推进竹缠绕产业高质量发展，助力实现可持续发展

摘要

中国，是全球最主要的产竹国家，且享有“竹子王国”的美誉。当前，全国立竹数量超280亿株、种植面积超700万公顷、竹材积蓄量大约5亿吨。在“双碳”目标下，竹缠绕以“绿色、环保、生态、节能”的形象，呈现在世人面前。竹缠绕复合材料，是中国自主研发、拥有完全知识产权的生物基材料，具备重量轻、强度高、可再生、低碳节能以及绿色环保等众多优势，目前已在市政、交通、军工、水利以及建筑等领域有大量应用，其产业链更是遍布一、二、三产业。在竹缠绕技术日益成熟的环境下，未来竹缠绕产业的产值将会超数万亿，成为推动中国经济高质量发展的“新引擎”。与此同时，随着竹缠绕技术的推广普及，中国的“绿水青山”将会建设得更好，进而实现可持续发展目标。

1  引言     

近年来，国内生物基材料产业迅速发展，保持着年均20%以上的增幅，市场规模不断扩大、产品类别不断丰富，为制造业转型升级提供“绿色”原料。在《中国制造2025》中，纳米材料、生物基材料都被列为新材料前沿领域；在《“十三五”国家科技创新规划》中，也明确提出“要推动生物基材料、生物基化学品等的规模化生产与应用”。“十四五”，不仅象征着我国已踏上迈向现代化强国的新征程，而且也使得生物基材料行业迎来了全新的发展机遇。生物基材料的“又好、又快”发展，不但可以助力实现材料强国的战略目标，而且还可以大大提高中国制造的“绿色”含量。竹缠绕复合材料是中国首创的新型生物基材料，它是以天然竹材作为基本材料、以热固性树脂作为胶黏剂，采用缠绕工艺制作而成的材料，可代替塑料、钢材、金属、木材以及水泥等传统材料。竹缠绕复合材料被广泛用于制造管廊、管道、高铁车厢、组合式房屋、军工产品等，在推进传统行业绿色转型、助力中国世界材料强国建设、实现可持续发展目标等方面，其发挥着不可替代的作用。

2  竹缠绕概述 

竹缠绕复合材料，以水溶性氨基类树脂为胶黏剂，采用缠绕工艺加工成型的新型生物基材料，是由国际竹藤中心研发团队与浙江鑫宙竹基复合材料科技有限公司合作、通过10多年共同努力研制而成的，属于新型生物基材料。竹缠绕技术，打破了数千年来人类对于竹子的应用形成的固有认识，开启了传统竹产业变革的新征程。竹缠绕复合材料技术可以广泛应用于市政、水利、建筑、交通、石油化工、海洋、航天、国防建设等多个领域，对于国民经济发展具有重要作用。

当前，竹缠绕技术和复合材料的主要用途有：（1）竹缠绕复合管。竹缠绕复合管就是将竹纤维的轴向拉伸强度应用至最大化，同时在管道结构内产生无应力缺陷分布，进而确保管材具备更强的承压能力。（2）竹缠绕管廊。竹缠绕管廊是以竹材作为基本材料、以热固性树脂作为胶黏剂，采用缠绕技术加工而成，具备性能强、成本低、寿命长、绿色低碳、便于安装等特点，可以代替当前常用的预制或现浇式钢筋混凝土制成的管廊，可将其用作城市基建的材料。（3）竹缠绕高铁车厢。竹缠绕高铁车厢具有成本低、绿色低碳、安全性强、隔音效果好、资源可再生等特征，可满足国家对交通行业提出的“轻量化、绿色化”发展要求。（4）竹缠绕组合式房屋。竹缠绕组合式房屋是在工厂内完成所有房间的装修，整体运输到目的地后，便可立即投入使用，这样可以大幅减少现场的建筑垃圾。此种房屋具有绿色环保、便于携带、保温抗震等优点，可用于方舱建设，为疫情防控做贡献；还可以用于建设应急共生基地，从而有效应对各类应急突发状况。特别是可以改变用砖头瓦片、钢筋水泥建造农村住房的传统模式，使广大农民能住上绿色、舒适、安全的新颖房屋。（5）竹缠绕军工产品。竹缠绕复合材料具有强度高、重量轻、隐身性能好、抗形变能力强、不会燃烧、隔音保温、耐海水性能好等优势，在军工领域有着极其广阔的应用前景。例如：在2018年“八一”前夕，我国成功研制出携带式竹缠绕火箭发射筒筒体，其具有成本低、质量轻、形变小、耐高温等优点，在军事应用中有着巨大的潜力。

