深瞳工作室出品
科技日報記者 張曄 實習(xí)生 胡澤妍 策劃 趙英淑 滕繼濮
煙波浩渺，海天一色，港珠澳大橋如長龍臥波，飛騰在湛藍海面上。春節(jié)期間，科技日報記者來到串連起港珠澳大橋的幾座人工島景觀平臺，腳下一種特殊的板材引起記者注意。它的紋理像竹節(jié)般整齊劃一，腳感又厚實堅韌。
來自杭州大索科技有限公司（以下簡稱“大索公司”）的沈海鷹告訴記者：“港珠澳大橋人工島景觀平臺全部采用我們生產(chǎn)的高耐戶外竹材，總面積2萬余平方米，延綿數(shù)公里?！?/p>
港珠澳大橋建成6年來，這些以竹子為基材的復(fù)合板材，經(jīng)歷了陽光暴曬、海水腐蝕、臺風(fēng)肆虐，卻依然堅固如初。
我國是世界最大竹種植國、竹材生產(chǎn)國，2023年竹產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值5412億元，出口額超160億元。竹子具有生長快、強度高等特點，通過“以竹代塑”“以竹代鋼”，竹材正成為一顆冉冉升起的材料新星。
但記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，我國竹資源利用相對粗放，竹材制品企業(yè)規(guī)模偏??；國內(nèi)市場價格“內(nèi)卷”、企業(yè)創(chuàng)新能力不足，環(huán)保和性能指標堪憂；進軍歐美高端市場，缺少應(yīng)對環(huán)保、質(zhì)量“雙壁壘”的措施。對此，相關(guān)專家和企業(yè)建議，應(yīng)加強新型復(fù)合竹材技術(shù)難點攻關(guān)，建立竹材碳足跡標準，提升竹材產(chǎn)業(yè)含“綠”量和含“新”量。
小竹子帶動富民大產(chǎn)業(yè)
黔北群山，綠竹猗猗。貴州省遵義市桐梓縣高山村方竹種植大戶金孝方告訴記者，他家承包了400畝林地，年收入30多萬元，靠著竹林經(jīng)濟走上致富路。
桐梓縣的發(fā)展只是下“竹”功夫、做“竹”文章的一個縮影。近年來，發(fā)展竹產(chǎn)業(yè)已成為富民強企、鄉(xiāng)村振興的重要途徑，在浙北、福建、江西、貴州等地，越來越多的農(nóng)民靠著竹子鼓起腰包。
竹子是我國獨具優(yōu)勢的植物品種。我國竹類資源、面積、蓄積量均居世界第一，也是全球竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、竹制品生產(chǎn)最多、貿(mào)易量最大的國家。目前，我國竹林面積已超過1億畝，占世界竹產(chǎn)品貿(mào)易總額60%以上；從竹資源受益的農(nóng)村人口近5000萬。
竹子具備強度高、韌性好、可降解再生等特點，以其為基礎(chǔ)的各類復(fù)合竹材料應(yīng)用廣泛。目前，我國已有重組竹、竹編工藝品、竹纖維制品、竹碳制品等100多個系列上萬個品種。進入21世紀以來，以竹產(chǎn)品為基礎(chǔ)開發(fā)的可再生材料嶄露頭角，顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
“目前，全球竹資源大多分布在發(fā)展中國家，歐美發(fā)達國家沒有大規(guī)模種植。我國不僅竹資源豐富，而且加工能力具有比較優(yōu)勢?！蹦暇┝謽I(yè)大學(xué)竹業(yè)研究院副教授婁志超說，如何用好竹資源是我國材料領(lǐng)域繞不開的必答題。
2023年，國家發(fā)改委等部門印發(fā)的《加快“以竹代塑”發(fā)展三年行動計劃》提出，到2025年，竹材綜合利用率提高20%。
我國還與國際竹藤組織聯(lián)合發(fā)布“以竹代塑”全球行動計劃，呼吁相關(guān)組織與政府部門在發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃中納入“以竹代塑”元素，共同推動塑料污染的減少。
此外，從植物學(xué)分類來說，竹子并非人們通常理解的“樹木”，而是禾本科中的一種巨型草本植物。研究表明，竹子生長速度快，固碳效果遠超普通林木，是名副其實的“碳匯大王”。
