)品，要從現(xiàn)在開始，由少量到大量逐步進(jìn)行，有關(guān)研究工作要立即開始。不考慮化石原料供應(yīng)衰退時(shí)間表的爭論，由于人口增長以及一些新興國家人們生活水平提高，需求將繼續(xù)增長。在可再生資源取代化石燃料之前，它將作為一種補(bǔ)充資源。因此，無論如何在美國開發(fā)可再生資源作為工業(yè)原料都是十分重要的。

“設(shè)想”中提出的指標(biāo)是“2020年基礎(chǔ)化學(xué)品至少有10%來自植物衍生可再生資源，隨著發(fā)展觀念到位，2050年要提高到50%”。要注意無論是美國還是全世界總消費(fèi)量的增加是很快的，因?yàn)榧词?020年的10%目標(biāo)是按當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)總量計(jì)算，也比當(dāng)前消費(fèi)水平要提高4—5倍，絕對的增加更大。如果2020年消費(fèi)水平本身提高1倍，可再生資源的絕對指標(biāo)也要翻番。

換言之，不能期望可再生資源在不變的需求環(huán)境下能完全取代烴類資源，而只有當(dāng)消費(fèi)產(chǎn)品需求增加，可再生資源可以能滿足此增加需求中的一部分。在2040年時(shí)間框架中，指標(biāo)可以是：可再生資源應(yīng)用使化石燃料能穩(wěn)定地維持現(xiàn)在的消費(fèi)水平。按此指標(biāo)可以形成以下的觀念：

由于不是一個(gè)競爭替代戰(zhàn)略，可再生資源并不與非再生資源直接競爭。

需要用可再生資源和非再生資源兩種資源來滿足未來20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生資源，因?yàn)槟菚r(shí)的化石燃料將會很貴而且有限。滿足近期指標(biāo)的支持和研究完全與長期目標(biāo)保持一致，這些方向性指標(biāo)，非常清楚地表明面臨的挑戰(zhàn)是巨大的，需要從現(xiàn)在就采取行動，應(yīng)當(dāng)開始建立通向擴(kuò)大利用可再生資源的道路。除了建立可操作的可再生資源基礎(chǔ)指標(biāo)外，其他一些相關(guān)的指標(biāo)也是很重要的，包括：

建立系統(tǒng)，通過加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)可靠性的基礎(chǔ)設(shè)施支持，將供應(yīng)、制造和分銷等活動集成起來。

通過功能基因?qū)W來提高對植物新陳代謝的理解，優(yōu)化對專門的增值加工工藝的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，除應(yīng)用現(xiàn)有的組分外，要開拓新型聚合物生產(chǎn)和應(yīng)用。要保證開發(fā)的新工藝過程的效率高于95%，同時(shí)應(yīng)用伴生工藝，應(yīng)用所有副產(chǎn)物，消除廢料，保證新的平臺能在特殊的環(huán)境條件下堅(jiān)持目標(biāo)方向?qū)Υ_定目標(biāo)與研究指標(biāo)要反復(fù)交叉檢驗(yàn)，使其能堅(jiān)持可再生燃料/能源需要的目標(biāo)。

在生產(chǎn)和分銷中要開發(fā)保持穩(wěn)定供應(yīng)的途徑，在年生產(chǎn)一定范圍基礎(chǔ)上控制一些因素，如價(jià)格、數(shù)量、性能、地區(qū)分布、質(zhì)量等。同時(shí)要制定提出這些因素的標(biāo)準(zhǔn)。

建立進(jìn)一步合作伙伴關(guān)系，改進(jìn)綜合集成，通過加強(qiáng)農(nóng)村發(fā)展來支持取得成功。

“設(shè)想”的目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)，主要要使本“技術(shù)指南”中所列出的目的大綱都能達(dá)到?；蚋男灾参锷a(chǎn)專門的代謝產(chǎn)品和開發(fā)補(bǔ)充性的化學(xué)改性產(chǎn)品取得成效就可以達(dá)到2020年可再生資源應(yīng)用增加5倍的目標(biāo)。這些進(jìn)展也將為2020年以后的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

可再生資源應(yīng)用技術(shù)和市場的障礙及問題

將可再生資源制成消費(fèi)產(chǎn)品的整個(gè)系統(tǒng)中有許多障礙和問題，其中關(guān)鍵和問題是：

植物科學(xué)方面：基因?qū)W、酶、新陳代謝和組分。

生產(chǎn)方面：單位成本、收率、持續(xù)性、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、植物設(shè)計(jì)。

加工方面：經(jīng)濟(jì)學(xué)、分離、轉(zhuǎn)化、生物催化、基礎(chǔ)設(shè)施。

應(yīng)用方面(由技術(shù)和材料驅(qū)動的問題)：經(jīng)濟(jì)學(xué)、功能性、性能、新用途。

應(yīng)用方面(由市場和需求驅(qū)動的問題)：價(jià)格性能比、性能、知覺、市場開發(fā)。

現(xiàn)將上述關(guān)鍵和問題擇要分別介紹于下。

一、關(guān)于應(yīng)用方面（材料驅(qū)動問題）

1、經(jīng)濟(jì)學(xué)

單位成本是當(dāng)前植物衍生材料使用的主要障礙，也是經(jīng)常引起爭論的一個(gè)問題，問題的核心是競爭性成本狀態(tài)。在多數(shù)情況下，應(yīng)用植物基原料的成本都比較高，難以與以烴類原料為基礎(chǔ)的加工工藝競爭。但是，成本競爭情況有幾個(gè)非常復(fù)雜的因素互相影響，諸如產(chǎn)品價(jià)值、材料成本、產(chǎn)量、需要加工程度以及所用基礎(chǔ)原料的性能等。因此如果未來的戰(zhàn)略只考慮降低本是不會成功的。最重要的經(jīng)濟(jì)推動因素不是成本本身，而是制得的產(chǎn)品和制造費(fèi)用的差價(jià)(即增值)。

產(chǎn)品價(jià)格是諸多因素的函數(shù)，諸如產(chǎn)品利用、性能、消費(fèi)者喜好和需求等，而制造成本則受原材料價(jià)格、供應(yīng)的持續(xù)性、加工、廢料處理費(fèi)用和投資等諸因素影響，要符合當(dāng)前的具有競爭性的通用化學(xué)品工業(yè)的低成本需要。但是，從長遠(yuǎn)考慮，只進(jìn)行成本比較是有問題的，因?yàn)槲磥淼幕剂系某杀臼请y以預(yù)測的。

在當(dāng)前情況下，用烴類原料生產(chǎn)消費(fèi)型產(chǎn)品的加工效率是很高的。但這并非是化石原料本身具備的特點(diǎn)。因?yàn)槭突ひ呀?jīng)研究了100年，有了3代科學(xué)家，政府投入了大量資源才使之達(dá)到今日的水平。與之相比，植物基材料應(yīng)用尚處于較低的水平，開拓植物基原料應(yīng)用來適應(yīng)已臻成熟的烴類加工需要并不是一條唯一的道路，目前應(yīng)用數(shù)量還是很少的。另一條路線是通過弄清植物衍生材料性能進(jìn)行技術(shù)開發(fā)，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的組分。

2、功能性

改變植物中的不同組分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先進(jìn)行原料裂解降級成為簡單的分子，隨后用它們再行合成為較復(fù)雜的分子和聚合物。植物中已經(jīng)含有不同形態(tài)的聚合物，可以在許多產(chǎn)品中應(yīng)用。但是，在現(xiàn)在加工系統(tǒng)中尚無大量應(yīng)用。用量有限的原因有幾個(gè)方面，其中主要的是由于缺乏對其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已經(jīng)由植物衍生的蛋白質(zhì)聚合物研制出塑料薄膜的試驗(yàn)產(chǎn)品，顯示出其應(yīng)用的潛力。而且，植物擁有立體化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以得到一些有價(jià)值的手性分子，如糖類、維生素、氨基酸等。從總體看，目前對植物基礎(chǔ)原料的反應(yīng)性和功能性尚不夠了解，因此限制了新應(yīng)用思路的產(chǎn)生。

二、關(guān)于應(yīng)用方面（需求驅(qū)動問題）

1、市場開發(fā)的費(fèi)用

植物衍生材料應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵是市場開發(fā)費(fèi)用高。正如許多新產(chǎn)品市場一樣，新產(chǎn)品的研究往往是由小公司開始的，它們投資不足，缺乏繼續(xù)發(fā)展的資源，常常只停留在試驗(yàn)階段。工業(yè)化的成功率低，由于沒有一定的供應(yīng)量而常使產(chǎn)品衰落。因此，需要大力改進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)和支持機(jī)制，而且要進(jìn)行與產(chǎn)品相關(guān)的市場開發(fā)，這是擴(kuò)大利用可再生資源的主要工作。目前市場上應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)都是基于石化產(chǎn)品，沒有適應(yīng)生物基產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，這也是要成功地與石化產(chǎn)品競爭的另一障礙。

2、認(rèn)識問題

植物衍生材料常給人以較低級的印象，這可能是由于當(dāng)前處于“石化時(shí)代”之故。對某些制造廠商來說，它的性能較差，主要是因?yàn)槲吹脙?yōu)化。雖然公眾環(huán)境意識增強(qiáng)，但是對植物基產(chǎn)品需求尚不足以創(chuàng)造市場來拉動技術(shù)開發(fā)。因此，當(dāng)前可再生資源的進(jìn)展主要是基于技術(shù)推動的結(jié)果，只有增加市場拉動才能有力吸引公司更多投資。沒有要變革的沖擊，就不會有更多的變革。因此，如果沒有各種經(jīng)濟(jì)傾斜途徑，現(xiàn)狀是難以改變的。

三、加工問題

1、基礎(chǔ)設(shè)施中分銷問題

多年來石油化學(xué)工業(yè)已經(jīng)建立了加工和分銷烴類基礎(chǔ)產(chǎn)品的有效基礎(chǔ)設(shè)施。由于依賴進(jìn)口原油，美國的多數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施是建設(shè)在海岸線上。因此，許多現(xiàn)有的加工裝置并不適合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工廠、榨油廠和玉米濕法加工廠進(jìn)行加工，它們最好接近于供應(yīng)地。要應(yīng)用大量植物原料就需要進(jìn)一步將供應(yīng)和加工制造集成起來。應(yīng)當(dāng)開拓確立農(nóng)村發(fā)展優(yōu)勢和重點(diǎn)的戰(zhàn)略和措施，更好地鼓勵多用可再生資源。

2、分離技術(shù)

應(yīng)用植物于工業(yè)用途的一個(gè)關(guān)鍵是缺少植物組分的分離技術(shù)。樹木具有非常復(fù)雜的成分如木質(zhì)纖維素。此成分強(qiáng)度高，但要將它分離為有用的分子組分則很困難。多數(shù)農(nóng)作物收獲品是種子，它們含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、油分和數(shù)萬種其他組分。通常對許多谷物發(fā)芽和生長都能進(jìn)行良好的安排，而對其作為原料進(jìn)行分別管理則很困難。一些除去原始粗組分的工藝，如榨油和提取糖分等已經(jīng)開發(fā)，但如何將專門形態(tài)的蛋白質(zhì)和純的含碳組分分離則仍是困難。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，處理費(fèi)用很高而且技術(shù)困難，這是應(yīng)當(dāng)要解決的問題。將反應(yīng)與分離集成起來的加工系統(tǒng)(如催化蒸餾)可能是一個(gè)解決問題的方向。但是此類系統(tǒng)目前應(yīng)用有限。而且還未被開發(fā)作為植物基原料方面的應(yīng)用。通過引入某些基因而使植物增加新的組分，就更需要應(yīng)用先進(jìn)的分離技術(shù)來回收有意義的新組分。例如生物聚合物開發(fā)中目前就因缺少高效純凈的經(jīng)濟(jì)上可行的分餾工藝技術(shù)而受到限制。植物的組分如不能有效地分離出來，就不可能控制最終產(chǎn)品的特性和質(zhì)量。

3、轉(zhuǎn)換技術(shù)

要利用植物中各種組分的另一問題是將這些非均相的混雜原料轉(zhuǎn)換成較為簡單的分子，這才可以進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。在植物基原料中，加工工藝需要有高性能的多功能生物催化劑或是非均相催化劑，這些催化劑具有多種功能并可以進(jìn)行回收。

知識不足是另一關(guān)鍵，目前人們尚缺乏關(guān)于植物組分的自然差別和來自不同作物的同樣組分的特性等方面知識。這些知識的缺乏和不足就構(gòu)成難以鑒別植物的差異性，缺少鑒別的手段，因此也就難以考慮作為原料的應(yīng)用。發(fā)酵是用來將某些農(nóng)作物轉(zhuǎn)化為各種產(chǎn)品的工藝，轉(zhuǎn)化是非均相的。所用的轉(zhuǎn)化方式，副產(chǎn)利用和分離等方面仍有許多有待改進(jìn)之處。一般地說，植物系統(tǒng)的復(fù)雜化學(xué)問題使新型或改進(jìn)植物基加工工藝的設(shè)計(jì)較為困難。烴類化學(xué)制造中有豐富的氧化化學(xué)知識，還原化學(xué)方面較少，這些都是植物系統(tǒng)加工所需要的。目前特別缺少關(guān)于還原生物催化劑共生因子系統(tǒng)方面的實(shí)踐知識。

植物原料加工工藝開發(fā)的另一個(gè)大的障礙是當(dāng)前缺乏有關(guān)的教育培訓(xùn)。目前化學(xué)工程課程中只有少數(shù)涉及生物化學(xué)課題，多數(shù)畢業(yè)生成為化學(xué)工程師只擁有非常基礎(chǔ)的生物工藝知識和有限的重要生物分離的知識。多年來，工藝化學(xué)家和工程師的培訓(xùn)重點(diǎn)都是烴類化學(xué)，考慮植物基可再生資源加工需要很少。

