纳米材料的绿色可持续发展
摘要
关键词
纳米材料;绿色可持续发展;“双碳”政策;初创企业
正文
1 研究背景
纳米材料指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度限制的各种固体超细材料。随着科技的飞速发展,纳米材料在现代科技中的应用涵盖了能源、医疗、环境、电子等多个领域。
传统纳米材料的合成往往涉及高能耗、高污染以及有害化学品,带来了一系列的环境、健康和社会问题。到目前为止,大部分绿色纳米技术仅仅处于实验室水平。由于不清楚纳米材料的毒性,资金不足和监管不善是多数绿色纳米技术发展的最大障碍。在过去的几十年里,政府颁布的环境法规对化工企业产生了重大的影响,许多公司在规定流程和终端技术中利用资源,而不是在绿色过程的本质上进行投资,以确保安全的产品生产工艺。为了解决这一问题,需要把学术研究人员和私营企业相结合,将绿色技术从实验室转移到生产过程中。同时,政府的指导方针和有关规定可以有效地推动绿色纳米技术的开发和商业化应用。
考虑到纳米材料在目前生产过程中可能存在的环境问题与成本高昂,本文希望通过走访苏州市及其周边多家纳米材料生产企业来探寻以下问题:如何实现纳米材料的绿色可持续发展?
2 苏州市纳米材料产业现状
2.1 产业规模
截至2024年,苏州市纳米产业集群总体规模突破2300亿元。苏州纳米新材料产业创新集群总体规模约占全国的30%,稳居全国第一,并成功入选首批国家先进制造业集群。截至2024年,苏州工业园区作为核心区域,累计引进和孵化相关企业超1400家,产值突破1700亿元。
2.2 政策环境
2022年1月,苏州市委、市政府出台了《推进数字经济时代产业创新集群发展的指导意见》,将纳米材料产业作为重点支持领域之一。同年11月,苏州市发改委发布《苏州市纳米新材料产业创新集群行动计划(2023-2025年)》,明确提出到2025年,全市纳米材料产业产值突破1000亿元,培育一批具有国际竞争力的企业和创新集群。
2.3 产业链现状
苏州纳米材料产业链不断完善,形成了从原材料、设备、制备、工艺、集成到应用的全产业布局。例如,纳微科技专注于高性能微球材料的产业化,成功开发出世界首创的单分散硅胶色谱填料。此外,敏芯股份、东微半导、纳芯微、润迈德等上市企业也在各自领域取得了显著成就,希科半导体等6家企业入选中国潜在独角兽,形成了创新型企业梯队发展格局。
3 案例分析
3.1 NovaMeaSuzhou(新美能源科技(苏州)有限公司)
NovaMeaSuzhou是一家专注于阴离子交换膜(AEM)纳米技术的企业。公司确保原材料的绿色合成与供应,避免使用传统高污染的化学原料。在工艺端,公司采用先进的生产工艺,回收率超过60%,显著减少了危废的产生。在产品端,格式产品可用于绿氢生产,推动能源行业的绿色转型。
3.2 苏州臻锂新材科技有限公司
臻锂新材是一家专注于磁控溅射一步干法技术生产复合铜箔的企业。在工艺端,公司采用一步法替代传统两步法水电镀技术,这一技术变革显著减少了传统水电镀过程中产生的大量含有重金属离子、氰化物、酸碱和有机污染物的废水。除此之外,臻锂新材还计划与如东绿电园区合作,利用风力发电实现绿色能源生产。
3.3 上海碳际实业集团有限公司
上海碳际是一家致力于生产燃料电池气体扩散层(GDL)的企业。在原材料端,公司独创了全流程绿色浆料体系。在传统GDL生产过程中,往往面临浆料毒性高、环境污染严重的问题。公司选用了低毒性、易降解的高碳粉体、表面活性剂和稳定剂,符合绿色环保要求。
4 问题与挑战
4.1 产业化初期下游应用不足
当前,一些新兴技术出现产业化进程缓慢、市场接受度低、销售不及预期等问题,制约了纳米材料的绿色转型升级。以氢燃料电池行业为例,尽管其被认为是未来清洁能源的重要方向,但目前面临氢气来源不稳定、充电设施不足、系统成本高昂等瓶颈问题,限制了行业的大规模发展,直接影响了相关纳米材料的推广和应用,使得纳米材料生产商因销售回款不足而缺乏绿色转型升级的动力。
4.2 下游客户绿色溢价意愿低
纳米材料部分下游行业供给过剩对上游纳米材料生产商造成了显著冲击,进一步制约了绿色转型升级。以臻锂新材锂电行业为例,等企业正面临产能过剩和价格下跌的双重压力。根据彭博新能源财经(BNEF)的数据,2024年锂离子电池组的容量均价较2023年下跌20%。供给过剩引发的“价格战”挤压了上游材料厂商的利润空间,下游客户出于成本倾向于选择传统材料,这成为复合集流体等新型纳米材料应用的主要障碍。以氢能行业的碳际科技和NovaMea两家公司为例,氢能行业目前经济性优势仍然难以凸显,而在中国多数公司对成本敏感度高,绿色溢价接受度低,更关注短期经济效益,难以形成绿色产业链闭环。
4.3 招引人才面临较大挑战
纳米材料行业作为战略性新兴产业,面临着人才招引的多重挑战。纳米材料初创企业往往需要具备跨学科背景的复合型人才,但下游客户没有专门的部门和人才对接。然而,当前纳米材料行业存在人才分布不均衡、学科交叉融合不足等问题,导致企业难以快速招引到适配的人才,进而影响了绿色可持续发展目标的实现。
5 政策与建议
5.1 针对不同行业精准施策
对于处于产业化初期的行业,一方面可设立专项财政补贴或引导基金,如按照产能或融资阶段对不同类型的企业精准补贴,或设立产业化技术突破基金,支持纳米材料相关的新兴技术产业化;另一方面龙头企业应发挥核心牵引作用,凭借其研发实力和市场地位,推动技术验证与标准制定。
对于产能相对过剩的行业,需积极进行技术创新和产业升级。首先,可由行业协会牵头、龙头企业引领、研究院技术赋能,搭配形成产业联盟,推动过剩技术淘汰和新技术应用;其次,政府也可对采用新技术、关闭落后产能的企业提供转型专项资金支持,并建立产能预警系统,实时监控行业开工率、库存周转率,提前适度干预过度投资。
5.2 “产学研”一体化,培养复合型人才
为应对招引人才所带来的挑战,应推动高校、企业及科研院所深度合作,建立以纳米材料绿色技术研发为核心的协同培养机制。例如,苏州通过成立创新联合体,依托重大项目开展多学科交叉攻关,突破绿色技术的关键瓶颈,培养复合型人才。
5.3 布局海外市场,降低投资风险
对中国企业来说,在国内价格战竞争激烈的背景下,积极布局海外市场至关重要。从海外布局来看,一方面,企业可以针对欧盟碳边境税要求,开发符合其碳足迹核算标准的纳米材料。此外,可以考虑与海外当地高校共建联合实验室,借助其渠道快速获取客户信任,还可以联合国内设备商、工程服务商“组团落地”,降低单一企业投资风险。
5.4 纳米产业园试点,加速政策落地
从政策引导来看,绑定“双碳”政策和产业园试点落地是可行方案。一方面,可以推动纳米材料入选《国家绿色技术推广名录》,获取政府采购优先权。另一方面,可以进行纳米产业园试点,研究跨境流动下的纳米材料研发协同模式带来的数据反馈,形成可复制的监管创新案例。
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