竹纏繞 綠色低碳的中國創(chuàng)造

文/本刊記者 楊陽

竹纏繞復合管

2020年3月1日，《竹纏繞復合管》國家標準開始實施。此標準將對竹纏繞復合管的廣泛應用起到極為關鍵的作用。為提升竹纏繞復合管產(chǎn)品性能品質、增強產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、促進產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。早在2017年，國家標準化管理委員會就下達了《竹纏繞復合管》國家標準制定計劃，并組織開展了標準的研制。時至2019年10月20日，國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會在浙江義烏召開新聞發(fā)布會，批準發(fā)布了《竹纏繞復合管》國家標準。

竹纏繞復合材料是指以竹子為基材，以樹脂為膠黏劑，采用纏繞工藝加工成型的新型生物基材料。竹纏繞復合材料，突破人類幾千年來對竹子應用的傳統(tǒng)認知，拉開了傳統(tǒng)竹產(chǎn)業(yè)革命的帷幕。竹纏繞復合材料技術可以廣泛應用于管道、管廊、房屋、容器、交通工具、軍工產(chǎn)品等多個領域。目前，竹纏繞復合材料產(chǎn)品竹纏繞復合管、竹纏繞復合管廊、竹纏繞整體組合式房屋已進入推廣應用和產(chǎn)業(yè)化階段。

中國創(chuàng)造的綠色制造

竹子是世界上分布最為廣泛的森林資源之一，也是世界上生長最快的植物之一，全球竹類植物有88屬1642種，面積約3150萬公頃。由于竹子的生長特性，可以實現(xiàn)一次種植永續(xù)利用，是典型的綠色材料。科學合理的采伐不但不會破壞竹林，還能調節(jié)竹林結構，提高竹林等級，改善立地條件，促進竹林穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，充分發(fā)揮竹林的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

我國是世界上最主要的產(chǎn)竹國，竹類資源、竹林面積、竹材蓄積和產(chǎn)量均居世界首位。目前，我國竹材產(chǎn)量約為4000萬噸，僅占可砍伐量的1/4左右，尚有1.1億噸竹材還未開發(fā)利用，中國竹資源尚屬于閑置資源，仍有很大利用空間。

竹纏繞復合材料是一種新型的綠色材料，可廣泛替代水泥、玻璃鋼、塑料等不可回收的高污染和高能耗原材料。竹纏繞復合材料具有低碳、節(jié)能、減排等優(yōu)勢，竹子不但是速生植物，而且我國竹林面積大、竹資源豐富，可以充分保障竹材料的供應，符合“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”的人類發(fā)展理念。竹纏繞復合材料具有質輕高強、保溫隔音、抗震抗形變、防火耐高溫、耐候耐腐蝕等優(yōu)點，且成本比同類產(chǎn)品便宜。

竹纏繞復合材料是由浙江鑫宙竹基復合材料科技有限公司（以下簡稱“鑫宙公司”）和國際竹藤中心（以下簡稱“竹藤中心”）組成的研發(fā)團隊，自2007年起，經(jīng)過10余年不懈努力，開創(chuàng)性地研發(fā)出的將竹子采用纏繞工藝加工成型的新型生物基材料。其中，竹纏繞復合材料產(chǎn)品竹纏繞復合管是我國獨立研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的創(chuàng)新型竹產(chǎn)品之一，也是全球第一條可產(chǎn)業(yè)化的生物基管道。

竹纏繞復合壓力管以竹子為基材、樹脂為膠黏劑，采用纏繞工藝加工成型，是一種生物基復合管道，其結構由內(nèi)向外依次為內(nèi)襯層、增強層和外防護層，三者用膠黏劑粘結為一體。內(nèi)襯層由防腐性能優(yōu)異的樹脂和竹纖維無紡布、竹針織氈制成，起到使用安全、防滲漏、保證內(nèi)壁光滑、減少磨阻等作用；增強層由連續(xù)化竹篾材料通過環(huán)向纏繞和縱向曲面纏繞的組合形式纏繞而成，為主要承重承壓部分；外防護層采用防水、防腐較好的樹脂和防輻射填料制成。竹纏繞復合壓力管利用可再生的竹材加工而成，具有性價比高、低碳環(huán)保、抗震抗沉降能力強、保溫性能好等特點，可以替代由不可再生原材料生產(chǎn)的水泥管、鋼管、塑料管等傳統(tǒng)管道。

竹子培育過程可以有效儲碳，加工成管材后還可繼續(xù)固碳；竹纏繞復合管生產(chǎn)全過程能耗遠低于傳統(tǒng)管道，節(jié)能減碳效果顯著；同時，由于替代了鋼鐵、水泥等原材料，能明顯減少鋼鐵、水泥、塑料等生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放量，形成了固碳儲碳與節(jié)能減碳的疊加效應。

