日本深层海水产业化发展动向及对我国的启示＊

丁 娟

(中国海洋大学经济学院 青岛 266100)

日本深层海水产业化发展动向及对我国的启示＊

丁 娟

(中国海洋大学经济学院 青岛 266100)

深层海水产业是继天然资源(黄金)、石油(黑金)及环保产业(绿金)之后,21世纪备受注目的“蓝金”。目前,国际上深层海水产业化开发最为成功的国家是日本,其产品遍布水产、食品、农业、医疗、能源等多个领域,2007年深层海水相关产品的销售额高达400多亿日元。文章从不同的角度介绍分析了日本深层海水产业化发展的一般情况与最新动向,希望对我国海洋产业的发展和海洋技术创新系统建设起到一定的启发和借鉴作用。

日本;深层海水;产业化;发展动向;启示

在石油和陆地矿产日益衰竭的背景下,深海作为资源宝库受到人们的关注和重视。除了深海油气田的商业开发外,深层海水以其低温性、清洁性、营养性成为备受瞩目的重要绿色经济资源。目前,日本是国际范围内对深层海水进行产业化开发最成功的国家。文章首先介绍了深层海水的定义与特征,然后从深层海水取水设施建设、多元化产业发展领域以及国家创新系统建设3个角度分析日本深层海水产业化发展的特点与最新动向,以期对我国海洋资源的开发与利用起到一定的启发和借鉴作用。

1 深层海水的定义与特征

地球上总储水量的97%是海水,深层海水大约占93%。随着人类经济活动的活跃与地球资源的枯竭,深层海水作为一种清洁的、可循环使用的重要经济资源受到人们的关注和重视。

深层海水或者海洋深层水,对应的英文名称为deep ocean w ater或deep sea w ater,是指自大陆架到海面上太阳光照射不到的深度位置的海水,目前并没有明确的定义,一般是指深度200 m以下的海水[1]。

深层海水含有大量氮、磷和硅等无机营养盐。由于没有充分的光照,生活在深层海水中的生物几乎不会发生光合作用,浮游生物所必需的氮、磷和硅等无机营养盐,未经消耗被蓄积在海水之中[2]。此外,在长年不见阳光的深海,温度低而稳定。海水中均匀含有60多种矿物质,历经千百年的岁月流逝,海水中各种成分相对稳定[3](表1)。

表1 深层海水的特性总结

续表

目前,世界上开发和利用深层海水的国家和地区有美国、日本、挪威、韩国和我国的台湾省。其中,美国是最早开发利用深层海水的国家。1974年,美国在夏威夷建立了一个州立自然能源研究所,开始从理论上探讨对海洋深层水的利用。从1980年起,美国开始利用深层海水与表面海水的温差进行发电,后又进行了小规模的海藻类和深海鱼类养殖实验。日本对于海洋深层水的利用开发起步较晚,但发展很快,产业化做得最成功。挪威对深层海水的研发则是偏重于环保思维,进行利用深层海水之特性减少大气中二氧化碳以达到减缓温室效应的研究。我国台湾省效仿日本模式,自2005年以后也开始大规模推进深层海水的产业化研发和应用。台湾学者称深层海水产业是继天然资源(黄金)、石油(黑金)及环保产业(绿金)之后,21世纪引人注目的“蓝金”[4]。

2 日本深层海水产业化发展的动向分析

日本是世界上深层海水产业化发展最为成功的国家。日本政府在1971年成立国家海洋科学技术中心,着手进行深层海水产业化利用的技术研究,商业化开发始于1986年,相关产品如饮料水、化妆水和深海藻类等在1996年面市[5]。之后日本在高知、富山、冲绳和北海道等地相继建立了16所深层海水探取基地[6]。2007年,与深层海水相关的产品销售额达到400多亿日元[7]。文章以下从取水设施建设、产业化领域分布、技术创新研发系统等角度对日本深层海水产业化发展的特点与动向进行分析。

