低碳经济视角下我国造纸产业技术创新研究

吴垠，王雪梅

（北京林业大学经济管理学院，北京市 100083）

低碳经济视角下我国造纸产业技术创新研究

吴垠，王雪梅

（北京林业大学经济管理学院，北京市 100083）

要实现我国造纸产业的低碳化转变，必须走技术创新之路，通过研发适用于低碳产业的工艺技术、装备和化学助剂，从节约原材料、节约水资源、降低能耗和减少污染物排放等方面出发，让整个生产过程更加高效和环保。首先，要加大技术创新投入力度，加强造纸科学研究和技术创新；其次，要培养和造就系统的科技创新人才队伍，增强造纸科研单位和生产企业的技术创新能力；再次，要积极引导、扶持造纸科研单位和企业开发具有自主知识产权的重要技术装备和基础设备，创建一批富有活力的体现低碳经济理念的生态工业示范基地，并尽快推广先进成熟的科技成果和实用技术。

低碳经济；造纸产业；技术创新

近百年来，人类社会向高度工业化和城镇化方向飞速发展，化石能源的过度消费、温室气体的高排放和森林的过度砍伐，导致地球生态环境恶化，全球变暖已成为人类面临的最大威胁。自2003年英国政府的《能源白皮书》首次提出“低碳经济”概念到2009年哥本哈根世界气候大会国际社会缔结共同应对气候变化协议，短短几年时间，“低碳经济”成为全世界关注的热点问题，引领了第四次工业革命浪潮。

一、我国造纸产业的低碳发展模式

1.低碳经济的内涵

低碳经济是低碳发展、低碳产业、低碳技术、低碳生活等一类经济形态的总称，[1]以低能耗、低污染、低排放为基本特征，通过提高和应用能效技术、节能技术、可再生能源技术、温室气体减排和储存技术来实现社会经济的可持续发展。[2]在对传统工业化道路和工业文明的环境负效应进行反思后，世界各国已清楚地意识到改变发展方向、道路和模式的必要性，只有依靠低碳经济发展模式，不断进行节能减排技术创新、产业结构和制度创新，依靠科技进步和劳动生产率的提高，才能有效促进生态环境和社会经济健康文明地发展。从高碳向低碳经济的转变已成为全球经济发展模式改革的必由之路。

2.我国造纸产业发展现状

造纸产业是现代社会不可或缺的基础原材料产业之一，与社会文明和经济发展有着密不可分的联系。造纸产业原材料以木材、竹、芦苇等原生植物纤维和废纸等再生纤维为主，在一定程度上可替代塑料、钢铁、有色金属等不可再生资源，产业的发展与国民经济其他部门的关联度较大，涉及到林业、农业、化工、包装、印刷、机械制造、环保等诸多产业，能很好地带动上下游产业链条和宏观经济的可持续发展。

（1）能源消耗。我国造纸产业是污染排放的重点行业，也是节能减排潜力较大的行业之一。近年来其能耗量占国家整个工业生产总能耗的比例有所下降，但由于能耗与生产总值比例过高，仍属于能耗大户。通过2001～2008年中国统计年鉴数据可以看出，近年来我国造纸产业需要的煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、天然气和电力消耗量都呈递增趋势，递增速度不断变慢，也是近些年我国造纸产业技术创新、产业结构调整的结果。

（2）原材料消耗。造纸产业的原材料有植物纤维（木材、竹、草类等）、矿物纤维（石棉、玻璃丝等），其他纤维（尼龙、金属丝等），还有用石油裂解得到的高分子材料。目前用于书写、印刷、包装纸张的原材料以植物纤维为主，包括木材纤维原料（直接从树木中获得的植物纤维）和非木材纤维原料，其中又分草类纤维原料、韧皮纤维材料和籽毛纤维材料。表1显示了1980～2008年我国造纸产业纤维原料消耗结构，随着我国造纸业产能扩大，对于各种原材料的消耗量也加大，木材用量从2006年开始猛增。木材更适合现代造纸业对生产规模、技术、产品质量和环境保护的各项要求，所以造纸业在低碳化进程中，应重点关注如何更高效地使用木材。

