竹缠绕技术在国民经济发展中的地位与作用

费本华 陈美玲 王 戈 叶 柃 陈 琦

(1国际竹藤中心北京100102；2浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司杭州310000)

竹子是世界上生长最快的植物，一次种植永续利用。全球竹类植物有88属1 642种，面积约3 150万hm2。利用丰富的竹资源，开发创新竹产品对社会经济发展具有重要意义。竹缠绕复合材料是充分利用竹材的柔韧性和可缠绕性，以竹篾为单元，采用缠绕工艺加工成型的生物基复合材料，产品无应力缺陷分布，达到承压等工程技术要求。竹缠绕技术是我国乃至全球绿色发展的代表性技术，对竹产业发展起到技术引领和驱动作用，可有效实现精准扶贫和减缓气候变化，推动竹产业国际化，在国民经济发展中具有重要的作用和地位。

1 竹缠绕技术符合国家战略

中国政府高度重视战略性新兴产业发展[1]，竹缠绕复合材料是中国林业符合国家需求、引导新兴产业发展的重要成果之一。习近平总书记和中国政府对林业工作高度重视，赋予林业在建设生态文明和推动绿色发展中新的地位、新的使命、新的任务。中国共产党十九大提出了人与自然和谐共生的基本方略，对深化生态文明体制改革、建设美丽中国做出了全面部署，要求树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，建设好、发展好生态林业。竹缠绕复合材料技术的研发与推广得到了全国人大、全国政协、国家发展改革委、国家林业局、水利部、住建部、科技部、农业部等部门的高度重视和大力支持[2－5]。国家发展改革委、国家林业局等部门协同设立竹缠绕复合材料产业基金，成立工程技术研究中心[3]，出台相应的产业发展指导意见，以支持竹缠绕复合材料技术的产业化和市场推广。

发展竹缠绕技术也是我国竹业领域落实国家创新驱动发展战略的重要举措，对于实施强农惠农政策、推动我国经济社会可持续发展和生态文明建设、促进践行 “资源节约型、环境友好型”的经济发展模式，实现三大效益共赢具有重大意义。

2 竹缠绕技术特点与优势

2.1 技术创新性强

基于我国竹子资源丰富、竹材纵向拉伸性能、柔韧性好的特点，受成熟纤维缠绕成型制造技术的启发[6]，国际竹藤中心与浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司合作共同研发了新型生物基复合缠绕管道——竹缠绕复合压力管[7－8]。

竹缠绕复合压力管以竹材为基材、树脂为胶粘剂，采用缠绕工艺加工成型，是一种生物基复合材料。其结构由内向外依次为内衬层、增强层和外防护层，三者用胶黏剂粘结为一体[9]。内衬层由防腐性能优异的树脂和竹纤维无纺布、竹针织毡制成，可防渗且内壁光滑；增强层由连续化竹篾材料通过环向缠绕和纵向曲面缠绕的组合形式缠绕而成，为主要承重承压部分；外防护层采用防水、防腐较好的树脂和防辐射填料制成。复合压力管利用可再生的竹材加工而成，具有性价比高、低碳环保、抗震抗沉降能力强、保温性能好等特点，可以替代由不可再生原材料生产的水泥管、钢管等所有传统管道产品。竹缠绕复合压力管传承了传统非金属管道的优点，可广泛应用于城建、市政、交通、水利等领域，并可望应用于航空、国防产业，应用前景广阔。

2.2 技术优势明显

竹缠绕技术具有完全的自主产权，是全球首项可产业化的生物基管道技术，具有重要的战略意义。该技术将竹材的轴向拉伸强度应用至最大化，改变了传统平面层积热压加工模式，将竹材环向缠绕层积制成多壁层结构的异型产品，产品结构内部无应力缺陷分布，同时达到承压等工程技术要求，且成本最小化[10]。

