安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), Joumal of Anhui Agri..Si.2010,38(7):3668-3670貴任編轎金炎資任校對傅真治基于生態(tài)足跡的甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)分析賈春蓉!,夏訓(xùn)峰2,席北斗2,張軍1(1.西華師范大學(xué)國土資源學(xué)院,四川南充65m02中國環(huán)境科學(xué)研究院,北京1002要采用生態(tài)足跡方法對甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)各子系統(tǒng)(農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、乙醇生產(chǎn)、循環(huán)生產(chǎn)和廢物處理4個子系統(tǒng))的生態(tài)占用、資源循環(huán)利用和污染排放等情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的延長伴隨著生態(tài)足跡的增長,其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)生足跡占用面積最大;生態(tài)足跡的經(jīng)濟(jì)效益隨產(chǎn)業(yè)鏈的延長而增加,說明延長產(chǎn)業(yè)鏈可以提高資源利用效率;循環(huán)生產(chǎn)和廢物處理子系統(tǒng)解決了乙醉生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染問題;系統(tǒng)的能源生態(tài)足跡和水生態(tài)足跡較大,應(yīng)重點(diǎn)降低能耗和水耗。關(guān)鍵詞燃料乙醇;循環(huán)產(chǎn)業(yè);生態(tài)足跡;甘著中圖分類號S216文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號017-6611(2010)07-0668-03Analysis of the Circulation Industry of Pachyrhizus Fuel Ethanol Based on the Ecological Footprint MethodJIA Chun-rong et al College of Land and resources, China West Normal University, Nanchong, Sichuan 637002)Abstract The ecological footprint(EF)method was applied to analyze the EF, resources recycling and environmental pollution among variousubsystems in the circulation system of pachyrhizus fuel ethanol, this system was made up of four subsystems which were the systems of agriculture,ethanol production, circulation production and waste treatment. The results indicated that the prolonging of production chain followed theincrease of EF, in which the EF of agriculture occupied the biggest area. It was found that the increase of economic benefit followed the pro-longing of industry chain, meaning that the prolonging of production chain was of importance to improve resources utilization efficiency. Thetwo subsystems of circulation production and waste treatment solved the environmental pollution during the ethanol production process. The EFof energy and water had high proportions in the system, which suggested that consumption of energy and water should be reduced.Key words Fuel ethanol; Cireulation industry; Ecological footprint Pachyrhizus生物燃料乙醇作為一種“綠色能源”得到了快速發(fā)展。