表1 1980～2008年我国造纸纤维原料消耗结构单位：万吨

（3）水资源。由于我国造纸产业中小企业多、技术水平相对落后、原材料结构不甚合理等原因，造纸过程中水资源消耗很大。从表2可以看出，工业总产值与用水总量的比值在2002年锐减，随后逐渐增加。造纸产业的水资源浪费现象比较严重，近年来，造纸产业大力推行节能减排技术，也提高了造纸企业节水技术和水资源的循环利用率。

造纸产业不合理的原料结构和规模结构以及相对落后的技术装备水平导致我国造纸产业的污染物排放量较高。2007年，化学需氧量（COD）排放量位于前4位的行业依次为造纸业、农副食品加工业、化学原料及制品业、纺织业。从《中国造纸年鉴2009》的资料里可以看出，造纸产业的化学需氧量排放强度呈逐年下降趋势，从2003年的0.094吨/万元下降到2007年的0.04吨/万元，经济贡献率和污染贡献率在2007年有所反弹。2008年，中国造纸工业废水排放量为40.77亿吨，占全国工业废水总排放量的18.76%，比2007年降低0.49个百分点。造纸工业废水排放达标量为37.51亿吨，占造纸工业废水排放总量的92%，比2007年提高2个百分点。排放废水中化学需氧量为128.8万吨，比2007年减少28.6万吨，占全国工业化学需氧量总排放量的31.82%。万元工业产值（现价）化学需氧量排放强度为25千克，比2007年降低37.5%。造纸工业废水处理设施年运行费用为46.2亿元，比2007年增加2.8亿元，增长6.45%。从2005～ 2009年中国环境统计年鉴中可以看出，我国造纸产业工业废水、废气和固体废物排放总量逐年递增，至2008年有所回落，工业废气排放达标率和工业固体废物的综合利用率也不断提高。

现代造纸产业具备向低碳产业转型的条件，在国家政策支持的大背景下，淘汰落后产能并鼓励发展低碳经济，企业实践节能减排和“林纸一体化”，并将其与造纸业森林碳汇、低碳排放、循环利用等优势结合起来，可以促进行业低碳经济快速发展，摆脱造纸行业能耗大、污染重的局面。对于造纸产业来说，在低碳经济时代的风口浪尖上，抓住机遇向低碳模式转变势在必行。

二、我国造纸产业技术创新现状和方向

1.我国造纸产业技术创新的现状

改革开放以来，我国造纸工业一直保持着快速发展的良好势头，目前已成为世界上第二大纸张生产国和消费国。在低碳经济背景下，造纸业必须进行技术创新，从我国国情出发，有效利用现有的科技资源，从解决影响行业发展急需的关键技术和共性技术问题入手，筛选和扶持一批原创性研究项目和重大高新技术产业化项目，加大重大科技专项实施力度，在某些方面实现重点突破，提高资源、能源利用率，才能保持与低碳经济同步，从而在提升企业产能和效益的同时，增强企业的竞争力，实现跨越式发展。

现阶段我国造纸产业在向低碳经济模式转变中自主研发的在废水废气处理、废纸回收和节能减排方面的技术创新成果十分显著。在废水处理方面，华南理工大学的电化学技术与曝气生物滤池技术，南京林业大学的臭氧法深度处理制浆造纸废水技术、废纸制浆造纸生产用水的动态平衡短流程零排放技术，山东省环境保护科学研究院的磁格栅→储水池→磁化器→一级反应池→二级反应池→生物碳池→过滤器→脱色剂储池的新型废水深度处理装置，山东大学的“磁化+两级反应沉淀”工艺和中国林业科学研究院造纸研究开发中心的电化学和强氧化化机浆废水深度处理技术等，为节约造纸产业生产环节中利用的水资源作出了很大贡献。在废纸回收方面，华南理工大学的中浓纸浆氧气漂白和过氧化氢漂白技术和山东汶瑞机械公司的氧漂、过氧化氢组合（O/OHMP）新工艺等带动了废纸回收工艺技术的进步。在废气处理方面的技术创新以无锡沪东麦斯特公司的CQJ型超效浅层离子气浮净化器为代表。在节能减排方面，广西凤凰纸业公司的低固形物蒸煮工艺，青岛金海晟环保设备公司的甲醇法和综合法两种大型二氧化氯生产系统的生产装置，江苏华机集团院士工作站的过氧化氢、氧脱木素系统成套设备和蒸发水量600～1200 t/h大型板（管）式降膜蒸发器以及金海浆纸集团的碱回收锅炉设备等，都在很大程度上帮助了我国造纸产业实现向低碳化模式的转变。

