基于自然的解决方案：竹子助力碳中和实现路径研究

王旭东 吴君琦 刘可为 傅金和

(国际竹藤组织 北京 100102)

气候变化是当今人类面临的重大全球性挑战之一。近年来，极端天气事件不断增加，新冠肺炎疫情持续蔓延，人口、环境等问题日益突出，不断地触发人们对“人与自然关系”的深刻反思。在此情形下，越来越多的国家和国际组织将绿色低碳发展上升为国家和全球战略，绿色低碳发展成为未来发展的大势所趋。

第21 届联合国气候变化大会通过的《巴黎协定》和一系列相关决议，为2020年后全球应对气候变化的行动与合作奠定了法律框架和基础。在此气候治理制度下，各国应根据各自国情、能力自主决定应对全球气候变化的贡献力度，定期制定并向《联合国气候变化框架公约》（United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC）提交国家自主贡献目标。根据联合国环境规划署（United Nations Environment Programme，UNEP）发布的《2021年排放差距报告》[1]，截至2021年9月30日，占全球温室气体排放量一半以上的120 个国家已经上报了新版或更新版国家自主贡献目标。此外，3 个“二十国集团”成员国宣布了新的2030年气候变化减缓承诺。

2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，于2030年前二氧化碳排放力争达到峰值，努力争取于2060年前实现碳中和[2]。2021年9月21日，习近平主席在第七十六届联合国大会一般性辩论上提出全球发展倡议，强调完善全球环境治理，积极应对气候变化，构建人与自然生命共同体。加快绿色低碳转型，实现绿色复苏发展。并再次重申中国会全力以赴实现“双碳”目标。中国也将大力支持发展中国家能源绿色低碳发展，不再新建境外煤电项目[3]。

1 碳排放加剧全球气候变化危机

1.1 气候变化以全球变暖为主要特征

自工业革命以来，人类活动造成了以二氧化碳为主要成分的温室气体排放量迅速增加的现状。这些温室气体对于来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能够强烈地吸收地面辐射中的红外线，从而导致地表与低层大气温度上升，形成温室效应。温室效应不断积累，终止导致全球气候变暖。

1.2 人类活动造成碳排放迅速增加

大气中的二氧化碳含量在过去几百年中迅速增加，主要是由人类活动造成的。联合国政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）的评估报告指出，人类对气候系统的影响是明确的，而且这种影响在不断增强，在世界各个大洲都已观测到这些种种影响。若任其发展，则气候变化将会增强对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转影响的可能性。如果要将全球温升控制在1.5 ℃和2 ℃以内，那么全球需要在2050-2080年实现碳中和[4]。

正常情况下，大自然本身可以保持正常的碳循环。当人类活动不断在大气中排放额外的二氧化碳时，干扰了自然界中正常的碳循环。人类活动排放的二氧化碳包括不可再生化石能源消耗、工业过程、毁林开荒等农业及土地利用活动形成的碳排放。

目前，能源消耗较大的电力、交通、建筑、工业（包括化工、钢铁、冶金、汽车等）等行业是碳排放主要的来源。降低碳排放、应对气候变化，需要加速发展可再生新能源，需要寻找绿色低碳替代材料，需要基于自然的应对和解决方案。

2 竹子是基于自然的解决方案

基于自然的解决方案（Nature-based Solutions，以下简称NbS）这一概念最早出现在世界银行于2008年发布的《生物多样性、气候变化和适应：世界银行投资中基于自然的解决方案》中，主要强调生物多样性保护对气候变化减缓与适应的重要性。世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）对NbS 的定义和解释是：保护、可持续管理和恢复自然的、经改变的生态系统的行动，有效应对社会挑战，同时提供人类福祉和生物多样性效益。NbS 是积极地利用自然生态系统和人工生态系统服务来实现可持续发展目标的伞形概念，包涵诸多基于生态系统的方法。例如，基于生态系统的适应、基于生态系统的灾害风险减缓、自然基础设施、绿色基础设施以及基于自然的气候变化解决方案等。

2021年6月，IUCN 发布了《基于自然的解决方案全球标准》，提出了8 项基本准则和相应的28 项指标。其中，8 项标准包括：1）有效应对1 项或多项社会挑战；2）是否根据实际且综合考虑多方因素，制定NbS；3）生物多样性以及生态系统是否得到实际改善；4）方案是否可行并具备一定的经济效益；5）管理过程是否具有多方参与性、透明度和赋权；6）NbS 的主要目标与其他惠益之间的平衡关系；7）是否根据实际情况制定相适应的管理程序；8）NbS 是否为主流治理策略，且具有可持续性。