2.1 日本深层海水的取水设施建设

在日本,开发深层海水的地区从北到南都有[8]。截至2009年5月,日本共建设了16处深层海水取水分水设施。

高知县是全日本最早开发深层海水的地区,也是日本最优质的深层海水之一。日本政府于1989年在高知县室户市三津地区铺设了第一条深层海水取水管线,并且开始对深层海水清洁性用途的商业开发。1995年10月开始向民间供水,有关深层海水的衍生产品如饮料、化妆品、沐浴品、日本酒、酱油和面包等也开始陆续开发上市。1996年高知县的深层海水营业额为1.6亿日元,2000年迅速增长到100亿日元,2007年,高知县与深层海水相关的产品销售额已达到150亿日元[7]。

富山县是日本最重要的深层海水研发重镇。2004年4月在日本水产厅支援开发计划的资助下,日本在富山县高冈地区铺设了深层海水取水管道,生产经过加工处理的5种水(深海海水原水、经渗透处理的淡水与浓缩盐水、经电子透析处理的淡水与浓缩盐水)。目前高冈地区已经拥有4座工厂、2座水产物养殖基地和1个研究所,此外还有世界上第一个利用深层海水的综合医疗设施,以及各种民间经营的利用深层海水的医疗、宾馆和住宅设施,与富山县的高等院校一起组成了日本最重要和规模最大的深层海水研究基地。

冲绳县的两条深层海水取水管线是目前日本日产能最大的取水管,该管线于2000年6月在冲绳县久米岛铺设,日取水能力达13 000 m3。提取上来的深层海水主要用于虾类的种苗养育以及叶类蔬菜的种植技术改良。

2.2 日本深层海水的多元化产业发展领域

日本对深层海水的开发利用是从对海水进行脱盐、制取饮用水开始的,逐渐扩大到利用深层海水高纯度特性制造饮料、食品、化妆水以及用于健康医疗和深海水产种苗的培育,其多元化的产业化分布领域见表3与图1。

表2 日本深层海水3个主要取水点的规模比较

目前日本的深层海水使用分为两类:一类是日产量达到1 000 t以上的;另一类是日产量只有数百吨的。前者是日本水产厅的支持项目,主要用于水产业;后者则运用于饮用水、化妆品、沐浴品和农业等多种用途[9]。

目前,日本在利用深层海水生产日常食品与饮料方面发展迅猛。深层海水相关制品已经融入人们日常生活的方方面面。在一般食品方面,有面包、糕饼、冰、豆腐、腌渍品、酱油、调味品、蛋和纳豆等;在酒类及饮料方面,有日本酒、烧酒、矿泉水、瓶装水、清凉饮料、健康饮料、茶饮料和茶包等;最近甚至出现以深层海水做成的零食,如六花亭制造的白桦羊羹、泡面、饼干及布丁等,创造了相当高的经济效益[10-13]。

2.3 日本深层海水产业化发展的国家技术创新系统建设

日本正式开始进行深层海水研究始于20世纪70年代。在石油危机和国内资源贫乏的双重背景下,日本将科学技术研究的重点寄托在海洋尤其是深海领域,以海洋科学技术中心为主,为进行海洋基础和实用研究布置了强大的阵容[14]。

日本政府在1971年设立了海洋科学技术研究中心,开始对深层海水进行技术研发活动。1986年,研究中心开始了一个为期5年的深层海水产业化利用研究项目,1989年,中心在高知县建成了第一个深层海水取水及试验设施。1993年开始对深层海水进行多用途的商业开发[15]。

2004年开始,日本水产厅开始在富山县高冈地区建设深层海水研究基地,目前已经形成包括4座工厂、2座海洋生物养殖基地、1个研究所、1个深层海水综合医疗设施以及众多民间机构组成的完备的深层海水研发生产体系。日本整体也形成了以富山县为重点,以其他15处取水地为节点,辐射南北,综合各类研发机构和民间企业构成的深层海水国家创新系统。表4和表5分别列出了深层海水创新体系中,具有代表性的研究机构和民间企业。

表4 日本境内进行深层海水产业化研发的代表性机构

日本深层海水产业的国家创新系统也呈现出政府推动、政策扶持以及民间参与的特征。以1998年日本科学技术厅下达的“海洋深层水的特性与机能研究”课题为例,该课题分为4个重要的子课题,分别是:深层海水的特性评估研究;深层海水在食品应用领域的机能研究;深层海水在生物生产领域的机能研究;深层海水在保健应用领域的机能研究。这4个子课题又分别由“产官学”不同机构联合共同完成(表6)。其中,日本国家级研究机构3家,大学等研究机构5家,公共测试机构4家,民间企业2家,足以体现日本深层海水国家创新系统构成的多层次性和完善性。