四、生產(chǎn)方面

1、收率、持續(xù)性和基礎(chǔ)設(shè)施

因?yàn)槟壳吧形蠢么罅恐参锘?，除木材和造紙外，只是關(guān)注未來的供應(yīng)分銷而不是現(xiàn)實(shí)存在的問題。但是，這些對實(shí)現(xiàn)可再生資源的目標(biāo)都是十分重要的。在供應(yīng)的持續(xù)性方面，數(shù)量和質(zhì)量都是未知數(shù)。如果植物基原料能加工成簡單的碳分子，其持續(xù)性問題就不成關(guān)鍵。但是如果要設(shè)計(jì)應(yīng)用其中某種特殊組分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某種專門組分，原料的質(zhì)量和數(shù)量的穩(wěn)定性就非常重要。

在一些情況下，供應(yīng)持續(xù)性中的不確定因素實(shí)際上就是風(fēng)險(xiǎn)管理的內(nèi)容。未來的石油化工供應(yīng)問題和可再生資源供應(yīng)問題都有風(fēng)險(xiǎn)。對石油化工來說，未來的供應(yīng)不桷定因素可能因世界上一些區(qū)域的政治變化而增加。而對植物基原料來說，氣候可能成為不確定的地區(qū)因素。如果某些專門植物不能大量生產(chǎn)可能導(dǎo)致貿(mào)易上的不確定因素，這些問題不需要采取斷然措施，但是需要重視通過改變基礎(chǔ)設(shè)施來保證經(jīng)濟(jì)可靠性。另一個(gè)沖擊供應(yīng)持續(xù)性的不確定因素是未來的農(nóng)作物用途是作為食物還是作為工業(yè)原料。一方面是根據(jù)供應(yīng)短缺理論，認(rèn)為農(nóng)業(yè)難以供應(yīng)飛躍增長的人口和消費(fèi)品增長所需的原料。實(shí)際上，從需求角度看，食物和原料都在增長，即使不考慮可再生資源進(jìn)行工業(yè)利用，食物本身也存在問題。解決食物問題的方案也可能就是解決工業(yè)原料問題的方案。因此，在供應(yīng)方面必須應(yīng)用新技術(shù)，如生物技術(shù)，這樣才能保持產(chǎn)率不斷提高，使農(nóng)業(yè)能達(dá)到一個(gè)新的水平。

2、植物設(shè)計(jì)、植物科學(xué)、基因?qū)W

轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)顯示出令人鼓舞的前景，要進(jìn)一步充分利用尚有大量工作有待進(jìn)行。存在的一個(gè)主要障礙是對植物本身內(nèi)在新陳代謝過程還不夠了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，對植物新陳代謝和碳流的知識匱乏是其發(fā)展中的限制因素。

近年來功能基因?qū)W的進(jìn)展有望促進(jìn)對材料合成設(shè)計(jì)的理解。但是這門科學(xué)目前剛開始，與類似的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相比所取得的支持還是很有限的?；蜣D(zhuǎn)變中的另一成就是讓更多的專用基因嵌入和對質(zhì)體以及細(xì)胞核的常規(guī)轉(zhuǎn)變。在植物變化、基因?qū)W和生物信息等方面有著廣泛的研究項(xiàng)目，但是將這些出現(xiàn)的新技術(shù)應(yīng)用于可再生資源的專門研究則很少。

要使科學(xué)知識不斷深化，在一定程度上取決于消除這些主要障礙，有些已被稱為多學(xué)科的研究。但是，需要努力加強(qiáng)和協(xié)調(diào)才能促進(jìn)現(xiàn)有的障礙及時(shí)地被克服。換言之，基因管理的研究必須緊密地與植物內(nèi)含聚合物的功能性以及分離工程等研究相結(jié)合。

研究和開發(fā)的課題

《美國植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想的技術(shù)指南》(以下簡稱“技術(shù)指南“)列出為解決植物/農(nóng)作物基可再生資源利用中的主要障礙應(yīng)當(dāng)進(jìn)行研究開發(fā)的課題?！凹夹g(shù)指南”按4個(gè)主要方面的障礙依重要性大小列出研究開發(fā)課題，每個(gè)研究課題的影響都有其時(shí)間范圍，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、長期表示2020年，近期目標(biāo)的達(dá)到可用以衡量面向2020年可再生資源開發(fā)利用設(shè)想的前進(jìn)步伐。

一、植物科學(xué)研究方面

1、近期影響課題(按重要性依次減小順序排列,，下同)

(1)應(yīng)用功能基因?qū)W了解植物新陳代謝和組成，至少要與1種主要農(nóng)作物基因計(jì)劃結(jié)合；

(2)開發(fā)能實(shí)時(shí)進(jìn)行植物組分的定量分析工具；

(3)改進(jìn)轉(zhuǎn)基因方法，特別是對麥桿基因的專門嵌入，要在1998年基礎(chǔ)上提高效益10倍；

(4)開發(fā)1—2種主要農(nóng)作物的基因標(biāo)記系列，使之有助于擺在有用的可再生組件含量；

(5)將80%現(xiàn)有的germplasmbase進(jìn)行編目，有效利用各類淀粉、蛋白質(zhì)和油分；

(6)找尋發(fā)展中的生物信息學(xué)利用途徑，推動可再生資源的研究和開發(fā)，

(7)弄清nuclear-plastid相互作用。

2、中期影響課題

(1)在新陳代謝過程和碳流中至少弄清50個(gè)限制速率的關(guān)鍵步驟；

(2)利用功能基因?qū)W弄清分子、細(xì)胞和整個(gè)植物的控制管理；

(3)為主要植物用于可再生資源的組分制定標(biāo)準(zhǔn)；

(4)在2種植物中，建立碳庫并為細(xì)胞分割確定控制點(diǎn)；

(5)在plastid轉(zhuǎn)變中高效率(大于90%)方法的建立；

(6)創(chuàng)建示范工廠，使主要組分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是專門碳鍵(如c5)大于3o%；

(7)利用基因開關(guān)的方法；

(8)建立為植物可再生資源利用的生物信息學(xué)基礎(chǔ)。

3、長期影響課題

(1)重新設(shè)計(jì)新陳代謝過程，提供有用的碳結(jié)構(gòu)骨架；

(2)應(yīng)用有針對性進(jìn)化技術(shù)建立100個(gè)未來原料的品種庫；

(3)設(shè)計(jì)新型分子或改性現(xiàn)有化合物，使之適應(yīng)于功能需要；

(4)為提供工業(yè)用原料，創(chuàng)制2種新植物種類；

(5)利用簡單的細(xì)胞組織進(jìn)行成本和能源效率評價(jià)；

(6)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)植物組分。

二、生產(chǎn)研究方面

1、近期影響課題

(1)提高畝產(chǎn)量10%~15%以降低原材料單位成本；

(2)改善農(nóng)業(yè)管理，提高肥料利用效率和蟲害防治，

(3)確定至少10種影響原料組分和質(zhì)量的因素；

(4)對至少10種具有潛力的系統(tǒng)和植物類型的畝產(chǎn)效率進(jìn)行定標(biāo)趕超（如主要農(nóng)作物、林業(yè)和多年生種類等）；

(5)調(diào)節(jié)氣候條件對生產(chǎn)的影響；

(6)每年對2種農(nóng)作物的潛力進(jìn)行評價(jià)或用其他方法評價(jià)畝產(chǎn)量；

(7)提高當(dāng)前農(nóng)業(yè)加工中廢料利用率5倍；

(8)在單位投入基礎(chǔ)上提高貧瘠土地產(chǎn)量2倍。

2、中期影響課題

(1)提高產(chǎn)量，使單位投入的碳產(chǎn)出為1998年基礎(chǔ)上的2倍；

(2)為長期可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)盡量減小土地、大氣和水利用影響的系統(tǒng)方法；

(3)對收獲產(chǎn)物和主要植物成分建立標(biāo)準(zhǔn)；

(4)專門設(shè)計(jì)收獲裝備，盡量增大碳的收獲；

(5)開發(fā)新的利用方法，使現(xiàn)在遺留在土地上的農(nóng)作物45%能得到利用，

(6)培育適應(yīng)專門土地和土壤的農(nóng)作物；

(7)建立農(nóng)業(yè)信息學(xué)基礎(chǔ)，重點(diǎn)是不同來源的可再生資源植物類型、生產(chǎn)價(jià)值、質(zhì)量和單位成本。

3、長期影響課題

(l)在化石燃料排出廢氣中co2的固定；

(2)從現(xiàn)在植物/農(nóng)作物生產(chǎn)中消除碳的廢料；

(3)設(shè)計(jì)新的農(nóng)作物/植物生長系統(tǒng)，優(yōu)化原料回收率(大于95%可利用)；

(4)對主要能源獲取和固定，提高化合效率；

(5)對收獲前期工作和部分就地加工的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；

(6)對連續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和評價(jià)。

三、加工研究方面

1、近期影響課題

(1)改進(jìn)分離技術(shù)，處理大于95%的非均—植物材料；

(2)改進(jìn)單體基礎(chǔ)原料變換的生物催化劑；

(3)開發(fā)3種具有高選擇性的快速反應(yīng)強(qiáng)力催化劑；

(4)為將植物聚合物轉(zhuǎn)換為有用的單體，找出新型和性能優(yōu)良的酶(具有10倍活性)并進(jìn)行評價(jià)；

(5)將微生物進(jìn)行工程化，改善非均—植物的發(fā)酵；

(6)提高廢物利用率2倍；

(7)開發(fā)高效的除水技術(shù)并對改進(jìn)的非水溶劑反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)；

(8)在植物材料中利用天然立體化學(xué)方法的評價(jià)。

2、中期影響課題

(1)應(yīng)用5種以上高級分離系統(tǒng)(如自行清凈膜、離子交換、精餾等)；

(2)為經(jīng)濟(jì)捕集植物單體和聚合物開發(fā)改進(jìn)的分離——純化技術(shù)；

(3)為2種以上植物類型建立經(jīng)濟(jì)共生系統(tǒng)；

(4)通過分子進(jìn)化技術(shù)設(shè)計(jì)并創(chuàng)制50種新型酶；

(5)開發(fā)100種以上具有性能成本特性的新型酶庫；

(6)研究反應(yīng)性分級系統(tǒng)；

(7)對微生物、酶和化學(xué)品庫的性能建立信息學(xué)基礎(chǔ)，用于特殊的轉(zhuǎn)化。

3、長期影響課題

(1)實(shí)現(xiàn)原料加工中無廢料的多種產(chǎn)出的連續(xù)工藝；

(2)為改性植物和組分設(shè)計(jì)新設(shè)備；

(3)為3種以上新產(chǎn)品(如將工程化酶轉(zhuǎn)入植物并在收獲中得到活化)設(shè)計(jì)新機(jī)制；

(4)固態(tài)酶轉(zhuǎn)化；

(5)設(shè)計(jì)14種化學(xué)與生物結(jié)合型反應(yīng)器；

(6)評價(jià)植物組分在分離前相內(nèi)的作用。

四、應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施研究方面

1、近期影響課題

(3)探求3種在現(xiàn)有加工裝置(如玉米濕法加工廠、紙漿廠)上擴(kuò)大應(yīng)用植物原料的機(jī)遇；

(4)分析測量系統(tǒng)，對90%以上的主要植物組分進(jìn)行定量；

(5)實(shí)時(shí)評價(jià)單位性能成本和增值成本的方法；

(6)評價(jià)運(yùn)輸系統(tǒng)及成本；

(7)計(jì)算出100%年加工貯存量和投人產(chǎn)出的需求量；

(8)創(chuàng)建基礎(chǔ)設(shè)施，擴(kuò)大利用農(nóng)業(yè)廢料。

2、中期影響課匾

(1)深入掌握植物中10種以上組分和碳鍵新陳代謝體的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系知識；

(2)開發(fā)對高質(zhì)量原材料的100%鑒別保護(hù)系統(tǒng)；

(3)為價(jià)值驅(qū)動的生產(chǎn)和定貨實(shí)現(xiàn)營銷系統(tǒng)；

(4)對在同一地點(diǎn)的多目的利用區(qū)的協(xié)同作用進(jìn)行評價(jià)；

(5)對原材料組分和加工過程中的中間產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定量分析手段(小于3分鐘/試樣)；

(6)開發(fā)生產(chǎn)預(yù)測手段，準(zhǔn)確性大于95%；

(7)在一組植物原料性能基礎(chǔ)上建立信息學(xué)基礎(chǔ)，如單位成本、性能、功能性、最佳來源、應(yīng)用范圍等。

3、長期影響課題

(1)所需功能進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備植物化合物至少10種；

(2)在植物生產(chǎn)區(qū)內(nèi)開發(fā)至少5個(gè)制造利用中心；

(3)開發(fā)3種以上有新功能的新材料；

(4)提出擴(kuò)大利用可再生資源所需的教育培訓(xùn)需求；

(5)在植物組分功能間協(xié)同作用的利用；

(6)設(shè)計(jì)最終產(chǎn)品的貯存和運(yùn)輸，使之到達(dá)銷售中心和出口；

(7)為供需關(guān)系的控制創(chuàng)建減輕超過90%風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略。

當(dāng)前，美國有一些項(xiàng)目已在進(jìn)行，可視為工業(yè)原料中應(yīng)用可再生資源的先驅(qū)，也可視為本“技術(shù)指南”中研究項(xiàng)目的示范事例。其一是在轉(zhuǎn)基因植物開發(fā)中的聚羥基丁酸酯(pib)。phb可在植物中生成，作為制造生物降解塑料的原料，用適當(dāng)?shù)募?xì)菌基因進(jìn)行轉(zhuǎn)化并弄清植物內(nèi)在的新陳代謝路徑，從而構(gòu)成制備方法。現(xiàn)在正在進(jìn)行分離、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)等項(xiàng)工作。

