環(huán)保企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)路徑

高嵩，江蘇?。ㄒ伺d）環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術研究院院長，企業(yè)管理戰(zhàn)略專家，高級工程師，清華大學工程博士。圍繞推動中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，組織并主持多次會議、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽及研討沙龍，對環(huán)保產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系建立具有深刻的理解和豐富的實踐經(jīng)驗。目前，還擔任多家創(chuàng)業(yè)公司董事，同時還是科技部中長期科技發(fā)展規(guī)劃生態(tài)環(huán)境領域產(chǎn)業(yè)組副組長，國家“十四五”水專項接續(xù)戰(zhàn)略研究產(chǎn)業(yè)組和總體組成員，科技部科技預測（2019）工作小組成員。

從水處理行業(yè)的變遷史來看，環(huán)保行業(yè)就是在不同的歷史時期，為了解決人與環(huán)境之間的問題，不斷整合當時最適用的技術而形成的各種解決方案，同時在過程中不斷產(chǎn)生新的問題，再去尋求新的方案解決問題。而面對行業(yè)變化慢、創(chuàng)新周期長、短期回報難等問題，如何加速水科技成果轉化推廣至關重要，需要結合需求，整合所有資源協(xié)同創(chuàng)新，才能做出更好的產(chǎn)品，這才是創(chuàng)新的本質(zhì)。

水處理行業(yè)的變遷史：以需求為導向，不斷整合最適用技術而形成各種解決方案

從污水處理的歷史來看，其發(fā)展歷程已經(jīng)超過了100年，這期間污水處理的功能定位發(fā)生了三次重大變革。19世紀初，在美國馬薩諸塞州的勞倫斯鎮(zhèn)，工業(yè)革命在為小鎮(zhèn)帶來迅速增加的財富和人口的同時，也帶來了日益被污染的水源和水中的傷寒病菌。此時，在勞倫斯附近的麻省理工學院的一位微生物學專家—威廉·塞奇威克教授，通過當時最新發(fā)明的顯微鏡和化學分析，得出傷寒來自被污染的飲用水。為解決公共衛(wèi)生的需求，結合當時的先進科技，這位現(xiàn)代公共衛(wèi)生之父立即推動在勞倫斯設立一個簡單的處理站，被認為是現(xiàn)代污水處理工藝最早期的企業(yè)，并由此研究衍生了生物膜法。勞倫斯站建成三年之后，整個城市的傷寒發(fā)病率降低了80%。在勞倫斯站建成50年之后，兩位哈佛教授的研究結果證明，美國的人均壽命從1900年的47歲提高到了63歲，其中一半的貢獻都來自污水處理技術。

20世紀50年代，因工業(yè)化生產(chǎn)導致大量氮磷營養(yǎng)物排放到自然水體，水體富營養(yǎng)化問題凸顯，脫氮除磷成為污水處理的另一主要訴求。1973年，被譽為生物脫氮除磷之父的James Barnard博士，在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器完全分隔，污泥回流到缺氧反應器，并添加了內(nèi)回流裝置，縮短了工藝流程，也就是現(xiàn)在常說的缺氧好氧（A/O）工藝；1974年Barnard博士又開發(fā)了最早的強化生物除磷工藝（EBPR）。通過不斷的研究和驗證，Barnard博士最終發(fā)明了能同步脫氮除磷的工藝（BNR工藝），案例遍布美國、歐洲、加拿大、澳大利亞、新西蘭、中國、巴西等國的數(shù)千座污水處理廠，被廣泛認為是近代污水處理最重要的創(chuàng)新之一。同時，在污水處理廠建設過程中，當時微生物科技、建筑工藝和管網(wǎng)技術等先進技術也促進了新的水處理工藝的誕生，推動污水處理廠逐步成為城市建設的標準配置，同時也成為一個巨大的資產(chǎn)。

