发挥“以竹代塑”潜力 引领全球绿色可持续发展

叶翰舟 王 戈 程海涛 陈复明 江泽慧

(1 国际竹藤中心 北京 100102；2 国际竹藤组织 北京 100102)

中国竹资源丰富且分布广泛，竹产业规模发展迅速且产品种类众多，竹产品加工利用水平和国际贸易均居世界领先，预计中国竹产业总产值到2025年将突破7 000亿元，到2035年将超过1万亿元[1]。竹子生长迅速、成材快、材性优良、生态功能强大，是木材、塑料、钢和水泥等的良好代替材料[2]，广泛应用于建筑装饰、交通运输、日用日化、水利水电和电子电器等诸多领域[3-4]，对促进环境保护和经济发展具有积极作用。随着全球环境和资源问题日益突出，绿色、低碳、循环经济已成为全球可持续发展的主旋律。由于塑料垃圾的产生和处置问题日益凸显，环保替代塑料制品，减少塑料污染，促进可持续发展，已经成为全球共识和必然选择。

2022年11月中国政府同国际竹藤组织携手落实全球发展倡议，共同发起“以竹代塑”倡议。目前，“以竹代塑”尚处于起步阶段，是竹产业的重要内涵，更是竹产业未来健康发展的有力抓手和新的驱动力。切实落实“以竹代塑”倡议，有助于促进竹产业健康发展，减少塑料污染，应对气候变化，加快落实联合国2030年可持续发展议程。本文分析了“以竹代塑”的相关背景、技术应用领域和产品现状，并提出“以竹代塑”发展建议，以期为政府的宏观决策提供参考，促进“以竹代塑”技术和产品的推广和应用，从而引领全球绿色可持续发展。

1 “以竹代塑”相关背景

当前全球塑料污染形势严峻，各国政府和社会各界积极探索和实施限塑禁塑政策，以降低塑料污染对环境和生态造成的不利影响。竹材作为一种绿色、可再生、可降解的生物质材料，是基于自然的可持续替代塑料的优质选择。深入落实“以竹代塑”倡议的宏观引领与导向，可以促进“以竹代塑”技术与产品的研发、推广和应用，从而有效应对塑料污染带来的环境问题，为推进全球可持续发展提供新动力。

1.1 塑料的危害

塑料成本低、易加工、性能好，广泛应用于人们生产与生活的各个方面。2020年全球塑料产量为3.67亿t，预计2050年塑料产量将达11.24亿t[5-6]。由于全球塑料产量不断增加和不当使用，产生了大量废弃塑料，造成污染城市、堵塞河流、威胁野生动物及其栖息地等一系列严重的生态环境问题，解决塑料污染问题迫在眉睫。据统计，2019年中国产生废弃塑料6 300万t，预计到2050年全球废弃塑料将达120亿t[5，7]。巨量废弃塑料垃圾造成的严重白色污染和微塑料危害，将对人类赖以生存的生态环境和全球生态系统产生永久性的不可逆伤害。

1.2 全球限塑禁塑政策

面对严峻的塑料污染问题，特别是一次性不可降解塑料造成的环境污染，全球积极采取相应的限塑禁塑措施。早在20多年前，爱尔兰、意大利等国就已出台“限塑令”，中国自2008年起开始推行“限塑令”，但力度与覆盖范围十分有限。2020年1月中国发布《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，对限塑令提出了明确规划，将“限塑令”升级为“禁塑令”。2022年3月第5届联合国环境大会批准签署《终止塑料污染决议(草案)》，预示着首个全球性“限塑令”的到来[8]。国内外近5年颁布或实施的代表性限塑禁塑政策如表1所示。

表1 2018—2023年全球颁布或实施的代表性限塑禁塑政策Tab.1 Representative plastic ban policies enacted or enforced worldwide from 2018 to 2023

1.3 国内外“以竹代塑”重要事件

塑料制品行业面临着迫在眉睫的低碳环保转型，绿色材料合理替代成为其未来发展的必由之路。自2022年6月以来，中国多次在金砖会议、世贸组织会议、世界竹藤大会、全国“两会”等国内外重要会议上提出“以竹代塑”倡议和建议(表2)。竹子是中国的特色林木资源，在资源、材性、技术和文化等方面均具有独特优势。切实落实“以竹代塑”，开发“以竹代塑”创新技术和产品可适应全球减塑、限塑、禁塑的迫切需求，是缓解塑料污染基于自然的可持续解决方案之一，具有重要的生态、经济、社会和文化价值[9]。

表2 国内外“以竹代塑”重要事件Tab.2 Significant events of bamboo as a substitute for plastic at home and abroad