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“廢物”為原料進(jìn)行生產(chǎn)活動可稱之為傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量廢物,從而成為了“污染大“次級消費(fèi)者”;廢物處理子系統(tǒng)對燃料乙醇產(chǎn)業(yè)共生體中各戶”,在此背景下燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)逐漸興起。燃料乙醇循個生產(chǎn)環(huán)節(jié)或生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢物進(jìn)行回收、分解、再利用環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)通過資源化和物質(zhì)循環(huán)利用實(shí)現(xiàn)了能量梯級利可稱為“分解者”。另外各子系統(tǒng)之間通過運(yùn)輸進(jìn)行物質(zhì)流動用降低了污染排放提高了環(huán)境經(jīng)濟(jì)、社會效益。日前國和分配實(shí)際上運(yùn)輸業(yè)可看成是循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中的“分配者"。內(nèi)外學(xué)者常用生命周期評價和工業(yè)代謝評價方法對循環(huán)產(chǎn)2材料與方法業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行定量評價21。雖然這2種方法體現(xiàn)了研究的2.1數(shù)據(jù)來源重慶環(huán)球石化有限公司以甘薯為原料生過程性、系統(tǒng)性但因?yàn)樵u價單位不統(tǒng)一,導(dǎo)致最終結(jié)果的可燃料乙醇企業(yè)位于重慶(長壽)化工園區(qū)內(nèi)占地506hm2比性差。如0世紀(jì)90年代加拿大環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)家wlm和總規(guī)模60萬va,是西南地區(qū)規(guī)模最大的乙醇生產(chǎn)基地,其Wackermagal提出了生態(tài)足跡概念。它是指生產(chǎn)相應(yīng)人口所中年產(chǎn)10萬t乙醇的一期工程項(xiàng)目已完成,占地39.69hm2消費(fèi)的所有資源和消納所生產(chǎn)的廢棄物所需要的生產(chǎn)性土該研究所用數(shù)據(jù)主要來源于對該企業(yè)一期項(xiàng)目的實(shí)地調(diào)查,地面積(包括陸地和水域)是一種基于生物物理量評價可持部分?jǐn)?shù)據(jù)來源于國內(nèi)外公開出版的文獻(xiàn)資料。續(xù)發(fā)展程度的概念和方法。生態(tài)足跡分析法將不同資源2.2計(jì)算項(xiàng)目根據(jù)甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)對所在區(qū)域的和度棄物通過折算轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)該消費(fèi)所需的原始物質(zhì)與能環(huán)境響應(yīng)將其分成4種生態(tài)足跡類型。量的生物生產(chǎn)性面積從而提供了統(tǒng)一的度量基礎(chǔ)其最大2.2.1能源足跡?；?、農(nóng)藥機(jī)械等根據(jù)能量投入轉(zhuǎn)換為優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算結(jié)果的可比性強(qiáng)。筆者以重慶環(huán)球石化有限能源用地(N、P2O3KO和農(nóng)藥取值分別為905、13.9、公司甘薯燃料乙醇生產(chǎn)為例擬用生態(tài)足跡分析方法對甘薯9.20和102.00M/kg)的;柴油根據(jù)發(fā)熱值取值為44燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)各子系統(tǒng)生態(tài)占用資源循環(huán)利用和污染M/k;電力根據(jù)熱力當(dāng)量折算的熱量為36M(kWb),歸排放情況進(jìn)行研究為能源用地蒸汽采用熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn),因此蒸汽是電能副產(chǎn)品,不1甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)、乙醇生重復(fù)計(jì)算;根據(jù)1m2土地生產(chǎn)8M的乙醇替代化石能源的能地比轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的用地類型。產(chǎn)子系統(tǒng)循環(huán)生產(chǎn)子系統(tǒng)以及廢物處理子系統(tǒng)組成。與自然生態(tài)系統(tǒng)類似該系統(tǒng)中同樣存在生產(chǎn)者消費(fèi)者、分解者2122水足跡。根據(jù)水資源需求量除以單位國土面積所覆以及外部環(huán)境。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)主要為燃料乙醇生產(chǎn)提2.2.3輔助能足跡。