建立低碳食品体系，促进中国低碳经济发展

孙大文

(爱尔兰国立都柏林大学食品冷冻及计算机化食品技术研究所，爱尔兰 都柏林)

建立低碳食品体系，促进中国低碳经济发展

孙大文

(爱尔兰国立都柏林大学食品冷冻及计算机化食品技术研究所，爱尔兰 都柏林)

低碳经济是指以建立具有最小温室气体输出或更先进的零碳社会为目的的经济体系。中国是食品生产和消费大国，因此建立低碳食品体系对发展我国低碳经济具有极其重要的战略意义。本文提出了建立低碳食品体系的概念，着重探讨了从田头到餐桌的整个食品体系链中包括生产、加工、包装和消费在内的各个主要环节的温室气体排放因素，以及实现节能减排的关键措施，最后提出了建立低碳食品体系所需要的有关民众、企业和政府共同努力的具体建议。

低碳；食品体系；经济发展

Abstract：A Low-Carbon Economy is an economy that has a minimal output of greenhouse gas emissions, with the purpose to develop the more advanced zero-carbon society. China is one of the biggest countries in the world in food production and consumption. Therefore the development of a low carbon food system in China can significantly enhance the national low carbon economy. In the paper, the concept of a low carbon food system from farm to fork is proposed. Low carbon factors in each process of the food system including production, processing, packaging, consumption and disposal of food and food-related wastes are analysed，and main methods and techniques to lower the carbon footprint in these processes are discussed. Finally measures that should be taken by consumers, manufacturers and governments in order to develop the low carbon food system are presented.

Key words：low carbon；food system；economy development

低碳经济是以发展低排放、低能耗、低污染生产为基础，最终建立起具有最小温室气体输出或更先进的零碳社会为目的的经济体系。因此技术创新、制度创新和科学发展观是发展低碳经济的关键。目前发展低碳经济已经成为一场涉及改变生产模式、生活方式和价值观念的全球性经济发展形式转变革命。

长期以来，节能减排、发展循环经济和低碳经济，在中国更多地是停留在政策和文件层面。随着中国经济的飞速发展和高度工业化进程，温室气体排放加剧，生存环境越来越恶化，人们的生活质量受到严重影响。因此，转变生产方式、发展低碳经济被提到了前所未有的高度，得到了越来越多的关注。可喜的是，发展低碳经济在中国已被提升至国家层面。政府正在积极主导，企业也正在努力参与，相关研究和探索工作正在不断深入。

民以食为天。包括生产、加工、包装和消费在内的从田头到餐桌的食品体系在中国具有极其重要的战略地位。改革开放以来，随着人们生活水平的不断提高，人们对食品的需求也达到空前的高度，从而促进中国食品体系的飞速发展。比如食品加工，据国家统计[1]，2007年全国共有食品加工企业44.8万家。其中规模以上企业2.6万家，其产品的市场占有率达到72%。2008年，中国食品工业实现产值4.2万亿元，增速为29.7%[2]。2009年全国规模以上食品企业增至3.6万家，食品工业总产值增至约4.9万亿元，约占全国工业总产值的9%。这一系列数字说明了我国食品体系在国民经济中的重要地位。同时研究表明[3]，全球食品体系产生了约33%的人为温室气体，远高于交通、采矿等行业。因此大力发展低碳食品体系[4]，将极大地促进我国低碳经济的发展，有利于促进中国社会的福祉和国家长期经济繁荣。

1 食品生产

作为食品体系链上端的食品生产环节主要包括农业和畜牧业生产。虽然食品体系的二氧化碳排放量有限，但其甲烷、氧化亚氮和氢氟碳化物的排放量却是巨大的。温室气体排放主要来自畜牧业生产、农业活动、用水过度以及制冷气体排放。联合国粮农组织于2006年发布的报告指出[5]：大约有18%的人为温室气体排放来自畜牧业，主要包括反刍动物消化过程排放的大量甲烷，食品垃圾处理过程释放的甲烷和氧化亚氮，以及毁林放牧释放的温室气体。