其二是用玉米淀粉作原料，通過酶反應(yīng)制備聚乳酸(pla)。cargi11-dow合資企業(yè)已在充分研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步投資數(shù)百萬美元建立制造裝置進(jìn)行工業(yè)開發(fā)。pla是一種生物裂解聚合物，原料是由玉米濕法加工工藝制備的葡萄糖，其中發(fā)酵過程和酶的活性是重要因素。最終的pla樹脂可視用戶制膜、纖維、碳制品和涂層的需要分別制出不同規(guī)格品種。pla具有聚苯乙烯、聚烯烴和纖維素的功能性。

協(xié)同與合作是取得成功的途徑

未來利用可再生資源需要采取一條多學(xué)科和跨行業(yè)途徑。在許多領(lǐng)域內(nèi)的研究成就都提供了發(fā)展機(jī)遇，如生物聚合物、立體結(jié)構(gòu)型分子、新型酶、新材料和轉(zhuǎn)基因設(shè)計(jì)等。但是每個(gè)方面內(nèi)的任何進(jìn)展如果只當(dāng)作孤立的技術(shù)領(lǐng)域是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要更有力的相關(guān)研究計(jì)劃，采取平行的和協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行工作，才能取得成果。

要取得有效益的進(jìn)展必須采取多學(xué)科的途徑，這是非常清楚的。但是，任何一個(gè)組織都難以具備有如此深度和廣度的技術(shù)能力。因此，對研究提供的支持應(yīng)當(dāng)是多方面的，而且要在跨行業(yè)的系統(tǒng)中進(jìn)行。

“植物/農(nóng)作物基可再生資源2020年設(shè)想”(以下簡稱“設(shè)想”)中提出的要求需將重點(diǎn)瞄準(zhǔn)有限的熱點(diǎn)目標(biāo)同步取得進(jìn)展。對于研究工作則需要有準(zhǔn)確的時(shí)間表和系統(tǒng)中各方面的廣泛交流，所有這些都要走相互協(xié)同的道路。例如，一位科學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)一種新型聚合物，具有可以作為高級生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的價(jià)值受到以下一些因素的限制：發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)幕?、新陳代謝過程可靠性、:最佳作物類型是否能有足夠的產(chǎn)率和可承受的成本、各種聚合物組分分離可能和利用此材料制造新產(chǎn)品的方法等。所有這些因素都需通過研究和開發(fā)才能取得相應(yīng)的進(jìn)展。進(jìn)行這些研究開發(fā)要采取最佳途徑保證研究成果關(guān)鍵的目標(biāo)互相協(xié)調(diào)、平行地進(jìn)行，此途徑要鼓勵私營部門的參與。

當(dāng)前，植物和農(nóng)作物作為生物質(zhì)和原料已被應(yīng)用，諸如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪酸和異戊二烯化合物。林業(yè)主要是為紙漿和造紙?zhí)峁┰?。黃豆則是用于油墨和涂料。玉米通過濕法加工發(fā)酵工藝已經(jīng)進(jìn)入幾個(gè)工業(yè)部門，但是各種用量都很少。由于基因工程可以通過新陳代謝操作使植物或農(nóng)作物生成有功能需要的材料，從而顯示出新的發(fā)展機(jī)遇。

“技術(shù)指南”已經(jīng)突出了未來取得進(jìn)展的途徑，而且確定了系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的目標(biāo)。成功地達(dá)到這些目標(biāo)就可實(shí)現(xiàn)“設(shè)想”中確定的到2020年可再生資源利用增加5倍的目的，同時(shí)也為2020年以后進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。按“技術(shù)指南”目標(biāo)提出課題是人們用所有的天然資源滿足不斷增長的消費(fèi)品和能源的需要。當(dāng)前進(jìn)行研究將為今后的產(chǎn)品選擇提供機(jī)會?？稍偕Y源需要將注意焦點(diǎn)放在以下幾個(gè)方面：發(fā)展方向、最佳科學(xué)思維的應(yīng)用、最先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用和最高級智能水平的繼續(xù)研究等。本“技術(shù)指南”已經(jīng)提出了需求和研究開發(fā)課題，其目的就是為美國開拓實(shí)施一條成功的可再生資源戰(zhàn)略。而且也選出了需要優(yōu)先支持的領(lǐng)域，它們都是從幾個(gè)已經(jīng)確定的科學(xué)研究和工業(yè)開發(fā)需求中選擇出來的，而且考慮了在高級可再生資源的關(guān)鍵部門有最大的投資回報(bào)。

未來世界許多方面都會延續(xù)但將發(fā)生變化。幸運(yùn)的是我們已看見其需求并具有科學(xué)智慧適應(yīng)變化的發(fā)展。美國要保持領(lǐng)先地位就要繼續(xù)采取迅速的行動來滿足擴(kuò)大利用可持續(xù)發(fā)展的可再生資源的需求。不斷的科學(xué)突破和技術(shù)進(jìn)步(正如“技術(shù)指南”文件中所列出的項(xiàng)目和課題)才能滿足資源利用的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)正在我們面前，我們面臨的挑戰(zhàn)是為滿足人們對產(chǎn)品不斷增長的需求。

“技術(shù)指南”中從兩個(gè)方面表明多學(xué)科和跨部門的研究開發(fā)對實(shí)現(xiàn)“設(shè)想”的重要性：

一是植物的投人，同時(shí)要考慮廢料和副產(chǎn)物利用、改性基因?qū)W的應(yīng)用。

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[關(guān)鍵詞]綠色建筑；設(shè)計(jì)；推廣；要點(diǎn) 文章編號：2095-4085（2017）02-0075-03

城市化進(jìn)程不斷加快，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速增長，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，國家面臨嚴(yán)重的資源和能源危機(jī)，違背了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略原則。傳統(tǒng)建筑行業(yè)弊端大、耗能高、浪費(fèi)資源，造成資源短缺現(xiàn)象。同時(shí)施工過程中大量排放給環(huán)境帶來嚴(yán)重壓力，使我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展嚴(yán)重受阻，不利于國民經(jīng)濟(jì)增長，人民幸福感普遍下降。綠色建筑設(shè)計(jì)理念的產(chǎn)生解決了傳統(tǒng)建筑帶來的危害，符合可持續(xù)發(fā)展理念，有利于促進(jìn)節(jié)能減排，減少污染，釋放環(huán)境壓力。

1對綠色建筑的解讀

綠色建筑并不單指“綠色”，而是一種觀念和意義上的健康h保象征，它是指在滿足居民使用需求的前提下，建造一種不會破壞生態(tài)環(huán)境，對人體健康無害的一種新型建筑。這種建筑可最大限度節(jié)約資源，減少環(huán)境污染，降低生態(tài)環(huán)境危害，給人們創(chuàng)造舒適健康的空間。在綠色建筑過程中，低排放的二氧化碳減少了污染，對霧霾、全球變暖都有一定積極影響。

2綠色建筑的設(shè)計(jì)要求

2.1地理環(huán)境、材料選取的設(shè)計(jì)要求

首先是取址問題。在選址之前，要測定土壤成分，是否存在有毒物質(zhì)，地下水含量、純凈度，地磁強(qiáng)弱等；其次是材料選取。要盡可能選用天然材料，加工過程少，添加成分少，人工材料要經(jīng)過檢測，確保對人體、環(huán)境安全；最后是地理方位的選擇。要因地制宜，就地取材，考慮地形、地貌、主導(dǎo)風(fēng)向、正午太陽高度角、水源、綠地、陽光、空氣、水等自然資源，盡可能采用可再生資源，減少耗能。選址后要進(jìn)行實(shí)地勘探，做好測量，結(jié)合地理環(huán)境和人文因素進(jìn)行分析，避免破壞周邊生態(tài)環(huán)境，減少熱島效應(yīng)的產(chǎn)生?？傊?，要做到自然和諧，綠色環(huán)保，使人與自然和諧相處，減少生態(tài)環(huán)境壓力，將環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益友好結(jié)合。

2.2對建造單體的設(shè)計(jì)要求

建筑物的形狀會影響建筑耗能。進(jìn)行單體設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)好建筑外形，減少外形面積，減少樓層高度（樓層過高易形成熱島效應(yīng)，不利于污染物的排出）；決定門窗走向時(shí)要根據(jù)通風(fēng)通光情況而定，室內(nèi)采光條件好也可以降低耗能（減少光污染，節(jié)能環(huán)保）；外墻要選取節(jié)能效果好的材料替代泥土磚，比如導(dǎo)熱性好，增加墻內(nèi)保溫材料的使用，冬暖夏涼最佳。注意在單體設(shè)計(jì)前要做好設(shè)計(jì)方案，建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要盡可能多，可變性強(qiáng)，彈性空間大。

（1）建筑形狀與建筑耗能。建筑物表面積與建筑體積比對于建筑的熱工性能非常重要。一般來說，曲面建筑的熱耗要小于直面建筑的熱耗，分散的布局比密集的布局熱耗大。表面形狀、樓層高度對耗能都有影響，最好采用規(guī)則的形式建造。

（2）采光條件與耗能?，F(xiàn)代化家居設(shè)計(jì)對室內(nèi)明亮度有較高要求，將室內(nèi)光線調(diào)置好會減少對燈光的依賴度。需要注意的是，房屋建造外墻要滿足采光、通風(fēng)良好，減少對家電的依賴，利用墻板采光控制室內(nèi)溫度。

（3）增加設(shè)計(jì)彈性。增加設(shè)計(jì)彈性有利于節(jié)約資源，降低消耗?？赏ㄟ^建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)備增加靈活性提高住房的可變性。比如在廚房留出充足的管道空間，利于排水或其他設(shè)施安裝，方便戶主入住后的裝修；增加樓梯的可生長性，比如預(yù)留量、樓板承重、周邊預(yù)留地等；延長家具的可變性，包括管道空間等。

（4）資源節(jié)能設(shè)計(jì)。多采用太陽能、風(fēng)能水能、光能等可再生資源，節(jié)約利用煤、石油、天燃?xì)獾炔豢稍偕Y源。

（5）科學(xué)智能設(shè)計(jì)。高科技產(chǎn)品層出不窮，大量電子通訊和自動化技術(shù)在建筑中得以運(yùn)用，涌現(xiàn)了大批智能化建筑，其可以根據(jù)溫度、濕度、風(fēng)力等情況自動調(diào)節(jié)空調(diào)量，正真做到促進(jìn)綠色建筑在“高標(biāo)準(zhǔn)、低能耗、高效能、低污染”狀態(tài)下持續(xù)發(fā)展。

2.3建筑戶外植被空間的設(shè)計(jì)要求

前面說到在建造時(shí)要考慮到地形地貌等自然綜合因素，除了對于建筑物單體的設(shè)計(jì)外，還要對戶外進(jìn)行一定的勘探考量，要符合城市總體規(guī)劃要求及人與自然和諧相處原則。戶外土壤要肥沃，有利于大面積綠化，增加植被覆蓋率，通過植被水分蒸發(fā)形成濕潤、涼爽的環(huán)境。周圍增加喬木的種植量，減少路面吸熱，提高空氣含氧量。目前最常見的環(huán)境綠化主要有小區(qū)周圍環(huán)境綠化和建筑立體綠化。對于小區(qū)周圍，用草坪和石子替代水泥路面，輔之喬木，還原一個(gè)原生態(tài)住宅區(qū)。多數(shù)小區(qū)采用水泥鋪路，其不利于凈化空氣和雨水排放，滲透性極差。立體綠化是引入“土地空間化”概念，主要包括墻面綠化、屋頂綠化和陽臺綠化。常見的有在強(qiáng)烈陽光直射的墻面爬滿綠色藤狀植物，通過植物來避免陽光直射墻面，降低外墻表面溫度，保持室內(nèi)溫度穩(wěn)定。豐富的植被有利于凈化空氣、愉悅身心，在美化環(huán)境的同時(shí)給住戶帶來親近自然的享受，尤其對老人和小孩的身體健康有很大好處。

2.4建筑材料節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)要求

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關(guān)鍵詞：可再生能源；建筑設(shè)計(jì)；特點(diǎn)；措施

1引言

隨著當(dāng)前我國社會的不斷發(fā)展，人們對于能源的需求量正在不斷增加，進(jìn)而也就必然會導(dǎo)致相應(yīng)能源出現(xiàn)了短缺局面，尤其是對于各類不可再生能源而言，更是表現(xiàn)出了較為明顯的短缺現(xiàn)狀，需要在未來引起足夠重視，并且采取較為理想的措施進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化?？稍偕茉纯梢哉f是當(dāng)前比較重要的一類能源構(gòu)成，其相對于越來越稀缺的不可再生能源而言，具備著較為突出的應(yīng)用優(yōu)勢，應(yīng)該在各行各業(yè)中得到較好運(yùn)用，而在建筑行業(yè)中，要想促使可再生能源得到較好運(yùn)用，則需要重點(diǎn)加強(qiáng)對于建筑設(shè)計(jì)的關(guān)注，保障建筑設(shè)計(jì)方案中能夠較好處理可再生能源的應(yīng)用機(jī)制，提升其作用效果。