3  我国竹产业发展现状    

当前，我国共有500多种竹子品种，主要分布在广西、广东、江西、福建、安徽、浙江等16个省份。根据“国土三调”数据可知，目前全国竹林种植面积已超过700万公顷。

多年以来，我国竹产业发展成绩显著，在促进农民增收、推进地区经济发展、保障国家生态安全等方面做出了巨大的贡献。第一，产品类型更加丰富。当前，竹产业的产品主要包括竹建材、竹材人造板、竹纤维制品、竹浆造纸、竹工艺品、竹日用品、竹醋液、竹炭、竹叶提取物、竹笋加工品等十大类别、数万个品种，竹产品被广泛应用在家具、包装、运输、建筑、保健、医药、旅游、纺织、装饰、食品、造纸等众多领域。第二，产业规模持续扩大。近15年内，竹产业总产值的年均增幅在10%以上。2020年，我国竹材总产量超过32亿根（如图1所示），竹产业总产值超过3000亿元。第三，富民效果日益突出。竹产业涉及一、二、三产业，具有较长的产业链、极强的吸纳就业能力，在促农增收方面成效显著。在浙江安吉、福建建瓯和四川泸州等地，竹产业已成为当地的支柱型产业。第四，创新能力大幅提高。目前，我国竹材加工利用技术已处于全球领先水平，涌现出大量的新产品和新技术，主要包括竹木复合、竹重组材、竹集成材、竹缠绕等。第五，全球影响力不断加强。以我国为“东道主”的国际竹藤组织日益壮大，成员国已达48个，使得竹藤由“穷人的木材”转变为全球认可的“绿色黄金”。

数据来源：《2021年中国统计年鉴》

图1 2016—2020年中国竹材产量

4  竹缠绕在可持续发展中的重大作用

4.1 竹缠绕在固碳减碳中的作用    

为实现我国竹产业的高端化发展，国家林业和草原局竹缠绕复合材料工程技术研究中心通过145年的努力研究，在竹缠绕领域取得了明显成效。当前，已成功授权290件专利，其中发明专利76项，国外发明专利 18 件；并且，已形成1项团体标准、2项行业标准、1项国家标准。竹缠绕复合材料，具有较强的抗腐蚀性、耐候性、安全性、抗变形能力、承压能力、使用寿命长等特点，且寿命周期较长，是水泥、钢铁、砖瓦、塑料以及玻璃钢等高能耗材料理想的代替品。竹缠绕复合材料的推广使用，可代替高耗能和高污染的材料，可取得十分明显的减碳效果。以年产1000万吨竹缠绕复合管代替螺旋焊管为例，可减少二氧化碳排放5223万吨；以年装配1亿平方米的竹缠绕材料房屋为例，可减少二氧化碳排放1780万吨。