由反刍动物如奶牛等产出的肉类和奶制品，占了食品体系所引起的全球气候变化成因的一半，因为食品体系产生了约占全球三分之一的温室气体排放[3]，而畜牧业本身占了其中的约18%[5]。也就是说，肉类和奶制品不管是本地生产还是来自其他地方都是“高碳食品”。然而即使都是“高碳食品”，不同生产方式排放的温室气体量也有显著差别。工业化养殖场饲养的肉牛和奶牛所排放的温室气体量特别高。另外，用做牲畜饲料的谷物在种植过程中同样会对环境产生严重的影响，例如玉米或大豆等谷类的种植需要施肥；而饲料的加工、包装、运输都需要消耗能源；种植这些谷物还需要消耗大量的水资源，这将影响缺水地区居民的生产生活。此外工业化养殖场高度聚集，将牲畜从养殖场运到屠宰场，再运到更远的零售网点又会排放大量的温室气体。相比之下，放牧饲养可以减少约40%的温室气体排放。因为放牧饲养不需要太多的饲料供应，可以减少生产饲料过程产生的碳排放。同时牲畜对牧草的消化效率高，从而减少牲畜消化过程中甲烷的排放。因此，少吃工业化养殖牛羊肉类和奶制品，多吃有机食品是一个通过饮食来降低二氧化碳和甲烷排放的简单方法。

水产品的生产同样会产生大量碳排放量。科学研究发现[6]，许多海产品在运往超市或饭店的过程中会产生大量的温室气体，特别是鲜活水产品，它们都是在胶冰包中或养在水中然后空运的。食品的远距离运输，无论是采用冷藏车、轮船还是飞机，都会产生大量的二氧化碳排放。显然，最低碳的水产品是产于近地捕捞或养殖。此外个体细小的水产品如沙丁鱼等，因为捕捞或养殖并不需投入太多矿物燃料，大体上都是低碳食品。

水果和蔬菜作为低碳食品的一个大类，排放的温室气体比深加工食品和肉类要少很多。但是如果采用空运或在加热温室里种植的，它们就不能称为低碳食品了。

上述可见，不同食品生产所需的矿物燃料是不同的，人们可以通过选择那些所需能耗较少的食品来减少每个人的碳足迹，从而降低二氧化碳和其他温室气体的排放。因此建立低碳食品体系，首先要提倡低碳饮食[7]，鼓励消费者选用低碳食品，如购买有机食品和本地食品，食用应季食品、降低对肉产品和奶制品的需求，以及避免食用进口食品等。

2 食品加工

随着国民经济的发展，中国食品加工业发生了巨大的变化。虽然业界已经开始意识到发展低碳食品加工技术的重要性、必要性和意义，但还是存在很多高能耗，高排放和高污染的加工工厂。因此强调发展低碳食品加工技术，将会促进企业的技术升级和创新，降低能耗，减少温室气体排放，从而获得更大的发展空间和更多的回报。因此，企业一方面要提高员工低碳食品加工意识，另一方面也需注重食品加工领域的技术创新[8]，工艺优化和效率提升。低碳食品加工技术的重点应放在水资源和能源的优化管理利用和技术革新。

水在食品加工中一直占据着重要的地位[9]，贯穿着整个加工过程，包括清洗、消毒、去皮、烹饪和冷却。水还用于加工过程中传送食品原料以及清洗生产设备。总而言之，食品加工是一个高水耗过程。食品加工企业如果过度用水，就会产生大量废水，从而加重了企业的经济负担，降低利润。因此建立低碳食品加工技术，企业首先要采取措施有效地减少用水量和污水的产生，这些措施包括源头消减方案，即减少用水量；以及处理方案，即减少废水排放和废水的污染程度。