2建筑行業(yè)中可再生能源應(yīng)用特點(diǎn)分析

建筑工程項(xiàng)目中對于可再生能源的有效應(yīng)用已經(jīng)成為了今后比較重要的一個(gè)發(fā)展方向，也是有效解決現(xiàn)階段建筑工程項(xiàng)目中能源消耗較為突出問題的重要手段，隨著可再生能源運(yùn)用相關(guān)技術(shù)手段的不斷創(chuàng)新優(yōu)化，其具體應(yīng)用價(jià)值也越來越突出，在具體建筑工程項(xiàng)目中表現(xiàn)出了以下幾個(gè)方面的基本應(yīng)用特點(diǎn)：（1）節(jié)能效果較為突出。對于可再生能源在建筑工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用來看，其能夠在節(jié)能方面表現(xiàn)出較為理想的作用價(jià)值效果，這也是其最為直接的一個(gè)表現(xiàn)特點(diǎn)所在。因?yàn)樵诮ㄖこ添?xiàng)目中較好的借助于可再生能源進(jìn)行了相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行需求的滿足，如此也就能夠較好提升其對于傳統(tǒng)電力能源以及其它不可再生能源的應(yīng)用數(shù)量，如此也就能夠達(dá)到較為理想的能耗降低效果，節(jié)能優(yōu)勢較為突出。當(dāng)然，這種節(jié)能水平的有效提升優(yōu)化還需要重點(diǎn)從并網(wǎng)等方面進(jìn)行有效優(yōu)化處理，保障可再生能源的應(yīng)用能夠和建筑物更為匹配協(xié)調(diào)，避免其出現(xiàn)了較大的問題和缺陷。（2）環(huán)保效果較為理想。隨著當(dāng)前我國建筑行業(yè)的不斷建設(shè)以及應(yīng)用，其對于周圍環(huán)境帶來的壓力是比較大的，尤其是對于相應(yīng)自然環(huán)境的污染和損壞，更是極為突出，這一點(diǎn)在相應(yīng)傳統(tǒng)能源的運(yùn)用方面也能夠得到一定體現(xiàn)，進(jìn)而也就需要重點(diǎn)加強(qiáng)對于這些污染問題的有序防控，盡可能提升其環(huán)保效果。從這一方面來看，可再生能源的充分運(yùn)用同樣也能夠表現(xiàn)出較為理想的環(huán)保效果，其不僅僅不會對于建筑物周圍的環(huán)境造成較大的不良影響和威脅，同時(shí)還能夠有助于提升相應(yīng)建筑工程項(xiàng)目對于周圍自然資源的充分運(yùn)用，其協(xié)調(diào)性也較為理想，進(jìn)而也就值得進(jìn)行充分探索和落實(shí)。（3）前期投入較大。對于可再生能源在建筑工程項(xiàng)目中的具體應(yīng)用來看，其雖然能夠在后續(xù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的作用價(jià)值效果，也能夠較好推進(jìn)相應(yīng)建筑工程項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展，但是其對于前期投入的要求也是比較高的。這種可再生能源對于前期投入提出的要求一方面表現(xiàn)在相應(yīng)經(jīng)濟(jì)層面，其需要較大的資金投入，很多可再生資源應(yīng)用相關(guān)設(shè)備以及具體技術(shù)都涉及到了較多資金的運(yùn)用，進(jìn)而也就很可能加大成本壓力；另外，相應(yīng)可再生能源運(yùn)用對于技術(shù)層面的投入需求也是比較大的，其需要進(jìn)行較為深入全面的探索和研究，確保相應(yīng)可再生資源的應(yīng)用價(jià)值和效果能夠得到充分體現(xiàn)，如此也就能夠保障后續(xù)應(yīng)用更為適用高效。

3可再生能源在建筑設(shè)計(jì)中的利用方式

具體到當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中可再生能源的有序應(yīng)用落實(shí)而言，其最為核心的手段和方式就是針對不同類型的可再生能源進(jìn)行有效設(shè)計(jì)和布置，促使其能夠在建筑物相關(guān)區(qū)域以及具體運(yùn)行中表現(xiàn)出理想作用價(jià)值。結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)際運(yùn)用狀況而言，其應(yīng)用效果比較理想的手段和具體措施有以下幾點(diǎn)：（1）太陽能資源的運(yùn)用。在建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)處理中，可再生能源的運(yùn)用中太陽能資源可以說是比較重要的一類基本能源，這種太陽能資源的運(yùn)用在我國具備著較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且其具體應(yīng)用手段和方式也是多種多樣的。比如對于太陽能熱水器的充分運(yùn)用就是比較常見的一種手段，其相對應(yīng)的技術(shù)含量不高，能夠得到較為理想的普及和應(yīng)用，但是其具體的能源轉(zhuǎn)化和應(yīng)用效果是比較突出的，可以在建筑工程項(xiàng)目中進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，進(jìn)而也就能夠?yàn)榻ㄖこ添?xiàng)目的熱水供應(yīng)提供一定的積極作用，此外，太陽能資源的有效設(shè)計(jì)應(yīng)用還可以通過相應(yīng)采光方式來實(shí)現(xiàn)，自然采光效率的優(yōu)化主要就是通過相應(yīng)建筑物朝向以及結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)處理而實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而也就能夠保障建筑物對于太陽光較為充分運(yùn)用，對于以往照明系統(tǒng)的應(yīng)用壓力降低效果較為明顯；隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，相應(yīng)太陽能電池板的普及推廣同樣也能夠在建筑設(shè)計(jì)中得到較好落實(shí)，并且其應(yīng)用效率和能源轉(zhuǎn)化效率也正在不斷提升。（2）風(fēng)能的利用。在建筑設(shè)計(jì)中有效利用可再生能源還可以從風(fēng)能方面進(jìn)行合理優(yōu)化布置，這種風(fēng)能的利用主要就是為了較好促使建筑物能夠借助于自然風(fēng)來實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)行效果的有效提升，并且與此同時(shí)降低對于機(jī)械能源的消耗。在具體建筑設(shè)計(jì)處理中，風(fēng)能的運(yùn)用可以首先通過自然通風(fēng)的方式來發(fā)揮理想作用效果，這也就要求在建筑工程項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)處理中，應(yīng)該能夠較好針對相應(yīng)主體結(jié)構(gòu)以及門窗等進(jìn)行合理布置，如此也就能夠充分提升其自然通風(fēng)水平，保障建筑物能夠在自然通風(fēng)下營造出較為舒適的環(huán)境條件，當(dāng)然，對于當(dāng)?shù)仫L(fēng)向的有效調(diào)查研究也是必不可少的一環(huán)；另外，在風(fēng)能發(fā)電方面也同樣表現(xiàn)出了一定的作用效果，這也就要求在建筑設(shè)計(jì)中得到較好落實(shí)推進(jìn)，尤其是對于一些能耗較為突出的工業(yè)建筑中，其更是可以借助于風(fēng)力發(fā)電來實(shí)現(xiàn)較好節(jié)能優(yōu)化。（3）地?zé)崮艿睦?。建筑設(shè)計(jì)中通過合理的手段和方式運(yùn)用地?zé)崮芡瑯右材軌蜻_(dá)到較為理想的節(jié)能效果，并且在建筑物室內(nèi)溫度的有序調(diào)節(jié)方面也能夠發(fā)揮理想價(jià)值。基于這種地?zé)崮艿睦脕砜矗鋵τ诘貐^(qū)要求性比較高，并非在所有地區(qū)均能夠較為適用，需要取決于該地區(qū)地?zé)崮艿姆植夹Ч?，地?zé)崮芊植驾^為充分的地區(qū)，其設(shè)計(jì)規(guī)劃后的應(yīng)用效果就比較理想。具體到這種地?zé)崮艿挠行?yīng)用中來看，其主要就是為了促使其能夠在較大程度上運(yùn)用地下水的流動來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的有效調(diào)節(jié)，其最為核心的組成部分和作用環(huán)節(jié)就是地源熱泵的有效處理，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)鼗镜責(zé)崮軤顩r進(jìn)行合理設(shè)置，促使其運(yùn)行效果較為突出，,（4）其它可再生能源的利用。在建筑工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)處理中，還可以借助于其它一些可再生能源進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如生物質(zhì)能、潮汐能以及水能等，但是這些可再生能源的利用條件比較苛刻，很難達(dá)到較為理想的廣泛推行，對于技術(shù)含量的要求也比較高，需要結(jié)合建筑物所在區(qū)域的具體特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)應(yīng)用。

4結(jié)束語

綜上所述，對于建筑工程項(xiàng)目的后續(xù)發(fā)展改進(jìn)而言，可再生能源的運(yùn)用是比較重要的一個(gè)手段，這種可再生能源的運(yùn)用能夠較好提升建筑物運(yùn)行的節(jié)能效果，進(jìn)而也就能夠保障建筑物在后續(xù)應(yīng)用過程中體現(xiàn)出理想的可持續(xù)發(fā)展水平，降低了當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目中因?yàn)槟茉聪倪^度而帶來的一些問題和局限，值得進(jìn)行深入研究和探索。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：綠色建筑；建筑設(shè)計(jì)；節(jié)能設(shè)計(jì)；新能源

1前言

建筑作為人們基本的居住環(huán)境，幾年來，已經(jīng)不滿足于單純的遮風(fēng)避雨，而朝著多功能的方向發(fā)展，而為了營造舒適的居住環(huán)境，需要消耗大量的能源維持，導(dǎo)致建筑的能耗逐年遞增，已經(jīng)到了不容忽視的局面。本文將立足于綠色建設(shè)設(shè)計(jì)的意義，探討綠色建筑的設(shè)計(jì)方法。

2綠色建筑的設(shè)計(jì)的意義

2.1緩解城市能源問題

居住環(huán)境的概念也隨著時(shí)代的發(fā)展，不僅僅局限于人們用來遮風(fēng)避雨的場所，為了營造一個(gè)令人滿意的人工環(huán)境，建筑在城市能源消耗的之中占有很大的比例，已經(jīng)超過了四分之一，因此加強(qiáng)綠色建筑的設(shè)計(jì)，對于我國城市的可持續(xù)發(fā)展具有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)意義。綠色建筑的設(shè)計(jì)，一方面能夠減緩建筑能源的消耗，使能源可持續(xù)利用的周期加長。另一方面，綠色建筑的設(shè)計(jì)，使許多新能源得到廣泛的應(yīng)用，從而推動我國可持續(xù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，綠色建筑設(shè)計(jì)在建筑中的應(yīng)用幾乎是勢在必行，對于緩解城市能源問題具有十分重要的意義[1]。

2.2能夠減少環(huán)境污染

在工業(yè)革命后的幾百年時(shí)間里，人們掠奪式的消耗著化石燃料等不可再生資源，已經(jīng)讓一些不可再生資源呈現(xiàn)枯竭的態(tài)勢。此外，在消耗資源的同時(shí)，還會排放二氧化碳等其他廢氣，大氣污染就會伴隨著建筑增多逐漸加重，因此大量的污染問題進(jìn)入人們的視線[2]。煤炭燃燒后會出現(xiàn)一氧化碳與二氧化硫。一氧化碳被居民吸入，會威脅居民的生命安全，而二氧化硫在空氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會給整個(gè)城市帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題，例如在城市中形成酸雨，不但給居民的出行帶來不利的影響，還會破壞城市生態(tài)環(huán)境，造成生態(tài)失衡等惡性循環(huán)。而綠色建筑概念的提出，使多年來頻臨失衡的生態(tài)環(huán)境看到了一線生機(jī)，綠色建筑設(shè)計(jì)主要探討如何與自然界和睦相處，通過節(jié)能設(shè)計(jì)與新能源的利用，減少大氣污染等環(huán)境問題的發(fā)生，因此也越發(fā)的受到人們的重視。

3綠色建筑的設(shè)計(jì)方法

3.1建筑選址與現(xiàn)場設(shè)計(jì)

建筑會對周圍的環(huán)境造成一定的影響，因此加強(qiáng)建筑選址與現(xiàn)場設(shè)計(jì)，使綠色建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。首先在建筑選址時(shí)，要避開生態(tài)敏感區(qū)域。一方面，生態(tài)敏感區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，無法給人們提供衣食住行方面的方便。另一方面，生態(tài)敏感區(qū)域容易遭到破壞，從而導(dǎo)致建筑性能大打折扣。以人為本是建筑選址最重要的原則，因此要考慮到公共交通系統(tǒng)與當(dāng)?shù)貧夂驐l件等要素，目的在于通過合理的建筑選址，為人們的衣食住行提供便利的條件。對建筑地段進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)計(jì)是保證建筑與自然環(huán)境和諧統(tǒng)一的必要條件，因此不僅要考慮到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件，還要將綠色建筑的設(shè)計(jì)概念融入其中，例如，建筑的設(shè)計(jì)要建立在當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)完整性的基礎(chǔ)上，合理利用建筑周圍的自然生態(tài)環(huán)境，使建筑的整體設(shè)計(jì)融入于當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)當(dāng)中，并盡量減少現(xiàn)場的熱島效應(yīng)[3]。

3.2自然能源的使用

綠色建筑最大的特點(diǎn)是節(jié)能環(huán)保，如何在節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，又滿足人們對室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的要求，是評價(jià)一個(gè)綠色建筑設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。光熱轉(zhuǎn)換是太陽能應(yīng)用的基本形式，通過修建太陽房、太陽能地板輻射采暖技術(shù)，能夠?qū)⒆匀坏年柟廪D(zhuǎn)化為可利用的能源，從而完成太陽能在綠色建筑中的應(yīng)用。如今我國百分之三十以上的綠色建筑都使用到太陽能空調(diào)，太陽能空調(diào)的優(yōu)勢在于可將自然資源轉(zhuǎn)化為可利用資源，從而減少建筑每年能源的消耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。被動式太陽能房則利用了建筑的結(jié)構(gòu)與布局，是太陽能在建筑節(jié)能應(yīng)用的主要手段，同時(shí)被動式太陽能裝置能夠?qū)⒉杉瘉淼哪茉催M(jìn)行儲存，能夠在冬季陽光較弱的季節(jié)，滿足建筑物的采暖要求。地?zé)崮芤彩侵匾淖匀荒茉?，已?jīng)成為近未來建筑節(jié)能自然能源應(yīng)用的發(fā)展趨勢，主要源于地?zé)崮芾玫牧畠r(jià)性，能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得居民的認(rèn)可，利于推廣，尤其在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，地?zé)崮艿睦?，能夠有效的減少我國中南部以及北部地區(qū)的取暖問題，因此在業(yè)界得到了廣泛的認(rèn)可與使用。

3.3建筑及其配套系統(tǒng)設(shè)計(jì)

