全球化時代化肥產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)和應(yīng)對

沈華民

（中國化工學(xué)會化肥專業(yè)委員會，上海 200062）

1 全球化時代的特點(diǎn)

上世紀(jì)80～90年代，由于IT產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，信息化、互聯(lián)網(wǎng)使人類進(jìn)入全球化時代，信息化和互聯(lián)網(wǎng)拉近了世界各地的距離，全球已成為地球村。

由美國等西方發(fā)達(dá)國家主導(dǎo)并推動的全球化時代其特點(diǎn)是多方面的，本文主要討論經(jīng)濟(jì)和科學(xué)兩方面的特點(diǎn)。

全球經(jīng)濟(jì)一體化使世界各國經(jīng)濟(jì)相互依存、互為補(bǔ)充。故而全球化促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)均衡發(fā)展。對于美國等西方發(fā)達(dá)國家，隨著IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也帶動其他高新產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)的興起，這些發(fā)達(dá)國家紛紛撤出低端產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)域，并將傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)資金技術(shù)人才轉(zhuǎn)向高端產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)品和金融產(chǎn)業(yè)，以及新能源的研發(fā)，提升了國家的軟實(shí)力。

由此可見，西方發(fā)達(dá)國家力圖通過全球經(jīng)濟(jì)一體化，通過釋放市場對全球經(jīng)濟(jì)再分工：他們以生產(chǎn)控制高端產(chǎn)品高新技術(shù)為主；發(fā)展中國家以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主。但由此也造成美國等發(fā)達(dá)國家實(shí)體經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，從而在2007年底爆發(fā)了金融危機(jī)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)，這是美國等西方發(fā)達(dá)國家始料未及的。

全球經(jīng)濟(jì)一體化時代也給中國等發(fā)展中國家?guī)砹藱C(jī)遇，以中國為代表的發(fā)展中國家，還有印度、巴西、俄羅斯、南非等金磚國家的經(jīng)濟(jì)得以高速發(fā)展，迅速填補(bǔ)了西方國家留下的經(jīng)濟(jì)空缺。在此期間，我國化肥產(chǎn)業(yè)也大力發(fā)展，大量引進(jìn)先進(jìn)化肥裝置，大中小化肥齊頭并進(jìn)。

目前，中國經(jīng)濟(jì)實(shí)力已大為增長，成為全球第一制造大國，占世界制造業(yè)的19.8%，美國為19.4%；去年中國已成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，2010年占全球GDP的9.5%，相當(dāng)于美國GDP的40.2%；外匯儲備達(dá)3萬億美元。

這一切都得益于全球化時代經(jīng)濟(jì)一體化的形成。

全球化時代另一特點(diǎn)是促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)全球廣泛的合作，“人造太陽”科研項(xiàng)目是最為典型的全球規(guī)模最大、影響最為深遠(yuǎn)的新能源國際科研合作項(xiàng)目。

基于傳統(tǒng)石化能源的三廢污染性以及對氣候變化的影響，上世紀(jì)80年代中期美國、蘇聯(lián)、歐盟聯(lián)合實(shí)施了國際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆ITER計(jì)劃，也稱人造太陽計(jì)劃。模擬太陽能釋放過程，即受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)反應(yīng)堆。2003年中國、印度、日本、韓國加入，成為七方合作項(xiàng)目。2007年運(yùn)作。這是全球范圍的科研合作項(xiàng)目。

受控?zé)岷司圩兡苁乔鍧嵏咝Ф譄o核電放射性污染的人造太陽能，ITER計(jì)劃的實(shí)施將決定人類能否迅速大規(guī)模地使用核聚變能，從而解決人類新能源問題。

然而，美國等西方發(fā)達(dá)國家在推動全球化科研合作的同時，當(dāng)然也決不會輕易放棄在科學(xué)技術(shù)上的主導(dǎo)權(quán)和控制權(quán)，憑借他們的科學(xué)技術(shù)強(qiáng)勢地位，對于高新技術(shù)的合作研發(fā)，大多以科學(xué)先進(jìn)的七國集團(tuán)（G7）為主，而將發(fā)展中國家排除在外；同時，宣稱人類社會已進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代，將知識經(jīng)濟(jì)化，對于已研制成功的高科技產(chǎn)品，也不輕易賣給中國等發(fā)展中國家，從而造成中國貿(mào)易順差。