“竹林吸收的二氧化碳是杉木的1.46倍，我國竹林每年可實現(xiàn)減碳1.97億噸、固碳1.05億噸，減碳固碳總量達3.02億噸。”浙江省竹產(chǎn)業(yè)協(xié)會秘書長王進說，林草碳匯是實現(xiàn)碳中和目標的壓艙石，而竹產(chǎn)業(yè)在林草碳匯中發(fā)揮重要作用，許多竹制品的全生命周期碳足跡甚至是“負碳”。
王進表示，以竹子為基材的復(fù)合材料，通過“以竹代塑”等場景應(yīng)用，建立了一個千億級別的新型生物質(zhì)材料產(chǎn)業(yè)體系。
竹材雖好仍需創(chuàng)新升級
竹子外圓中空，直徑小、生長快，淀粉糖類等營養(yǎng)成分豐富，極易腐朽霉變。竹加工的通行辦法是把竹子劈成條狀，進行炭化熱解去除半纖維素，再用膠水浸漬擠壓成型。但是，竹子表面竹青含硅，內(nèi)里竹黃含蠟，竹纖維呈單一縱向排列，因此加工處理起來比木材更為復(fù)雜。
竹子加工制造要求較高，而國內(nèi)竹材加工企業(yè)普遍規(guī)模偏小、創(chuàng)新不足，且近年來國內(nèi)市場價格“內(nèi)卷”嚴重，導(dǎo)致先進技術(shù)普及不高，落后工藝大行其道。
婁志超透露，在戶外竹材、室內(nèi)集成材和重組竹材三大應(yīng)用場景中，戶外竹材大量使用浸漬重金屬或是劇毒化學(xué)防腐劑，既污染環(huán)境，又難長效防護；室內(nèi)集成材原料利用率僅50%—60%，成本高于木地板；重組竹材用膠多、甲醛釋放量大，不適宜在封閉環(huán)境使用。
“這樣的產(chǎn)品，歐美市場進不去，國內(nèi)市場口碑差?！鄙蚝ｚ椄嬖V記者，“如果在生產(chǎn)管理包括對原料及輔料工藝上過于粗放，我國竹材產(chǎn)業(yè)將面臨較大的挑戰(zhàn)。”
一位不愿透露姓名的行業(yè)專家也表示，我國竹材產(chǎn)業(yè)目前存在諸多問題，如勞動密集度高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模偏小、產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重、研發(fā)力量相對薄弱以及消費市場培育不足等。例如，國內(nèi)產(chǎn)值超過億元的竹企業(yè)僅有百余家，而規(guī)模最大的企業(yè)年產(chǎn)值也不過10億元，其抗風(fēng)險能力和國際競爭力均顯得嚴重不足。
過去，國內(nèi)竹材制品依靠“負碳”標簽和可替代木材等優(yōu)勢開辟了部分歐美市場。然而，較為單一的產(chǎn)品類型和應(yīng)用場景，限制了其擴大市場份額的可能。
此外，長期以來我國在貿(mào)易法規(guī)、檢測標準、綠色技術(shù)等方面缺少話語權(quán)，導(dǎo)致國內(nèi)竹材面臨的質(zhì)量和環(huán)保壁壘漸高，競爭力趨弱。
2013年，歐盟正式實施木材法規(guī)（EUTR），明確要求對木制品進行風(fēng)險評估。美國、澳大利亞、日本和韓國等也要求進口木制品要通過FSC森林認證。
婁志超介紹，除了FSC認證，我國林木產(chǎn)品在出口歐美日等國家時，還面臨著多項法規(guī)的嚴格約束，這些法規(guī)主要集中在國際標準體系認證、包裝及標志、有毒有害物質(zhì)限量以及有害生物防護等方面。
打開高端市場要過環(huán)保低碳關(guān)
沈海鷹每年都去歐洲參加展會、走訪客戶，路經(jīng)西班牙馬德里國際機場時，他都會抬頭仔細觀察大廳頂棚。
馬德里國際機場共有24萬平方米的頂棚使用了竹材，這是迄今世界上最大的竹材屋頂工程。“傳統(tǒng)的機場頂棚多采用鋁合金材料，如果用竹材，最大的挑戰(zhàn)就是防火防腐，并衍生出環(huán)保、力學(xué)等一系列技術(shù)挑戰(zhàn)。我們經(jīng)過近一年的研發(fā)，終于攻克了這個難題?！鄙蚝ｚ椪f。
大索公司成功拿下馬德里機場頂棚工程的背后，離不開中國林業(yè)科學(xué)研究院、南京林業(yè)大學(xué)等科研單位的成果。
自2016年起，婁志超團隊開始研發(fā)“綠色低碳重組竹材”系列技術(shù)。他們研發(fā)出竹材體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)溫和熱解新技術(shù)、低醛低酚環(huán)保型新一代膠黏劑，以及竹產(chǎn)品全生命周期碳足跡評價方法等。
