金 涌清华大学化工系
2004.11
社会发展的主要矛盾
由于上世纪在核能技术，信息技术生物技术和先进制造技术上的进步；
人类社会积聚了空前强大的能力；空前巨大的物质财富和高度繁荣的精神文明。
追求更好的生活质量，
更健康，更安全，更长寿面临历史上最严重的危机：
资源短缺
能源枯竭
环境污染，自然生态恶化（冰盖,草原、
湿地、生物多样性退化、
荒漠 化，酸雨、沙暴、
赤湖、干旱、频繁、温室效应，厄尔尼诺气候反常）
威胁人类生存规模空前的资源转化
2003年我国
钢铁产量为,2.2 亿吨,消费量约占世界总量的 27％
水泥产量为,7～ 8 亿吨,消费量约占世界总量的 40％
化肥产量,4000 万吨,消费量约占世界总量的 30％
煤炭产量,12～ 13 亿吨,消费量约占世界总量的 31％
石油加工量,～ 2.4 亿吨,消费量约占世界总量的 7.4％,
位居世界第二
80多种初级产品及家用电器总产量位居世界第一
2003年我国 GDP总值仅占世界的 4％。
我国资源与能源状况
矿业资源：总量居世界第五位人均产量居世界第 53位
2/3矿种短缺
化石资源：原油储量占世界的 2.43%
天然气储量占世界的 1.20%
煤储量为世界人均的 45%
淡水资源：相当世界人均的 1/4，居世界第
110位严重的环境污染
20世纪末我国
CO2排放 20多亿吨（占世界总量的
14％）
NOX排放 1000万余吨
SO2排放 2000万余吨
生产约 3.6万种化学品，数十种属荷尔蒙毒害，或致癌畸变毒物
工业固、液废弃物 10亿余吨自然生态的循环发展模式微生物植物动物
C,H,O..,C,H,O...
C,H,O...
CO2
太阳能 太阳能
H2O,NH3,
CH4,H2,N2
早期 目前氨基酸蓝、绿藻 O2
人类社会持续发展历程
人类进化成为自然界主宰采集与狩猎过度发展，出现首次人类生存危机与生态安全问题；
畜牧和种植业发展，促进社会经济获得快速进步，生态问题缓解；
工业社会使生产出现飞跃，终导致发展与生态安全问题再度激化；
转向循环经济是人类社会可持续发展的必需。
摒弃“人类中心主义”及其衍生出的“征服自然”“人定胜天”思想，承认资源枯竭和环境退化的根源是人类对自然掠夺的结果；
不赞同哲学上向“泛灵论”回归；诸如
“人类是地球生命整体中迅速畸形滋生的那部分（如人体肿瘤）”；
“地球上没有人类，生态系统更和谐完美”；
,怀疑科学技术的价值，只有通过信仰
（宗教 ···）抑制消费” 的观点都是错误的。
“循环经济与近代哲学理念 —1
“循环经济”与近代哲学理念－
2
人类社会活动是地球生态进化中最为活跃的一部分，不和谐只是插曲。
社会文明的可持续发展与关爱人类自然家园是可以同时作到的。
坚信人类的智慧和能力，依赖科学技术的发展是可以创造出新的生产与生活模式，
使社会与自然协调，并且和谐发展。
2,工业经济的单向发展模式太 阳植 物动 物 微 生 物原 生 矿 物 资 源铁,铜化 石 矿 物 资 源矿 物 开 采 加 工 生 产 消 费废 物生态工业循环经济发展模式化石能源注入自然资源 初级产品加工产品可再生资源消 费１
2
3
4 5
6
7
8
废 弃 物可再生能源
（太阳能，风能，生物质能等注入）
核能（裂变，
聚变）注入
4,与自然生态系统耦合的理想循环经济模式植 物微 生 物可 再 生 资 源初 级 产 品灵 巧 产 品消 费主 反 应副 反 应动 物太 阳太 阳可 再 生能 源核 能核 聚 变循环经济与传统经济学
传统经济学仅限于刻画人通过劳动从加工原材料到产品和其中服务的诸过程。而对于自然资源藏量、环境容量，及舒适性资源、自维持性资源的消耗等未充分反映。
循环经济在追求自然资源利用率最大化、环境污染最小化前提下寻求经济效益最大化。
循环经济涉及科技、生产、消费、教育、法律、道德诸方面，从市场经济自发产生将是十分艰难的过程，
需要政府领导协调社会各种力量的参与，才能顺利实现。
循环经济追求的目标
充分、重复、循环利用资源。
优化利用能源，可再生能源开发。
环境与生态保护
效率和利润最大化
——同时用这四条标准，审视所有现行生产过程。
后工业社会（信息社会）经济与生态预期发展与生态矛盾程度人均 GDP
① ④
科技水平从低向高
1 2
4
3
临界线国际政坛有关“循环经济”的实践 -
1
1972年 6月 联合国斯德哥尔摩,人类环境宣言,