隨著水污染加劇、水資源短缺嚴重，人類對水質(zhì)提出了更高的要求，開始關注城市污水資源化，污水處理回用技術興起。在登月期間，肯尼迪總統(tǒng)特批了10億美金用于研發(fā)反滲透技術，以運用于太空，使太空船不用運載大量的飲用水升空。結合先進的材料工業(yè)，最終形成了反滲透膜，被譽為肯尼迪對于全世界領域最大的貢獻。20世紀70年代美國在二十一水廠率先開始利用反滲透技術將污水處理至飲用水標準，并回灌到地下水，開創(chuàng)了污水資源化之先河。2000年左右，反滲透技術在新加坡發(fā)揚光大。為解決本國水資源極端匱乏的問題，加之當時反滲透技術的應用成本已在可接受范圍內(nèi)且技術成熟，新加坡提出新生水（NEwater）技術路線，即城市污水經(jīng)過常規(guī)二級處理后，再經(jīng)過反滲透處理等工藝獲得達到飲用水標準的新生水。這是污水處理廠的第三次重大變革，即污水處理廠可以成為城市的第二水源，有效解決未來城市的水資源危機。污水處理廠的資源能源屬性同樣在奧地利的Strass水廠有所體現(xiàn)，基于碳源濃縮以及側流厭氧氨氧化，污水處理廠實現(xiàn)了100%能源自給，從此打開了未來污水處理廠碳中和的大門?；谶@些技術的應用，歐洲開始全面提出未來2030計劃，把污水處理廠從現(xiàn)在單純的保障人類的公共安全衛(wèi)生、保障水資源，變成營養(yǎng)中心、能源中心和水資源中心。

目前，由于工業(yè)生產(chǎn)及化學藥品的應用，水環(huán)境中的激素、抗生素以及各種新型污染物帶來的環(huán)境風險問題受到越來越多的關注，歐洲一些國家開始進行污水處理廠四級處理，在污水處理的指標中加入相應的指標，但目前工藝路線還較為昂貴。如德國巴登-符騰堡州對污水處理廠的四級處理升級投資6200萬歐元，其中13座已在運行，醫(yī)藥殘留物是主要的微污染處理對象。綜上所述，環(huán)保行業(yè)就是在不同的歷史時期，為了解決人與環(huán)境之間的問題，不斷整合當時最適用的技術而形成的各種解決方案，同時在過程中不斷產(chǎn)生新的問題，再去尋求新的方案解決問題。

加速水科技成果轉化推廣的要素：社會重大需求、創(chuàng)業(yè)及技術驗證與示范的中試平臺的建立

2018年，全球高端水環(huán)境技術市場咨詢公司Blue Tech Research以及荷蘭的專家研究發(fā)現(xiàn)水處理技術的推廣轉化過程分為“應用研發(fā)—中試階段—示范工程—早期應用—快速推廣—成熟應用”6個階段。而通過豐富案例分析發(fā)現(xiàn)，水技術從研發(fā)到成熟應用的行業(yè)平均時間為11～16年，時間周期較長。這讓投資機構在想要投資一項污水處理新技術時感到非常沮喪，其風險投資基金的周期為2～5年，5年時間難以覆蓋一個技術的成熟；如果在技術后期投入，也面臨高新技術價格昂貴，利潤快速縮減的情況，投資機構難以把握很好的時機。