竹缠绕技术于2014年8月通过国家林业局科技司组织的科技成果鉴定，被评价为国际领先水平。目前，该技术发展较为成熟，共申请国家专利近200项，国际专利30余项。

2.3 技术规范齐备

为确保竹缠绕复合材料产业向专业化、规范化和标准化方向发展，知识产权应用与保护体系建设正在逐步完善。 《竹质复合压力管》林业行业标准已顺利通过立项和评审。国家林业局发布了LY/T 2905—2017《竹缠绕复合管》林业行业标准。国际竹缠绕产业创新联盟编制完成了 《竹缠绕复合压力管应用指南》。中国工程建设标准化协会批准了《竹缠绕复合管道工程技术规程》，已于2017年10月正式施行。《竹缠绕复合管廊》企业标准已完成编制和备案。与此同时，国际标准化组织竹藤技术委员会 (ISO BR－TC)也在积极推动构建竹藤国际标准体系[11－12]，这对于竹缠绕技术走向世界具有重要的推动作用。

2.4 产业化与推广具备一定基础

竹缠绕复合材料具有强有力的市场竞争力。推广竹缠绕复合技术需要完善竹产业科技创新体系，解决产业化发展中面临的技术与管理难题。按照试验、示范、推广的技术路线，积极推进新品种、新技术、新方法、新工艺的推广应用。现已开发出竹缠绕复合管产品以及连续化、规模化成套生产设备，创建了竹缠绕复合材料工业化生产线。目前，竹缠绕复合压力管已在新疆生产建设兵团、黑龙江和浙江展开中试，在内蒙古成功铺设了世界首条竹缠绕城市综合管廊。

3 竹缠绕技术在精准扶贫中的作用

我国山区占国土总面积的69%，山区人口占全国总人口的56%，这些地区贫困人口相对集中，经济社会发展相对滞后，民生问题十分突出[13]。而竹林大多分布在山区，是山区群众和地方财政的主要经济来源。近年来，我国竹林面积以每年20万hm2以上的速度增长。大力发展竹缠绕复合管，可以加快竹资源培育，增加管道生产，将为山区农民带来实惠，竹林将成为竹产区农民经济收入的重要的来源。截至2017年，我国现有大径竹产量27.2亿根，竹产业产值达2 346亿元。

3.1 提供就业机会

全球竹资源约4亿t，如将这些竹资源发展竹缠绕复合材料产业，可以带动8 000万农户就业，户均增收约600美元。在竹资源培育方面，生产1 000万t竹缠绕复合管道需要消耗2 500万t毛竹，总价值近200亿元，可以带动500万农户脱贫[2]。在竹材加工方面，加工6 000万t竹原材料，可以解决900万农村劳动力就业。在竹缠绕复合材料生产环节，生产1.5亿t竹缠绕产品，可以提供就业岗位145万，人均年收入可达到9 000美元。

3.2 带动竹产区经济发展

竹缠绕复合管每个标准化生产模块年产能2万t、年销售额2.5亿元，如5年内在全国布局500个生产模块，将形成年产1 000万t竹缠绕制品的产能、全产业链综合产值达2 500亿元的新兴产业。竹缠绕复合管在国内外基础设施建设中具有巨大的市场前景，今后将在标准制定、产品研发、城市管廊、引水管渠、轨道交通等方面有序推广应用，应用区范围将逐渐扩大。

竹缠绕技术的成熟发展与推广应用带动了竹产区的经济发展。新型竹缠绕复合管的研发和规模化生产，提高了竹资源利用率，增加了竹林附加值，可以实现竹林的可持续经营。竹缠绕复合管的生产可以为农民提供就业机会，增加农民收入，从而带动农村经济发展。推广应用竹缠绕管道，形成资源—加工—利用三者之间的良性循环，可以盘活可再生且速生的竹林资源，培育和发展战略性新兴产业，有助于解决 “三农”问题。