建筑及其配套設(shè)計(jì)要兼顧節(jié)能環(huán)保與室內(nèi)環(huán)境的舒適性，除了在設(shè)計(jì)中采用環(huán)保型材料之外，還要采取某些節(jié)能設(shè)計(jì)。配套系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對自然光設(shè)計(jì)與自然風(fēng)設(shè)計(jì)的綜合利用，主要通過綠色建筑與外界環(huán)境達(dá)到和諧統(tǒng)一的方法進(jìn)行綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)。比如在綠色建筑的設(shè)計(jì)之處，就突出保護(hù)自然風(fēng)的路徑，從根本上解決自然風(fēng)的采集利用問題，在照明問題上，研究建筑物朝向?qū)Σ晒獾挠绊?，也是進(jìn)行綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，增加綠色建筑對自然資源可再生資源的利用率，從而設(shè)計(jì)出利用率較高的環(huán)保綠色建筑。由于我國南北溫差較大，而室內(nèi)與室外也存在著一定溫差，自然通風(fēng)設(shè)計(jì)便利用了這一點(diǎn)，為了維持室內(nèi)的溫度，比較環(huán)保的通風(fēng)設(shè)計(jì)是在保持室內(nèi)空氣的新鮮度的前提下，引入自然風(fēng)進(jìn)行降溫或升溫，不但節(jié)省了綠色建筑的資源，還改善了人們封閉的環(huán)境，在長期來看對人們的健康有好處[4]。

4結(jié)語

綜上所述，綠色建筑設(shè)計(jì)不僅僅是建筑室內(nèi)環(huán)境的綠色設(shè)計(jì)，還應(yīng)當(dāng)充分考慮選址與環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使建筑既保持舒適、高效、健康，又與環(huán)境和諧，從而實(shí)現(xiàn)綠色建筑的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

被動式建筑的概念最早源于1988年的瑞典和德國，后續(xù)通過了一系列的研究，加之德國黑森州政府的資助下，被動式建筑的概念從而逐步被確立起來。被動式建筑主要是指使用經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)之后的建筑構(gòu)造做法，傳熱系數(shù)較低的門窗、保溫性能較好的墻體材料達(dá)到比較高效的保溫、隔熱性能，通過新材料、新技術(shù)、新工藝的綜合應(yīng)用，使建筑在較少使用主動能源供應(yīng)的情況下達(dá)到舒適溫度的要求[1]。被動式建筑是基于建筑節(jié)能的基礎(chǔ)上而逐步發(fā)展起來的，對于我國而言，是一個(gè)全新的節(jié)能概念，但在德國和瑞典等地技術(shù)已經(jīng)比較成熟。在室外溫度為-20℃的情況下，室內(nèi)可以不必開空調(diào)取暖就保持正常生活所需的溫度，意味著房屋基本不需要主動供應(yīng)能量。每年單位面積供熱能耗僅為15度電。而這種效果只需通過材料、設(shè)計(jì)、施工手段就可實(shí)現(xiàn)。被動式建筑有兩大重要的技術(shù)組成部分：第一部分是十分注重建筑的保溫密閉性能，第二部分是可再生能源的利用。優(yōu)異的圍護(hù)結(jié)構(gòu)提高了建筑的氣密性。在保溫方面，被動式建筑擁有自己的一系列技術(shù)和材料系統(tǒng)。它的外墻外保溫材料往往厚達(dá)20cm，屋頂保溫層的厚度達(dá)到30cm,而且，在兩層之間的樓板處均鋪設(shè)了保溫板。被動式建筑采用節(jié)能性比較好的三層玻璃塑鋼窗，而且在每個(gè)窗的內(nèi)腔內(nèi)都安裝有保溫材料。因此，墻體、屋面、外窗的傳熱系數(shù)均很低，使室內(nèi)外的熱交換降到了最低程度。同時(shí)，為了盡可能多的接收陽光，房子大多為南北向，窗戶也盡量是一整片式的大窗，消除熱橋也保證了維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能。不管是在德國、瑞典還是在我國北方地區(qū)，冬季采暖是我們需要考慮的首要問題，因?yàn)闊針驅(qū)ㄖo(hù)結(jié)構(gòu)和能耗的影響比較突出，所以被動式建筑在地面、外墻、屋面等部位有可能出現(xiàn)熱橋的地方設(shè)計(jì)了比較獨(dú)特的構(gòu)造以求有效地消除熱橋?qū)ㄖ饩S護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。

二、太陽能及可再生資源在被動式建筑中的應(yīng)用

如何解決全球日益嚴(yán)重的大氣污染問題、保持各國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，這些都是目前各國政府、企業(yè)必須面對和亟待解決的問題。大氣污染在很大程度上源于人類對礦物能源的依賴，建筑能耗在人類的能源消耗上的比重約為40%。因此，建筑的節(jié)能和可再生資源的利用方面是我們必須要突破的地方。在我國，環(huán)境問題中大氣污染日益嚴(yán)重、人口眾多導(dǎo)致建筑能源的消耗量巨大，加之我國目前建筑的總體不節(jié)能性，導(dǎo)致當(dāng)前我國能源消耗問題十分嚴(yán)峻，但普通老百姓往往還并無知覺。在國外，建房者除了必須要遵守國家規(guī)定的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)之外，政府通常還會要求建房者出具一份關(guān)于能源利用的方案。該方案涵蓋三大部分的內(nèi)容：CO2的排放量、對空氣有害的物質(zhì)以及房屋建設(shè)的費(fèi)用。在瑞典，由于受到當(dāng)?shù)亟ㄖ杀镜闹萍s和影響，一棟被動式住宅的建筑成本約為1.8萬克朗/㎡，而普通住宅得建筑成本約為1.6萬克朗/㎡。相比之下，造價(jià)約增加了13%，但其年運(yùn)行能耗卻可由之前的110KWh/㎡降低超過50%左右[2]。經(jīng)估算，通過7年左右的時(shí)間，其在開發(fā)環(huán)節(jié)增加的投入便可以收回。對于那些建造房屋用以出租盈利的開發(fā)商和普通的購買者來說，節(jié)能性好的建筑更受歡迎。因此，市場上對被動式建筑的需求量還是十分巨大的[3]。被動式建筑的能源主要來源于可再生資源。主要是通過太陽能的投入使用、地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用、雨水收集及利用系統(tǒng)的投入和熱量的高效回收利用來實(shí)現(xiàn)的：

1）屋頂及墻面上的太陽能裝置可以用來供電。在被動式建筑的屋面、墻面均可以設(shè)置太陽能電池板，產(chǎn)生的電能除了能夠滿足用戶的照明、電器等基本需要外，還可為建筑供暖、空調(diào)供電，以保證房屋的熱舒適度。只是在極少數(shù)情況下需要額外的能源用于取暖。

2）地源熱泵技術(shù)的使用。熱泵技術(shù)是在利用可再生能源方面的一項(xiàng)有巨大潛力的技術(shù)。無論是以空氣和水還是以土壤為熱源的熱泵，都可以在建筑的可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮其巨大的經(jīng)濟(jì)效益。通過綜合利用熱泵技術(shù)、建筑業(yè)的圍護(hù)材料、光伏及建筑一體化等一系列措施，使建筑房屋的零能耗和零排放成為現(xiàn)實(shí)，甚至最終還能達(dá)到正能量狀態(tài)和反饋到電網(wǎng)投入使用。經(jīng)過理論和實(shí)踐證明，這些目標(biāo)也是可以達(dá)到的。而且，一些發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體已部分實(shí)現(xiàn)了上述的這些目標(biāo)。據(jù)悉，到2050年，大部分發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)80%至100%轉(zhuǎn)換到可再生能源。熱泵技術(shù)在建筑方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢。住宅建筑的熱需求總體上屬于100℃以下的供暖，熱泵技術(shù)可以經(jīng)濟(jì)、方便地滿足包括20℃左右的室溫、40℃以上的熱水洗浴等要求。熱泵技術(shù)可以吸取空氣、淺層地表水及土壤中的熱量，熱效率通?？梢赃_(dá)到500%～600%，這種熱效率是目前各類不同供熱系統(tǒng)中所能達(dá)到的最高的熱效率。盡管還有別的技術(shù)也可以考慮使用，但都達(dá)不到熱泵技術(shù)的熱效率和它所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境和社會效益等。

3）被動式建筑的雨水收集及利用系統(tǒng)。被動式建筑中有著自己的雨水回收措施即“雨水收集與利用系統(tǒng)”。通過收集與利用建筑物的屋頂甚至是室外的道路等地表匯集來的雨水，經(jīng)過收集--輸水--凈水--儲存等渠道積蓄和利用雨水，為室內(nèi)用水、綠化和物品洗滌提供水源支持。很大程度上達(dá)到了綜合利用雨水資源和節(jié)約用水的目的，緩解了城市中水資源的緊缺和浪費(fèi)[4]。

4）熱量的高效回收利用。對熱進(jìn)行高效回收是降低被動式建筑能耗的一個(gè)非常重要的手段。大幅度降低被動式建筑的采暖能耗的一條很重要的途徑就是采用新風(fēng)熱回收的技術(shù)。當(dāng)建筑的氣密性能提升之后，采用合適的通風(fēng)換氣方式對于被動式建筑就顯得尤為重要了。必須要有一定的新風(fēng)量要保持室內(nèi)空氣的清新與健康。在歐洲的大部分國家，換氣次數(shù)指標(biāo)對新風(fēng)量的要求為0.4-0.9次/h，在我國，北京居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的冬季換氣指標(biāo)為0.5次/h，與歐洲各國的換氣指標(biāo)要求大致相同。在現(xiàn)在的各類建筑中，間斷性地開啟門窗和門窗縫隙中空氣的滲透是實(shí)現(xiàn)建筑換氣的主要方式，但這種做法在驅(qū)走了污濁空氣的同時(shí)必然也會帶來大量的熱量損失，并且冬季室外的冷風(fēng)也會給人帶來不舒適感。在被動式建筑中，這一換氣指標(biāo)完全是通過機(jī)械通風(fēng)的方式來實(shí)現(xiàn)的。在被動式住宅建筑中，室內(nèi)污濁的空氣可以通過廚房和衛(wèi)生間的排風(fēng)口排入風(fēng)管中，新鮮空氣則可以通過臥室和起居室的送風(fēng)口進(jìn)入房間進(jìn)行空氣流通。

篇6

所有這些優(yōu)厚的條件都極大的促進(jìn)了我國的水利工程建設(shè)。使其以前所未有的速度高速發(fā)展，取得了巨大的成就。在長期的水利工程施工過程當(dāng)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，極大的促進(jìn)了我國水利工程施工技術(shù)的發(fā)展，而這些水利工程施工技術(shù)又在很大程度上指導(dǎo)了水利工程施工的順利開展，促進(jìn)了我國的水利工程建設(shè)事業(yè)。本文章就我國水利工程施工技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了探討。

1對于堤壩施工技術(shù)的探討

對于水利工程來說，最為常見的施工就是堤壩施工了，特別是土質(zhì)心墻堆石壩，在水利工程中十分的常見。首先是應(yīng)該選取防滲土料，心墻采用碎石。其次是基礎(chǔ)的防滲工作。如果筑壩是在比較深厚的砂礫石層，應(yīng)該做好相應(yīng)的防滲工作，建設(shè)防滲墻。近幾年來，造墻技術(shù)采用沖擊及反循環(huán)鉆機(jī)鉆主孔，液壓拔管機(jī)起拔接頭套管，用孔內(nèi)聚能爆破大孤石鉆進(jìn)等，完善了施工保證了成墻的施工質(zhì)量?；炷翂卧谒こ探ㄔO(shè)中也十分的常見?；炷链髩卧诮ㄔO(shè)過程當(dāng)中需要大量的進(jìn)行混凝土澆注工作，這對混凝土的拌和、運(yùn)輸以及倉面作業(yè)等都提出了較高的要求。隨著我國水利工程建設(shè)的發(fā)展，這些環(huán)節(jié)都配備了大型的機(jī)械設(shè)備，能夠有效的滿足混凝土筑壩時(shí)高強(qiáng)度的混凝土的需求。大體積混凝土澆注時(shí)，表面的溫度下降較快，而混凝土內(nèi)部由于強(qiáng)烈的水化作用，產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量不能及時(shí)的散發(fā)出去，就會使混凝土內(nèi)部的溫度較高，內(nèi)外溫差增大，容易導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，因此對于混凝土的溫度具有較高的要求。當(dāng)前一般對骨料采用風(fēng)冷降溫，或者是在混凝土拌和的過程中使用補(bǔ)償收縮混凝土，來有效地防止混凝土裂縫的產(chǎn)生。碾壓混凝土壩是我國比較傳統(tǒng)的水利工程施工項(xiàng)目，一般多是用高摻粉煤灰和低水泥用量，從而保證碾壓混凝土壩的施工質(zhì)量。

2對于土石方明挖、高邊坡開挖技術(shù)的探討隨著我國水利工程建設(shè)的不斷的開展，水利工程建設(shè)的規(guī)模也越來越大，這就使得水利工程建設(shè)過程當(dāng)中要開挖大量的土石。

在這個(gè)過程當(dāng)中，我國的水利工程土石開挖的數(shù)量和強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)的水平。

由于水利工程往往工期緊、任務(wù)重，這使得工程明挖工作需要大量的工作量以及極高的工作強(qiáng)度。隨著挖掘深度的不斷增加，往往形成高陡邊坡，由于地形條件十分的復(fù)雜，經(jīng)常出現(xiàn)各種意外事故，且在開挖的過程當(dāng)中往往還有其它的施工工序同時(shí)進(jìn)行，這就給開挖工作帶來了極大的難度和挑戰(zhàn)。針對這種情況，應(yīng)該編制施工組織設(shè)計(jì)，對開挖工作中不同的工序以及施工人員進(jìn)行科學(xué)合理的安排，從而確保開挖工作的順利進(jìn)行。

3對于大型地下工程及長隧洞開挖的探討在目前我國地下工程建設(shè)中，有著很多已經(jīng)應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)，以下對其進(jìn)行介紹。第一個(gè)是巖壁吊車梁技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)在于可以取消吊車柱減少廠房開挖跨度，使工程的施工難度減少，最大的好處是節(jié)省投資。我國目前的主要施工方法是利用掘進(jìn)機(jī)開挖長隧洞。它可以在提高掘進(jìn)速度的同時(shí)，最大限度的減少圍巖擾動，使圍巖的承載能力得到最大程度的利用。