表2 2001～2007年我国造纸行业用水情况统计单位：万吨

2.我国造纸产业技术创新的方向

（1）节能技术。一是节能工艺装备关键共性集成技术。当前重点研发和推广应用的造纸企业节能工艺装备关键共性集成技术主要有：蒸汽动力系统能量梯级（多级）利用与集成技术；能量转换环节与利用环节各级能流的耦合与最优匹配技术；全厂热、电、冷三联供优化耦合技术，生物质能源转化技术；低位能能量利用技术，低能耗打浆技术、低能耗原材料替代技术、强机械脱水节能集成技术、高效干燥技术、软测量与优化控制技术、变频驱动技术应用；过程余热回收集成技术等。二是能量系统诊断与集成优化技术。企业能量系统诊断与集成优化技术是近年发展起来的新型工业节能优化应用技术，它是从系统优化的角度研究企业的能量系统（包括物料系统）。系统节能集成优化技术的全局特性，使得该技术在炼油、化工等过程工业得到快速发展和应用，也使其具有单项节能技术所无法替代的地位，弥补了单项技术分散、不系统的缺陷。

（2）水资源利用。第一，加快制浆造纸技术和装备的升级换代，开发节水技术和装备，淘汰落后技术和装备，以大幅度降低耗水量；第二，研究开发废水深度处理与回用技术，最大限度地提高水的循环利用率。

（3）污染物治理。造纸产业的污染物主要是有机废水和有毒物污染。目前，造纸工业排放废水化学需氧量约占全国企业废水化学需氧量的30%。而有毒污染物主要来自于非木浆，我国造纸产业的草浆利用率达80%以上，为主要的污染源。一是生物技术。麦草生物机械浆生产瓦楞原纸已成功产业化，非木浆的生物漂白也被各企业推广应用，废水处理中的生物技术不断取得新的突破。二是清洁生产技术。解决我国造纸产业的环境污染问题，必须依靠清洁生产技术。国外清洁生产技术研发主要关注纸浆漂白方面，其次是废纸脱墨制浆和高得率制浆，化学制浆的重点是节能和深度脱木素。而我国造纸产业的生产中非木浆占80%以上，因此研究开发非木材制浆漂白清洁生产技术、流程和装备是技术创新的重点领域之一。[3]三是循环生产技术。应根据农业生态学、工业生态学、环境科学、化学化工、系统科学和循环经济等的基本原理，创建农—林—纸—热电—化工一体化的循环经济生态链。进一步深入研究与造纸相关的循环经济关键技术，探讨循环经济的机制与模式，推动产业结构的调整。四是综合利用技术。纤维性废渣转化利用技术、污泥处理利用技术、白泥深加工技术等等都是科研人员关注的焦点。

（4）纤维资源。一是木质纤维。林浆纸一体化是将原来分离的林、浆、纸三个环节整合在一起，形成以纸养林、以林促纸的良性循环产业链，从而带动林业和造纸业发展。目前，国内一些大型纸业集团如泰格林纸集团、华泰纸业、晨鸣纸业等都在加快林浆纸一体化建设战略的实施，加紧累积森林碳汇。二是非木材纤维的开发利用。我国非木材制浆造纸技术水平较高，与现代农业技术、现代生物技术结合，拥有转基因技术改造植物生长的纤维构成和化学组成，使其更适合制浆造纸，研发出新的制浆造纸技术。三是非植物纤维的开发利用。非植物纤维重点是矿物纤维。研究开发矿物纤维制备技术，使矿物纤维功能化，这方面空白点较多，值得重视。继续研究开发新的造纸化学品，不断研究开发矿物纤维纸系列产品，等等。努力使纸张中的非植物纤维组成达到较高的比例，进一步节省植物纤维资源。[4]

