膜产业：中新合作发展的战略思考与建议

来源：IPP评论

前情回顾

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。

思考与建议

1、新加坡膜技术研发与应用的基础

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。

图1 新加坡勿洛(Bedok)新生水厂，全球第一座新生水博物馆

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”。

2. 中国发展膜产业的广阔前景

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。

因此，膜技术为清洁生产、水质净化、污染控制、废水废品的资源回收提供了一条简便有效的途径。选择适当的膜分离过程，不但可解决目前许多生产过程中传统工艺无法解决的难题，而且能够改进产品质量、增加生产收率，同时减少了生产过程中废水、废气的产生，高度符合绿色制造、循环经济与资源节约的要求与规范。

膜产业涵盖的内容极其广泛。一方面它本身有相对完整的产业链，包含“膜材料—膜设备—膜软件—膜应用”(类似于“电脑CPU—电脑硬件—电脑软件—电脑应用”)等多个组成部分。另一方面，膜技术可以为传统工业生产过程的升级改造提供清洁生产与绿色制造的手段和方法，如化学分离、产品纯化、组分回收、水质净化、海水淡化等，惠及饮用与食品饮料、医药化工、生物发酵、冶金石化、环境保护等多个行业，以及实体制造业、市政管理部门和民众个体家庭用户。

中国改革开放40年，人口和改革红利逐渐丧失，经济发展模式亟需转变，在粗放型经济发展过程中累积的环境问题也亟需解决，而膜技术产业可以为处于这一关键时期的中国提供一个全新的解决方案。正因为如此，蓝伟光认为，虽然膜技术在新加坡已经被广泛应用于水处理领域，但膜技术应用的场景远远不止于这一领域，它在医药化工、生物发酵、冶金石化、核电新能源等领域的应用潜能及所能发挥的作用远远超过传统的水处理领域。预见到中国可以为膜技术的应用和发展提供极为广阔的市场空间，发端于新加坡的三达膜在23年前就放眼中国，积极推动和参与中国膜产业的发展。

其实，早在1990年代，中国已经意识到膜技术的重要性并开始行动推动其开发与应用。全国人大常委会原副委员长成思危在就任化工部副部长期间曾明确指出“谁掌握了膜技术，谁就拥有了化学工业的明天”，并积极推动组建了中国膜工业协会，蓝伟光是唯一担任这一组织副理事长的外籍人士。

3. 中新合作发展膜技术产业的战略意义与具体建议

在谈及中新合作发展膜技术产业的战略意义时，蓝伟光指出，新加坡具备较强的基础研究实力，中国具备较强的产业基础和广阔的应用空间，两者结合乃是优势互补，容易形成深度合作，促成膜技术产业的高质量发展。同时，他也指出，RDPA的思路很重要，对于膜技术企业来说，需要一个关键性的中试环节P来连接研发到应用;而对于膜技术产业来说，连接拥有超强研发实力的新加坡和拥有巨大应用空间的中国也需要一个关键环节P，这个P已经从前面所说的中试实验(Pilot testing)升级为合作平台(Platform)。更进一步，中新两国可以携手合作，走向“一带一路”国家，推广应用膜技术，为当地的绿色制造、水质净化、环境保护与资源再生利用作出应有的贡献。

至于如何推动中新两国的膜技术合作机制，作者提出如下三条建议：

第一，利用新加坡坚实的膜技术研发基础与丰富的膜技术人才资源，在新加坡建立一个中新膜技术开发合作实验室。这个实验室要有别于传统的正向思维的膜技术与水处理研发机构，坚持“以人为本”和目标导向、逆向思维的原则，反向操作蓝伟光提出的RDPA思路，聚焦“一带一路”国家亟需解决的重大工程与民生问题，选择应用项目，联合攻关，保证取得的研究成果能马上获得实际应用，创造经济与社会效益。

第二，在中国选一合适的城市建设中新膜科技产业园，选址应首先考虑与新加坡有较好合作基础的地区。中新两国政府层面合作选定的四个中国城市苏州、天津、重庆与广州，因有政府背书及两国之间的协调机制，比较容易成功。而选择其他城市，需要地方政府的高度重视与强力支持，方可化解一些推进过程中所面临的不确定风险，项目的规划与建设才能落地与执行。

第三，两国政府层面应给予高度重视和支持。平台的建设需要长期的投入，才可能构筑产业链、形成生态圈。因此，政策的稳定性是参与各方建立信心、加强合作、聚集资源的基本保障。如果没有两国政府层面的关注和重视，地方行政法规的随意变动将会对平台的建设产生不利影响，轻则延缓平台建设项目的实施，重则导致整个项目失败，参与各方的相互信任受挫。

本文作者：孟羽，博士，新加坡亚太水规划协会副秘书长;蓝祎虹，新加坡国立大学信息系统系博士生。