2 “以竹代塑”技术、产品及应用领域

竹材综合性能优良，竹制品种类众多、应用广泛，涉及百余个系列上万种产品[10]。竹材性能优异、纹理自然、单元形态多样，可为竹质代塑产品的开发提供多种可能与选择，应用于小到纽扣、餐具、包装等产品，大到房屋建筑、管道管廊、汽车高铁等领域，涵盖一次性用、日用、建筑交通、工程设施等诸多品类。

2.1 一次性用品类

一次性塑料用品主要包括一次性餐具(吸管、刀叉勺、餐盒等)、一次性包装用品、一次性医疗用品、一次性酒店用品等，是目前全球“限塑禁塑”主要针对的塑料制品。2019年仅中国每天产生外卖包装量接近35万t，丢弃400亿个塑料外卖食品盒[11]。根据中国国家统计局公布的数据，2022年中国塑料吸管年消耗量近3万t，约合460亿根。由于一次性不可降解塑料制品使用周期短、用量大、回收难、对环境造成不可逆危害，中国政府要求从2022年底开始，禁止电商、快递和外卖等行业使用一次性塑料制品。

一次性竹纤维餐盒、竹质吸管、竹质刀叉勺、竹筷等产品是一次性塑料制品理想的环保替代产品，具有巨大的国内外消费市场。根据中国海关总署数据统计(表3)，2022年中国生产的竹制圆签、圆棒、冰果棒、压舌片、一次性竹筷，竹浆纸或纸板制的盘、碟、盆、杯等一次性“以竹代塑”产品的出口总量约36.47万t，出口总额约8.33亿美元。据报道[12-13]，2021年重庆瑞竹植物纤维制品有限公司采用蒸汽爆破、干法热压和湿法模塑等绿色工艺生产的一次性竹纤维餐具年销售额已突破5 000万元，主要销往德国、法国等10多个国家及上海、北京、广州等国内多地，广泛应用于航空、高铁、旅游景点等餐饮配送。安徽鸿叶集团研发的专业枪钻设备，可实现自动下料与自动钻孔，生产的竹吸管、竹刀叉、竹签等产品大量出口日韩、欧美、东南亚等近110个国家，仅竹吸管每天就能生产约240万支[14-15]。

表3 2022年中国一次性“以竹代塑”产品的出口贸易情况Tab.3 Export trade of disposable bamboo product as a substitute for plastic in China in 2022

2.2 日用品类

竹材纹理美观、色泽均一、触感舒适，用其加工而成的竹质键盘、鼠标、音箱、计算器等电子电器日用品已实现规模化生产，目前主要销往欧美市场。据中国海关数据统计，2022年我国键盘和鼠标器出口总数为4.88亿个，出口总额达55亿美元。据江西铜鼓江桥竹木业有限责任公司介绍，2010—2022年该公司累计销售竹质计算机键盘和竹质鼠标380万套，预估可代替塑料1 808 t，节约石油8 591 t；2015—2022年累计销售竹质音箱和竹质计算器分别约210万台和160万个，预估可代替塑料713 t，节约石油1 188 t。从电子电器行业的综合发展情况来看，以不同竹质单元加工制造的日用电子电器竹质壳制品具有巨大的发展潜力。

中国是全球纽扣的主要生产国，纽扣的产能巨大。据中国海关总署数据显示，2022年未用纺织材料包裹的塑料制钮扣出口超2.5 万t，出口额约2.53亿美元。据嘉善县纽扣商会相关负责人介绍，仅浙江嘉善西塘的纽扣年产值就可达60亿～70亿元，年产量超1 000亿粒，产量和产值均占据国内市场50%以上。目前，市售纽扣主要以树脂、金属、贝壳等为主要原料，纽扣生产加工中的塑料板材、棒材和电镀工序，产生严重的环境污染问题。竹纽扣以我国丰富的竹材资源为原料，承载中国悠久的传统竹文化，具有天然纹理与自然降解优势，可为纽扣产业的绿色转型升级提供优良选择和发展契机，应用于服装服饰、箱包配饰、工艺装饰等领域。目前，塑料纽扣的生产已基本实现自动化，但竹纽扣原坯加工的工业化程度还有待提高。