4對于堤防工程的探討

堤防加固一直是防洪工程的重中之重，在現(xiàn)在科技快速發(fā)展的今天，我們應(yīng)該運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)為堤防加固提供先進(jìn)的方法與技術(shù)。在這其中垂直防滲墻是防滲處理最有效的措施。施工方法大體可分為深攪法、置換法、擠壓法和高噴法。護(hù)岸工程廣泛應(yīng)用鉸鏈?zhǔn)交炷脸僚抛o(hù)岸，模袋混凝土及合金鋼絲籠塊石等等新技術(shù)。

5對于地基處理的探討

伴隨著工程復(fù)雜地基的建設(shè)，地基處理主要采取的是防滲帷幕灌漿。它的最新的\"灌漿強(qiáng)度值\"方法可以做到自動地適應(yīng)了巖體地質(zhì)條件的不規(guī)則性，使帷幕體總的注入漿量合理分布，效益與投資比率達(dá)到最大，取得了較好的效果。

6對于土工合成材料的探討

土工合成材料具有反濾、排水、隔離、防滲、防護(hù)、加筋等等諸多功能。它的優(yōu)點(diǎn)在于重量輕、施工簡易、運(yùn)輸方便、價(jià)格低廉、料源豐富等優(yōu)點(diǎn)。這樣的合成材料可以在防洪搶險(xiǎn)等關(guān)鍵時(shí)刻起到非常大的作用。

7對于系統(tǒng)工程在施工組織設(shè)計(jì)中應(yīng)用的探討系統(tǒng)工程在水利工程施工組織管理中具有非常多的應(yīng)用領(lǐng)域，而且它的領(lǐng)域還會漸漸擴(kuò)大。這些領(lǐng)域主要是以下幾個(gè)方。第一個(gè)是應(yīng)用于工程施工進(jìn)度計(jì)劃。一是有《工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)規(guī)程》可遵循，二是有軟件系統(tǒng)作技術(shù)支撐。第二個(gè)方面是應(yīng)用于工程施工組織設(shè)計(jì)總平面布置。在實(shí)際的工程建設(shè)中，我們應(yīng)用系統(tǒng)工程中的數(shù)學(xué)規(guī)劃、圖論、專家系統(tǒng)等方法，來解決最優(yōu)總平面布置問題。第三個(gè)方面是應(yīng)用于主體工程施工。在實(shí)際的水利工程建設(shè)當(dāng)中，我們首先編制了相應(yīng)的施工計(jì)算機(jī)模擬軟件，對各壩型施工過程進(jìn)行仿真模擬，這樣，可以在實(shí)際施工中使各種壩型施工得到順利的實(shí)行。

篇7

一、感知材料循環(huán)使用，激發(fā)學(xué)生的環(huán)保經(jīng)驗(yàn)

金屬材料制成的成品，需要很多的工序才能完成，為了讓學(xué)生能夠體會到金屬制成品的來之不易，可以通過閱讀材料的形式讓學(xué)生了解制作的過程，并從中明白金屬可以回收再利用。例如，金屬的回收可以指導(dǎo)學(xué)生閱讀“飲料罐”的故事，故事中講到做成一個(gè)飲料罐需要經(jīng)過采礦，加工成氧化鋁，熔煉出鋁，軋制出鋁材薄皮，壓成筒狀罐，清洗、烘干、涂層、上漆等工序，而喝完飲料需要幾分鐘，扔掉只需一秒鐘。聽完這一段故事后，反問學(xué)生：“你們就這樣忍心，把喝完的飲料罐立即扔掉嗎？你們有沒有更好的辦法？”學(xué)生異口同聲地說不能，學(xué)生想到的辦法有很多，一種是主動丟到垃圾桶內(nèi)，讓環(huán)衛(wèi)工人整理后賣到廢品站；第二種是自己把飲料罐收集起來，整理后賣到廢品站；第三種是可以把飲料罐做成工藝品供欣賞。這樣就可以把喝掉飲料的金屬罐回收。接下來可以為學(xué)生講述飲料罐再次加工的過程，送到工廠的空鋁罐經(jīng)過加熱熔煉后能夠再制成鋁材薄片，生產(chǎn)出新的鋁罐。在學(xué)生明白了金屬的再次利用后，再讓學(xué)生說一說這要比開采鋁土怎么樣。學(xué)生回答道，這比開采鋁土礦節(jié)省資源和能源。學(xué)生通過聽故事、教師講解以及自己的理解和分析，認(rèn)識到鋁罐的來之不易，扔掉是對勞動成果的藐視，況且鋁罐可以回收再次利用，培養(yǎng)了學(xué)生不亂丟垃圾和分類管理垃圾的習(xí)慣，從而提升了學(xué)生的環(huán)保意識。

二、理解材料循環(huán)使用，提高學(xué)生的環(huán)保意識

本單元的教材都涉及循環(huán)使用材料，特別是金屬和塑料的制成品，在使用后都要進(jìn)行分類回收，以節(jié)約資源。通過塑料的回收利用，讓學(xué)生明白材料也能造成污染，特別是一些自然難以分解的物品，重復(fù)利用也保護(hù)了環(huán)境。教學(xué)中通過采取不同的方法和策略，讓學(xué)生體會材料循環(huán)使用的好處和重要性。

（一）讓學(xué)生明白材料對環(huán)境的污染。

可以采取教師講解或?qū)W生上網(wǎng)搜集的方法去了解這些材料的危害性。例如，塑料是一種從原油中提取出來的人工材料，在自然條件下不容易分解，這樣就會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。學(xué)生明白了日常用的塑料袋、泡沫塑料、飲料瓶等亂丟后會造成環(huán)境污染。

（二）利用圖解的方法向?qū)W生介紹塑料再利用的過程

生活中的塑料袋、泡沫塑料、飲料瓶等是可以回收重復(fù)利用的，因?yàn)樗鼈兛梢苑磸?fù)熔化成型。在工廠里，先將它們粉碎、加熱，熔化后注入模子，冷卻后這些塑料就成了一件新的產(chǎn)品了。

（三）通過認(rèn)識循環(huán)利用的標(biāo)識進(jìn)行分類回收

為了更好地對廢棄物進(jìn)行再利用，現(xiàn)在很多塑料用品和金屬用品都是可回收再加工的，而且上面有循環(huán)利用的標(biāo)識。通過在科學(xué)課中的學(xué)習(xí)，可以警示學(xué)生對廢舊的物品請仔細(xì)觀察是否可以回收利用，然后進(jìn)行分類回收，這樣可以節(jié)省資源和保護(hù)環(huán)境。

總之，讓學(xué)生明白部分材料會造成環(huán)境污染，講解再次利用的工序，認(rèn)識循環(huán)利用的標(biāo)識，就是讓學(xué)生體會到材料循環(huán)使用的重要性。

三、實(shí)踐材料循環(huán)使用，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保能力

在本單元的教學(xué)中，可以通過不同的形式去體驗(yàn)材料循環(huán)利用的過程。動手實(shí)踐是學(xué)生最喜歡的活動形式，造紙實(shí)驗(yàn)正好可以滿足學(xué)生的需求。由于造紙技術(shù)相對簡單，可以讓學(xué)生嘗試，利用廢舊的紙屑重新造一張紙出來。

首先，在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生閱讀教材中的圖文解釋，理解蔡倫的造紙術(shù)。造紙是通過割草伐木、烹煮、浸漚制漿、舂搗打漿、紙模抄紙、晾干成紙等過程完成的。

其次，在學(xué)生已經(jīng)了解了造紙的方法后，用廢紙去造一張紙，以體驗(yàn)造紙的樂趣，樹立重新利用資源的信心，促進(jìn)資源的節(jié)約。

造紙的材料和工具：兩個(gè)杯子，廢紙幾張，筷子五根，小鐵釘，棉布，白乳膠，釘錘等。

制作過程：①制作紙張模具，先把四根筷子首尾順次釘在一起，然后把棉布剪成筷子圍成面積的大小，并用白乳膠粘在筷子上。②把廢紙切成碎片，放在杯子里，然后用水浸泡直到能夠搗碎。③攪拌水中的紙屑，直到成稀漿。④將杯中的稀漿倒在紙張模具中。⑤放在太陽下晾干。

晾干的過程可以放在課外進(jìn)行，到下節(jié)課進(jìn)行匯報(bào)。在匯報(bào)時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生做的紙張的厚度和顏色不同，這時(shí)教師可以讓學(xué)生探究討論，得出紙張的厚度不同是由材料的多少和模具的大小決定的，顏色不同是由材料的顏色決定的。

通過造紙實(shí)驗(yàn)，學(xué)生理解了紙的循環(huán)利用，從而樹立了節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識。

四、探究不可循環(huán)使用材料，提升環(huán)保的實(shí)效

本單元講到磚瓦、陶器、瓷器等物品，這些物品使用黏土燒制而成，燒制后的磚瓦、陶器、瓷器非常的堅(jiān)固、耐用，同時(shí)生產(chǎn)的過程中需要消耗大量的黏土、煤和其他燃料，會對環(huán)境產(chǎn)生影響。這些燒制磚瓦、陶器、瓷器所用的材料是不可再生資源，需要和學(xué)生講清楚，這些資源用完之后就沒有了，因此我們更要珍惜。然而磚瓦，陶瓷、瓷器再利用的價(jià)值不大，該如何處理呢？經(jīng)過查閱資料、實(shí)地考察和交流討論，對于不可再生資源制成的產(chǎn)品再利用的價(jià)值不大這一問題，可以采取三種方法來解決：①減少這些產(chǎn)品的生產(chǎn)，保護(hù)資源。②利用其他的材料代替，例如，以前用的紅磚，現(xiàn)在改為空心的水泥磚，不僅堅(jiān)固耐用，還減輕了建筑物的重量。水泥磚使用水泥、沙、石頭、煤渣等代替黏土，也不用煤燒制，這樣就節(jié)約材料和成本，從而也保護(hù)了環(huán)境。再如，陶器、瓷器等具有觀賞價(jià)值的，可以用塑料、金屬材料或其他材料替代，這樣也可以減少黏土的使用，保護(hù)了耕地。③加大對不可再利用材料的研究力度，利用科技去研究新的再利用方法，以促進(jìn)資源的循環(huán)使用。

篇8

【關(guān)鍵詞】能源 環(huán)保 關(guān)注

Use the fuel in reason and protect the living condition

Ke Aihua

【Abstract】From the 21st century, the energy sources conjuncture has restricted the development of the modern society and the environment pollution caused by reasonless use of the fuel is threatening our earth seriously. Therefore, to save, to use in reason and to develop the sources is paid close attention to by all nations. With the actualization of the standard of the new curriculum, in the entrance examination for the senior high school or technical secondary school in each place in recent years, the relation between chemistry technology and society has been paid close attention. In this paper, the writer has taken some subjects for example to show it completely.

【Keywords】Energy sources Environmental protection Attention

進(jìn)入二十一世紀(jì)，能源危機(jī)嚴(yán)重制約著現(xiàn)代社會的發(fā)展，且燃料的不合理使用所造成的環(huán)境污染嚴(yán)重威脅著我們的地球。因而，節(jié)約能源，合理使用能源，開發(fā)新能源倍受各國關(guān)注。隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，近幾年來各地的中考試題越來越關(guān)注化學(xué)技術(shù)與社會關(guān)系的考查。以下幾個(gè)題目充分體現(xiàn)了這個(gè)特點(diǎn)。

例1、曙光中學(xué)課外活動興趣小組的同學(xué)們針對家庭燃料的變遷提出相關(guān)問題與同學(xué)們進(jìn)行討論：

（1）上世紀(jì)60年代以前，我國城市家庭是以“煤球”為燃料，在冬天，時(shí)有煤氣中毒事件發(fā)生，其原因可能是___________。

（2）到70年代，已用“蜂窩煤”取代了“煤球”，你認(rèn)為這種變化的好處是_________。為了減少煤燃燒時(shí)對環(huán)境的污染，可將水蒸汽通過熾熱的煤層制得較潔凈的水煤氣（主要成分是CO和H2）。煤氣廠常常在家用煤氣意摻入少量的有難聞氣味的氣體，其目的是_______。

（3）到了80年代，液化石油氣和管道煤氣又取代了“蜂窩煤”。煤氣中主要成分燃燒的化學(xué)方程式是__________。

（4）到21世紀(jì)，由于“西氣東輸”，城市居民開始用上了天然氣。天然氣的主要成分燃燒的化學(xué)方程式是_____ ________。

（5）實(shí)驗(yàn)證明，同溫同壓下相同體積的任何氣體中含有的分子數(shù)相同。燃?xì)庠钣稍铙w、進(jìn)氣管、進(jìn)風(fēng)管和電子開關(guān)等組成，若你家里要將燃燒煤氣改為燃燒天然氣，為使天然氣充分燃燒就必須更換灶具，則更換的灶具與原來的灶具相比，構(gòu)造上最大的區(qū)別是_________________。

解析：本題以課外活動的形式，圍繞家庭燃料的變遷而展開討論，形式新穎，需要運(yùn)用多個(gè)知識點(diǎn)綜合思考問題。（1）小題在以“煤球”為燃料的時(shí)代，我們需思考，結(jié)實(shí)的煤球燃燒是不完全的，產(chǎn)生CO，因此在冬天門窗緊閉時(shí)，就有煤氣中毒事件發(fā)生；為避免中毒，又使燃料得到充分利用，就有小題（2），煤球變?yōu)椤胺涓C煤”以增大接觸面，使燃料燃燒更充分。有的城市為此開設(shè)燃?xì)鈴S，它是將分散用煤改為集中供應(yīng)煤氣，且在煤氣意摻入少量有難聞氣味的氣體，以便煤氣泄漏時(shí)能引起人們的警覺；小題（3）CO燃燒的化學(xué)方程式和小題（4）天然氣中主要成分是CH4，它們?nèi)紵幕瘜W(xué)方程式都不難寫出；比較（3）、（4）寫出的兩個(gè)化學(xué)方程式，若完全燃燒分子數(shù)相同的CO和H2，所消耗的氧分子，后者是前者的四倍，因此，更換的灶具與原來的灶具相比，要擴(kuò)大進(jìn)風(fēng)管，或者減小進(jìn)氣管。