竹缠绕在固碳减碳中的作用主要体现在以下两方面：一方面，竹材生长过程具有较强的储碳能力。根据相关研究可知：1公顷毛竹每年可储存5.09吨碳，是热带雨林的1.33倍、杉木的1.46倍。然而，当前我国每年大约有1.1亿吨竹材处于闲置状态，占比为73.3%；长时间闲置会造成竹林退化，甚至会导致竹子死亡。另一方面，竹缠绕复合材料的生产过程具有较强的减碳能力。例如：通过与五种传统管道生产过程的对比可知，在生产竹缠绕复合管时并未产生过程性碳排放，且全过程的能耗水平也显著低于传统管道。目前，化石能源的消费比重仍在85%以上，用竹缠绕复合管代替传统管道可取得明显的减碳节能效益。以直径为1000mm、压力等级为0.6MPa的管道为例，竹缠绕复合管的单位长度管道生产能耗只有54.9 kgce/m，与塑料管、焊接钢管、球墨铸铁管、钢筋混凝土排水管、预应力钢筒混凝土管相比，分别节能64.2%、77.6%、77.3%、32.2%、38.3%；竹缠绕复合管单位长度管道生产碳排放只有125.7 kgCO2/m，较以上五种管道分别减碳225.4kgCO2/m、485.8 kgCO2/m、487.3 kgCO2/m、149.4 kgCO2/m、159.0 kgCO2/m（如表1所示）。

表1  各管道生产全过程能耗与碳排放对比（管径1000 mm、压力等级 0.6 MPa）

4.2 竹缠绕在乡村振兴中的作用

在我国，山区人口在全国总人口中的占比为56%、山区面积在国土总面积中的占比为69%，山区社会经济发展相对落后，民生问题较为显著。但是，竹林大都分布于山区，是地方财政、山区民众最为关键的经济来源。近几年内，我国竹林种植面积的年均增速超过20万公顷。积极推动竹缠绕产业发展，可加快竹资源培育生产，为山区群众创造更多的实惠，助力实现乡村振兴目标。

首先，创造更多就业机会。全世界每年大约有4亿吨可砍伐利用的竹资源，如果将所有竹资源用于发展竹缠绕产业，可带动8000万农户就业，可实现户均增收600美元。从竹资源培育方面来看，制造1000万吨竹缠绕复合管道需耗费2500万吨毛竹，市场价值约200亿元，可带动500万农户增收。从竹材加工方面来看，生产6000万吨竹原材料，可带动900万劳动力就业。在竹缠绕复合材料生产方面，加工1.5亿吨竹缠绕产品，可以创造145万个就业岗位，人均收入可超过9000美元。

其次，促进竹产区经济良好发展。竹缠绕复合管标准化生产模块的年产能是2万吨、年销售额为2.5亿元；如果5年时间内能够在全国布设500个模块，则竹缠绕产品的年产能将会达到1000万吨、全产业链的年产值将超过3500亿元。竹缠绕复合管，在国际基础设施市场中前景广阔，未来将会在轨道交通、引水管道、城市管廊、电力管道等领域逐渐普及。随着竹缠绕技术的不断完善及广泛应用，可以有力促进竹产区的经济发展。竹缠绕产业的规模化发展，可以大大提升竹资源的利用效率，显著提高竹林的附加值。大力发展竹缠绕产业，可以为农民创造更多的就业岗位，促进农民增收，进而促进农村经济良好发展。

5  加速发展竹缠绕产业，助力实现可持续发展  

5.1 进一步加强竹缠绕产业顶层战略设计  

首先，从产业顶层设计思路方面看，紧盯竹缠绕产业战略发展需求，围绕关键问题，全面发挥好区域优势和资源优势等，进一步扩大产业链、提高价值链、整合供应链，以推进竹缠绕产业“又好、又快”发展。第一，合理利用现代化智慧技术，打造智慧竹缠绕产业，始终坚持将创新作为核心驱动力，建立健全现代化市场体系、加工体系和经营体系，以实现竹缠绕产业“高质量、多业态”发展。落实现代化农业运营理念，积极摸索以“机械化、智能化”为关键突破口的竹缠绕产业经营各环节的核心技术变革，以实现竹缠绕产业“集约化、机械化、规模化”发展；贯彻现代化工业理念，合理建设竹缠绕工业园区，全面发展竹缠绕精深加工产品。第二，进一步拓宽商贸视野，大力发展商贸竹缠绕产业，构建现代商贸市场体系，加快推动实现竹缠绕产品国际化贸易。第三，坚持全域开放原则，大力发展竹人文产业，实现竹缠绕文化产业的创新发展。

