“以竹代塑”撐起“材料強國”中國夢

文| 葉柃 張文英

中國是世界上主要的產竹國，全國竹林面積達735萬公頃，竹材總蓄積量約6億噸，每年可砍伐量約1.5 億噸。然而，竹材每年消耗量僅4000 萬噸，造成極大的資源浪費。目前，我國竹材加工業發展已經遇到瓶頸期，傳統大規模消耗竹材的竹膠合板和水泥模板陷入低谷，近年來興起的竹纏繞復合材料為竹產業發展開辟了一個新的發展方向，已被定位為國家重點戰略產業，將在為國家實現科技創新、經濟轉型升級、推動新質生產力加快發展上起到巨大作用。

何為竹纏繞復合材料

竹纏繞復合材料突破了人類幾千年來對竹子應用的傳統認知，拉開了傳統竹產業革命的帷幕。竹纏繞復合材料以竹子為基材，以水溶性樹脂為膠黏劑，通過纏繞工藝制造成生物質新材料，由浙江鑫宙竹基復合材料科技有限公司（以下簡稱“浙江鑫宙”）和國際竹藤中心研發團隊經過17 年努力首創研制而成。這種材料充分利用竹子軸向拉伸強度高、彈性大等自然屬性，同時也利用其優良的抗形變能力、保溫隔音效果、電磁波通過性能、耐候性能和阻燃性能。

竹纏繞復合材料技術可以廣泛應用于管道、管廊、房屋、容器、交通工具、軍工產品等多個領域，對于國民經濟發展具有重要作用。竹纏繞復合管、竹纏繞管廊、竹纏繞整體組合式房屋現已進入推廣應用和產業化階段。目前，已實現9 個生產基地生產鋪設各種規格管道370 公里，多個央企和地方大國企開始竹纏繞產業布局的前期工作。

竹纏繞復合管是竹纏繞復合材料的主打產品之一，具有原料可再生、承壓能力強、保溫性能突出、抗震抗沉降能力強、使用壽命長、節能低碳、重量輕、綜合造價低等優點。在正常使用條件下，竹纏繞復合管的使用壽命可達50 年以上，長期壽命性能優于水泥、鋼材和塑料等傳統材料，而竹纏繞復合管綜合造價低于傳統管道，成本約為球墨鑄鐵管的80%～90%，是承壓塑料管的60%～70%。2014 年，竹纏繞復合管進行了部級成果鑒定，被評為“技術達到國際領先水平”。

竹纏繞復合材料的應用

2016 年4 月，竹纏繞管廊研制成功。分析結果表明，在埋地1 米深、地面車載90 噸的情況下，竹纏繞復合管廊最大豎向變形量小于1%，遠低于3%的控制標準。與傳統管廊相比，在管線敷設相同情況下，竹纏繞管廊可使得材料成本降低30%以上，安裝施工效率提高50%～80%。2018年4月，由浙江鑫宙生產、中鐵十八局安裝的世界首條竹纏繞城市綜合管廊在內蒙古自治區呼和浩特市元亨石墨產業園鋪設成功。2022年7 月，由浙江鑫宙生產、中鐵十七局安裝的山西大同管廊工程通過住房城鄉建設部建設行業科技成果評估，評委會一致認為：該項目經濟、社會、環保效益顯著，具有重要的推廣應用前景，在管廊建設領域的材質方面填補了空白，達到了國際領先水平。

此外，2017 年，竹纏繞整體組合式房屋研發成功，200 平方米二層樓房建造時間為74 分鐘，造價不超過每平方米1200 元，具有資源可再生、節能低碳、防火、抗風、抗震，保溫、隔音性能好，無需打地基、使用壽命長、可移動搬遷等優勢，每間房屋均已在車間裝修好，拎包即可入住。同年，竹纏繞高鐵車廂樣品研制成功，大巴、中巴車廂、廂式貨車車廂也進入設計研發過程中。2020 年起，竹纏繞高層住宅開始研發，現已完成設計通則編制、整體設計等工作。

作為新型環保低碳材料，竹纏繞復合材料的研發與推廣得到了國家部委的高度重視和大力支持，以及科技、能源、環保等行業的關注與參與。竹纏繞復合管已先后取得相關部門和行業的技術評定，獲得廣泛認可。2014 年12 月，國家發改委組織召開相關部委、機構竹纏繞技術評價會。2016 年5 月，原國家林業局（現為國家林業和草原局）依托浙江鑫宙和國際竹藤中心在杭州設立了部級單位國家林業和草原局竹纏繞復合材料工程技術研究中心，同年7 月成立國家林業局推進竹纏繞產業發展領導小組，為竹纏繞產業的技術發展和產業發展提供了指導。

竹纏繞技術被科技部列入2016 年“十三五”國家重點研發計劃重點專項；被科技部、原環保部（現為生態環境部）、工信部列入“節能減排與低碳技術成果轉化推廣清單”。在竹纏繞技術標準化方面，原國家林業局（現為國家林業和草原局）發布實施了林業行業標準《竹纏繞復合管》（LY/T 2905―2017）。目前，2022 年《竹纏繞復合管》GB/T 37805—2019 國家標準和《竹纏繞管廊》LY/T 3202—2020 行業標準及工程技術規程均已相繼頒布實施。竹纏繞復合材料技術也完成了從技術研發、示范應用到工業化生產的全過程，已具備在全國推廣應用的基本條件。