“針對竹子含營養(yǎng)物質(zhì)戶外使用易霉變特點，我們研發(fā)出溫和熱解新技術(shù)，將熱處理溫度和時間減少一半以上，耗能大大降低。”婁志超介紹，該技術(shù)可實現(xiàn)竹材體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)徹底去除和纖維素的無損保留，使竹材在戶外使用5年無需防腐遏霉維護處理。
而低分子量、易潤濕浸漬的低醛低酚樹脂，可以在熱固化時封堵甲醛、苯酚在竹纖維細胞內(nèi)的釋放“通道”，阻止其溢出，進一步強化重組竹材的防腐性能。
日本愛克工業(yè)株式會社（AICA）旗下的愛克太爾新材料（南京）有限公司是全球竹材膠市場占有率最高的企業(yè)。AICA中國總裁兼亞太高級副總裁邊國民介紹：“我們與中國林業(yè)科學(xué)研究院、南京林業(yè)大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的新一代膠黏劑，游離醛和游離酚分別降低33.3%和91.5%，甲醛釋放量較傳統(tǒng)重組竹材降低97%，比全球最嚴苛環(huán)保標準還要低16%?！?/p>
醛酚膠黏劑是竹木加工不可或缺的重要原料，我國每年生產(chǎn)膠黏劑使用的苯酚達數(shù)百萬噸。邊國民告訴記者，為擺脫對苯酚的依賴，2023年愛克太爾與婁志超團隊依托國家重點研發(fā)計劃項目，通過國際科技創(chuàng)新合作，進一步研發(fā)出用木質(zhì)素替代苯酚，不僅解決了造紙廢水污染的難題，還可提升重組竹材的生物質(zhì)替代量，滿足日趨嚴格的歐盟法規(guī)。
2023年10月，全球首個“碳關(guān)稅”——歐盟碳邊境調(diào)節(jié)機制（CBAM）法規(guī)開始實施。盡管目前碳關(guān)稅尚未直接針對林木產(chǎn)品，但其引發(fā)的鏈式反應(yīng)最終會傳導(dǎo)至上游企業(yè)和基礎(chǔ)材料領(lǐng)域。
為應(yīng)對歐美國家陸續(xù)上線的“碳關(guān)稅”，南京林業(yè)大學(xué)建立起覆蓋我國12個省份竹資源特征和6種竹加工技術(shù)類別的產(chǎn)品碳足跡核算數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了全生命周期碳足跡評價模型和方法，明晰了重組竹制造11個步驟、1152種工藝參數(shù)下碳足跡量化數(shù)據(jù)，為打開高端市場提供了綠色低碳“通行證”。
合力推動竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
國內(nèi)外多項案例已經(jīng)證明，復(fù)合竹材的力學(xué)性能和環(huán)保指標能夠滿足大型工程的要求，在“以竹代塑”行動計劃和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略推動下，對于滿足指標的復(fù)合竹材予以優(yōu)先使用亦在情理之中。
但是，受復(fù)雜多變的國內(nèi)外經(jīng)濟形勢影響，近年來，竹材市場反而呈現(xiàn)持續(xù)萎縮現(xiàn)象。
王進認為，竹產(chǎn)業(yè)跨越了一二三產(chǎn)，單靠某一部門無法實現(xiàn)政策全覆蓋，各級政府應(yīng)制定竹產(chǎn)業(yè)三產(chǎn)融合發(fā)展規(guī)劃，建立跨部門協(xié)調(diào)機制，統(tǒng)籌農(nóng)業(yè)農(nóng)村、工業(yè)和信息化、文化旅游等部門的資源，引導(dǎo)企校院合作創(chuàng)新，助力三產(chǎn)融合發(fā)展。
王進建議對竹林基地實施分類管理，保障原料供給質(zhì)量。對竹林基地灌溉設(shè)施、林間道路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，給予土地開墾、竹苗種植等方面的補貼，鼓勵企業(yè)和竹農(nóng)建設(shè)規(guī)?；?、標準化的竹林基地。引導(dǎo)金融機構(gòu)加大對竹產(chǎn)業(yè)信貸支持，對符合條件的貸款給予利率優(yōu)惠，通過建立風(fēng)險補償基金等方式，降低金融機構(gòu)的信貸風(fēng)險，鼓勵其為竹企業(yè)和竹農(nóng)提供中長期貸款。