竹子是集经济、生态和社会效益于一体的优良物种，竹材是绿色、低碳、可再生、可降解的生物质材料。在联合国2030年可持续发展议程的17 个可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）中，有7 个与竹子密切相关，包括消除贫困、提供清洁能源、建设可持续城市和社区、负责任的消费和生产、应对气候变化、保护生物多样性、构建全球伙伴关系等。对照IUCN《基于自然的解决方案全球标准》，结合竹子的独特优势以及在能源领域、建筑领域的创新应用，不难看出竹子是基于自然的解决方案，在助力实现碳中和方面可发挥重要作用。

研究结果显示，竹子的最快生长速度是 24 h可生长1.21 m，2～3 个月即可完成从竹笋破土到成为10～30 m 高的新竹。竹子成林早，4～6年即可成林，供人们采伐利用，且年年出笋长竹，一次种植可永续利用[5]。如同其他植物一样，竹子在生长过程中通过光合作用会吸收大量二氧化碳。竹子固碳不止在其生长过程，还包括采伐后所制造的竹产品。竹产品特别是竹制耐用产品，如竹地板、竹家具、竹基复合板材、竹建材等，可以储存大量的二氧化碳[6]。

竹制耐用产品在整个生命周期都保持低碳水平甚至负碳足迹。从碳汇过程来看，竹产品与钢铁、塑料产品相比，碳足迹为负值，对减少二氧化碳的排放具有重要意义。此外，竹子固碳效果远超一般树木。树木需至少经过十数甚至上百年方可采伐，但竹子只需3～5年便可利用。研究表明，1 hm2竹林及其制品可在60年内储存306 t 碳，而在同等条件下1 hm2杉木林的碳储量仅为178 t[7]。

根据2017年发布的《世界竹藤名录》，全球已知竹类植物有1 642 种[8]。竹子在全球天然分布于约80 个国家和地区，并被引种到许多非天然分布国家，全球已知的39 个国家竹林面积总计5 000万hm2以上，年产竹材超过6 亿t。其中，中国有竹子800 多种，竹林面积641 万hm2[9]。据推算，中国竹林生态系统的竹林植被、土壤和凋落物固定的碳量，占中国整个森林碳储量的5.1%。值得注意的是，在全世界森林面积急剧下降的今天，全球竹林面积却以每年3%的速度递增，由此可见竹子正在发挥巨大的潜力[10]。

目前，已开发的竹产品种类超过1 万种，涉及衣、食、住、行等各方面[11]。从一次性使用的袋子、瓶子、包装、吸管等，到电子设备外壳、手表、眼镜框等耐用产品，再到冷却塔竹格填料、竹缠绕复合管廊、风力发电机叶片、竹复合工程材料等工业产品，竹制品在诸多领域内都可替代塑料、木材、钢材等材料。随着绿色低碳观念日益深入人心，以及科技日新月异的快速发展，竹子的利用将更加广泛，且将在城乡生活、工业生产、建筑建材、造纸及纺织等各行各业发挥越来越重要的作用。

由一次性塑料生产和使用造成的环境污染和温室气体排放问题引发全球关注。塑料用品几乎完全由化石能源生产，在自然环境中降解速度极慢，并在生产过程中排放大量的二氧化碳。2021年UNEP 发布的《从污染到解决方案：海洋垃圾和塑料污染全球评估》[12]报告显示，2015年全球塑料生产、使用、处置等过程所释放的温室气体为17 亿t 二氧化碳当量。预计到2050年这一数字将增加到约65 亿t 二氧化碳当量，占全球碳排放预算的15%。竹材可替代部分塑料制品，以竹代塑开发的刀叉勺、吸管、咖啡搅拌棒等一次性竹餐具，以及冷却塔竹格填料等在市场上应用良好，发展前景广阔[13]。

竹制品在使用后能够快速地自然降解，以竹代塑、以竹代钢就是在节能减排。以5 大通用塑料之一的聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC）为例，PVC 树脂碳排放系数为6.74 t CO2/t PVC，考虑到竹制品为负碳产品，假如全球每年6 亿t 竹子替代PVC 产品，则可减少40 亿t 二氧化碳的排放，可以在低成本下极大地助力实现碳中和。

2.1 竹子在能源领域扮演重要角色

竹子在能源领域可发挥巨大作用。竹子可以直接用作薪柴，或加工成用于烹饪和取暖的竹炭，或通过气化产生热能和电能以及绿氢。全世界约三分之一的人口以木材为能源，来满足做饭、烧水和取暖等基本需求，而这些木材能源主要依靠砍树获得。过度砍伐导致森林退化，这一现象在非洲尤其普遍，非洲90%的森林采伐用于能源需求。竹子薪材以及加工成竹碳，可以帮助解决当地人们的生产、生活用能问题，减少毁林、减轻森林资源压力。