包括可更新輔助能足跡和不可更新輔供基本原材料是燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的“生產(chǎn)者”;乙醇生產(chǎn)子系統(tǒng)以甘薯為初始原料生產(chǎn)燃料乙醇,是燃料乙醇循助能足跡2類。可更新輔助能足跡:甘薯種子投人根據(jù)單產(chǎn)環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的“初級消費(fèi)者”,而循環(huán)生產(chǎn)子系統(tǒng)以燃料乙隙水平換算成占用的耕地面積;人力及勞務(wù)投入根據(jù)最低工資(6元/h)折算工作時間,再按照勞動耗能075M/h折合成畫金項(xiàng)目中夾級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)項(xiàng)目(0):能源用地畜力按5M/h折算成能源用地。不可更新范大學(xué)科研啟動基金項(xiàng)目(06B048)。輔助能足跡將生產(chǎn)1t燃料乙醇占用的耕地面積歸為耕地作者筒介貫春(1980-),女四川射洪人,碩士講師從事區(qū)城經(jīng)類型;建設(shè)用地按乙醇年產(chǎn)量單位用地面積歸為建成地387期賈春蓉等基于生態(tài)足跡的甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)分析3669成能源用地。所需稀釋水量折算成水域面積2.2.4染足跡。在污染足跡中只考慮直接產(chǎn)生的污染物被生態(tài)足跡由6類土地類型組成,各土地類型生產(chǎn)力不環(huán)境吸納所占用的土地類型。大氣污染足跡主要考慮CO2同需乘以一個等價因子將其轉(zhuǎn)換成具有等價生產(chǎn)力的土地的排放按吸收1tC2需林地0732hm2折算成林地2。固面積。筆者采用WWF在2006年提出的等價因子(耕地廢污染足跡按單位國土面積堆積量換算成耕地面積(1hm2221、森林1.34、草地0.49、水域0.36建成地22能源地土地可堆積固廢10.9萬t);水污染足跡以COD最為顯1.3)進(jìn)行計(jì)算)。著根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級達(dá)標(biāo)排放甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的能量投入產(chǎn)出情況見表1。衰1甘薯燃料乙循環(huán)產(chǎn)業(yè)投入產(chǎn)出Tablel Input-output table of the drculation industry of pachyrhizus fuel ethanol農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)廢物處理系統(tǒng)類別 Types數(shù)值141010544電力∥農(nóng)藥∥MJ265.20水∥6000勞務(wù)成本∥元230.00勞務(wù)成本∥元20.00化肥∥M2983.87勞務(wù)成本∥元20.000折舊∥元140.00折舊∥元165.00農(nóng)業(yè)機(jī)械∥M736.31折舊∥元153000建設(shè)用地∥m20.78建設(shè)用地∥0.42電力∥MJ43850建設(shè)用地∥m22.780燃油∥M03.95燃油∥1733燃油∥M132682燃油∥MJ2165.600運(yùn)輸成本∥元運(yùn)輸成本∥元4.4畜力∥82547運(yùn)輸成本∥元551.250人力∥M371.24耕地∥hm22806.070.28coD∥t0.810pu鮮甘薯∥t7.50雜醇油∥/0004沼氣∥m31.20循環(huán)水∥m3乙醇∥11.000有機(jī)肥∥t有機(jī)肥∥/t0300CO2產(chǎn)品∥t注:甘薯到生產(chǎn)企業(yè)的平均運(yùn)輸距離為150km,運(yùn)輸工具為汽車用油為柴油油耗為35L100km,單車運(yùn)量為8;公路貨運(yùn)勞動力成本按049元/(t·km)計(jì)算;按單位乙醇產(chǎn)量計(jì)算的汽車折舊費(fèi)忽略不Note: The average transport distance from sweet potato to the production enterprise is 150 km, the transportation is car, the oil is diesel oil, the oil consumptionis 35 1/100 km, transport volume of bike is 8 t: Highway freight Labor cost is, 49 7/.km; the automobile depreciation calculated by unit of ethanol3結(jié)果與分析-0.6882、-0.0001hm2。按生態(tài)足跡類型分,能源足跡為甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果見表2每生0.1173hm2;水足跡為03603hm2;輔助能足跡為02706產(chǎn)1t燃料乙醇需要的生態(tài)足跡為11207hm2。