在源头消减方面，可先采取一些投入较少，适用于大多数食品加工工序的简易技术。如保持干燥食品垃圾与含水食品垃圾分开以避免产生新的带水垃圾，改变生产工艺以尽量降低产品或副产品的消耗，采用机械式传输系统取代水载式传送系统，以及采用优化用水方法包括改装喷水系统，安装喷嘴式喷射器，采用高压低流量的清洗系统和自动切断阀等。另外也可采用一些投资成本高的技术方案如安装就地清洗系统等。最后，改进操作和维护方案，及早发现异常或故障也是减少垃圾和废水排放量的一个重要的方法。

在废水处理方面，由于几乎整个食品加工过程都会用到水，因此废水处理一个重要的策略是将某个环节产生的废水在其他环节再次利用。目前广泛使用的处理方法包括减少废水产生以及废水中污染物的浓度。同时保留并再次利用废水，而不是将其排放到公共处理厂。比如可用废水清洗地板，以及把富含氮的废水用来浇灌工厂草坪。当然，对于废水再利用要严格遵循监管部门制定的相关标准。

能源在食品加工中同样占据着重要的地位。食品加工中保鲜、包装和储存等都需要消耗能源。热加工和脱水是食品保鲜中两种常用的方法[10]，而这两种方法都需要消耗大量的能源。食品储存同样需要消耗能源，冷冻和干燥是食品储存的重要关键技术[11-12]。热加工大约消耗食品工业总能耗的29%，而冷冻和冷藏大致占总能耗的16%。因此食品工业总能耗的近50%是用于将原材料加工成食品的过程，包括加热、冷却、冷藏、机械驱动等。

由于食品产业的多样性，耗能工艺也是各式各样。食品加工每年都会产生巨大的浪费。通过过程优化，操作技术革新以及合理安排工作计划等方法可以减少浪费和能耗。此外提高改善产品品质和安全性的同时往往也能节省能源，比如改进空气过滤装置有助于满足健康法规的要求，也有利于环境保护。另外，通过工艺创新也可有效地减少能耗[13]，比如用低温巴氏杀菌和电子束灭菌取代传统巴氏灭菌；用超临界萃取和蛋白分离技术取代传统的蒸发和浓缩；用蒸汽再压缩超临界萃取干燥技术取代一般干燥；以及通过气调包装取代冷却或冷藏。最后还可通过评估和实施有效的政府能源政策法规以及开展群众监督来提高食品加工能源利用效率。能源利用效率提高的未来发展方向包括改进厂房，发展节能工艺，改善和提高能源需求管理方案，颁布合理有效的能源政策法规，以及进一步研究零排放工厂的可行性。

消费者同样可以通过少吃深加工和冷藏食品，在减少温室气体排放上扮演重要角色。

3 食品包装

食品包装非常重要，合适的包装可以在运输过程中对食品起到保护作用[14]。生产商可以通过包装向消费者提供产品相关信息，包装也有助于区分不同品牌产品。现代食品包装技术如气调包装还可有效地延长食品的货架期，然而过度包装会造成浪费。同时很多塑料包装难于再循环利用，在垃圾填埋场上百年也难于降解。如今过度包装已经越来越成问题，并且到了需要控制的时候了。其实，我国食品的过度包装一直是一个严重的问题。政府的相关法规似乎也未能阻止这一问题的继续蔓延，这对建立低碳食品体系将是一大障碍。

应对上述问题，我们需要制定或更新相关的食品包装政策法规[15]。在不影响保护产品功能的同时，减少过度包装对环境的影响。首先需要根据可持续发展的原则，要求任何包装都必须依照可再利用、可再循环和可回收的原则，其次倡导避免过度包装。普通民众应更多地对包装重复使用；当地政府和企业也要带头使用用过的包装；并应建立回收计划，收集那些易于制造包装的原材料；同时鼓励居民根据包装材料的品质进行收集和分类。

此外，发展新的食品包装材料对于减少温室气体排放同样重要。例如，美国研究人员开发的一种可食用薄膜(活性支链淀粉膜)不仅可用于包装即食肉品，还可缓慢释放一种天然抗菌物质，杀灭食源性致病菌[16]。薄膜的强度和塑料相仿，已被用于肉制品的包装，并且这种薄膜是完全可以食用的。另一个例子是使用生物基材料，如聚乳酸、纤维素和可生物降解可再生的淀粉类薄膜，这类绿色包装可以减少产生包装废弃物，从而降低包装对环境的影响。此外通过优化食品包装设计，在保证包装保护作用的前提下，减少包装材料用量或增加相同材料用量下的包装量，也是一种有效的方法。

