“以竹代塑”撑起“材料强国”中国梦

文| 叶柃 张文英

中国是世界上主要的产竹国，全国竹林面积达735万公顷，竹材总蓄积量约6亿吨，每年可砍伐量约1.5 亿吨。然而，竹材每年消耗量仅4000 万吨，造成极大的资源浪费。目前，我国竹材加工业发展已经遇到瓶颈期，传统大规模消耗竹材的竹胶合板和水泥模板陷入低谷，近年来兴起的竹缠绕复合材料为竹产业发展开辟了一个新的发展方向，已被定位为国家重点战略产业，将在为国家实现科技创新、经济转型升级、推动新质生产力加快发展上起到巨大作用。

何为竹缠绕复合材料

竹缠绕复合材料突破了人类几千年来对竹子应用的传统认知，拉开了传统竹产业革命的帷幕。竹缠绕复合材料以竹子为基材，以水溶性树脂为胶黏剂，通过缠绕工艺制造成生物质新材料，由浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司（以下简称“浙江鑫宙”）和国际竹藤中心研发团队经过17 年努力首创研制而成。这种材料充分利用竹子轴向拉伸强度高、弹性大等自然属性，同时也利用其优良的抗形变能力、保温隔音效果、电磁波通过性能、耐候性能和阻燃性能。

竹缠绕复合材料技术可以广泛应用于管道、管廊、房屋、容器、交通工具、军工产品等多个领域，对于国民经济发展具有重要作用。竹缠绕复合管、竹缠绕管廊、竹缠绕整体组合式房屋现已进入推广应用和产业化阶段。目前，已实现9 个生产基地生产铺设各种规格管道370 公里，多个央企和地方大国企开始竹缠绕产业布局的前期工作。

竹缠绕复合管是竹缠绕复合材料的主打产品之一，具有原料可再生、承压能力强、保温性能突出、抗震抗沉降能力强、使用寿命长、节能低碳、重量轻、综合造价低等优点。在正常使用条件下，竹缠绕复合管的使用寿命可达50 年以上，长期寿命性能优于水泥、钢材和塑料等传统材料，而竹缠绕复合管综合造价低于传统管道，成本约为球墨铸铁管的80%～90%，是承压塑料管的60%～70%。2014 年，竹缠绕复合管进行了部级成果鉴定，被评为“技术达到国际领先水平”。

竹缠绕复合材料的应用

2016 年4 月，竹缠绕管廊研制成功。分析结果表明，在埋地1 米深、地面车载90 吨的情况下，竹缠绕复合管廊最大竖向变形量小于1%，远低于3%的控制标准。与传统管廊相比，在管线敷设相同情况下，竹缠绕管廊可使得材料成本降低30%以上，安装施工效率提高50%～80%。2018年4月，由浙江鑫宙生产、中铁十八局安装的世界首条竹缠绕城市综合管廊在内蒙古自治区呼和浩特市元亨石墨产业园铺设成功。2022年7 月，由浙江鑫宙生产、中铁十七局安装的山西大同管廊工程通过住房城乡建设部建设行业科技成果评估，评委会一致认为：该项目经济、社会、环保效益显著，具有重要的推广应用前景，在管廊建设领域的材质方面填补了空白，达到了国际领先水平。

此外，2017 年，竹缠绕整体组合式房屋研发成功，200 平方米二层楼房建造时间为74 分钟，造价不超过每平方米1200 元，具有资源可再生、节能低碳、防火、抗风、抗震，保温、隔音性能好，无需打地基、使用寿命长、可移动搬迁等优势，每间房屋均已在车间装修好，拎包即可入住。同年，竹缠绕高铁车厢样品研制成功，大巴、中巴车厢、厢式货车车厢也进入设计研发过程中。2020 年起，竹缠绕高层住宅开始研发，现已完成设计通则编制、整体设计等工作。

作为新型环保低碳材料，竹缠绕复合材料的研发与推广得到了国家部委的高度重视和大力支持，以及科技、能源、环保等行业的关注与参与。竹缠绕复合管已先后取得相关部门和行业的技术评定，获得广泛认可。2014 年12 月，国家发改委组织召开相关部委、机构竹缠绕技术评价会。2016 年5 月，原国家林业局（现为国家林业和草原局）依托浙江鑫宙和国际竹藤中心在杭州设立了部级单位国家林业和草原局竹缠绕复合材料工程技术研究中心，同年7 月成立国家林业局推进竹缠绕产业发展领导小组，为竹缠绕产业的技术发展和产业发展提供了指导。

竹缠绕技术被科技部列入2016 年“十三五”国家重点研发计划重点专项；被科技部、原环保部（现为生态环境部）、工信部列入“节能减排与低碳技术成果转化推广清单”。在竹缠绕技术标准化方面，原国家林业局（现为国家林业和草原局）发布实施了林业行业标准《竹缠绕复合管》（LY/T 2905―2017）。目前，2022 年《竹缠绕复合管》GB/T 37805—2019 国家标准和《竹缠绕管廊》LY/T 3202—2020 行业标准及工程技术规程均已相继颁布实施。竹缠绕复合材料技术也完成了从技术研发、示范应用到工业化生产的全过程，已具备在全国推广应用的基本条件。