竹纏繞產業化發展現狀

2023 年，可以說是竹纏繞復合材料產業化元年。國家首部生物經濟規劃《“十四五”生物經濟發展規劃》中提出“促進竹纏繞復合材料技術發展，推動在城市綜合管廊等基礎設施建設中的示范作用”，充分體現了國家“材料強國”的戰略意圖。2023年10 月，國家發改委、財政部、工信部、林草局聯合發布《加快“以竹代塑”發展三年行動計劃》，其中明確指出，“在工業生產和建筑建材行業中，首先推廣應用竹纏繞復合材料及竹纏繞管道、管廊產品”。

目前，國內已建成投產竹纏繞管道管廊13 萬噸產能，根據計劃，至2027 年末，全國竹纏繞產能達到1000 萬噸，產業總產值超過4500 億元。中鐵建于2015 年就介入竹纏繞產品生產制造和工程應用產業示范中，2023年9 月又成立了中鐵建竹纏繞發展有限公司，助力投資建設竹纏繞產品生產制造，極大地加快了竹纏繞產業化發展。

竹纏繞復合材料是當前國家重點推廣的低碳與節能減排產品，圍繞“以科技創新塑造發展新優勢”加快發展方式綠色轉型，助力碳達峰碳中和，多個省市政府已出臺支持竹纏繞產業發展的文件。浙江、四川、重慶、江西等省、直轄市把竹纏繞列入“十四五”經濟發展規劃中；百色、咸寧、井岡山、龍巖、瀘州等多個地級市已出臺扶持發展竹纏繞產業的相關文件。

2021 年，竹纏繞復合材料產業的行業管理機構中國林產工業協會竹纏繞產業分會成立，曾恒一、武強、李堅3 位中國工程院院士為分會特別技術顧問，原水利部副總工程師龐進武擔任分會技術委員會主任，各部委及各行業的技術專家共有20 多人，目前會員已有60 多名。此外，隨著竹纏繞產業日漸成熟，行業管理制度不斷完善，行業秩序不斷規范，為產業高質量發展提供了必要支撐。

知識產權保護是一項技術產業化的必備條件之一，目前竹纏繞國內外知識產權保護體系已初步建立。截至2021 年底，已申請國內外專利386 件，授權專利290 件，其中發明專利76 件。由浙江鑫宙與華中科技大學中歐知識產權研究院、浙江工業大學知識產權研究中心共同籌建的“國際竹纏繞知識產權創新中心”正在建設中，其目的為加強竹纏繞知識產權在全球范圍內的保護力度，以防止我國原創技術被他國惡意侵權。

杭州推進竹纏繞產業化發展路徑

根據中國能源研究會能效與投資評估專業委員會對竹纏繞復合材料碳排放的計算，如將我國目前每年閑置的1.1 億噸竹資源加工成竹纏繞復合材料用于替代鋼材、水泥、塑料等材料，每年可減少碳排放4.48 億噸。因此，大力推動竹纏繞復合材料產業化發展，一方面能為新基建的綠色低碳發展及高質量推進提供材料保障，助力國家實現“雙碳”目標；另一方面可大幅增加農村經濟收入，為國家鄉村振興事業作出重要貢獻。為推動竹纏繞產業加快發展，下一步，杭州應著力在以下方面多下功夫：

▲ 竹纏繞整體組合式房屋

▲ 竹纏繞高鐵車廂

加強頂層設計和市場應用研究。杭州應從頂層設計上給予竹纏繞產業發展以政策支持，規劃千億級竹纏繞產業，籌劃建立竹纏繞產業發展基金，通過政府主導的工程示范展示宣傳竹纏繞產品的優勢，同時全力支持中鐵建等央企國企發展竹纏繞產業，完善發展環境，不斷擴大竹纏繞產品應用規模，加快實現竹纏繞產品對鋼鐵、水泥、塑料等傳統產品的部分替代，積極擴大竹纏繞產品的知名度影響力。

加快產業數字化綠色化發展。竹纏繞復合材料產業自2016年開始數字化建設工作，未來要在現有工作基礎上，充分應用物聯網和信息化技術，持續研發竹纏繞設備，建立產業鏈供需平衡，提高產業生產和運行效率，力爭將加工與生產基地納入綠色工廠，竹纏繞產品納入綠色設計產品，將竹纏繞產業打造成制造業綠色轉型升級的示范標桿及中國綠色制造的新名片。

加大專業技能人才的引育力度。隨著產業基地的陸續投產，竹纏繞產業的人才隊伍不斷壯大。目前，竹材加工、膠黏劑生產、產品生產、設備制造等產業各個環節的人才主要包含有研發人才、管理人才、生產人才、市場人才等。在推動竹纏繞復合材料產業發展的關鍵時期，重點要加強國家林業和草原局竹纏繞復合材料工程技術研究中心建設，組織開展學習培訓、技能交流和學術研討等活動，加大培養高技能研發人才力度，推動原創性、引領性、顛覆性技術創新突破，增強企業核心競爭力和自主創新能力。同時，還要加大力度支持竹纏繞發明單位快速做大做強，打造世界竹纏繞產業核心城市，保持杭州竹纏繞產業引領全國。