此外，竹砧板、竹杯、竹质牙具牙刷、茶具、文具等竹质日用品由于成本低、造型美观、健康环保，占据了一定的代塑产品消费市场。

2.3 建筑交通类

2022年中国汽车产、销量分别达2 702.1万辆和2 686.4万辆，汽车产销量稳中有增，主要经济指标持续向好[16]。塑料造价低、易成型、轻质耐久，广泛用于汽车内饰、外壳和功能部件。国外已开展大量关于竹质代塑汽车内饰的研究应用，并已成功应用于奥迪、奔驰、宝马等汽车的底部、前段、降噪部件、保险杠梁、仪表板、车门等部位，但我国相关研究起步较晚[17-18]。近年来，随着人们环保意识的增强，节能减排和环保轻量化成为汽车工业的绿色发展新趋势，竹质汽车内饰的研发作为一种节能环保的创新尝试受到广泛关注。国际竹藤中心攻关的竹纤维汽车内饰件制造技术，包括竹纤维无纺织气流/机械复合成毡及竹纤维/聚合物深度模压成型等关键技术与装备，可实现竹纤维三维多部件的一体化模压成型，研发的部分汽车内饰构件已在国内汽车公司试生产[17，19]。

以竹束纤维为主要原料的竹质板材已实现工业化大规模生产，可应用于建筑壁板、隔板、地板、栏杆等。目前市售的产品主要以厚板为主，板材较重，使其应用范围受限，开发轻量化、薄型化、功能化竹束板材，在建筑装饰、交通运输、日用电器等领域具有巨大的市场潜力。全球乙烯基塑料外墙壁板2021年的市场规模约64亿美元，预计2032年将超过103亿美元，中国和印度是亚太地区的2大消费市场，预计至2032年亚太地区的需求年增长率可达5.5%[20]。若全球5%的乙烯基塑料外墙壁板可由竹质外墙壁板替代，预计到2032年竹质外墙壁板的市场容量将超过5亿美元。

2.4 工程设施类

竹缠绕复合管是一种采用多层结构和环纵向层积二维缠绕工艺加工而成的新型生物基复合管，充分发挥了竹材纵向纤维方向上拉伸强度大的材性优势，是由浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司(以下简称“鑫宙公司”)和国际竹藤中心研发团队经10余年持续投入的研制成果。相较于塑料管，竹缠绕复合管的运输成本低、保温性能好、抗变形能力强、绿色环保、使用寿命长，且综合造价仅为塑料管的60%～70%[21-22]，可代替大管径塑料管，广泛应用于水利、建筑、交通、通信、军工等工程领城，其中竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋已进入推广应用和产业化阶段[21]。据报道[23-24]，鑫宙公司已与中国林业集团、中国铁建股份有限公司等大型央企合作，现已建成多个竹缠绕复合管生产基地并投产，产品广泛应用于20多个省区的供水、排水、农田灌溉等工程；竹缠绕复合管工程铺设已达300余km，其中“莒南县临港产业园区竹缠绕复合管供水工程”被国家节能中心评选为2020年“全国重点节能技术应用典型案例”，预计到2030年，竹缠绕复合管产量可达1 000万t。

江苏亨达竹格填料有限公司研发的竹格淋水填料，在国际竹藤中心的技术支持下已实现规模化生产。竹格淋水填料和竹筋格栅主要通过竹条间的合理连接与结构设计加工而成，相较于塑料制品，具有成本低、性能好、使用寿命长、绿色环保等明显优势，具有广阔的市场应用前景[25-27]。

2.5 未来新产品研发与应用领域

基于竹材特性，结合现有竹制品和塑料产品的共性和应用范围，按照代塑竹材的功能，“以竹代塑”产品可分为手柄类、支架类、壳体类、垫料类、管类和一次性用品类等，可应用于电子电器、交通工具、日用品、体育健身、医用保健、军工、农林业、建筑装饰以及儿童用品等多个领域(表4)，相应产品的研发技术将成为研究的重点。同时，除上述产品外，还可继续挖掘和发挥竹材特性与材性优势，不断研发新技术、开发新设备、丰富产品种类，积极拓宽“以竹代塑”技术与产品的应用领域。

表4 适用于代塑产品的竹材材性特点与应用领域Tab.4 Material properties and application areas of bamboo product as a substitute for plastic

3 “以竹代塑”发展方向与建议

充分发挥中国竹资源和竹产业优势，抓住“以竹代塑”新机遇，坚持“四个面向”，以市场和消费者需求为导向，以关键领域和重点行业为突破口，以科技创新为关键核心，以政策落实为支持保障，积极支持和鼓励“以竹代塑”技术和产品全方位协同发展。

3.1 科学前沿与基础研究

针对航天诱变竹材种质创新、竹子遗传调控与定向培育机制、竹材细胞壁结构与分子调控机制、“以竹代塑”新材料创制、表界面解析及其多尺度和跨尺度表征与调控等高、精、深、专前沿科学，鼓励科研人员进行原创性、开拓性、探索性科学研究，充分给予科研主体以国家重大科技基础项目、国家自然科学基金等前沿科学项目和资金支持，开展国内外科研合作与科技攻关，不断探索和突破“以竹代塑”领域相关基础研究的科学前沿，为“以竹代塑”技术和产品的开发应用提供基础理论支撑和指导依据。