有研究表明，撒哈拉以南的非洲地区在确保竹材可持续利用前提下，拥有年生产约900 万t 竹炭的巨大潜力，可以取代该地区64%的木炭消费量[14]。竹炭是可再生清洁能源，热值高、没有烟，可减少烟雾对家庭成员的健康危害。推广竹炭的使用可减少化石燃料所带来的氮氧化物和硫化物等污染物。目前，竹炭生产技术已在中国、埃塞俄比亚、加纳、印度、马达加斯加、莫桑比克、菲律宾和越南等国得到了广泛应用，中国竹屑机制炭出口日、韩、欧、美等地区。

竹子还可用于发电，发展潜力巨大。在利用竹子发电项目上，经INBAR 测算，1.2 kg 竹子可以产生1 kW·h 的电-这与木材的生物量相当，且优于其他粉末状材料，如花生壳、咖啡豆壳和稻壳所产生的生物质能[14]。

2.2 竹子在建筑领域具有巨大应用潜力

低碳环保、经济适用的竹建材和建筑在减少碳排放、解决住房问题、应对气候变化等方面具有巨大潜力。建筑在建材生产、建造和运营过程中会消耗大量的能源和资源。IPCC 和国际能源署（International Energy Agency, IEA）研究显示，建筑业能耗占全球最终能耗的1/3，约占能源有关温室气体排放的1/5[15]。根据UNEP 发布的《2021年全球建筑和建造业现状报告》[16]，新冠肺炎（COVID-19）引发的经济疲软一度导致建筑和建造业的二氧化碳排放量大幅下降，但鉴于该行业缺乏真正意义上的转型，建筑业碳排放量仍将持续上升，并会加剧气候变暖[16]。

竹子强度高、韧性好，被称作“植物钢筋”。竹子作为一种传统建材，已被人们使用了上千年的时间。例如，历史悠久的埃塞俄比亚锡达玛（Sidama）传统竹屋深受当地百姓喜爱，原因在于这种竹建筑多半就地取材，造价成本低，便于搭建和后期维护。锡达玛竹屋建成后可以使用40年，竹屋外层的竹编通常在15～20年后更换。

锡达玛竹屋是竹子在建筑领域经济、有效应用的缩影。随着现代建筑技术的发展，竹子在现代工程建设中的应用也逐渐增多，日趋广泛。例如，西班牙马德里国际机场第三航站楼全部使用竹制天花板，总面积为23 万m2，防火等级达到欧盟M1 防火标准[17]；中国江苏无锡大剧院的室内装修使用竹材，并满足声学和建筑造型的要求；厄瓜多尔启动的气候适应型创新竹建筑示范项目，不但降低了建材生产环节的碳排放量，而且热舒适性研究结果也表明该示范竹建筑符合国际通风标准，有助于直接减少室内风扇或空调使用，从而减少使用期间的能源消耗。

3 INBAR 助力碳中和的探索与实践

INBAR 成立于1997年，是全球唯一一家专门针对竹藤可持续发展的政府间国际组织，目前有48 个成员国和5 个观察员国，并在非洲、亚洲和拉丁美洲设有5 个区域办事处。2017年INBAR 正式成为联合国大会观察员。INBAR 一直致力于宣传竹子作为可持续生物质材料的重要作用，提高人们对竹子价值的认知，推动国际社会认可竹子作为基于自然的解决方案，并将其纳入到成员国国家发展战略和行动计划中。

3.1 实施竹林碳汇竹子能源项目

竹林本身是一个巨大的碳库。以毛竹为例，1 hm2毛竹林的年固碳量为5.09 t，是热带雨林的1.33 倍[18]。中国竹林生态系统碳储量约为7.802亿t，每年有1 340 t 碳量竹材产品碳库[19]。2012年INBAR 与中国绿色碳汇基金会（China Green Carbon Foundation，CGCF）和浙江农林大学创建了一种新的方法，协助开发和核算竹子造林碳汇项目。目前，该核算方法已经获得官方批准[20]。2015年INBAR 携手瑞士发展合作署和贵州省赤水市人民政府启动实施“贵州省赤水市气候适应型竹林景观管理”项目。项目结束后，INBAR 与成员国分享有关气候变化脆弱性的评估模型，推进“南南合作”关于气候适应型竹林景观管理技术的完善、交流与普及。INBAR 通过与合作伙伴通力合作，在竹林碳汇理论和实践层面开展创新示范，有力推动了国际竹林碳汇事业发展。

