环保科技篇 | 环保产业迎来黄金发展期

2020-07-23 14:36:46 作者广州市卓冠环保科技有限公司

环保事业需要政府、企业、社会多方共同努力来推进。这几年,因为雾霾问题,公众对环保的了解和支持都有了实质性的提高,而中国政府对于环境和生态治理的重视和力度,也达到了高度。

在全民支持和政府的推动下,中国的环保产业将迎来自己的大发展时期,甚至可以和欧洲二战后对环境的治理带来的环保产业的黄金发展相媲美。 

不过,要想创造美好的地球环境,最终还是要环保企业来牵头,要利用环保科技的落地来实现这个目标。而环保是个偏应用的产业,关键是找到突破口,就是现在环保领域的痛点所在,然后组织研发,把前沿科技用到这些领域,争取实现技术上的突破。

中国面临环保产业的大发展,突破口可一点儿都不缺。当然,企业经营不是纸上谈兵,发现了突破口,也需要几年的时间和大笔资金投入,才可能实现产业化,而且需要有掌握和运用前沿科技的能力,这就是我们说的“积木式创新”。

本文就将用几个案例来分享环保领域的机会:

一、个人和家庭防雾霾用品

1. 中国的防雾霾市场

首先就要聊聊大家最关注的雾霾问题。完善的环保市场,可以为产业提供保障,促进环保技术的进步和使用,达到减排的目的。但是,目前国内的雾霾问题还是比较严重,在短期内,我们需要采取一些措施,来减少雾霾对自己身体造成的伤害。

目前,市面上的个人防雾霾产品已经比较多了,不过,斯坦福大学的崔屹教授,觉得还是能有改进的空间。他读博士的时候,师从纳米领域的奠基人 Charles Lieber,又在博士后期间到伯克利继续深造,是纳米材料领域的人物。

除了拥有比较高的学术成就,崔屹教授还是锂电池技术创业公司安普瑞斯(Amprius),以及雾霾防护创业公司 4C Air 的创始合伙人。

崔屹建立 4C Air 这家公司的决心,源于2014年来中国的一次旅行,当时严重的雾霾引起了他的关注,他当即请人购买了当时市面上各种各样的PM2.5口罩,拿回斯坦福进行检测。

结果发现,大多数口罩对过滤PM2.5并不管用,尽管有少数几款的过滤效率还不错,但都有一个共同的缺点,透气性不好,戴着很闷,而闷的原因,就是口罩的空气阻力太大。

2. 纳米高分子纤维过滤膜技术

经过努力,崔屹发明了一种纳米高分子纤维过滤膜,这项技术已经获得了美国的专利许可。这种膜的空气阻力,仅为市面上口罩的1/3到1/2,同时 PM2.5 的过滤效率可以达到99%。

为什么纳米高分子纤维能达到这样的效果呢?

这要先从纳米材料讲起,我们的头发丝的直径大约是0.05毫米,而1纳米,就是将这根头发丝的横截面切成5万份,其中每一份的直径就是1纳米。

在纳米尺度上,物体往往具有和以往不同的性质,比如黄金在正常情况下是金色,而纳米尺度下的金溶液会呈现出红色。而纳米高分子纤维,是带有静电的,而且电场强度很强,因此它可以“抓住”不带电的 PM2.5 粒子,起到过滤的作用。

在申请专利以后,崔屹就和美国能源部前部长、1997年诺贝尔奖获得者朱棣文一起创立了 4C Air 公司,用来将实验室专利技术进行商业转化。并且,伯克利大学的杨培东教授与斯坦福大学的沈志勋教授作为顾问专家。

这个模式,符合我们说过的专利技术转移流程,也就是说,教授成功申请一项专业后,然后找到合适的合伙人,成立公司,开发产品,进行商业转化实践

目前,他们正在开发两款产品:一款是4C Air Window Screen,你可以简单理解为一块能过滤PM2.5的纱窗,这样,在雾霾天就不用关窗了。第二款产品,就是大家常用的雾霾口罩。

3. 中国PM2.5治理现状

中国目前解决 PM2.5 的任务仍然十分艰巨。其中一个最主要的原因是:尽管有环保法,各种监管法律,巡查组,但是总体上环保的违法成本还是太低。所以,政府在政策上,对于违反行为还是要坚持高压的态度。 

类似雾霾预防这样的大气治理环保技术其实还有很多,政府应该发布政策鼓励拥有这些技术的个人或团体积极推动技术市场化。并且适当地给予资金或其他支持,让这些技术能顺利落地并发挥它们的作用。

大气污染治理目前是中国环境的头号难题,所以,这个市场蕴藏着大机会,可以从排放物减量化、甚至零排放、废气分离处理、回收利用等角度出发,设计综合解决方案

二、固体废弃物处理

1. 中国垃圾处理现状

讲完雾霾之后,我们来看看环保的另外一个主要问题,固体废弃物,也就是我们常说的垃圾。

根据中国住建部的城市垃圾统计数据:每年,我国城市的垃圾生产量已经超过2亿吨,每年总垃圾生产量超过4亿吨。

而中国普遍的垃圾处理方式是填埋或焚烧,这既不环保也没有做到“物尽其用”。

不仅产生的垃圾量大,中国还是全世界的可回收垃圾进口国。这其中有超过2/3是电子垃圾,当人们利用电子垃圾获利以后,剩下的垃圾废弃物也是采取填埋的方式进行处理。这种方式危害着中国的土壤、地下水和河流。