“人类只有一个地球赖以生存，它不是从上代人继承下来的，而是从下一代人受里借来的。”
1987年 挪威首相布伦特兰夫人主持“我们共同的未来”
报告，提出必须改变发展模式。
1992年 联合国“里约热内卢环境与发展宣言”首次提出人类应遵循可持续发展方针，可持续发展既符合当代人需求，又不致损害后代人发展需求。
2002年 8月 联合国,约翰内斯堡宣言,制约了可持续发展战略时间表，和国际综合计划。
国家政坛有关“循环经济”的实践 -
2
70年代 丹麦 Kalumdborg生态工业园区建设经验，及在世界范围内的推广。
1996年 德国颁布“循环经济与废物管理法”
2000年 日本制定了“推进形成循环型社会基本法”
20世纪末 我国在企业（鲁北，贵港 … ）市
（贵阳 … ）省（辽宁，吉林 … ）等不同层次进行着大量实践活动。
社会经济可持续发展知识经济 循环经济文化信息产业提升传统产业生态农业生态工业生态消费资源循环利用能源优化利用和可再生能源开发污染源头防止静脉产业循环经济与知识经济信息化 生态化清洁生产和静脉产业的企业层次生态园区产业链建设的区域层次循环经济型社会构建先进科技研发先进系统优化软科学生态法规教育和道德养成循环经济的三个层次和三个支撑
——工程科学技术是循环经济的基石，缺乏科学技术的支撑，循环经济的理念将成为海市蜃楼。
胡锦涛在中央资源环境工作会上指出：
“要加快转变经济增长方式，
将 循环经济 的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品中，使资源得到最有效的利用。
最大限度地减少废弃物排放，逐步使生态步入良性循环。”
循环经济的自然科学基础热力学第一定律：
物质和能量转化过程数量守恒热力学第二定律：
物质或能量在转化中，
其品位将发生变化，
遵守熵增原理,爱因斯坦能量与物质转化公式,E=mc2
物质被使用
能量对外体功都是熵增加过程
自然生态过程
（光合作用）
工业代谢过程中负熵过程核能太阳能
Prigogine非平衡热力学远离平衡态耗散结构的子系统，可以实现自组织的负熵过程代谢社会Metabolic Society
热损失
dS=
Q
T
M
C= =
I
N
“信息负熵”,
通过减少不确定性，
使负熵注入增效
Prigogine 的自组织概念退化物质 能量 信息物质 能量 信息简单子系统简单子系统结构、功能更为复杂、
更为有序的新系统自组织远离平衡态非线性整合由于稳定性没有保证，某种被触发的涨落会被放大，
而产生新的有序结构。
生态工业工程技术开发原则
进化替代原则：新资源、新材料、新产品、
新工艺引入
减量化原则：分子设计、智能化产品
再利用原则：梯级、重复、循环利用资源、
能源
再资源化原则：静脉产业开发、废物再利用
系统综合原则：共生多联产、综合利用
集成优化原则：区域内物流、能流、信息流、
资金流的集成优化。
I、进化替代原则
——清洁生产替代技术一、使用无毒害原料、溶剂和催化剂的新工艺过程采用绿色原料
代替光气（ COCl2）为原料制备异氰酸酯，碳酸二甲酸，聚碳酸酯等
代替氢氰酸为原料制备甲基丙烯酸，叔丁胺，氨基二乙酸钠，丙烯腈等采用绿色催化剂与工艺
采用分子筛、固体酸为催化剂代替 HF,H2SO4,H3PO5,BF3,AlCl3 等污染催化剂采用绿色溶剂
采用环戊烷，戊烷为发泡剂
采用己烷油，碳酸二甲酯,N－甲基吡啶烷酮为萃取剂
采用超临界 CO2,H2O为溶剂进行合成、聚合，氧化反应或造粒、包涂二、环境友好产品的生产
将废弃物生物质转化为动物饲料、燃料等
（获美国总统绿色化学挑战奖,Texas A&M 学院 Holtzappll 教授）
生物降解塑料,清洁燃油技术，生物柴油制备三、提高反应产品的专一性，反应的选择性和收率利用催化剂晶格氧进行烃类氧化反应，新催化剂（如钛硅分子筛）的利用等四、“原子节约”反应工艺路线的开发异丙苯氧化法生产苯 酚,丙酮等五、生化合成过程进化替代原则
——清洁生产替代技术结束语
循环经济是解决我国发展与资源、能源、
环境矛盾的关键。
向自然生态系统学习，构建生态产业系统，需要依赖工程科学与技术的创新。
循环经济要求构建一种新的生产方式和生活模式，缺少工程科学技术支撑将成为海市蜃楼。
谢谢
！清华园荷塘
2004.11
社会发展的主要矛盾
由于上世纪在核能技术，信息技术生物技术和先进制造技术上的进步；