其次，从重大产业工程方面看，第一，坚持现代工业思维，开展竹缠绕产品深加工、智能化行动。做优、做强竹缠绕产业，合理布局竹缠绕产业基地。第二，助力“智慧中国”建设，积极开展智慧管理行动。建设“智慧竹缠绕产业”专家决策支持服务系统、产品质量溯源系统、精准生产管理系统等，推动搭建竹缠绕产业大数据云平台。第三，精准对接“一带一路”战略，开展全球商贸行动，持续拓宽竹缠绕产品的海外市场。建设竹缠绕产业全球商贸博览园区，打造全球竹缠绕产业金融中心、竹缠绕旅游购物中心和竹缠绕产品交易中心等。

5.2 进一步完善竹缠绕产业标准化工作   

第一，全面部署竹缠绕产业重要标准前期研究。科学技术，是竹缠绕产业标准的重要基础。按照竹藤标准体系构建需求，应强化对竹缠绕产业标准的前期研究，进一步提升标准水平，以确保竹缠绕产业标准的先进性、合理性、可行性。根据国家重要战略需求、推广项目和科研计划等，针对竹缠绕产业重要标准进行全方位研究。标准，是实现科技和产业无缝衔接的有效渠道。应以竹缠绕产业为中心，强化产业标准研究工作，及时吸收全新研究成果，不断提高标准水平，将具有完全自主知识产权的技术升级为产业标准，协调推进标准研究、制定和产业化，以确保产业标准的有效性及先进性。

第二，动员竹缠绕企业积极参加标准化工作。企业是产业标准制定的“主力军”，产品质量是企业管理工作的集中体现，产业标准是需要由企业来具体执行的，而企业通常是最熟悉产业情况和生产状况的，标准制定若无企业参与则会导致其可操作性较差。在产品加工时，往往会有很多因素影响到产品质量，企业依赖若干标准来约束生产流程，进而将各因素的影响控制在最低水平，避免出现产品质量问题。对于企业“挟带私利”现象的防范，最有效的措施便是尽可能公开标准修订与审查的过程；在编写竹缠绕产业标准时，相关编写者需广泛征求知名企业、设计单位、高等院校以及科研机构的意见，在满足“适用、简洁、全面”需求的前提下，高质量完成好竹缠绕产业标准的编写工作。

第三，加大竹缠绕产业标准宣传和贯彻力度。修订标准的最终目标是为实践服务，不仅需发挥好引导功能，而且还需发挥好规范作用。将“修订标准是为了实践”作为开展竹缠绕产业标准化工作的根本出发点。加大竹缠绕产业标准宣传和贯彻力度，旨在让标准执行者全面理解和把握产业标准的要求与参数，从而使得产业标准在企业日常生产经营过程中得以有效落实。竹缠绕产业标准唯有通过宣传和贯彻，才可以发挥出相应的作用；如果无法有效落到实处，即使是再好的标准也仅仅是“一纸空文”而已，难以发挥其具体作用。需充分借助新媒体、论坛以及会议等方式，展开标准解读、宣传和培训等相关工作，进一步强化企业和有关人员对标准的认识和理解，加速标准的落地、执行。不断优化竹缠绕产业标准，及时对产业标准的有效性开展评价，以确保竹缠绕产业标准的合理性、规范性和可操作性。