因此使用生态设计型和环境友好型食品包装材料能够减少材料用量和生产成本，带来经济效益。更重要的是可有效地减少碳排放，促进低碳经济发展。

4 食品消费

食品消费环节的低碳因素重点应放在食品废弃物的管理和利用。食品废弃物(包括食物浪费和过度消费)会在整个供应链上造成排放。中国粮食和食品在生产、储存、加工、运输、消费等环节损失浪费现象严重。据农业部门抽样调查，每年浪费的粮食占粮食总产量的17%～18%[17]，尤其是讲排场、比阔气等不良消费方式造成的食品浪费令人触目惊心。2009年联合国的一项报告指出[18]：全球约有超过一半的食物生产出来后，由于低效的产业链管理而被浪费或丢弃，其中包括约四分之一的新鲜水果和蔬菜。从气候变化角度来看，食物损失对环境造成了两类负担：在生产销售这些“多余”的食物所产生的排放；以及有机物垃圾填埋所产生的甲烷。

英国的一项调查发现了一个有趣且矛盾的现象[19]：人们通常认为丢弃塑料和其他不可降解的垃圾会污染环境，却很少关注丢弃生物可降解垃圾对环境所造成的危害。该调查发现，约40%的人认为丢弃食物并不是一个问题，因为食物是天然的和可生物降解的。同时有约四分之三的人认为废弃包装比废弃食物更是一个环境问题。其实从气候变化角度来看，情况恰恰相反。因为垃圾填埋会释放大量的甲烷气体，甲烷作为一种温室气体，其对近地热量的禁锢能力是二氧化碳的许多倍。垃圾填埋所产生的甲烷气体，主要是由有机物产生的——其中以食物性垃圾为主。每减少一吨食物性垃圾，相当于减少了约4.5吨二氧化碳的温室气体的排放[20]。

食品废弃物主要来源于三个方面，食品加工过程，餐饮服务场所，以及普通家庭所产生的垃圾。

食品加工中的废弃物，如高强度木薯淀粉、马铃薯淀粉、蛋白质、谷物、奶制品、乳清、糖蜜、酒糟等，都含有巨大的能源。如果简单地将这些垃圾丢弃处理，将是非常浪费。如今很多企业都意识到了这些废弃物的价值。很多书籍也介绍了包括肉类、家禽、海鲜、奶制品、水果和蔬菜等的食物垃圾的处理技术与管理方法。通过采取最大化回收这些废弃物的能源和生产有附加值的废弃物产品，企业有望在12个月内看到投资回报。

餐饮服务场所可以通过优化采购、管理、生产和储存等环节和回收食品垃圾等简单的方法，避免浪费和减少食品垃圾的产生，降低潜在的食品垃圾管理成本。这些方法通常并不需要过多的投入，并且对环境有益。因此为了减少废弃物，包括采购、入库、储存、食物制作、就餐服务和设备维护等在内的所有业务，都必须进行评估，以减少浪费，节约用水和能源。首先各部门员工都应具有低碳意识，帮助企业减少浪费。合理采购是减少食品废弃物和节省成本的有效途径，应尽可能采购环保性产品。妥善的加工可以延长食品的货架期并节省成本。此外就餐过程也要注意避免浪费食物。最后，节约和再利用可以避免大量食物垃圾的产生，是可行的管理方法。

至于普通家庭的食物性垃圾，如果不能从源头上减少或者重复利用，那么堆肥是一个重要的处理手段，而不是运到垃圾填埋场填埋。堆肥可将营养物质回归土壤，是一种有益的土壤改良剂。堆肥比填埋拥有更好的碳足迹，因为有机物在有氧环境里主要分解为二氧化碳，而填埋过程是厌氧消化，会释放更多的甲烷。但是，堆肥需要将塑料等不可用于堆肥的垃圾区离出来，因此需要加强人们垃圾分类的意识。例如在爱尔兰，家庭垃圾桶分成黑、绿和棕色三种颜色，其中绿色桶用来装可回收材料如纸和塑料等，而棕色桶只放食物性垃圾并被收集去堆肥。