（5）废纸的再生利用。利用废纸造纸可以节约大量的原生纤维，而且节能、节水、环保。废纸的回收利用要求改进废纸脱墨技术和净化技术，开发新的脱墨剂，解决好胶粘物去除等问题。

开发节水技术，增加优质长纤维的供给，提高木浆比重，淘汰落后草浆生产线，优化我国造纸原料结构，减少污染物排放，鼓励企业间优化重组，才能帮助我国造纸产业向低碳模式转变。

三、我国造纸产业技术创新影响因素的实证分析

造纸产业是资金和技术密集型产业，在技术创新的过程中，企业研发投入、人力资本存量、外资直接投资进入强度等等因素都会对其产生影响。下文将采用计量方法和模型定量分析我国造纸产业的技术创新影响因素。

1.研究方法及模型

本文采用时间序列数据研究1998～2007年间对我国造纸产业技术的影响因素进行实证分析。在结合凯维斯（Caves）[5]、格鲁勃曼（Globerman）[6]和布莱姆斯顿（Blomstorm）[7]的研究基础之上，构建起本文的基础模型：

变量的计算方法和系数说明如下：I代表我国本土造纸企业的创新能力，通过计算本土企业的新产品销售收入与本土造纸企业科技活动人员人数的比值得出；K/L代表本土造纸企业科技活动人员的人均科技经费，通过计算本土企业的科技经费总数与本土企业的科技活动人员人数的比值得出；LQ代表技术创新投入的人力资本质量，通过计算本土造纸企业科技活动科学家和工程师人数与本土企业所有科技活动人员人数的比值得出；FDI代表外资企业进入强度，通过计算外资企业的科技活动经费筹集总额占全行业科技活动经费筹集总额的比值得出。α0为常数项，α1表示我国本土企业的资本投入对于行业技术创新的促进作用，α2表示我国本土造纸企业的人力资本质量对于技术创新的影响作用，α3表示国外直接投资对于我国本土造纸企业技术创新的溢出效应，μ为随机扰动项。

本文的统计口径为大中型造纸工业企业。外资企业是指中外合资、中外合作以及外商独资三类企业，本土造纸企业的数据由全行业大中型造纸工业企业数据减去外资企业数据得到。

本文选取了1998～2007年造纸行业的相关数据。这些数据包括：造纸行业大中型工业企业的新产品销售收入，造纸行业“三资”工业企业的新产品销售收入，造纸行业大中型工业企业的科技活动经费筹集总额，造纸行业“三资”工业企业的科技活动经费筹集总额，造纸行业大中型工业企业的科技活动人员人数，造纸行业“三资”工业企业的科技活动人员人数，造纸行业大中型工业企业的科学家和工程师人数，造纸行业“三资”工业企业的科学家和工程师人数，数据来自于《中国科技统计年鉴》（1999～2008年）。

2.采用以上模型与数据，运用Stata10软件进行估计

（1）步骤1：多元回归。由回归结果可以看出，该模型R2=0.8127，R2=0.719，说明模型中的解释变量对被解释变量的联合影响程度较大。F检验值为8.68，大于临界值4.76，整体显著。本地企业科技活动人员的人均资本存量、人力资本质量和外资进入强度都与本地企业的创新能力存在正向关联性，预期kl，lq，fdi的系数都为正，回归得出的各项系数也都符合预期。但lq和fdi的统计显著性（sig）即P>|t|值大于0.05，表明很可能存在严重的多重共线性。

（2）步骤2：计算各个解释变量的相关系数。由相关系数矩阵可以看出：各解释变量相互之间的相关系数较高，确实存在严重多重共线性，需要对数据进行进一步处理，剔除有多重共线性的自变量，使模型的解释力更强。

（3）步骤3：剔除有共线性的自变量。在上面的回归分析过程中，首先将回归系数的p值最大且大于0.05的自变量删除，然后重复这一步骤，直到模型中剩下的所有自变量涵盖系数的p-值都小于0.05。于是lq和fdi被剔除，得到最后消除多重共线性的结果。