婁志超表示，維護中國竹產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新方面的優(yōu)勢地位非常重要。一方面，要支持“企—校—院”創(chuàng)新聯(lián)合體建設(shè)，支持科研機構(gòu)和企業(yè)開展竹產(chǎn)品、竹材加工技術(shù)和裝備研發(fā)，重點攻克自動化、連續(xù)化和智能化技術(shù)難題，對取得關(guān)鍵技術(shù)突破的研發(fā)項目，給予科研經(jīng)費資助；另一方面，要積極參與竹產(chǎn)業(yè)相關(guān)國際標準制定，并重視國家、行業(yè)、地方和協(xié)會團體標準的制定，力促多行業(yè)管理部門及標委會的協(xié)作，包括一些以竹代塑產(chǎn)品標準，以及竹食品標準、竹結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范等。加強竹制品檢驗檢測，提高市場準入的質(zhì)量和環(huán)保門檻，樹立中國竹產(chǎn)品在國際和國內(nèi)的品牌形象。
在“雙碳”目標大背景下，竹材料作為我國特有的寶貴天然資源，其開發(fā)利用具有重要意義。只有全社會形成合力，共同推動竹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，才能為我國竹產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級注入新的活力，真正把綠水青山轉(zhuǎn)化成為金山銀山。
延伸閱讀丨竹制品面臨“碳壁壘”風(fēng)險
科技日報記者 張曄
目前，我國竹子種類、面積、蓄量，竹產(chǎn)品產(chǎn)量、品類、加工水平及國際貿(mào)易量均居國際領(lǐng)先地位，相關(guān)技術(shù)專利授權(quán)數(shù)和論文發(fā)表數(shù)量占全球總數(shù)70%以上，中國頒布竹標準數(shù)量超世界竹標準總數(shù)90%。
但是在國際貿(mào)易中，竹資源匱乏甚至空白的歐美發(fā)達國家卻占據(jù)主導(dǎo)權(quán)，竹子及其制品仍屬于木產(chǎn)品并執(zhí)行相應(yīng)法規(guī)。比如歐美國家強制要求進口木制品進行FSC認證，實際就是一項綠色貿(mào)易壁壘政策。
除FSC認證，歐盟《原產(chǎn)國標簽法》、REACH法規(guī)，美國《中國木制工藝品輸美檢疫要求最終法案》《雷斯法案》和《復(fù)合木制品甲醛標準法案》等都對進口木制品提出相關(guān)要求。
近年來，國際貿(mào)易中，打著環(huán)保標簽的綠色規(guī)則制度愈發(fā)嚴格。
一方面，歐美國家要求政府采購必須購買生產(chǎn)過程符合政策要求的商品；另一方面，采取“貿(mào)易鼓勵安排”政策，即如果出口到相關(guān)國家的商品包括林產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程符合貿(mào)易規(guī)則要求，就可以享受一定比例的關(guān)稅折扣。
與此同時，以產(chǎn)品碳足跡為核心的“碳壁壘”，正成為國際競爭中的新型技術(shù)性貿(mào)易壁壘。計算碳足跡、發(fā)展碳標簽，一定程度上將會成為國際貿(mào)易的綠色通行證。而我國竹材企業(yè)在這方面的意識普遍不強。
專家預(yù)計，未來將會有至少超過2萬億元的中國出口商品直接面對碳關(guān)稅壁壘，或者隱形碳成本的挑戰(zhàn)。
在歐盟實施碳邊境調(diào)節(jié)機制（CBAM）的修正法案后，美國、日本等發(fā)達國家也紛紛通過制定“清潔競爭法案”、農(nóng)產(chǎn)品碳標簽制度，形成事實上的碳關(guān)稅。這些都將對中國乃至全球貿(mào)易、產(chǎn)業(yè)格局等諸多方面產(chǎn)生深遠影響。