5.3 进一步丰富创新竹缠绕产业产品   

为契合乡村振兴、低碳发展等重大战略要求，“十四五”时期需着重创新开发竹材具备的竞争力、高价值和绿色环保等特征的新技术和新产品。重点研发竹缠绕技术及复合材料等，深化竹缠绕技术和材料在水利、建筑、包装、军事、体育以及汽车等领域中的应用。在竹缠绕产业产品创新开发过程中，应严格遵守以下原则：第一，产品功能化。基于竹缠绕复合材料的特征，强化其防裂、防水、防霉、阻燃、防变色、耐久性等功能的提升，重点开发能够有效满足人们“衣、食、住、行”需求的多功能竹缠绕产品。第二，技术特异化。可以有效挖掘竹缠绕复合材料的优势创新技术，比如采用竹缠绕材料韧性强、强度大等特征的编织、缠绕等创新技术，从而开发出不同于木材的高价值产品。第三，加工极致化。从微纳观水平方面看，追求竹缠绕产品加工的品质极致化；从元素应用方面看，追求竹材薄壁细胞、纤维、三大素组分应用的极致化。第四，设计新颖化。基于现代美学和个性化诉求，充分结合竹材天然色泽、纹理、结构、气味等特征，重点开发满足人体功效学要求的竹缠绕产品，充分发挥竹材环保、柔韧性高的优势。

上述关于竹缠绕产品的创新开发，需要有科学技术的支撑。因此，在发展竹缠绕产业的同时，应当理清产业思路，明确2025年重点发展方向。在科研工作上，全力建设国家工程实验室或国家重点实验室等，紧盯竹缠绕全球科学与应用前沿，对标全球顶尖水平，积极推进中国竹缠绕技术的“原始、颠覆”式创新，深化探索高精尖领域竹缠绕复合材料的极致化生产技术，建设竹缠绕产品综合评价模型等。鼓励央企、国企产业生力军参与竹缠绕产业的建设，充分发挥国有资本平台优势，加快竹缠绕产业发展的步伐。

5.4 进一步加大对竹缠绕产业的科技支撑力度   

第一，设置专家服务小组。以各地龙头企业、高等院校、科研机构等为关键对象，打造竹缠绕产业“科技创新——市场营销——产业经济”顶尖人才库，设置专家服务小组。安排行业专家为竹缠绕产业前沿趋势和“卡脖子”技术提供咨询服务，为竹缠绕企业、科研攻关、  招商引资等提供强有力的技术保障，建立健全竹缠绕产业“资源培育——产品加工——产品质量”标准体系，以“农产品地理标志产品”等为标志，引导全国主要省市建设竹缠绕产业品牌体系。第二，构建竹缠绕人才培训机制。依赖龙头企业和高等院校，不断完善竹缠绕人才培养制度，为实现竹缠绕产业“又好、又快”发展培养更多的人才。第三，构建竹缠绕技术推广机制。构建“省——市（州）——县（市、区）——乡（镇）”4级推广机制，为竹缠绕标准体系应用、科技成果推广等提供服务。第四，成立竹缠绕产业研究中心。在竹缠绕产业重点发展地区，依托当地的龙头企业和主管机构，联合企业和科研机构成立竹缠绕产业研究中心，从而促进区域竹缠绕产业“又好、又快”发展。

6  结论

综上所述，竹缠绕技术有效填补了竹产业领域的空白，该技术是拥有完全自主知识产权的技术，且在全球处于领先水平。竹缠绕技术和竹缠绕复合材料，在践行“两山”理念、实现“双碳”目标上具有十分重要的意义。从人类社会可持续发展领域来看，竹缠绕产业在固碳减碳以及推动乡村振兴方面发挥着极其重要的作用。在新发展理念下，应采取进一步加强竹缠绕产业顶层战略设计、进一步完善竹缠绕产业标准化工作、进一步丰富创新竹缠绕产业、进一步加大对竹缠绕产业的科技支撑力度等措施，以促进竹缠绕产业的高质量发展，助力实现可持续发展目标。（作者：唐坚院士）

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