而對于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，西方發(fā)達(dá)國家為了保護(hù)他們的先進(jìn)強(qiáng)勢格局及既得利益，保護(hù)其對科技知識以及技術(shù)復(fù)雜的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的壟斷和控制地位，將傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的科學(xué)知識與技術(shù)融為一體，組合成科技知識產(chǎn)權(quán)，加以保護(hù)。故而他們雖然口頭上宣傳科學(xué)技術(shù)全球一體化，但卻用知識經(jīng)濟(jì)化來掩蓋其對科學(xué)知識保護(hù)之本質(zhì)。

知識經(jīng)濟(jì)時代對于技術(shù)復(fù)雜的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)繼續(xù)深化發(fā)展，特別是發(fā)展中國家傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是極為不利的。以下進(jìn)一步討論知識經(jīng)濟(jì)時代對傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的影響。

化肥產(chǎn)業(yè)是技術(shù)復(fù)雜的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過西方發(fā)達(dá)國家數(shù)十年乃至百余年的研究，技術(shù)日臻完善，其技術(shù)開發(fā)空間和提升力度日趨減小，尤其是20世紀(jì)下半葉，由于電子計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)對傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的開發(fā)和計(jì)算，從而基本掌握了化肥產(chǎn)業(yè)的知識核心和技術(shù)核心，以及發(fā)展趨勢和規(guī)律。故而，歐美等發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)90年代將化肥產(chǎn)業(yè)定位為 “夕陽產(chǎn)業(yè)”，不再繼續(xù)發(fā)展。原來的技術(shù)力量只留守部分，其余的紛紛轉(zhuǎn)向信息產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)、新能源等 “朝陽產(chǎn)業(yè)”；或開展新一輪全新的化肥技術(shù)研究。與此同時，為了保持其對傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壟斷，先進(jìn)化肥公司遂將化肥產(chǎn)業(yè)的科技知識與技術(shù)融為一體，組合成 “科技專利”，并且積極宣傳人類已進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代，以期繼續(xù)保持其對化肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)和知識的雙重控制。這一切，阻礙并滯緩了發(fā)展中國家對化肥產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)發(fā)展和節(jié)能降耗。

2 傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)的弊病

2.1 傳統(tǒng)化肥生產(chǎn)過程分析

傳統(tǒng)的化肥產(chǎn)業(yè)是以地下資源為主要原料：氮肥以地下碳基石化資源為原料；磷鉀肥以含磷鉀的礦石為原料。在開采、提煉、制造過程中還要消耗大量能源，其能源供應(yīng)以傳統(tǒng)的碳基石化原料為主。

傳統(tǒng)化肥生產(chǎn)過程可表達(dá)如下：

2.2 弊 端

從上述通用表達(dá)式可見，傳統(tǒng)化肥生產(chǎn)有如下特點(diǎn)和弊端。① 原料采自地下資源，都是不可再生的；經(jīng)過數(shù)百余年的開采，已日漸枯竭。②排出的三廢產(chǎn)物污染了人類生存的自然環(huán)境；有的化肥，如基礎(chǔ)氮肥——合成氨、尿素，還會排出溫室氣體CO2，形成溫室效應(yīng)，導(dǎo)致地球平均溫度升高，氣候變化無常，經(jīng)常有極端天氣出現(xiàn)。③化肥生產(chǎn)還是高耗能產(chǎn)業(yè)，在采礦、提煉和制造的每個環(huán)節(jié)都要消耗能源。尤其是基礎(chǔ)氮肥產(chǎn)品——合成氨和尿素，均是在高溫高壓條件下生產(chǎn)的，這不但投資巨大，也是導(dǎo)致產(chǎn)品能耗高的重要原因。

化肥生產(chǎn)的能源一般是碳基石化資源，如煤、石油、天然氣。這些地下資源的利用過程也排出三廢物質(zhì)；同時還排出CO2等溫室氣體。

由此可見，化肥產(chǎn)品排出的三廢物質(zhì)和CO2溫室氣體是雙重的。人類雖然得到了化肥產(chǎn)品，但造成了人類自身生存環(huán)境和氣候環(huán)境受污染和危害，人類必須對這種黑色高碳型高能耗生產(chǎn)模式進(jìn)行反思并改革。

3 挑戰(zhàn)與現(xiàn)實(shí)