人类社会积聚了空前强大的能力；空前巨大的物质财富和高度繁荣的精神文明。
追求更好的生活质量，
更健康，更安全，更长寿面临历史上最严重的危机：
资源短缺
能源枯竭
环境污染，自然生态恶化（冰盖,草原、
湿地、生物多样性退化、
荒漠 化，酸雨、沙暴、
赤湖、干旱、频繁、温室效应，厄尔尼诺气候反常）
威胁人类生存规模空前的资源转化
2003年我国
钢铁产量为,2.2 亿吨,消费量约占世界总量的 27％
水泥产量为,7～ 8 亿吨,消费量约占世界总量的 40％
化肥产量,4000 万吨,消费量约占世界总量的 30％
煤炭产量,12～ 13 亿吨,消费量约占世界总量的 31％
石油加工量,～ 2.4 亿吨,消费量约占世界总量的 7.4％,
位居世界第二
80多种初级产品及家用电器总产量位居世界第一
2003年我国 GDP总值仅占世界的 4％。
我国资源与能源状况
矿业资源：总量居世界第五位人均产量居世界第 53位
2/3矿种短缺
化石资源：原油储量占世界的 2.43%
天然气储量占世界的 1.20%
煤储量为世界人均的 45%
淡水资源：相当世界人均的 1/4，居世界第
110位严重的环境污染
20世纪末我国
CO2排放 20多亿吨（占世界总量的
14％）
NOX排放 1000万余吨
SO2排放 2000万余吨
生产约 3.6万种化学品，数十种属荷尔蒙毒害，或致癌畸变毒物
工业固、液废弃物 10亿余吨自然生态的循环发展模式微生物植物动物
C,H,O..,C,H,O...
C,H,O...
CO2
太阳能 太阳能
H2O,NH3,
CH4,H2,N2
早期 目前氨基酸蓝、绿藻 O2
人类社会持续发展历程
人类进化成为自然界主宰采集与狩猎过度发展，出现首次人类生存危机与生态安全问题；
畜牧和种植业发展，促进社会经济获得快速进步，生态问题缓解；
工业社会使生产出现飞跃，终导致发展与生态安全问题再度激化；
转向循环经济是人类社会可持续发展的必需。
摒弃“人类中心主义”及其衍生出的“征服自然”“人定胜天”思想，承认资源枯竭和环境退化的根源是人类对自然掠夺的结果；
不赞同哲学上向“泛灵论”回归；诸如
“人类是地球生命整体中迅速畸形滋生的那部分（如人体肿瘤）”；
“地球上没有人类，生态系统更和谐完美”；
,怀疑科学技术的价值，只有通过信仰
（宗教 ···）抑制消费” 的观点都是错误的。
“循环经济与近代哲学理念 —1
“循环经济”与近代哲学理念－
2
人类社会活动是地球生态进化中最为活跃的一部分，不和谐只是插曲。
社会文明的可持续发展与关爱人类自然家园是可以同时作到的。
坚信人类的智慧和能力，依赖科学技术的发展是可以创造出新的生产与生活模式，
使社会与自然协调，并且和谐发展。
2,工业经济的单向发展模式太 阳植 物动 物 微 生 物原 生 矿 物 资 源铁,铜化 石 矿 物 资 源矿 物 开 采 加 工 生 产 消 费废 物生态工业循环经济发展模式化石能源注入自然资源 初级产品加工产品可再生资源消 费１
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废 弃 物可再生能源
（太阳能，风能，生物质能等注入）
核能（裂变，
聚变）注入
4,与自然生态系统耦合的理想循环经济模式植 物微 生 物可 再 生 资 源初 级 产 品灵 巧 产 品消 费主 反 应副 反 应动 物太 阳太 阳可 再 生能 源核 能核 聚 变循环经济与传统经济学
传统经济学仅限于刻画人通过劳动从加工原材料到产品和其中服务的诸过程。而对于自然资源藏量、环境容量，及舒适性资源、自维持性资源的消耗等未充分反映。
循环经济在追求自然资源利用率最大化、环境污染最小化前提下寻求经济效益最大化。
循环经济涉及科技、生产、消费、教育、法律、道德诸方面，从市场经济自发产生将是十分艰难的过程，
需要政府领导协调社会各种力量的参与，才能顺利实现。
循环经济追求的目标
充分、重复、循环利用资源。
优化利用能源，可再生能源开发。
环境与生态保护
效率和利润最大化
——同时用这四条标准，审视所有现行生产过程。
后工业社会（信息社会）经济与生态预期发展与生态矛盾程度人均 GDP
① ④
科技水平从低向高
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临界线国际政坛有关“循环经济”的实践 -