例2、為了改善空氣質(zhì)量，太原市依托自身資源已將部分公交車的燃料由汽油改為“煤層天然氣”。

（1）汽油是______加工的一種產(chǎn)品，而“煤層天然氣”是存在于煤層中的氣體，它的主要成分是甲烷，其化學(xué)式為_______。

（2）甲烷的含碳量比汽油（主要成分可表示為C8H18）_____（填“高”或“低”），容易充分燃燒，是清潔能源。為了解決能源短缺及化石燃料造成的環(huán)境問題，人們正在開發(fā)和利用的新能源有_________。（填寫兩種）

（3）下列能源中屬于不可再生能源的一組是________。

①煤；②核燃料；③生物質(zhì)能；④石油；⑤酒精

解析：石油中含有溶劑油、汽油、柴油和煤油等。根據(jù)沸點(diǎn)不同，可分餾得到不同的物質(zhì)。通過計(jì)算可知，甲烷的含碳量比汽油低。目前人們正在開發(fā)的新能源有太陽能、地?zé)帷L(fēng)能、潮汐能、氫能、核能等清潔能源?；毫蠈俨豢稍偕Y源，另外核能是利用原子核的裂變和聚變釋放出能量，也是不可再生能源。

答案：（1）石油，CH4；（2）低，太陽能、地?zé)幔ɑ蝻L(fēng)能、潮汐能、氫能、核能）（合理即可）；（3）①②④。

例3、能源危機(jī)制約著社會的發(fā)展，開發(fā)和利用可再生能源是人類立足自身解決能源問題的重要舉措之一。

（1）目前，煤、石油、天然氣等化石燃料成為最主要的能源，它們的大量使用打破了生物圈中碳循環(huán)的平衡，使大氣中______的含量迅速增加，導(dǎo)致全球氣溫升高。

（2）氫能源是我國正在開發(fā)的新能源之一。其使用的主要途徑是設(shè)法構(gòu)成原電池，從能量的轉(zhuǎn)化的角度看，原電池是一種將_______能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（3）我國已經(jīng)全面禁用含鉛汽油，推廣使用乙醇汽油。乙醇汽油是在汽油中加入適量的乙醇形成的混合燃料。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）

A．乙醇汽油是一種改善環(huán)境的清潔能源，使用它能減少有害氣體的排放。

B．乙醇汽油是一種新型的化合物。

C．汽油是石油煉制的產(chǎn)品之一。

D．用玉米、薯類等發(fā)酵可以制得再生能源乙醇。

（4）我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)的地區(qū)差異很大。從我國東、中、西部的能源生產(chǎn)和消費(fèi)占全面的比例來看，能源相對短缺的是東部地區(qū)。為了達(dá)到區(qū)域發(fā)展與資源間的平衡，近年來國家出臺了很多政策，推出了許多重大工程建設(shè)。試舉一例：___________。

（5）人類社會的不斷進(jìn)步必然會帶來新一輪的能源革命。未來的新能源要代替煤、石油、天然氣等常規(guī)的不可再生的能源，從理想的角度考慮，它必須滿足許多條件，如：必須足夠豐富，可以保證長期使用；必須足夠便宜，可以保證多數(shù)人用得起；相關(guān)的制備、應(yīng)用技術(shù)必須成熟，可以保證大規(guī)模使用等。除此以外，你認(rèn)為還必須滿足什么條件？試寫出一條：_____________。

解析：本題是一道關(guān)于能源的綜合題，考查了學(xué)生在新情境下運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力。本題涉及的知識點(diǎn)較多，抓住題給信息，結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行分析是解題的關(guān)鍵。

篇9

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化教學(xué)；人體解剖與組織胚胎學(xué)；傳統(tǒng)教學(xué)；教學(xué)改革

【中圖分類號】R-4

0. 引言

計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍使用，使人們進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，當(dāng)前數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)深入各個(gè)領(lǐng)域。在醫(yī)學(xué)教育過程中數(shù)字化教學(xué)被逐漸采用，通過引用數(shù)字化技術(shù)在人體解剖與組織胚胎學(xué)的教學(xué)應(yīng)用過程，讓教學(xué)模式變得科學(xué)、合理、有效。較傳統(tǒng)的教學(xué)方式來講有效的改善了因課時(shí)不足或強(qiáng)度依賴教師的狀況，創(chuàng)造了醫(yī)學(xué)教育的新面貌。

1. 傳統(tǒng)教學(xué)在人體解剖與組織胚胎學(xué)教學(xué)過程中存在的不足

1.1課堂教學(xué)標(biāo)本短缺

傳統(tǒng)的人體解剖與組織胚胎學(xué)的教學(xué)方式，主要是以課堂講解為主，結(jié)合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖形、實(shí)驗(yàn)標(biāo)本及解剖標(biāo)本的輔助工具等多種元素進(jìn)行輔助教學(xué)，然后通過對教學(xué)尸體的解剖加強(qiáng)學(xué)生的理解能力。在人體解剖教學(xué)過程中尸體標(biāo)本是必不可少的教學(xué)工具，然而因尸體標(biāo)本數(shù)量有限，大多數(shù)醫(yī)學(xué)院校的教學(xué)尸體標(biāo)本嚴(yán)重缺乏，因此教學(xué)尸體標(biāo)本供應(yīng)不足嚴(yán)重影響了人體解剖學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

1.2實(shí)體教學(xué)標(biāo)本的處理對學(xué)生健康狀況的影響

實(shí)體教學(xué)標(biāo)本在進(jìn)入課堂前，要經(jīng)過多道程序來進(jìn)行甲醛處理，處理后的標(biāo)本攜帶大量致癌性物質(zhì)甲醛，因甲醛是一種刺激性強(qiáng)且易揮發(fā)的有害物質(zhì)，老師和同學(xué)在課堂標(biāo)本操作過程中不斷吸入大量的甲醛，對學(xué)生及老師的身體健康產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。部分學(xué)生或老師還會因承受不了甲醛刺鼻氣味，在進(jìn)行標(biāo)本演示時(shí)選擇遠(yuǎn)離標(biāo)本，或因氣味太強(qiáng)而無法全身心的投入到課堂操作過程中，這些因素對教學(xué)質(zhì)量的提高產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響【2】。

1.3造成不可逆轉(zhuǎn)的資源破壞

在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，由于學(xué)生缺乏對人體整體結(jié)構(gòu)的全方位了解，造成學(xué)生在操作過程中進(jìn)行盲目切割，不但達(dá)不到教學(xué)目的，還破壞了教學(xué)標(biāo)本，導(dǎo)致教學(xué)標(biāo)本無法重復(fù)利用，對不可再生資源造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。

2.數(shù)字化教學(xué)在人體解剖與組織胚胎學(xué)教學(xué)應(yīng)用中的優(yōu)勢

2.1在全面了解人體結(jié)構(gòu)的過程中提高學(xué)習(xí)效率

在數(shù)字化課堂教學(xué)過程中，通過虛擬的人體二維及三維圖像，可以讓學(xué)生從不同角度全方位的了解人體不同部位的結(jié)構(gòu)狀況，還可以將不同的結(jié)構(gòu)圖形進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)、平移、分離、組合等不同的操作，讓學(xué)生更加清晰的了解各個(gè)器官組織的空間結(jié)構(gòu)，通過對整體與局部的比較分析，從而增強(qiáng)學(xué)生對人體各個(gè)組成部分的認(rèn)知【2】。有效的減少了在教學(xué)尸體解剖過程中，甲醛對老師和學(xué)生身體健康造成的健康威脅，在一定程度上提高了教學(xué)質(zhì)量。

2.2解教學(xué)尸體標(biāo)本短缺，減少資源的浪費(fèi)

利用數(shù)字化技術(shù)展現(xiàn)虛擬的人體，不但可以將人體結(jié)構(gòu)精確、直觀的展現(xiàn)在學(xué)生面前，還可以有效的緩解教學(xué)尸體標(biāo)本的短缺問題，通過數(shù)字化虛擬人體，根據(jù)課堂要求將虛擬人體進(jìn)行切割成圖形，通過立體、動態(tài)等不同形式展現(xiàn)切割圖形，從而提高學(xué)生的理解能力。虛擬人體無論在結(jié)構(gòu)圖的清晰程度、展現(xiàn)角度、器官組織的空間位置、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等不同方面【3】，與教學(xué)尸體標(biāo)本相比都有過之而無不及，從而有效的緩解了教學(xué)尸體標(biāo)本的短缺問題。與此同時(shí)，學(xué)生通過對數(shù)字化技術(shù)虛擬人體的課堂學(xué)習(xí)，清楚的了解人體基本結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)課堂尸體解剖操作過程中，可以進(jìn)行準(zhǔn)確的切割，對不可再生資源進(jìn)行重復(fù)利用，從而減少資源的浪費(fèi)，緩解標(biāo)本資源緊缺現(xiàn)象。

3.數(shù)字化人體組織胚胎學(xué)教學(xué)切片庫的應(yīng)用對教學(xué)影響

3.1數(shù)字化人體組織胚胎學(xué)教學(xué)切片庫的應(yīng)用與傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的對比

組織切片學(xué)在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中受到較多的限制：首先對于玻璃切片的制作過程相對繁瑣，由于玻璃屬于易碎品，所以在保存的過程的容易被損壞；對于需要特殊染色切片的標(biāo)本，在保存過程中因自然環(huán)境的影響，造成不可避免的退色，給學(xué)生及老師造成觀測困難，甚至?xí)谝欢ǔ潭壬险`導(dǎo)學(xué)生，其次學(xué)生觀察切片標(biāo)本必須在標(biāo)本實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)課進(jìn)行，因要想對組織的結(jié)構(gòu)觀察細(xì)致，就必須依靠專門的觀察工具顯微鏡進(jìn)行觀察，這對學(xué)生在時(shí)間和空間上產(chǎn)生了極大的限制。再次多數(shù)切片顯示的只是某個(gè)器官或細(xì)胞，學(xué)生通過顯微鏡不能快速準(zhǔn)確的找到所學(xué)結(jié)構(gòu)點(diǎn)，在一定程度上嚴(yán)重的影響了學(xué)習(xí)效率。通過數(shù)字化教學(xué)切片庫進(jìn)行組織學(xué)觀察【4】，老師通過數(shù)字化技術(shù)可以快速進(jìn)入教學(xué)主題，學(xué)生也可以快速準(zhǔn)確的找到所學(xué)組織結(jié)構(gòu)點(diǎn)，在一定程度上提高學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

3.2充分利用稀有標(biāo)本，實(shí)現(xiàn)資源共享

由于醫(yī)學(xué)院校實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本都是珍貴的教學(xué)標(biāo)本，學(xué)生觀察這些標(biāo)本受到實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間及容量限制，無法進(jìn)行經(jīng)常性觀察。因此通過多媒體數(shù)字化技術(shù)【5】，將這些珍貴標(biāo)本制作成圖形庫并上傳共享，方便學(xué)生在不同時(shí)間不同地點(diǎn)都能夠隨時(shí)學(xué)習(xí)。

數(shù)字化技術(shù)教學(xué)綜合了圖像、動漫、音頻、視頻等多種元素，通過不同方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)生不再受時(shí)間及地點(diǎn)的限制，可根據(jù)自身狀況選擇自學(xué)進(jìn)度，不但培養(yǎng)了學(xué)生自學(xué)的能力，還方便學(xué)生對已學(xué)知識的自我檢測。

結(jié)語

數(shù)字化技術(shù)在人體解剖與組織胚胎學(xué)教學(xué)過程的應(yīng)用，不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，還拓展了學(xué)生的知識面，豐富了學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)，進(jìn)而培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識的復(fù)合型人才。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]李海艷.人體解剖教學(xué)中多媒體課件的制作和運(yùn)用研究[J]. 新校園（上旬）. 2015 （12）

篇10

2010年9月，默克爾政府召開新聞會宣布，在經(jīng)過近12個(gè)小時(shí)的磋商后，執(zhí)政聯(lián)盟高層在…項(xiàng)著眼于2050年的新能源計(jì)劃上達(dá)成了一致。這一舉動無疑向世界表態(tài)，面對氣候變化和能源危機(jī)，德國已經(jīng)在行動。

率先邁出石油時(shí)代?