（4）步骤4：检验kl系数是否为零。kl的t检验系数为零，通过t检验。

（5）步骤5：得出回归方程。根据上面结果，得到回归方程为：

检验结果分析：从F（1，8）=22.33通过F检验，说明整体方程是显著的。

3.经济分析

根据实证分析得出结论，1998年到2007年间对于我国本土造纸企业的技术创新影响最显著的是本土企业科技人员的人均科研经费。从模型中可以看出，我国本土造纸企业科技人员的人均科研经费每增加1万元/人，我国本土造纸企业的技术创新能力就会提高2.2299365。

要实现我国造纸产业的低碳化转变，必须走技术创新之路，通过研发适用于低碳产业的工艺技术、装备和化学助剂，从节约原材料、节约水资源、降低能耗和减少污染物排放等方面出发，让整个造纸生产过程更加高效和环保。为了达到这一目标，首先需要政府、行业和企业加大技术创新投入的力度，鼓励造纸科技工作者加强造纸科学研究和技术创新，开展以节约资源、废物资源化和无害化以及节能、减少碳排放为目标的科学技术研究；在纤维原料的培育、制浆、漂白、抄纸等整个过程中采用清洁生产技术，最大限度地减少污染物产生，降低能耗。二是培养和造就系统的科技创新人才队伍，增强造纸科研单位和生产企业的技术创新能力，可以构建企业与高校的合作模式，将用人单位的需求与高校教育教学相结合，也能更好地搭建技术创新交流平台。三是国家应积极引导、扶持造纸科研单位和企业开发具有自主知识产权的重要技术装备和基础设备，创建一批富有活力的体现低碳经济理念的生态工业示范基地，并尽快推广先进成熟的科技成果和实用技术。[8]

低碳经济时代的到来不可逆转，将我国造纸产业向低碳经济模式转变，必将促进造纸产业的技术进步和产生良好的生态与经济效益，实现造纸工业的可持续发展。

[1]刘焕彬.低碳经济视角下的造纸工业节能减排[J].中华纸业，2009（12）：10-12.

[2]冯之浚，金涌，牛文元，等.关于推行低碳经济促进科学发展的若干思考[N].光明日报，2009-04-21（06）.

[3]顾民达.加大植树造林节能减排力度发展低碳绿色造纸工业[J].造纸信息，2010（4）：9-15.

[4]陈嘉川.我国造纸工业的自主创新：问题与对策探讨[J].中华纸业，2006（5）：6-10.

[5]Caves R.E..Multinational Firms Competition and Productivity in Host Country Market[J].Economica，1974（41）：29-41.

[6]S.Globerman.Foreign Direct Investment and Spillover Efficiency Benefits in Canadian Manufacturing Industries[J]. Canadian Journal of Economics，1979（12）：42-56.

[7]Blomstrom M.，Lipsey R.E.，Zejan M..What Explains the Growth of Developing Countries[R].In：Baumol W.J.，NelsonR.R.，WolffE.N.，eds.ConvergenceofProductivity，1994.

[8]伍安国，吴开炘.造纸工业应努力发展成低碳产业[J].纸和造纸，2010（3）：1-3.

Research on the Technological Innovation in China's Paper Industry from the Angle of Low-carbon Economy

WUYin1and WANGXue-mei2

（Beijing Forestry University,P.R.China，Beijing100083,China）

To realize the change of low-carbon in China's paper industry,we must make innovation by researching and developing technology and equipment suitable to low-carbon and make the whole process of production to be more efficient and environmental in terms of raw material conservation,water conservation,energy consumption reduction and emission reduction.First,we should invest more in technological innovation and strengthen scientific research and technological innovation.Second,we should cultivate more talented person and enhance the enterprises'and research institutions'capacity for technological innovation.Third,we should guide and support the development of important technological equipment and infrastructure with intellectual property rights,create more pilot bases with vitality to demonstrate the idea of low-carbon and popularize the advanced scientific and technological achievements and practical technology.

low-carbon economy；paper industry；technological

F407.83

A

1007－8266（2011）07－0088－05

吴垠（1987-），女，浙江省义乌市人，北京林业大学硕士研究生，主要研究方向为国际贸易理论与政策；王雪梅（1968-），女，黑龙江省伊春市人，北京林业大学经济学院副教授，博士，主要研究方向为国际贸易理论与政策。

林英泽