按循環(huán)產(chǎn)業(yè)hm2;污染足跡為10717hm2被“循環(huán)生產(chǎn)-廢物處理”子結(jié)構(gòu)分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)、乙醇生產(chǎn)子系統(tǒng)、循環(huán)生產(chǎn)子系系統(tǒng)削減0.6992hm2,余下污染足跡03725hm2(圖1)。統(tǒng)、廢物處理子系統(tǒng)的生態(tài)足跡分別為0.9940、0.8150、3.1生態(tài)足跡經(jīng)濟(jì)效益按市場價格(甘薯、乙醇、雜醇油、2甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)生態(tài)足跡計(jì)算結(jié)果stry of pachyrhizus fuel etha生態(tài)足跡類型乙醇生產(chǎn)系統(tǒng)廢物處理系統(tǒng)生態(tài)足跡土地類型土地類型Ecological footprint Land type Ecological footprint Land type Ecological footprint Land type Ecological footprint Land type能源足跡能源地能源地0.0500能源地0.0017能源地0.00】7能源地0.0123能源地0.0073能源地水足跡0.3557水域水域輔助能足跡0.0138能源地0.0005能源地0.0005能源地000能源地能源地能源0.0003能源地0.003地建成地00002建成地00001建成地0.0265耕地0.0001能源地能源地能源地污染物足跡0.2740.0025水域0.0018Pollutant footprint0.6974林地耕地安微農(nóng)業(yè)科學(xué)2010年各子系統(tǒng)生態(tài)足跡肥料、農(nóng)藥耕地、柴油、電蒸汽等項(xiàng)目,其中農(nóng)藥化肥和電削減后足累讠力能源用地比例較大。從各子系統(tǒng)看,甘薯生產(chǎn)子系統(tǒng)能源The accumulated footprint after reducing足跡最大占到總能源足跡的8200%;其次是乙醇生產(chǎn)子系統(tǒng),占10.39%;廢物處理子系統(tǒng)的能源足跡最少,僅占0.68%。這進(jìn)一步驗(yàn)證了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)是資源消耗高、生產(chǎn)效率較低的環(huán)節(jié)急需降低這一環(huán)節(jié)的能耗3.5水足跡水足跡占總生態(tài)足跡的32.15%,主要是甘薯生產(chǎn)子系統(tǒng)中粗放的灌溉方式消耗了大量水資源,同時乙醇生產(chǎn)過程又存在大量的工藝用水和稀釋用水,兩大因素導(dǎo)致水足跡比重過高。這說明水資源是燃料乙醇生產(chǎn)的主要原料之一,也是導(dǎo)致乙醇行業(yè)污染的重要因素,甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)應(yīng)降低水耗防止因工藝需要引起的水環(huán)境問題4結(jié)論圖1甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)生態(tài)足跡甘薯燃料乙醇循環(huán)產(chǎn)業(yè)通過延長產(chǎn)業(yè)鏈提高了資源利Flg.1 The ecological footprint of the cycle industry of pachyrhl-用效率單位生態(tài)足跡收益得到了增加同時通過“循環(huán)生產(chǎn)廢物處理子系統(tǒng)”使系統(tǒng)廢物得到利用降低了污染物排有機(jī)肥價格分別為10030.300元,CO副產(chǎn)品放量,說明循環(huán)產(chǎn)業(yè)是實(shí)現(xiàn)資源化、減量化的有效模式。此均價按1200元1計(jì)算沼氣1元/m3,循環(huán)水按當(dāng)?shù)厮畠r計(jì)外,能源足跡和水足跡占用大因此應(yīng)重點(diǎn)降低系統(tǒng)生產(chǎn)能算為18元m)計(jì)算各子系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)現(xiàn)如甘薯生產(chǎn)耗和水耗,其中以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)最為迫切。后作為最終產(chǎn)品直接消費(fèi),其單位生態(tài)足跡經(jīng)濟(jì)效益為生態(tài)足跡方法將不同度量單位歸為相同的6類用地提75453元;延伸到乙醇生產(chǎn)子系統(tǒng)其單位生態(tài)足跡經(jīng)濟(jì)效高了各子系統(tǒng)的可比性是評價循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)資源利用效率益為86816元經(jīng)濟(jì)效益增加了15.%;在循環(huán)生產(chǎn)子系的有效手段統(tǒng)中其單位生態(tài)足跡經(jīng)濟(jì)效益增加了23.71%;在廢物處理參考文獻(xiàn)子系統(tǒng)中,其單位生態(tài)足跡經(jīng)濟(jì)效益增加了0.25%。