3.2 科技攻关与成果转化

针对竹林资源采收方式创新、竹材原料精细化绿色化高效利用、竹业设备自动化智能化制造加工、竹质产品个性化高值化应用赋值等“以竹代塑”“卡脖子”关键技术攻关和产业化提升，积极推动国家、各部委、各省市等相关部门以及国际竹藤组织、联合国开发计划署等国际组织采取行动，加强政策引导，鼓励“以竹代塑”技术的研发、转化和应用，各科研机构、高等院校、行业企业全力配合，大力培养创新团队和人才、制定相关标准和规范、加强知识产权保护，积极开展科研成果转化，推动“以竹代塑”科技与绿色经济深度融合。

3.3 重大需求与重点领域

立足中国制造强国、新基建、城镇化、环境保护和可持续发展等国家战略需求，不断深化“以竹代塑”技术和产品在建筑地产、交通运输、水利水电、电子电器、日用日化、农业配套设施等重点行业领域已有应用的迭代与突破，探索“以竹代塑”在新材料、新能源、生物医药等重点科技前沿领域的基础和应用研究，开发满足国计民生重点领域需求的技术和产品，重点攻克关乎经济社会发展与国家安全的关键核心技术，满足国家重大需求，助力国家重点领域发展。

3.4 生命健康与环境安全

针对人民健康安全和全球环境可持续发展，积极推动“以竹代塑”技术和产品在日用、医疗、卫生等领域的应用。鼓励科研单位、大专院校、企业加强科技研发，加强市场监管和产品质量检测，确保消费者的权益和安全，开发满足卫生、安全性和舒适性要求的“以竹代塑”一次性竹质用品、医用耗材和卫生用品，以及在日用品、医疗器械、运动器材等领域产品的合理塑料替代，降低塑料的使用量，减少塑料污染和环境压力，提高公共卫生安全，加速人与社会、人与自然的可持续发展进程，实现“以竹代塑”技术和产品在环境保护和人民健康方面的双效收益，为社会可持续发展做出更大的贡献。

3.5 市场拓展与推广宣传

针对“以竹代塑”产品的原料加工、产品生产和商品销售全产业链高效运作和健康发展，通过制定产业规划、成立“以竹代塑”领导小组和工作专班、设立“以竹代塑”专项基金、鼓励定向采购等方式，积极落实财政、税收、补贴等政策措施。构建“以竹代塑”全产业链商业化运作模式，同步开拓国内与国际、电子商务与实体交易市场，加强品牌建设、建立品牌信誉，提高产品附加值和国内外市场竞争力。积极开展“以竹代塑”相关技术交流会、展会展览、研讨会、专题论坛等多种形式的技术与产品宣传推介，逐步培养人们对“以竹代塑”产品的自觉品牌认同和消费习惯，形成“以竹代塑”的绿色生活理念。

3.6 文化传承与社会服务

竹文化具有深厚的历史底蕴和独特的艺术魅力，是中国传统文化的重要组成和增强文化自信的重要内涵，也是推动“以竹代塑”科技与经济深度融合的重要力量。在推广“以竹代塑”技术与产品过程中，积极推动竹文化与现代科技创新结合，探索竹文化的新发展、新应用，如将“以竹代塑”理念与传统服饰、书法艺术、民族乐器相结合，推动文化创意产业发展和文化传承。此外，关注老龄和残疾人群体需求，积极推进“以竹代塑”产品在适老、适残等社会服务领域的应用。国内外各级政府、科研机构、高等院校、企业和社会组织加强合作，积极开展科学普及、科技志愿服务等活动，共同推动“以竹代塑”技术在社会服务与文化传承方面的深度发展，为加强生态文明建设、共建全球生命共同体做出更大贡献。

4 结束语

“以竹代塑”是推动全球绿色发展的新机遇，为全球可持续发展提供了一种基于自然的解决方案，将对行业需求、产业科技、经济发展、生命健康、社会服务、文化交流等领域产生深远影响，具有巨大的市场容量和应用潜力。发挥我国竹材资源潜力和产业优势，利用科技创新不断提高“以竹代塑”产品的质量和技术水平，拓展其应用范围和市场需求，加强国际合作和品牌推广，实现“以竹代塑”产业可持续发展，将有助于应对全球气候变化，引领全球可持续发展。