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膜产业:中新合作发展的战略思考与建议

作者:万博    来源:网络整理    时间:2019-05-17


  2013年10月,在新加坡中新双边合作联委会第十次会议上,中新双方探讨加强两国水处理合作,提出尽早建立“中新水处理国际创新园”,推动两国在水处理领域开展联合研发、成果应用与转化、产业化开发等合作,并由中国科技部牵头进行选址和推进等建设工作。

  2018年11月,中国总理李克强访问新加坡期间,在他与新加坡总理李显龙的共同见证下,两国代表签署了多项合作备忘录,其中第七项“中国生态环境部同新加坡环境及水源部环境合作备忘录”所涉及的内容与2013年两国政府拟定建立的“中新水处理国际创新园”项目密切相关。

  针对两国政府高度重视的“中新水处理国际创新园”项目,作者请教了国际知名的水处理与膜技术专家、新加坡国立大学兼职教授、厦门大学水科技与政策中心首席科学家蓝伟光博士。他认为,鉴于新加坡水处理的核心技术在于膜技术的开发与应用,不妨把拟定建立的“中新水处理国际创新园”聚焦到膜产业链与膜生态圈的构建这一主题上,这样也更契合中国目前的创新战略与发展目标。

  膜材料是具有选择性分离功能的新型材料;利用膜材料的特性开发膜应用的过程称为膜技术;以膜材料为起点,制备膜组件、生产膜设备、开发膜软件、实现膜应用的系列步骤称为膜产业链;围绕着膜产业链的各个环节与膜技术的各种应用会牵涉方方面面的企业,由此形成膜生态圈。对如何构建膜产业链与膜生态圈,蓝伟光介绍了近年来他所领导的三达膜团队在水处理与膜技术领域所做的工作,进一步解析了膜技术产业的重要性与中新膜技术合作的广阔前景,作者从中得到了许多有益的启示。谨此,我们结合自己的观点,撰写了如下思考与建议,旨在抛砖引玉,供读者参考。

  新加坡是一个城市型岛国,国土面积只有719.1平方公里,其中还有高达24%是通过填海完成的。尽管地处热带,四面临海,平均年降雨量高达2400毫米,但由于国土面积狭小,集水区面积有限,蒸发损失量高,缺乏天然含水层,新加坡的淡水资源极度匮乏,建国之初的生产生活用水几乎完全依赖邻国马来西亚的供水。

  水资源上的不平等依赖关系导致新马两国纷争不断,对新加坡的可持续性发展和国家安全构成巨大威胁,也因此,自新加坡独立之日起,建国总理李光耀就将增加水供给列为政府的首要任务之一。在此背景下,新加坡把眼光盯向了环绕岛国的海洋,并认识到循环再生利用水的意义,于1990年代依赖膜技术(membrane technologies)的开发与应用,重新定义了水资源,把雨水收集与利用、污废水再生循环利用与海水淡化三个新增的供水方式与传统的马利西亚供水相提并列,合称为新加坡的“四大国家水喉”,由此减少了对邻国供水的依赖,增加了新加坡水供给的途径。此举不但为新加坡化解了水资源危机,还催生了一个以膜技术为核心的环保与净水产业,成为新加坡经济社会可持续发展的新动力和一张亮丽的国家名片。

  早在1990年代初,新加坡为了解决水问题,就确立了膜技术开发与应用这一攻关计划,设立研究基金、搭建研发平台、组建人才团队,以目标为导向,采用逆向思维,破解技术难题,新加坡国立大学化学系蓝伟光课题组与本土企业合作,率先开发了基于膜分离过程的污废水资源化技术。后来,新加坡政府以此技术为基础在勿洛污水厂修建了一座污废水资源化水厂,由污废水净化再生的洁净水被新加坡政府命名为“新生水”(NEWater)。历经数年成功试运营后,新加坡政府从国家层面对新生水进行了大力对宣传与推广,从而使新加坡这个岛国摆脱了对马来西亚供水的依赖,被时任联合早报网主编周兆呈博士誉为新加坡人“值得大书特书的骄傲”和“新加坡的‘另一次独立’”。

  到目前为止,新加坡依赖膜技术建成了5个新生水厂和2个海水淡化厂,分别可以满足全国用水总需求的40%和25%,另外还有3个海水淡化厂在修建或规划中。新加坡计划在未来采用更先进的膜技术将新生水和海水淡化的供给进一步提高到总需求的55%和30%,在2061年与马来西亚第二份水供协议到期之前实现供水的自给自足。

  在新加坡,一方面是膜技术大量应用于水处理领域,另一方面是政府耗费巨资支持膜材料和膜技术的基础研究,依托新加坡国立大学、南洋理工大学及国家科技局、公用事业局等属下的科研院所建立了多家与膜技术及水处理相关的研发机构,发表了大量高质量的研究论文,学术水平达到世界领先水平。

  然而,尽管新加坡在水处理领域对于膜材料与组件的需求很大,无论是新加坡的污水处理厂还是自来水厂,实际采用的仍然是国外的膜材料和组件,而非本地科研机构的研发成果,后者主要还是以论文的形式存在,研发与应用脱节的现象极为严重。举例而言,新加坡水处理大量采用传统的有机高分子膜材料,使用之后的处置问题引起了环保专业人士的高度关注,因此,新加坡政府正致力于应用先进无机非金属膜材料进行替代,但新加坡的研究机构在这一领域鲜有涉及,倒是本土的科技企业如三达膜捷足先登,依靠市场力量取得了丰硕的科研成果,并成功转化成工业化产品,在国际市场占据一席之地。

  对此,蓝伟光教授解释道,从实验室的研发(R&D),到实际应用(Application),中试(Pilot testing)环节必不可少。所以,他认为,应把传统的R&D拓展为RDPA, 科研成果才能转化为生产力。为此,他所创立的三达膜身体力行,早在23年前就从新加坡到中国厦门建立了膜技术中试基地,而且以目标(Application)为导向,逆向思维操作RDPA,引领三达膜走出了一条与新加坡乃至世界上大多数科研机构不同的科技创新之路,并以此培养了大量的应用型科技人才,三达膜也因此被业界誉为膜技术开发与应用的“黄埔军校”。

  膜材料是参照人体细胞膜的功能人工合成的具有选择性分离功能的新材料。利用膜材料进行分离有众多优点:1)可以在常温或低温下进行,有效成分损失少;2)不涉及相变,能耗少,费用远低于蒸发浓缩或冷冻浓缩等工艺;3)典型的物理分离过程,不需要添加化学试剂,也不会因此产生污染;4)选择性好,通过调整膜孔的大小可实现分子级别的分离纯化;5)适应性强,设备简单,易于实现自动化。1/2

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