4 竹缠绕技术在固碳减排中的作用

4.1 竹林固碳

全球竹林面积约3 150万hm2，约占全球森林总面积的0.8%[14]。据测定，每公顷竹林每年可吸收二氧化碳12 t，每年固碳5.09 t，固碳能力是杉木的1.46倍[15]。

竹类植物生长快，固碳能力强，但生长周期短，如果不进行及时采伐利用，竹林很快枯死，储存的碳很快又回到大气中。通过人类的调控作用，使竹林固碳 “来的快、去的慢”，将成熟的竹林全部进行采伐、仓储、备用和加工成制品，可将竹林固碳进一步通过竹材进行存储。

4.2 竹制品储碳

每年将5年生成熟毛竹材合理采伐利用，一方面加工成竹缠绕复合管的半成品——竹篾，仓储备用，可以长期储碳，另一方面制成竹缠绕复合管成品，使用寿命长，可以储碳达100年以上。因此，发挥竹类植物强固碳能力，对竹资源持续采伐利用，制成半成品、成品长期储碳，可最大化地实现竹子的固碳储碳效益。

4.3 节能减排

竹缠绕复合管采用天然可再生的竹材为原料，其生产和应用的各个环节具有明显的 “绿色”特性。据测算，每生产1 000万t竹缠绕复合管道，可节约粗钢4 505万t，减少二氧化碳排放2 281万t；产品加工环节可节约2 281万t标准煤，减少二氧化碳排放5 223万t。我国每年约有1.1亿t的竹资源闲置，如果将这些资源用于生产竹缠绕制品，以替代钢材、水泥和塑料制品，则可节约1.4亿t标准煤，减少二氧化碳排放3.5亿[2]。由此可见，竹缠绕复合材料在节能减排中具有巨大潜力，将有助于中国政府应对全球气候变化、兑现节能减排的国际承诺。

5 竹缠绕技术助力竹产业国际化

竹缠绕技术适应我国 “一带一路”倡议需求[16]，通过国际合作将技术和产品推广到全世界，致力于用竹子为全球打造青山绿水。2016年12月，国家林业局竹缠绕复合材料工程技术研究中心与国际竹藤组织签订了战略合作协议，利用国际竹藤组织的平台作用，为成员国提供技术支持，在保护、培育和合理利用竹藤资源的同时，帮助成员国发展经济，缓解贫困，保护环境；2017年9月，国际竹缠绕复合材料联盟与菲律宾签署了合作意向书；2017年10月，全球科技创新大会在比利时布鲁塞尔召开，竹缠绕复合材料技术首次在欧洲亮相；2018年初，与尼泊尔开展了合作意向洽谈；与加拿大国家林产品创新研究院和美国北德克萨斯大学等多方进行了双边合作。竹缠绕技术的发展，引领中国竹产业走向世界，建立竹产业国际合作共同体，带动全球经济登上新台阶。

6 建议和展望

竹缠绕复合材料产业具有鲜明的资源特色、先进的技术优势、强大的市场竞争力，必将成为经济发展的新增长点，引领世界竹产业发展，奠定竹产业创新驱动的基础。

竹缠绕技术充分发挥了竹子优异的柔韧性和弯曲性能，在诸多领域具有重要的应用价值，可迅速在全球范围内实现商业化。今后，竹缠绕复合材料的研究工作可侧重于竹材力学性能的机理研究，探索此类产品新的应用途径，并确保新材料的使用寿命。

竹缠绕技术在成本和性能上都具有竞争优势，将其纳入大型消费市场的关键在于林产品、建筑业、石化业和制造业之间的紧密合作与相互融合。基于竹缠绕技术对生态、社会、环境的积极作用，其应用领域广阔，水利管道、市政管廊产品将会大规模推广应用；缠绕式装备房屋、高铁车厢、军用设施等应用技术逐步成熟；竹缠绕复合材料的相关国际标准、竹缠绕复合材料 (管道和管廊)的使用规范将不断完善。