這說明(1杜風(fēng)光馮文生燃料乙醇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望[小現(xiàn)代化工xm626延長產(chǎn)業(yè)鏈可以使生物質(zhì)能量利用率得到提高,單位生態(tài)足跡的收益得到增長。因此,對初級產(chǎn)品進(jìn)行深加工是提高資[2]珍成升魁,閔慶文基于生態(tài)足跡方法的玉米-味精生態(tài)農(nóng)業(yè)及產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)分析J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報x0,2(9)48-52.源效率增加收入的重要途徑。但同時可以看出產(chǎn)業(yè)鏈延3蔡九菊,上建軍,張琦,等銅企業(yè)物質(zhì)流能量及其對CO2排放的影阿[.環(huán)境科學(xué)研究00,21(1):19-20伸到廢物處理系統(tǒng)時經(jīng)濟(jì)效益幾乎停止增長這也很好地解4]胡志遠(yuǎn)戴村,浦耿強(qiáng)等木薯燃料乙醇生命周期能源效率評價[刀釋了企業(yè)對于環(huán)保投入積極性不高的原因海交通大學(xué)學(xué)報,2004,38(10):75-171832農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)生態(tài)足跡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)的生態(tài)足s] AYRES R U Industrial metabolism theory and policy[ c/ ALLENBY BR, RICHARDS D J. The greening of industrial ecosystems. Washington跡占整個循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)生態(tài)足跡的88.60%,其中耕地和水DC: National Academy Pre6,19%4資源分別占該子系統(tǒng)的2490%和35.78%。耕地和水資源RES RU Life cycle analysis a critique[]].Resouroes, ConservationRecycling,1995,14:199-223占用較高一方面說明了自然資源的投入在循環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng)中[7] WACKERNAGEL M, REES W E Our ecological footprint; reducing humanmpact on the earth[ M]. Cabrela Island: New Society Publishers, 199占據(jù)重要地位;另一方面表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門資源消耗高,自[8]段寧孫啟宏傅博強(qiáng),等我國制糖(甘蔗)生態(tài)工業(yè)模式及典型案例然資源生產(chǎn)效率低,要降低系統(tǒng)的生態(tài)足跡必須先從農(nóng)業(yè)部分析[]環(huán)境科學(xué)研究,304,1(4):29-32門入手[9]沈亨理農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)[M]北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,19[10]王婧張旭黃志甲基于LCA的建材生產(chǎn)能耗及污染物排放清單分33污染足跡污染足跡為0.3725hm2,占總生態(tài)足跡的析環(huán)境竟科學(xué)研究300x0(6):149-15332%通過循環(huán)利用污染物處理等方式使污染足跡削)勝路明,風(fēng)光中小麥燃料乙醇的能量收益[,生態(tài)學(xué)報減了0.692hm2,去除率為65.24%。生態(tài)足跡在“乙醇生[12]陳敢張麗君王如松等178-20年中國生態(tài)足跡動態(tài)分析產(chǎn)階段”增至最大,到“循環(huán)產(chǎn)業(yè)-污染處理系統(tǒng)”階段出現(xiàn)【B]陳家琦,洗水資學(xué)橘論[M北京中國水利水電出版社,19資源科學(xué),2005,27(6):132-139了遞減現(xiàn)象。在整個循環(huán)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中,“循環(huán)產(chǎn)業(yè)-污染處[14]白鈺曹輝魏建兵,等,基于環(huán)境污染賬戶核算的生態(tài)足跡模型優(yōu)理”子系統(tǒng)將酒精糟液、CO2和固廢變廢為寶減少了污染物排放。這說明循環(huán)產(chǎn)業(yè)模式是降低系統(tǒng)污染排放、增加生態(tài)[5] World Wide Fund for Nature(wwF). National Footprint Accounts效益的有效模式[eb/ol].hutp://www.Fadprintnetwork.arg/acadEmicEdition2006Wodd rk3.4能源足跡能源足跡占總生態(tài)足跡的1047%,它包括