由上分析可見，全球化時代傳統(tǒng)的化肥產(chǎn)業(yè)面臨著兩大挑戰(zhàn)：其一為傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)的高碳型黑色生產(chǎn)過程造成的環(huán)境污染和氣候問題；其二為知識經(jīng)濟(jì)時代由于西方發(fā)達(dá)國家進(jìn)行知識技術(shù)封鎖壟斷，從而遇到技術(shù)如何持續(xù)發(fā)展的問題。

然而，從現(xiàn)實(shí)角度來考察，人類為了生存，不能缺少化肥。最近聯(lián)合國糧農(nóng)組織報道，由于全世界各地相繼出現(xiàn)極端天氣而造成糧食減產(chǎn)，已經(jīng)為糧食危機(jī)敲響了警鐘。化肥是糧食的 “糧食”，因此，人類，特別是發(fā)展中國家還需要生產(chǎn)化肥，并進(jìn)一步發(fā)展化肥來保障糧食的供應(yīng)。

我國作為最大的發(fā)展中國家，擁有13億以上的人口，基于我國仍然是農(nóng)業(yè)大國且地少人多這一國情，糧食安全至關(guān)重要，因而毋庸置疑，黨和政府今后必然會繼續(xù)支持傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)的正常生產(chǎn)和發(fā)展。然而，面對全球化時代的上述挑戰(zhàn)，化肥產(chǎn)業(yè)將如何應(yīng)對？

4 應(yīng)對措施

我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須走綠色低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已寫入黨的十七屆五中報告及我國十二·五規(guī)劃綱要：“面對日趨強(qiáng)化的資源環(huán)境約束，必須增強(qiáng)危機(jī)意識，樹立綠色低碳發(fā)展理念，以節(jié)能減排為重點(diǎn)，健全激勵約束機(jī)制，加快構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式。”

十二·五期間國民經(jīng)濟(jì)單位產(chǎn)值GDP的能耗指標(biāo)下降16%；二氧化碳排放量下降17%。

若將我國十二·五規(guī)劃精神引入化肥產(chǎn)業(yè)，必須切實(shí)改變傳統(tǒng)的黑色高碳型生產(chǎn)模式，走節(jié)能減排為主線的綠色低碳型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。

再從十二·五上述兩項(xiàng)指標(biāo)來分析，都與化肥產(chǎn)業(yè)的運(yùn)作關(guān)系密切。由于我國能源的80%來自排放CO2的石化能源，因此，對于只耗能而無排放CO2的普通產(chǎn)業(yè)而言，十二·五期間，控制能耗下降16%已是極限要求；而對于既耗能又排CO2的傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)，因?yàn)檫€有碳耗指標(biāo)，故而壓力更大。為此，十二·五期間化肥產(chǎn)業(yè)必須承擔(dān)降能耗降碳耗的雙重任務(wù)。切實(shí)推動化肥產(chǎn)業(yè)走既節(jié)能降耗又減排三廢產(chǎn)物和CO2為主線的綠色低碳發(fā)展模式具有艱巨的緊迫性。

對于這一新的化肥發(fā)展模式，可歸納說明如下。

4.1 三廢治理

全面治理化肥產(chǎn)業(yè)在采礦、煉制及生產(chǎn)過程中排放出來的廢渣、廢水、廢氣，實(shí)現(xiàn)零排放及循環(huán)經(jīng)濟(jì)。保護(hù)化肥生產(chǎn)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，將原來的黑色污染產(chǎn)業(yè)改造成綠色產(chǎn)業(yè)。三廢治理是創(chuàng)建我國綠色化肥產(chǎn)業(yè)首要的任務(wù)。工信部就三廢治理淘汰落后產(chǎn)能的力度逐年加大，化肥產(chǎn)業(yè)理應(yīng)積極治理本行業(yè)存在的三廢污染，具有緊迫性。

4.2 減排CO2

近年來，天氣變化無常，極端災(zāi)害性氣候頻繁出現(xiàn)，氣候變化已成為危及人類生存與生活的嚴(yán)重問題，是當(dāng)前全人類面臨的共同挑戰(zhàn)之一。

然而，氣候變化是極為復(fù)雜的科學(xué)問題，究其原因，可能是自然因素；也可能是人為因素。持不同觀點(diǎn)者雖有爭論，但氣候變化是兩者共同作用之觀點(diǎn)已取得共識。