地球距離石油枯竭還有多遠(yuǎn)?地質(zhì)學(xué)家和經(jīng)濟(jì)學(xué)家預(yù)測說，40年。但或許更長也或許更短。沒有人知道確切的答案。但確切的是，石油作為不可再生資源，這一天遲早會降臨。

石油輸出國組織“歐佩克”的創(chuàng)建者之一，沙特阿拉伯前石油部長亞曼尼說：“正如石器時(shí)代的終結(jié)不是因?yàn)闆]石頭了一樣，石油時(shí)代的終結(jié)也不會以石油枯竭為標(biāo)志?！碑?dāng)人類能夠找到更好的替代能源及能源解決方案時(shí)，石油或許真的會從獨(dú)n目退隱大合唱之列。而無論是面對能源危機(jī)還是應(yīng)對氣候變化，綠色能源和可再生能源都顯示出了巨大的潛力。

眾所周知，全球三分之二的溫室氣體排放源自于能源利用。能源利用既是引發(fā)氣候變化的主因，又是應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵。作為全球應(yīng)對氣候變化的先鋒，德國一直非常重視通過能源政策，推動全社會節(jié)約能源、提高能效和使用可再生能源，從而積極應(yīng)對氣候變化，并取得良好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

默克爾政府這個(gè)雄心勃勃的綠色能源計(jì)劃草案，聲稱要以此掀起全球的綠色能源革命。新計(jì)劃延長了德國核電站運(yùn)營期限，并規(guī)劃到2050年可再生能源發(fā)電量達(dá)到電力消耗總量的80％。此計(jì)劃歷經(jīng)數(shù)月激辯，可謂千呼萬喚始出來。一般認(rèn)為，它是德國減緩氣候變化能源政策的重要一筆。

根據(jù)草案中的總體規(guī)劃，這一目標(biāo)將分三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)。2020年，可再生能源的發(fā)電量將占德國電力消耗總量的35％，至2030年這_。比例應(yīng)達(dá)到50％，并最終于2050年達(dá)到占80％的目標(biāo)。

盡管清潔的可再生能源在國內(nèi)生產(chǎn)和生活中的角色分擔(dān)將越來越大，但是否意味著傳統(tǒng)能源將就此退出歷史舞臺呢?默克爾表示，在一段時(shí)期內(nèi)，傳統(tǒng)能源還將起著橋梁般的過渡作用。

傳統(tǒng)能源惹爭議

新能源計(jì)劃聲稱要發(fā)動一場綠色革命，但是傳統(tǒng)能源并不會因此消失，核能及煤炭也在這一攬子計(jì)劃當(dāng)中。在長達(dá)39頁的能源計(jì)劃草案中，核能雖然僅占了一頁的內(nèi)容，但卻引來了最多的爭議。

默克爾領(lǐng)導(dǎo)的中執(zhí)政聯(lián)盟決定推遲淘汰分布于德國的17個(gè)核電站，使得它們的平均壽命延長了12年，直到2021年后還將繼續(xù)使用。1981年前投產(chǎn)的核電站壽命將延長8年，較新的反應(yīng)堆壽命延長14年。而根據(jù)前屆施羅德政府在2002年的決定，2021年前所有核反應(yīng)堆都將被關(guān)閉。

默克爾政府作出決定確認(rèn)核電的“過渡性能源”地位，立即遭到各界批評，引發(fā)柏林十萬人反核游行示威。包括綠黨在內(nèi)的反對黨、民間組織以及綠色環(huán)保主義者都對這項(xiàng)政策進(jìn)行了猛烈抨擊。輿論焦點(diǎn)主要集中在核廢料處理及核電的利益分配上。除了擔(dān)憂核污染，人們認(rèn)為，這樣的政策只是讓大型能源企業(yè)受益，對民眾沒好處。

默克爾政府對這一決定的解釋是，電力生產(chǎn)的成本不能太高，不能讓人民無法負(fù)擔(dān)。而核反應(yīng)堆將使電力價(jià)格保持相對穩(wěn)定。此外，2011年至2016年，德國核電企業(yè)每年也將繳納23億歐元的稅金。

然而這一解釋似乎很難令作為消費(fèi)者的民眾滿意。因?yàn)樵诘聡?，電價(jià)是由萊比錫歐洲能源交易所決定，而核能在其中幾乎沒有扮演任何角色。市場價(jià)格是由發(fā)電站任意剛‘間段的各種成本決定，這通常是指燃?xì)獍l(fā)電站，因?yàn)橹挥羞@類電站能夠靈活調(diào)整其產(chǎn)量，而且燃料成本較高。相對于天然氣，核電的成本則低廉得多。但是這并不會反映在最終電價(jià)上。決定電價(jià)的是昂貴的燃?xì)獍l(fā)電站。這意味著，能源公司能將市場電價(jià)和核電真正成本之間的差價(jià)揣入囊中。

此外，默克爾政府也還沒有放棄煤炭的打算。草案計(jì)劃用歐盟氣候和能源發(fā)展計(jì)劃提供的資金補(bǔ)貼煤電站的建設(shè)，但前提是這些新建的電站必須將排放的二氧化碳收集起來，儲存到地下。政府計(jì)劃在2020年前建造兩座具備二氧化碳捕獲與封存技術(shù)(CCS)的實(shí)驗(yàn)電站，并計(jì)劃于2017年檢驗(yàn)這一技術(shù)是否符合環(huán)境和經(jīng)濟(jì)利益。如果可行，德國公司會將CCS技術(shù)出口到其他國家。

雖然核電站壽命的延長確實(shí)能給大能源公司帶來利益，但據(jù)2010年8月德國政府出資的一項(xiàng)研究結(jié)果，如果不使用核能，德國設(shè)定的在2050年將二氧化碳排放量比1990年水平削減80％的目標(biāo)就無法實(shí)現(xiàn)。

核反應(yīng)堆屬于能源經(jīng)濟(jì)三個(gè)部門中的能源電力生產(chǎn)，與另外兩個(gè)供暖及交通部門并無關(guān)系。因此，家庭能源消耗中只有1/5為核能，煤電依然占家庭能源消耗的一半。

安吉拉默克爾公布的能源計(jì)劃草案不僅僅關(guān)于核能、煤炭等傳統(tǒng)能源，它為德國如何過渡到綠色能源的新時(shí)代提供了藍(lán)圖。

綠色新能源新時(shí)代

在草案的剩余頁面上，政府提出要在北海修建巨大的離岸風(fēng)力發(fā)電場，以及生物燃料在未來能源生產(chǎn)中的重要作用。同時(shí)還提出了一些建議，鼓勵居民改進(jìn)家庭隔熱條件、鼓勵工廠提高能源效率、鼓勵電動車的研發(fā)和推廣，并設(shè)想在歐洲建立超級電網(wǎng)。在電動汽車、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域，執(zhí)政聯(lián)盟已經(jīng)啟動了發(fā)展計(jì)劃。

在可再生能源領(lǐng)域，德國已經(jīng)走在了前列?，F(xiàn)在面對中國、美國等強(qiáng)有力的對手，德國政府決定加快發(fā)展步伐，通過政府施壓的方式促進(jìn)技術(shù)革新和削減成本。

風(fēng)能這一領(lǐng)域?qū)Φ聡磥砟茉垂┙o至關(guān)重要。政府計(jì)劃援助陸地和海上風(fēng)力電場的迅速發(fā)展。計(jì)劃在2030年之前將海上風(fēng)力發(fā)電能力增加到250億瓦，根據(jù)估算這需要投資750億歐元。由于這是一項(xiàng)相對較新的技術(shù)，投資風(fēng)險(xiǎn)很難預(yù)料。德國復(fù)興信貸銀行將計(jì)劃提供的50億歐元低利率貸款用于建造前期10個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電場。

政府還考慮對海上風(fēng)電場實(shí)施固定入網(wǎng)電價(jià)政策，以刺激對該領(lǐng)域的投資。此外，為了防止能源公司長期占據(jù)海上空間，卻遲遲不開始新風(fēng)電場的建設(shè)，海上建設(shè)的相關(guān)法規(guī)也會進(jìn)行修改。

對于陸地上的風(fēng)力電場，默克爾政府希望淘汰小的舊的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)，用新的更高效的技術(shù)取而代之。當(dāng)然，這一切還需要修改建筑規(guī)劃法，提高公眾對風(fēng)電的接受程度。

發(fā)展生物能被認(rèn)為是德國新能源計(jì)劃的關(guān)鍵。生物燃料容易儲存，在沒有風(fēng)和陽光的情況下能方便地轉(zhuǎn)化為電力，可平衡電力生產(chǎn)的季節(jié)性波動。此外，生物能還可以被用于供暖和驅(qū)動汽車。

默克爾政府計(jì)劃增加生物燃料的生產(chǎn)。由于德國用于種植必需原材料的空間有限，政府計(jì)劃增加生物燃料的進(jìn)口。但前提是，進(jìn)口燃料的生產(chǎn)過程必須符合可持續(xù)發(fā)展原則。比如說，如果為了種植生產(chǎn)燃料的作物(比如玉米)而砍伐了一片森林，那么，必須在其他地方種植新的樹林予以補(bǔ)償。草案

還主張更多地將生物燃料用于供暖。但前提是，燃料原料提供商必須提高自身的能源效率。

在太陽能方面草案說得尤其含糊，但最近削減太陽能發(fā)電的固定入網(wǎng)價(jià)格的舉措得到贊賞。草案稱之為防止對該領(lǐng)域過多補(bǔ)助的重要一步，但并沒有說明要多大程度上削減政府補(bǔ)助。根據(jù)德國環(huán)境目前估計(jì)，到2020年，太陽能發(fā)電量將增加510億瓦。而根據(jù)一些非政府機(jī)構(gòu)估計(jì)，增長幅度只有約330億瓦。

智能電網(wǎng)與能源消費(fèi)

要增加可再生能源的利用就必須升級電網(wǎng)。新電網(wǎng)技術(shù)將平衡風(fēng)能和太陽能的產(chǎn)量波動。德國政府計(jì)劃在2011年設(shè)計(jì)出Target Grid 2050(目標(biāo)電網(wǎng)2050)的概念，并打算從至少三個(gè)方面加速電網(wǎng)改造。

建設(shè)南北輸電線是當(dāng)務(wù)之急，用于將北部的風(fēng)電運(yùn)往西部和南部城市。若沒有這樣的電力高速路，投入北海離岸風(fēng)電場的幾十億歐元則將失去意義。德國電網(wǎng)還必須更好地與歐洲超級電網(wǎng)連接，使得多余的德國電力可以被儲存到挪威或阿爾卑斯的水電站。德國還需要一個(gè)能夠自動及時(shí)平衡能源產(chǎn)量過剩和短缺的智能電網(wǎng)，這樣才能有效利用分布在全國的幾十萬臺家庭太陽能發(fā)電機(jī)和小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。

可再生能源比例的增加必須與新能源儲存技術(shù)的發(fā)展攜手前進(jìn)，唯有這樣才能在電力生產(chǎn)長期波動的情況下確保穩(wěn)定能源供應(yīng)。草案列舉了四個(gè)需要改進(jìn)的核心領(lǐng)域，包括擴(kuò)充德國抽水蓄能水電站的容量，增加對外國――尤其是挪威和阿爾卑斯山地區(qū)――抽水蓄能水電站的利用，鼓勵對生物燃料的投資，用于彌補(bǔ)風(fēng)電和太陽能發(fā)電的產(chǎn)量波動，以及協(xié)助能源儲存技術(shù)的發(fā)展，比如氫氣儲存技術(shù)、電動車電池技術(shù)和壓縮空氣儲能技術(shù)，政府將采取補(bǔ)貼和其他鼓勵投資的刺激政策。

在開源建網(wǎng)的同時(shí)，默克爾政府還希望通過提供財(cái)政刺激、信息、建議等方式鼓勵公司和消費(fèi)者發(fā)揮其巨大的節(jié)能潛力。

建筑物耗能占德國總能耗的40％，而建筑物排放的二氧化碳占碳排放總量的1/3。相當(dāng)一部分建筑非常老舊，不符合上世紀(jì)70年代制定的節(jié)能要求。因此要改造老建筑，減少能耗和暖氣使用是一項(xiàng)浩大工程。

默克爾政府希望在2050年前，所有德國建筑均經(jīng)過改造達(dá)到新的隔熱標(biāo)準(zhǔn)，并在2020年前使供曖耗能減少20％，到2050年減少80％，此外，可再生能源將在其中占據(jù)更大比例，比如說，通過太陽能取暖。

最近的研究顯示，僅僅通過提高能源效率，德國每年就能節(jié)省100億歐元。德國政府一直對提高企業(yè)能源效率的節(jié)能系統(tǒng)寄予厚望。新能源計(jì)劃也不例外。從2013年開始，只有作出節(jié)能貢獻(xiàn)的公司才能享受能源稅的減免。

交通也是能耗的一大單位。2010年5月，默克爾政府即公布了電動車發(fā)展計(jì)劃，預(yù)備在2020年前使德國公路上行駛的電動車數(shù)量增加到100萬輛，2030年增加到500萬輛。為達(dá)到這一目標(biāo)，政府打算于2011年實(shí)施新車輛登記制度，賦予駕駛電動車的人優(yōu)待，比如免費(fèi)停車、允許使用公交車道等。

據(jù)估計(jì)，到2040年，當(dāng)電動車和混合動力汽車市場份額達(dá)到80％之后，車輛排放的二氧化碳可從目前的每公里160克減少到35克。

昂貴的夢想?

人類碳減排的腳步從哥本哈根一路走到坎昆，南北分歧依然難以彌補(bǔ)，減排這股勁似乎總是很難擰到一股繩兒里去。全球溫室氣體排放談判呈現(xiàn)群龍無首、各行其是的局面。主張積極應(yīng)對氣候問題的旗手和強(qiáng)硬派歐盟，它為了全球氣候變化，二三十年來付出了巨大的努力，起到了表率作用，是推進(jìn)氣候談判最堅(jiān)決的支持方。

作為歐盟的主心骨之一，德國也一直是保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化的積極響應(yīng)者和踐行者。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源利用與氣候變化保護(hù)上，德國是成績與不足并存，希望與挑戰(zhàn)同在。

從德國能源利用的變化趨勢來看，其可再生能源發(fā)展迅速，能效也在不斷提高。2007年德國的能源消費(fèi)量較上世紀(jì)90年代初期減少了6.1％，而同期經(jīng)濟(jì)卻增長了30％。由于德國的經(jīng)濟(jì)增長與能源消費(fèi)增長基本脫鉤，德國的溫室氣體排放量迅速減少。2008年，德國溫室氣體排放量為9.45億噸，較1990年的排放量減少了22.2％，在2008年至2012年承諾期的首年就超額完成了《京都議定書》整個(gè)承諾期21％的任務(wù)。

然而，德國在取得能源利用和氣候變化保護(hù)良好成績的同時(shí)，也面臨著全球能源需求持續(xù)增長、氣候變化合作止步不前帶來的巨大挑戰(zhàn)。全球氣候談判經(jīng)歷山重水復(fù)的艱辛，何時(shí)才能柳暗花明的懸念似乎還得留給下一站。