竹缠绕产业化发展现状

2023 年，可以说是竹缠绕复合材料产业化元年。国家首部生物经济规划《“十四五”生物经济发展规划》中提出“促进竹缠绕复合材料技术发展，推动在城市综合管廊等基础设施建设中的示范作用”，充分体现了国家“材料强国”的战略意图。2023年10 月，国家发改委、财政部、工信部、林草局联合发布《加快“以竹代塑”发展三年行动计划》，其中明确指出，“在工业生产和建筑建材行业中，首先推广应用竹缠绕复合材料及竹缠绕管道、管廊产品”。

目前，国内已建成投产竹缠绕管道管廊13 万吨产能，根据计划，至2027 年末，全国竹缠绕产能达到1000 万吨，产业总产值超过4500 亿元。中铁建于2015 年就介入竹缠绕产品生产制造和工程应用产业示范中，2023年9 月又成立了中铁建竹缠绕发展有限公司，助力投资建设竹缠绕产品生产制造，极大地加快了竹缠绕产业化发展。

竹缠绕复合材料是当前国家重点推广的低碳与节能减排产品，围绕“以科技创新塑造发展新优势”加快发展方式绿色转型，助力碳达峰碳中和，多个省市政府已出台支持竹缠绕产业发展的文件。浙江、四川、重庆、江西等省、直辖市把竹缠绕列入“十四五”经济发展规划中；百色、咸宁、井冈山、龙岩、泸州等多个地级市已出台扶持发展竹缠绕产业的相关文件。

2021 年，竹缠绕复合材料产业的行业管理机构中国林产工业协会竹缠绕产业分会成立，曾恒一、武强、李坚3 位中国工程院院士为分会特别技术顾问，原水利部副总工程师庞进武担任分会技术委员会主任，各部委及各行业的技术专家共有20 多人，目前会员已有60 多名。此外，随着竹缠绕产业日渐成熟，行业管理制度不断完善，行业秩序不断规范，为产业高质量发展提供了必要支撑。

知识产权保护是一项技术产业化的必备条件之一，目前竹缠绕国内外知识产权保护体系已初步建立。截至2021 年底，已申请国内外专利386 件，授权专利290 件，其中发明专利76 件。由浙江鑫宙与华中科技大学中欧知识产权研究院、浙江工业大学知识产权研究中心共同筹建的“国际竹缠绕知识产权创新中心”正在建设中，其目的为加强竹缠绕知识产权在全球范围内的保护力度，以防止我国原创技术被他国恶意侵权。

杭州推进竹缠绕产业化发展路径

根据中国能源研究会能效与投资评估专业委员会对竹缠绕复合材料碳排放的计算，如将我国目前每年闲置的1.1 亿吨竹资源加工成竹缠绕复合材料用于替代钢材、水泥、塑料等材料，每年可减少碳排放4.48 亿吨。因此，大力推动竹缠绕复合材料产业化发展，一方面能为新基建的绿色低碳发展及高质量推进提供材料保障，助力国家实现“双碳”目标；另一方面可大幅增加农村经济收入，为国家乡村振兴事业作出重要贡献。为推动竹缠绕产业加快发展，下一步，杭州应着力在以下方面多下功夫：

▲ 竹缠绕整体组合式房屋

▲ 竹缠绕高铁车厢

加强顶层设计和市场应用研究。杭州应从顶层设计上给予竹缠绕产业发展以政策支持，规划千亿级竹缠绕产业，筹划建立竹缠绕产业发展基金，通过政府主导的工程示范展示宣传竹缠绕产品的优势，同时全力支持中铁建等央企国企发展竹缠绕产业，完善发展环境，不断扩大竹缠绕产品应用规模，加快实现竹缠绕产品对钢铁、水泥、塑料等传统产品的部分替代，积极扩大竹缠绕产品的知名度影响力。

加快产业数字化绿色化发展。竹缠绕复合材料产业自2016年开始数字化建设工作，未来要在现有工作基础上，充分应用物联网和信息化技术，持续研发竹缠绕设备，建立产业链供需平衡，提高产业生产和运行效率，力争将加工与生产基地纳入绿色工厂，竹缠绕产品纳入绿色设计产品，将竹缠绕产业打造成制造业绿色转型升级的示范标杆及中国绿色制造的新名片。

加大专业技能人才的引育力度。随着产业基地的陆续投产，竹缠绕产业的人才队伍不断壮大。目前，竹材加工、胶黏剂生产、产品生产、设备制造等产业各个环节的人才主要包含有研发人才、管理人才、生产人才、市场人才等。在推动竹缠绕复合材料产业发展的关键时期，重点要加强国家林业和草原局竹缠绕复合材料工程技术研究中心建设，组织开展学习培训、技能交流和学术研讨等活动，加大培养高技能研发人才力度，推动原创性、引领性、颠覆性技术创新突破，增强企业核心竞争力和自主创新能力。同时，还要加大力度支持竹缠绕发明单位快速做大做强，打造世界竹缠绕产业核心城市，保持杭州竹缠绕产业引领全国。