2017年7月份,中国宣布从2018年1月1日开始,停止进口外国塑料和混合纸质垃圾,只接受被其他材料污染少于5%的纸皮,并明确表示禁止24种固体垃圾的进口,以此来维护国家环境及民众健康。虽然来得晚了一些,但终于还是来了。


2. 垃圾变能源

相对于粗狂的掩埋和焚烧,德国的创业公司 Arensis 就显然高明太多了,他们成功地把生物垃圾转变成了能源

Arensis 是一家提供小型发电设备的供应商,而发电的原料来源就是生物废料,这家公司的创始人叫 Julien Uhlig。

他曾经是德国政府的一名公务员,负责能源方面的工作。2008年,Julien 被德国政府派往非洲,去监督一个电网项目。

到达那儿以后,他发现了一个严重的问题:当地的基础设施很差,因此德国工程师所设计的方案在当地无法开展。正在他苦恼如何将项目进行下去的时候,一位当地的工程师拿着一段竹子对 Julien 说,如果我能将它变成电力,那这应该是一个很好的解决方案。

这个说法让 Julien 灵光一闪:与其制造一个大型的电厂,发电并入电网,然后再输出去使用,那为什么不能制造一个直接用当地生物废料生产电力的机器呢?

有了这个想法之后,Julien 就开始进行产品研发。

3. 生物废料发电机器

终于,几年以后,Julien 成功研发了被称为 E5 的生物废料发电机器,Julien 还在2015年汉诺威工业年展上展示了这款产品。

那么,这台机器是如何工作的呢?

它的主要原理,是通过燃烧生物燃料来进行发电:

首先,生物垃圾会被放到一个反应炉中,通过1200摄氏度的高温,这些废料和木头碎屑会产生热化学反应,几分钟之内,就能生成干净的天然气,燃烧天然气并带动引擎进行发电。

整套系统的能量效率超过80%,在这里需要解释一下,这个能量效率是电能和热能的综合,在80%中,电能又占了其中的25%,剩下的是热能。

不过,能量转化率高只是 E5 的其中一个优点,它另外一个重要的功能,是做到了可移动性和模块化,所谓可移动性,就是机械体积不大,运输很方便。而模块化,就是不需要费很大力气,就可以把几台 E5 联合起来,形成一个“局域电力能源系统”,整套系统在几周之内即可建造完成。

4. 生物发电技术的市场前景与突破口

说到这儿,你可能已经明白了,这项技术特点是能低成本地提供电力。只要有简单的生物废料,例如坚果壳、竹子、叶子等等,就可以就地取材用来发电,也不用投入巨资,建立大型发电厂,或者搭建远距离输电网络,更重要的是,还可以根据产能需求,将数量的 E5 发电机组成一个个“单元”,在基础设备比较落后的地区,这种灵活的组装选择非常实用。

你要知道,非洲很多地区的电力系统不发达,有超过70%的人没有电可以用。2016年,Arensis 在乌干达的农村,建立了100个微型发电站,使用当地的农业废料来发电。由于生物燃料可以做到全天供给,所以,这是一种比太阳能或者风能更加稳定的能源供应。这些微型发电站,可以全天候持续地给当地的3万人提供电力。

而且,Arensis 不仅在开展非洲的业务,目前它还是英国的生物发电设备提供商之一,他们发的电,既可以并入已有电网,也可以直接拿来使用。

但是,目前限制 Arensis 应用的一个主要问题就是,发电原料的来源不够广泛。也就是说,能转化成生物燃料,用于发电的只有农业废料。因此,尽可能地扩大可利用原料的种类,以及降低固定设备的投资成本,这两项是决定这项技术能否大规模、低成本地持续应用的重要因素。

三、总结

总之,目前在大气污染治理,水污染,固废处理等领域,环保科技已经相对完备,主要在减量化、重新利用和寻找可替代材料这几个方向展开。

尽管技术发展阶段不尽相同,有的已经成熟,有的还没实现商业化,但是你要相信,从技术层面上有能力解决这些难题,关键是要找准突破口,而且投入足够的时间和资金,并且懂得运用前沿科技

并且通过介绍利用纳米高分子纤维过滤膜研发的雾霾防护产品,以及利用生物废料发电的德国创业公司 Arensis,大家可以掌握以下四点希望

1当下,在政府高度重视环境和生态保护的背景下,中国会成为各类环保科技大有作为的新市场。

第二,环保产业的发展主要依靠环保科技的发展,企业是核心。尽管发展阶段有差异,但是有能力解决问题。另外,在技术推行和实施过程中,一个良好的激励机制和逐渐完善的市场也是重要保障。

第三,从利用科技创业的角度,4C Air 这家公司的创立,完全符合我们说过的美国专利技术转移流程,一项技术在实验室获得突破,教授成功申请专利授权后,然后找到合适的合伙人,成立公司,进一步开发产品,实现商业转化

第四,从寻找科技解决现实需求的角度,Arensis 公司创始人发现非洲当地需求后,结合自身知识,再去寻找相关技术成功研发产品。这种创新模式就是周其仁老师讲的“创新上下行”中的上行,从需求向上去找能满足需求的技术。这种方式的好处是目标性强,匹配度高。

小结:

1.大气污染治理目前是中国环境的头号难题,所以,这个市场蕴藏着大机会,可以从排放物减量化、甚至零排放、废气分离处理、回收利用等角度出发,设计综合解决方案

2.环保产业的发展主要依靠环保科技的发展,企业是核心。同时,在技术推行和实施过程中,一个良好的激励机制和逐渐完善的市场也是重要保障。







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