竹纏繞復合管的生產(chǎn)全過程能耗要明顯低于螺旋焊管、水泥鋼筋混凝土管、塑料管等傳統(tǒng)管道，以管徑1米管道為例，在相同使用條件下，每生產(chǎn)1米的各種管道，竹纏繞復合管比螺旋焊管、水泥鋼筋混凝土管分別可節(jié)能165.4千克標準煤、50.6千克標準煤；與塑料管相比，累計能耗降低3.4倍，總環(huán)境負荷降低7.19倍。因此，節(jié)能減排效果顯著。此外，該技術對可再生的竹子進行定期擇伐生產(chǎn)竹纏繞復合管，有效發(fā)揮了竹子生長及使用過程中優(yōu)異的固碳儲碳效益，對控制溫室氣體排放具有重要意義。

技術上的不斷突破

竹子作為一種優(yōu)質的天然材料，其工業(yè)產(chǎn)品廣泛應用于車輛、船舶、運輸、建筑、包裝、環(huán)保和人們的日常生活。竹材傳統(tǒng)利用方式包括物理利用、化學利用和生物利用等，竹材產(chǎn)品大致可分為傳統(tǒng)日用竹制品、竹工藝品、竹建筑、竹材人造板類產(chǎn)品、竹筍加工品、竹漿造紙、竹纖維制品、竹炭和竹醋液、竹葉提取物等。竹纏繞復合材料不同于傳統(tǒng)竹產(chǎn)品主要表現(xiàn)在它充分發(fā)揮了竹材軸向拉伸強度高的特性，通過纏繞工藝制成新型生物基復合材料，從而突破了竹材傳統(tǒng)平面層積熱壓技術及其應用領域。目前，我國研發(fā)并創(chuàng)立竹纏繞復合材料產(chǎn)業(yè)的初級理論及生產(chǎn)體系，實現(xiàn)了竹纏繞復合材料產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。竹纏繞復合管在“十三五”國家重點研發(fā)計劃“林業(yè)資源培育及高效利用技術創(chuàng)新”重點專項項目支持下，在竹纏繞復合管制造技術等多方面獲得了重大突破。

在原材料選擇方面，通過對竹材適用性竹種篩選、竹材分類及其材性評價，比較不同竹種間差異，研發(fā)團隊篩選強度高、韌性好及加工成本低的竹種，采取竹材科學分類的方法，降低材料成本。

在基材生產(chǎn)方面，研發(fā)團隊開發(fā)竹纏繞復合材料產(chǎn)品用連續(xù)竹篾自動加工設備，實現(xiàn)竹纏繞復合材料的基材竹篾的高效自動化、高出材率和規(guī)格統(tǒng)一的生產(chǎn)。

在產(chǎn)品加工工藝方面，研發(fā)團隊通過竹材濕熱處理、樹脂改性與固化工藝等研究，優(yōu)化竹篾纏繞、膠合固化等工藝，開發(fā)成套加工設備，制造竹纏繞復合材料產(chǎn)品。

在信息化管理方面，研發(fā)團隊建立竹纏繞復合材料信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)竹纏繞復合材料產(chǎn)品的可追溯性，制定竹纏繞復合材料產(chǎn)品及其生產(chǎn)規(guī)范的相關標準，保證產(chǎn)品質量的可控性。

落戶革命老區(qū) 助力脫貧攻堅

我國山區(qū)占國土總面積的69%，山區(qū)人口占全國總人口的56%，這些地區(qū)貧困人口相對集中，經(jīng)濟社會發(fā)展相對滯后，民生問題十分突出。而竹林大多分布在山區(qū)，是山區(qū)群眾和地方財政的主要經(jīng)濟來源。近年來，我國竹林面積以每年20萬公頃以上的速度增長，大力發(fā)展竹纏繞復合材料產(chǎn)業(yè)，可以加快竹資源培育，增加竹纏繞復合材料產(chǎn)品生產(chǎn)，為山區(qū)農(nóng)民帶來實惠，竹林將成為竹產(chǎn)區(qū)農(nóng)民經(jīng)濟收入的重要來源。

國家林業(yè)和草原局副局長劉東生曾在2018年“兩會”提案中表示，盛產(chǎn)竹子的邊遠山區(qū)或貧困鄉(xiāng)村，竹材利用多年來一直處于利用率、附加值低的水平，利用量僅占可砍伐量的1/4，至今尚有至少1.1億噸以上的竹資源未開發(fā)利用，因此，竹纏繞復合新材料的成功研發(fā)，可將邊遠山區(qū)的竹資源充分利用，提高竹子的附加效益，固碳儲碳的同時增加農(nóng)戶就業(yè)，提高農(nóng)戶受益，是一條精準扶貧的好路子。

據(jù)有關專家計算，1000萬噸竹纏繞復合管道需要消耗2500萬噸毛竹，總價值近200億元；其中，毛竹領域可使得500萬農(nóng)戶增收，戶均增收4000元左右；竹材加工領域可解決75萬農(nóng)村勞動力就業(yè)，人均年收入近3萬元左右；竹纏繞產(chǎn)品領域可提供就業(yè)崗位10萬個，人均年收入6萬元左右。