2009年INBAR 在埃塞俄比亚启动欧盟“非洲竹子生物质能源项目”，以竹子作为可持续的生物质能源，项目完成后，竹子在埃塞和加纳成为替代木质薪柴和木炭的主要燃料来源。2010年在上海世博会期间，INBAR 和浙江省遂昌县联合举办了“竹炭周”活动，宣传生物质竹燃料产品的利用。2015年INBAR 在其项目执行地马达加斯加，建造了25 kW 的竹子气化炉，为当地250 多个家庭供电。通过INBAR 项目和培训，助力中国将其先进的竹炭生产技术分享给其他国家，诸如埃塞俄比亚、加纳、印度、马达加斯加、莫桑比克、坦桑尼亚、乌干达、菲律宾和越南等国。

3.2 借力气候大会宣介竹子价值

从2009年的丹麦哥本哈根气候变化大会到2021年的苏格兰格拉斯哥气候变化大会，INBAR连续参加了12 届气候变化大会，携手合作伙伴举办竹藤边会，分享竹子促进绿色可持续发展的成功经验，鼓励国际社会加大对竹子提供自然解决方案的关注，并鼓励各方将竹资源纳入到国家发展战略和行动计划中。例如，在2016年马拉喀什气候大会期间举办“竹产业助力应对气候变化行动”边会；在2019年西班牙马德里气候变化大会期间举办“以竹代塑”边会；2021年英国格拉斯哥气候变化大会期间举办“新型工程竹木网壳结构展览”以及“面向建筑环境专业人员的竹建筑设计”边会等。

3.3 搭建交流及合作高级别平台

INBAR 通过主办和联合主办一系列大会，为竹藤领域政策对话、技术创新、产业合作、知识分享搭建国际平台。2008年INBAR 在亚太森林周举办了“竹子与气候变化”国际研讨会，提出对竹子在缓解和适应气候变化中的贡献进行评估。

2012年INBAR 在北京成功举办了绿色经济与竹藤可持续发展国际研讨会，其后2 次在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴举办“非洲竹藤峰会”、在厄瓜多尔首都基多举办“拉美竹子大会”、在印度首都新德里举办“亚洲竹子大会”、在喀麦隆首都雅温德举办“非洲竹藤大会”。特别是，2018年INBAR 与中国国家林业和草原局在北京共同主办首届“世界竹藤大会”这一全球性竹藤领域高级别大会，就竹藤在实现联合国可持续发展目标中的特殊使命和独特贡献进行了深入研讨，此次大会受到了国际社会的高度关注。

3.4 发展国际标准和竹建筑示范

自2000年以来，INBAR 一直担任国际标准化组织（International Organization for Standardization,ISO）木结构技术委员会（Timber Structure Technical Committee, TC 165）的联络机构，并成功领导了一个国际专家组，制定了3 项竹结构国际标准。这项工作在全球产生了重大影响，如印度、厄瓜多尔、秘鲁和哥伦比亚等国参考ISO 国际标准内容发展了自己的国家标准。而另一些国家，如牙买加、越南、菲律宾和荷兰等国则直接采纳ISO 标准作为国家标准使用。 2013年INBAR又牵头在TC 165 成立了专门的竹结构工作组(Working Group 12, WG12)，并担任召集人。目前共计出版了5 项有关竹结构的ISO 国际标准，另有3 项正在编制当中。

为了进一步促进竹建筑的安全使用，广泛传播竹建筑的专业技术，INBAR 秘书处于2015年设立了INBAR 全球竹建筑专家组（INBAR Bamboo Construction Task Force，INBAR TFC），吸引了来自全球18 个国家的30 多位权威竹结构研究专家参与。

INBAR 非常重视在全球开展高质量竹建筑示范项目和培训项目，累计在中国、尼泊尔、印度、加纳、埃塞俄比亚、厄瓜多尔、秘鲁、哥伦比亚等国家和地区培养了数千名技术人员，并建造了一大批竹结构示范建筑，为未来全球低碳建筑的践行奠定了良好的基础。以中国为例，2009年INBAR 与湖南大学合作在北京紫竹院公园建造了一座竹结构茶楼，使用至今状况良好，业主反馈该建筑的能耗明显小于砖混结构房屋。2010年INBAR 参展上海世界博览会建造的主题展馆传播了竹子的独特价值，促使更多的中国本土建筑师开始关注和利用竹材。此后，INBAR 对于2011年西安世界园艺博览会、2014年青岛世界园艺博览会、2019年北京世界园艺博览会、2021年扬州世界园艺博览会，仍然采用圆竹或工程竹材作为装饰材和结构材搭建主题展馆，充分展示竹材在建筑领域低碳、环保的独特优势和巨大潜力。