所謂人為因素，主要指人類利用地下碳基石化物質(zhì)，如油、煤、天然氣等，產(chǎn)生能源而排出CO2，形成溫室效應(yīng)，從而使地球溫度升高及大氣變化復(fù)雜。為防止CO2濃度繼續(xù)升高，從上世紀(jì)90年代起，聯(lián)合國召開了多次氣候會議，達(dá)成了減排CO2以應(yīng)對氣候變化的共識。《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（1990）及《京都議定書》（1997）確定的原則為，西方發(fā)達(dá)國家應(yīng)承擔(dān)明確的減排CO2目標(biāo)；發(fā)展中國家不承擔(dān)減排CO2目標(biāo)但應(yīng)負(fù)有減排義務(wù)。2009年底的《哥本哈根協(xié)議》確立了共同但有區(qū)別的責(zé)任原則，發(fā)達(dá)國家實(shí)行強(qiáng)制減排而發(fā)展中國家采取自主減排的行動。

我國作為負(fù)責(zé)任的發(fā)展中大國，在人類共同應(yīng)對氣候變化的挑戰(zhàn)中也應(yīng)積極行動。為此，我國在十二·五規(guī)劃中制定了兩個約束性指標(biāo)：能耗下降16%；CO2排放下降17%。

CO2排放除了能源利用之外，其他國民經(jīng)濟(jì)部門，如化肥產(chǎn)業(yè)，若用碳基石化資源來生產(chǎn)基礎(chǔ)化肥——合成氨，同樣也會排放CO2。若以煤為原料，元素平衡式如下：

可見，生產(chǎn)1tNH3，會同時排出2.28t CO2，其排放的CO2量很為可觀。故而化肥產(chǎn)業(yè)更應(yīng)自覺減排CO2，以消化十二·五規(guī)劃中設(shè)定的CO2排放下降17%的約束性指標(biāo)。本文提出如下應(yīng)對措施。

（1）生產(chǎn)固碳化肥產(chǎn)品

利用基礎(chǔ)化肥液氨能與CO2反應(yīng)的特性，將合成氨生產(chǎn)過程中釋放出來的CO2固定，并固化為固體化肥產(chǎn)品，從而達(dá)到減排CO2之目的，這是一個既生產(chǎn)化肥又達(dá)到減排CO2的一舉兩得之舉。

若以液NH3為原料來生產(chǎn)NH4NO3，NH4Cl，（NH4）2SO4等化肥產(chǎn)品，或用NH3生產(chǎn)其他下游產(chǎn)品，則并無固碳功能。在氮肥生產(chǎn)中，只有尿素和碳酸氫銨兩種化肥產(chǎn)品具有固碳功能，反應(yīng)式如下：

由反應(yīng)式可見，碳酸氫銨的固碳功能最為理想，優(yōu)于尿素。

用元素平衡式可以分析，不論以何種原料（煤、石油、天然氣）生產(chǎn)碳酸氫銨，都能固定系統(tǒng)中釋放出的所有CO2，液氨還有多余可供進(jìn)一步減排之用。而生產(chǎn)尿素時，只有以天然氣、輕油為原料系統(tǒng)的CO2才能全部固定；若以煤為原料，系統(tǒng)并不能固定所有的CO2，仍有部分CO2要排入大氣。

（2）固碳技術(shù)

將碳基石化資源利用過程中排出的CO2固定住并存封，使之不排入大氣，就是“固碳技術(shù)”。

先考察一下目前世界關(guān)注并正在開發(fā)的 “深埋固碳技術(shù)”，包括脫碳、壓縮、封存三個階段。

用物理或化學(xué)吸收法將石化電廠或其他產(chǎn)業(yè)排出的CO2吸收下來，再解吸回收為純CO2氣體（第一階段）；在高壓下壓縮為液態(tài)（第二階段）；液化后將其深埋封存于海洋深處或地下深處（第三階段）。

化肥產(chǎn)業(yè)之一的合成氨生產(chǎn)中，將系統(tǒng)中產(chǎn)生的CO2脫除及回收是工藝的要求，故而脫碳技術(shù)是一項(xiàng)現(xiàn)成而成熟的技術(shù)，即對于合成氨工藝而言，“深埋固碳技術(shù)”的前兩階段（脫碳和壓縮）并不困難，只要將壓縮成液態(tài)的CO2去封存深埋即可。

由此可見，化肥產(chǎn)業(yè)開發(fā) “深埋固碳技術(shù)”具有獨(dú)特的行業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，這是排碳大戶火電站所不具備的。建議政府相關(guān)部門組織團(tuán)隊(duì)協(xié)作，建設(shè)我國 “深埋固碳技術(shù)”示范裝置。開發(fā)出的技術(shù)不但可在本行業(yè)應(yīng)用，還可推廣到傳統(tǒng)的石化電站，在我國CO2減排中發(fā)揮作用。項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)建議從國際能源署碳融資基金獲得。