表5 日本境内从事深层海水相关业务的著名企业

表6 日本科学技术厅“海洋深层水之特性与机能研究”课题研究(1998—2000年)[15]

日本深层海水国家创新系统在“官产学”三者的有效结合和政府的大力扶持下,技术创新成果和专利申请数连年增长(图3),深层海水的多元化商业发展也已经具备相当规模[16]。

图3 日本深层海水(非水产领域)相关专利申请数

目前,日本深层海水产业化研发的新动向主要体现在两点:一是降低深层海水抽取与运输的成本,从而让深层海水作为日常生活用水进入每一户普通家庭;二是利用抽取的深层海水培养海洋表层浮游生物,其吸收二氧化碳的特性可以减少日本的碳排放。

3 日本深层海水产业化发展对我国的启示

随着陆地资源及陆域可开发空间的不断减少,海洋作为社会、经济以及生命支持系统的地位更加突出。在资源稀缺与经济全球化的背景下,有很多国家把开发深海资源放在国家战略层面上组织实施。日本深海海水产业化发展案例已经给我们提供了开发海洋资源的成功典范。

与石油和矿物等传统资源不同,深层海水对环境没有破坏作用,是真正的绿色天然资源。我国台湾省东部位于大陆架边缘,具有开发深层海水得天独厚的自然条件。台湾自2005年4月颁布《深层海水资源利用与产业发展政策纲要》,学习日本模式,结合政府与民间的力量,发展台湾岛的深层海水产业[17]。我国大陆地区虽然海岸线漫长,但是根据海域水深及地形特征,只有南海区域具备发展深层海水产业的自然条件。大陆地区也尚未开展针对深层海水的专门研究。

整体来看,日本深层海水产业化发展的成功案例对我国的启示和借鉴主要体现在以下两个方面。

(1)深层海水是继南海油气田之后南海领域另一值得关注的重要深海经济资源。我国是一个水资源短缺、水旱灾害频繁的国家,如果按水资源总量考虑,水资源总量居世界第六位,但是我国人口众多,若按人均水资源量计算,人均占有量只有2 500 m3,约为世界人均水量的1/4,在世界排第110位(按149个国家统计,统一采用联合国1990年人口统计结果),已经被联合国列为13个贫水国家之一。随着经济增长和城市化进程的发展,我国对水资源短缺的现状将会更加严重。

南海是我国濒临最大的海,面积约350万m2,平均水深为1 212 m,最大水深为5 377 m。根据日本深层海水发展的经验,我国海南岛以及中沙群岛、南沙群岛等都具备汲取深层海水的天然优势。南海不仅具有丰富的油气资源和天然气水合物资源,其巨大的深层海水含量是不容忽视的重要经济资源。日本汲取的深层海水约有70%用于饮用水生产,如果我国能对南海的深层海水进行战略规划与产业化利用,将会在很大程度上缓解我国的水资源短缺现状。

(2)日本深层海水产业化开发的国家创新体系建设值得我们学习借鉴。在深层海水产业化发展过程中,日本的国家创新体系充分体现了“产学官”三者密切结合的特色。

①大学与科研机构在深层海水国家创新体系中发挥了重要功能。如,日本在富山县建立深层海水研究基地,在16个深层海水取水地都建有深层海水研究所,这些研究院所与当地的大学一起对深层海水特性的基础研究发挥了重要作用。

②企业在深层海水产业化发展过程中也发挥了重要的主体作用。如,专门从事深层海水取水及分水设施规划、设计及施工的清水建设株式会社,生产饮用水的三浦DSW株式会社,以及生产食用盐、化妆品等的Bio M arine公司等,这些公司的研发力量和生产制造对深层海水的多元化商业发展起了重要的推动作用。

③日本政府在深层海水产业化发展过程中也发挥了积极作用。如,日本政府在1971年设立了海洋科学技术研究中心,开始对深层海水进行技术研发活动。1986年,研究中心开始了一个为期5年的深层海水产业化利用研究项目,从1989年开始,政府积极推动,在高知等地区分别建设了16处深层海水抽取设施。此外,日本政府在深层海水科研项目的资金支持、成果转化以及民间企业参与等方面都发挥了强大的扶持作用。

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