3.5 倡导以竹代塑绿色生活方式

中国于2020 发布新版限塑令——《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，鼓励减少塑料消费，推广生物可降解塑料的替代制品；2021年发布《“十四五” 塑料污染治理行动方案》，其中特别提到，要积极推动塑料生产和使用源头减量，科学稳妥推广塑料替代产品。欧盟于2021年全面禁止任何由可氧化降解塑料制品及一次性塑料产品的使用。当前，已有120 多个国家通过了对一次性塑料用品的禁令[6]。在全球治理塑料污染的大趋势下，INBAR 积极倡导“以竹代塑”，携手合作伙伴，推广竹子在减少塑料污染、代替塑料产品方面的突出优势和作用。

2019年12月，INBAR 携手国际竹藤中心在联合国气候大会（COP25，西班牙马德里）举办“以竹代塑应对气候变化”边会，探讨竹子在解决全球塑料问题、减少污染排放方面的潜力和前景。2020年12月，在博鳌国际禁塑产业论坛（海南）期间，INBAR 与合作伙伴共同组织“以竹代塑”展览，并就减少塑料污染、一次性塑料制品治理与替代产品等问题，发表主旨报告和系列演讲，为全球禁塑、限塑议题推介竹子解决方案。

2021年9月，INBAR 参展2021年中国国际服务贸易交易会，搭建竹藤特展，展示竹子在减塑消费和绿色发展中的广泛应用，以及在低碳循环经济发展中的突出优势，并携手中国竹产业协会、国际竹藤中心举办“以竹代塑”国际研讨会，探讨竹子作为NbS，助力实现“碳达峰”“碳中和”，呼呼全社会共同为深度开发竹材，保护生态环境，贡献智慧和力量。目前，INBAR 正在推动“以竹代塑”的全球倡议。

4 结论与讨论

尽管竹子作为NbS 在助力碳中和的巨大潜力逐渐受到各方广泛关注，但是目前只有少数国家将竹子纳入国家政策框架。碳中和事关构建人类命运共同体，是联合国可持续发展目标的内在要求，也是人类可持续发展的客观需要。只有正视竹子的独特价值，促进竹产业的可持续发展，才能够充分挖掘竹子助力碳中和的巨大潜力。

营造有利于竹产业发展的政策环境。以INBAR东道国中国为例，中国政府高度重视竹产业发展，中国国家林业和草原局、国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、财政部、自然资源部、住房和城乡建设部、农业农村部、中国银保监会和中国证监会等10 部门于2021年11月联合印发《关于加快推进竹产业创新发展的意见》（简称《意见》）。这是我国国家部委首次联合出台关于促进竹产业发展的指导性文件。《意见》提出，到2035年，全国竹产业总产值将超过1 万亿元。除中国外，INBAR 成员国越南、印度、菲律宾、埃塞俄比亚和肯尼亚等也制定和发布了本国的竹业发展战略和行动计划，对促进竹产业发展、助力实现碳中和注入了强劲驱动力。

推进科技创新发展以高效利用竹资源。为使竹子作为NbS 助力实现碳中和的潜力得到最大限度发挥，需提高竹产品的科技含量，扩大产业规模效益，如竹缠绕复合材料及其技能的研发、应用。全球每年约有4 亿t 的竹资源，如果全部用于竹缠绕复合材料产业，那么可产出相关产品约1.5亿t，产业总产值约4 000 亿美元。竹缠绕复合材料技术先进、低碳技能，替代钢材、水泥、PVC等传统高能耗、高排放材料，粗略计算可以实现节能超过4 亿t 标准煤，二氧化碳减排超过10亿t[21]。

加强国际交流与合作，并推广竹子价值。竹子作为NbS 的实施应具备全球视野，在大尺度上进行。在绿色低碳发展潮流和应对气候变化大背景下，世界各国应携手合作、共同努力，推动竹产业各领域的国际交流与合作。充分利用联合国和其他国际组织组办的重大会议、论坛等国际平台，宣介和推广竹子价值，提高公众对于竹子作为NbS 的科学认识。INBAR 在这一方面具有无可替代的绝对优势。作为全球唯一一家致力于竹藤可持续发展的政府间国际组织，INBAR 充分发挥“南南合作” “南北对话”的平台作用，积极倡导利用速生、绿色、环保、可降解的竹材，为助力碳中和及应对气候变化提供基于自然的解决方案。随着国际知名度和影响力不断提升，INBAR 将为世界提供越来越多的公共产品。