4.3 節(jié)能與低碳經(jīng)濟(jì)

全球化時代的節(jié)能已提升到一個嶄新的高度。節(jié)能也已賦予了全新內(nèi)容：因?yàn)楣?jié)能不單聯(lián)系著經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)品的成本，同時還與氣候變化等因素相關(guān)聯(lián)。基于能源主要來自碳基石化資源的實(shí)際情況，故而能耗越高，CO2排放也越多。為此，各國政府積極倡導(dǎo)以減排CO2為主旋律的節(jié)能型低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。節(jié)能即減少碳足跡的理念已滲透到國民經(jīng)濟(jì)社會生活的方方面面。

對于化肥產(chǎn)業(yè)而言，由于技術(shù)復(fù)雜，我國的化肥裝置基本上依靠引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，而西方發(fā)達(dá)國家已將其定位為夕陽產(chǎn)業(yè)，不再繼續(xù)發(fā)展。并且在知識經(jīng)濟(jì)時代，知識技術(shù)封鎖與壟斷的情況下，欲使裝置能耗指標(biāo)有所突破，將能耗進(jìn)一步降低，難度不小。

本文認(rèn)為，化肥產(chǎn)業(yè)的節(jié)能與低碳經(jīng)濟(jì)，應(yīng)重點(diǎn)開展以消化吸收先進(jìn)技術(shù)的知識核心為主，進(jìn)行自主知識創(chuàng)新，然后以創(chuàng)新知識為導(dǎo)引，開發(fā)與我國國情相適應(yīng)、具有中國特色的化肥新技術(shù)，這是引領(lǐng)我國傳統(tǒng)化肥產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)新的節(jié)能型低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式并走向化肥強(qiáng)國的合理途徑。

4.4 探索研究新的化肥生產(chǎn)方法

人類施用化肥使農(nóng)作物增產(chǎn)，雖然不足一百年時間，然而隨著世界人口的快速增長，城市的不斷擴(kuò)張，糧食的需求大為增加，因而現(xiàn)在人類已離不開化肥。

但是，隨著全球化和低碳經(jīng)濟(jì)時代的到來，人類必須重新審視傳統(tǒng)化肥生產(chǎn)方法和過程，權(quán)衡化肥生產(chǎn)對人類的利弊得失。

傳統(tǒng)化肥生產(chǎn)主要存在兩方面的問題：原料問題；投資與能耗問題。

若以基礎(chǔ)化肥合成氨來考察上述兩問題：工業(yè)上合成氨生產(chǎn)的原料以碳基石化資源（煤、石油、天然氣）為主，與傳統(tǒng)火電廠的原料相同。從而其弊端亦同時顯現(xiàn)：排出的三廢物質(zhì)污染了人類生存環(huán)境，尤其是排出的CO2溫室氣體使天氣變化無常，全世界深受其害，此點(diǎn)最為令人憂慮！另一方面，碳基資源是不可再生的，經(jīng)過一二百年的挖掘已逐年減少，有朝一日終究會枯竭。現(xiàn)在西方發(fā)達(dá)國家都將本國煤炭石油等作為戰(zhàn)略資源不再繼續(xù)開采。

同時，化肥生產(chǎn)的建設(shè)投資和生產(chǎn)能耗也十分巨大，亟需改革。仍以合成氨為例，由于采用碳基原料及高溫高壓條件下操作，建設(shè)合成氨生產(chǎn)裝置的投資費(fèi)十分昂貴，新建一套大型化肥裝置需數(shù)十億人民幣；另外，單位化肥產(chǎn)品能耗也很高，如果沿襲傳統(tǒng)的合成氨生產(chǎn)路線，能耗已臨近極限，約為超過理論能耗的50%～100%，已不可能有大的突破。

為此，人類必須未雨綢繆，針對上述兩大問題開展探索研究。不言而喻，西方發(fā)達(dá)國家必然會率先開展探索性實(shí)驗(yàn)研究，只是未報道而已。

我國的應(yīng)對措施：① 首先要搜集西方發(fā)達(dá)國家針對上述問題而開展研究的科技信息；②同時，國家科技部也應(yīng)組織班子，啟動上述兩方面的實(shí)驗(yàn)探索研究。