5 建 议

综上所述，为建立中国低碳食品体系，促进国家低碳经济发展，需要民众、企业和政府三方的积极配合和投入，需要通过观念的更新、技术的创新、制度的完善来实现。在此特提出以下几点建议：

第一，号召民众关注食品体系对全球气候变化造成的影响，将建立低碳食品体系提升到国家高度。设置国家低碳食品日，增加人们的低碳意识，鼓励人们为减少温室气体，保护环境，改变原有的生活方式。同时提供科普读物，引导民众选用低碳食品，号召使用本地生产的水果、蔬菜和肉类，饮用本地水资源，减少食品浪费。

第二，设置科技专项，建立若干低碳食品体系示范项目。同时增加科研投入，支持新型包装材料如可食用膜包装技术的研究，研发食品包装碳标签，以及开发新技术新方法处理食品废弃物如用过的煎炸油和可堆肥的植物性垃圾等关键技术。

第三，审查食品行业的碳基线、能源和水资源使用情况，以及可持续发展措施，分析食品行业中现行管理系统和最优系统之间的差距和改善措施。同时建立环境质量、燃料质量、温室气体排放、能源使用、区域分类和许可申请的国家或行业标准。此外还应通过税收手段进行经济干预，如征收碳税、发放碳津贴以及设立污染排放权交易市场等来促进食品体系的低碳经济发展。

[1]国务院新闻办公室.《中国的食品质量安全状况》白皮书[EB/OL].(2007-08-17)[2010-09-20]. http://news.xinhuanet.com/newscenter/2007-08/17/content_6552904.htm.

[2] 孙杰, 姜方. 预计2015年食品工业总产值实现10万亿元[EB/OL].(2010-04-30)[2010-09-20]. http://shipin.people.com.cn/GB/11493119.html.

[3] AUDSLEY E, BRANDER M, CHATTERTON J, et al. An assessment of greenhouse gas emissions from the UK food system and the scope to reduce them by 2050. How low can we go[EB/OL]. [2010-09-20].http://assets.wwf.org.uk/downloads/how_low_report_1.pdf). 2009.

[4] 许慧,马菁璟. 孙大文:建立低碳食品体系[EB/OL]. (2006)[2010-09-20]. http://news.southcn.com/g/2010-07/27/content_14199990.htm.

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[7] 郑天虹. 海外华人建议中国人低碳生活从“吃”开始[EB/OL].(2010-07-27)[2010-09-20]. http://gd.xinhuanet.com/newscenter/2010-07/27/content_20458573.htm.

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[15] 中华人民共和国食品包装法(1999年1月1日起实施)[S/OL]. Available at http://wenku.baidu.com/view/7f10b881e53a580216fcfe0b.html.

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Development of a Low Carbon Food System for Enhancing Chinese National Low Carbon Economy

Da-Wen Sun
(UCD Food Refrigeration and Computerised Food Technology, University College Dublin, National University of Ireland, Dublin 4, Ireland)

TS20

A

1002-6630(2010)18-0001-04

2010-09-20

孙大文，男，爱尔兰皇家科学院(Royal Irish Academy)院士，国际农业工程委员会(CIGR)候任主席，《Food and Bioprocess Technology》(SCI收录)期刊主编，爱尔兰国立都柏林大学(UCD)终身教授，研究方向为制冷、冷冻及干燥过程和系统、食品质量与安全、生物过程模拟和优化、以及计算机视觉识别技术等。E-mail：dawen.sun@ucd.ie

作者应邀就本文在2010年7月25—28日由国务院侨务办公室、科学技术部、中国科学院、广东省人民政府在广州市共同主办的“第六届世界华人论坛”上做专题演讲。