1
1972年 6月 联合国斯德哥尔摩,人类环境宣言,
“人类只有一个地球赖以生存，它不是从上代人继承下来的，而是从下一代人受里借来的。”
1987年 挪威首相布伦特兰夫人主持“我们共同的未来”
报告，提出必须改变发展模式。
1992年 联合国“里约热内卢环境与发展宣言”首次提出人类应遵循可持续发展方针，可持续发展既符合当代人需求，又不致损害后代人发展需求。
2002年 8月 联合国,约翰内斯堡宣言,制约了可持续发展战略时间表，和国际综合计划。
国家政坛有关“循环经济”的实践 -
2
70年代 丹麦 Kalumdborg生态工业园区建设经验，及在世界范围内的推广。
1996年 德国颁布“循环经济与废物管理法”
2000年 日本制定了“推进形成循环型社会基本法”
20世纪末 我国在企业（鲁北，贵港 … ）市
（贵阳 … ）省（辽宁，吉林 … ）等不同层次进行着大量实践活动。
社会经济可持续发展知识经济 循环经济文化信息产业提升传统产业生态农业生态工业生态消费资源循环利用能源优化利用和可再生能源开发污染源头防止静脉产业循环经济与知识经济信息化 生态化清洁生产和静脉产业的企业层次生态园区产业链建设的区域层次循环经济型社会构建先进科技研发先进系统优化软科学生态法规教育和道德养成循环经济的三个层次和三个支撑
——工程科学技术是循环经济的基石，缺乏科学技术的支撑，循环经济的理念将成为海市蜃楼。
胡锦涛在中央资源环境工作会上指出：
“要加快转变经济增长方式，
将 循环经济 的发展理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品中，使资源得到最有效的利用。
最大限度地减少废弃物排放，逐步使生态步入良性循环。”
循环经济的自然科学基础热力学第一定律：
物质和能量转化过程数量守恒热力学第二定律：
物质或能量在转化中，
其品位将发生变化，
遵守熵增原理,爱因斯坦能量与物质转化公式,E=mc2
物质被使用
能量对外体功都是熵增加过程
自然生态过程
（光合作用）
工业代谢过程中负熵过程核能太阳能
Prigogine非平衡热力学远离平衡态耗散结构的子系统，可以实现自组织的负熵过程代谢社会Metabolic Society
热损失
dS=
Q
T
M
C= =
I
N
“信息负熵”,
通过减少不确定性，
使负熵注入增效
Prigogine 的自组织概念退化物质 能量 信息物质 能量 信息简单子系统简单子系统结构、功能更为复杂、
更为有序的新系统自组织远离平衡态非线性整合由于稳定性没有保证，某种被触发的涨落会被放大，
而产生新的有序结构。
生态工业工程技术开发原则
进化替代原则：新资源、新材料、新产品、
新工艺引入
减量化原则：分子设计、智能化产品
再利用原则：梯级、重复、循环利用资源、
能源
再资源化原则：静脉产业开发、废物再利用
系统综合原则：共生多联产、综合利用
集成优化原则：区域内物流、能流、信息流、
资金流的集成优化。
I、进化替代原则
——清洁生产替代技术一、使用无毒害原料、溶剂和催化剂的新工艺过程采用绿色原料
代替光气（ COCl2）为原料制备异氰酸酯，碳酸二甲酸，聚碳酸酯等
代替氢氰酸为原料制备甲基丙烯酸，叔丁胺，氨基二乙酸钠，丙烯腈等采用绿色催化剂与工艺
采用分子筛、固体酸为催化剂代替 HF,H2SO4,H3PO5,BF3,AlCl3 等污染催化剂采用绿色溶剂
采用环戊烷，戊烷为发泡剂
采用己烷油，碳酸二甲酯,N－甲基吡啶烷酮为萃取剂
采用超临界 CO2,H2O为溶剂进行合成、聚合，氧化反应或造粒、包涂二、环境友好产品的生产
将废弃物生物质转化为动物饲料、燃料等
（获美国总统绿色化学挑战奖,Texas A&M 学院 Holtzappll 教授）
生物降解塑料,清洁燃油技术，生物柴油制备三、提高反应产品的专一性，反应的选择性和收率利用催化剂晶格氧进行烃类氧化反应，新催化剂（如钛硅分子筛）的利用等四、“原子节约”反应工艺路线的开发异丙苯氧化法生产苯 酚,丙酮等五、生化合成过程进化替代原则
——清洁生产替代技术结束语
循环经济是解决我国发展与资源、能源、
环境矛盾的关键。
向自然生态系统学习，构建生态产业系统，需要依赖工程科学与技术的创新。
循环经济要求构建一种新的生产方式和生活模式，缺少工程科学技术支撑将成为海市蜃楼。
谢谢
！清华园荷塘