2019年1月，革命老區(qū)福建省龍巖市永定區(qū)的竹纏繞復合管項目一期正式建成投產(chǎn)。該項目規(guī)劃占地面積1000畝，總投資達15億元，分5年完成。這次投產(chǎn)的一期工程規(guī)劃建設第一個生產(chǎn)單元，用地104畝，興建竹纏繞復合管生產(chǎn)線4條，年產(chǎn)竹纏繞復合管2.5萬噸，可實現(xiàn)年產(chǎn)值2.6億元。該項目被福建省政府確定為重點扶貧項目，得到了福建省扶貧辦公室、福建省林業(yè)廳的大力支持。

竹纏繞房屋

據(jù)中國革命老區(qū)促進會聯(lián)合辦公室主任董永生透露，目前，國內(nèi)在建或洽談中的竹纏繞項目有20多個，幾乎都在國家級貧困縣或革命老區(qū)。除了已經(jīng)正式建成投產(chǎn)于革命老區(qū)福建省龍巖市永定區(qū)的竹纏繞復合管項目外，貧困縣河南洛寧、湖北通山、湖南綏寧、云南鹽津等10余個項目已與政府成功簽約，竹纏繞技術將幫助上百萬竹農(nóng)脫貧致富。

通過“一帶一路”走出國門

對森林的過度采伐和利用是造成目前全球環(huán)境問題的根源之一。竹纏繞技術的成功應用，受到了國際竹藤組織、聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織等國際機構，以及亞洲、非洲、拉丁美洲各國和世界多個地區(qū)的高度重視和普遍關注。

2018年9月，習近平主席在中非合作論壇北京峰會開幕式發(fā)表主旨講話，指出中國愿同非洲國家密切配合，為非洲實施50個綠色發(fā)展和生態(tài)環(huán)保援助項目，包括建設中非竹子中心，幫助非洲開發(fā)竹藤產(chǎn)業(yè)。

“一帶一路”沿線的東南亞和非洲國家及地區(qū)處于世界最大的竹產(chǎn)區(qū)，竹資源豐富。東南亞約有竹子50多屬900多種：既有叢生竹，又有散生竹，前者約占3/5，后者約占2/5，其中，有經(jīng)濟價值的約有100多種。主要產(chǎn)竹國家有緬甸、泰國、柬埔寨、越南、印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓等。其中，緬甸有竹林面積217萬公頃，泰國100萬公頃，柬埔寨287萬公頃，越南13萬公頃，印度尼西亞6萬公頃。非洲大陸地區(qū)的竹種主要包括原生的低地竹（叢生竹）、高低竹（散生竹）和引進的馬來甜龍竹、龍竹等。其中，尼日利亞、埃塞俄比亞、肯尼亞、烏干達和坦桑尼亞是非洲最大的5個竹產(chǎn)區(qū)，竹林面積統(tǒng)計為276萬公頃。“一帶一路”沿線國家豐富的竹資源可以為竹纏繞復合管加工提供充足的原料。

開發(fā)高附加值的竹纏繞復合管創(chuàng)新產(chǎn)品有利于“一帶一路”國家及沿線區(qū)域統(tǒng)籌利用當?shù)刎S富的竹資源，形成橫貫亞洲東、中、西和聯(lián)結南北方的竹材產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟走廊，進一步釋放開發(fā)開放、互聯(lián)互通與創(chuàng)新創(chuàng)造的活力。通過竹纏繞復合管制造技術的推廣應用，有助于提高當?shù)刂癫漠a(chǎn)品的附加值，促進“一帶一路”沿線發(fā)展中國家的勞動力就業(yè)，改善竹產(chǎn)區(qū)生活水平，增加竹農(nóng)收入，從而為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化升級服務。

2019年，鑫宙公司先后考察了菲律賓、尼泊爾、緬甸、老撾、牙買加、埃塞俄比亞、喀麥隆、委內(nèi)瑞拉、巴西等主要竹產(chǎn)區(qū)國家。國家林草局竹纏繞復合材料工程技術研究中心主任葉柃表示，他們將采取輸出技術、輸出裝備等多種形式加快適應 “一帶一路”建設的發(fā)展要求，促進竹資源產(chǎn)業(yè)國的居民增加就業(yè)，提高收入水平，為世界節(jié)能減排和消滅貧困貢獻“中國力量”。目前，已有尼泊爾、緬甸、菲律賓、埃塞俄比亞等多個國家與鑫宙公司達成竹纏繞項目合作協(xié)議。其中，尼泊爾項目預計將在一年的時間內(nèi)建成一期工程。在未來3～5年，預計將有10個以上竹纏繞項目在海外建成投產(chǎn)，逐步發(fā)展形成至少500億美元以上的海外市場規(guī)模，帶動項目所在國50萬人脫貧。