然而，這些學者也觀察到一些特別的現(xiàn)象，就是一些技術因為某些特殊原因，其推廣轉化周期能夠縮短至一半以上，如紫外消毒、熱水解、生物脫硫以及SBR技術等。究其原因，一是，社會重大需求是技術成果推廣的首要驅(qū)動力，如英國爆發(fā)隱孢子蟲的感染后，作為現(xiàn)代污水處理廠的標配技術—紫外線消毒技術倍受推崇和青睞，應用實例增加十分迅速。二是，優(yōu)秀的商業(yè)模式設計。技術需求方與技術提供方通過建立合作企業(yè)的形式進行關系綁定，使得技術研發(fā)與轉化更具有目標性。如帕克公司的生物脫硫技術，在20年間迅速積累了大約100項工程應用業(yè)績，這樣的推廣得益于帕克公司和石油巨頭殼牌公司的聯(lián)盟，雙方圍繞技術共同設立了合資公司，依托殼牌公司豐富的資源和資金支持，以這種方式開展的技術推廣目的性強，轉化效率高。三是，技術驗證與示范的中試平臺的建立。是技術成果從實驗室走向市場的中間環(huán)節(jié)的重要設施與核心要素。國家水專項管理辦公室在國際TRL定義的基礎上，結合國內(nèi)實際情況，將技術發(fā)展水平定義為“發(fā)現(xiàn)基本原理或看到基本原理的報道—形成技術方案—通過小試驗證—通過中試驗證—形成工藝包或產(chǎn)品、平臺建設設計，技術方案通過可行性論證—通過技術示范/工程示范—通過第三方評估或用戶驗證認可—規(guī)范化/標準化—得到推廣應用”9個等級。其中1～4階段基本由高校來完成，8～9階段由企業(yè)來完成，然而在5～7階段的生產(chǎn)驗證、產(chǎn)品開發(fā)以及相應的技術優(yōu)化方面，我國缺少中立的機構從事技術的驗證和示范工作，缺少技術驗證、演示場地等基礎設施等。中間鏈條的缺失是我國水科技成果轉化推廣面臨的核心問題。

上述水科技成果快速轉化推廣路徑探索經(jīng)驗對我國的啟示為：社會重大需求下，技術推廣獲得強大助力、效率高；從荷蘭等國的案例來看，創(chuàng)業(yè)是技術成果推廣和產(chǎn)業(yè)化最高效的方式，多學科、產(chǎn)業(yè)與科技結合的聯(lián)合研發(fā)，以及具有互信的協(xié)作創(chuàng)新能較大程度的提高創(chuàng)新技術成果轉化的成功率和周期。最后，面向市場的技術驗證與示范平臺是水技術成果從實驗室走向市場的中間環(huán)節(jié)的重要設施與核心要素。圍繞我國水科技創(chuàng)新在中試以及示范工程等中間薄弱環(huán)節(jié)，可以從國家層面在基地建設、基金設立、技術孵化方面給予針對性的加強，推進完善我國水科技成果轉化推廣鏈條。

案例分析

（1）新加坡水科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)推廣

新加坡水故事的起點，是這個國家為克服水資源匱乏問題而進行的努力和探索，經(jīng)過50多年的持續(xù)工作，他們收獲的不僅是本國水資源問題的解決方案，更是一個響亮的國際品牌和一套完備的水工業(yè)體系和科技創(chuàng)新體系。

成功的品牌塑造：利用獨特的區(qū)域經(jīng)濟優(yōu)勢和NEWater產(chǎn)生的品牌效應，新加坡籌劃設立了新加坡國際水周活動和以首任總理李光耀命名的新加坡水獎，以此來提高NEWater系統(tǒng)在全球的知名度和關注度，同時依托國際一流的智力資源集聚，使新加坡不斷汲取新的水處理知識，吸引更多的優(yōu)秀人才。2015年，新加坡已吸引全世界超180家水行業(yè)公司和26家私營水研究中心安家落戶，環(huán)境及水務業(yè)為新加坡國內(nèi)生產(chǎn)總值貢獻了大概17億新元的產(chǎn)值，創(chuàng)造了1.1萬個就業(yè)崗位。

完備的水科技創(chuàng)新體系：圍繞水科技創(chuàng)新從需求產(chǎn)生—形成創(chuàng)意—技術創(chuàng)新—技術驗證—示范應用—市場化推廣全鏈條，每一個階段都有相應的扶持。最明顯的是新加坡通過向全球發(fā)布技術指南，征集先進技術，優(yōu)秀的技術成果可在水廠進行生產(chǎn)實驗，政府在資金、現(xiàn)場服務和水質(zhì)監(jiān)測方面提供服務和監(jiān)督，并組織行業(yè)專家、企業(yè)家和投資人做過程的優(yōu)化指導。被驗證的合格技術，進入NEWater的技術采購目錄，也會很快獲得投資人的青睞，這樣的操作體系也是新加坡創(chuàng)新性企業(yè)大量涌現(xiàn)的主要原因。

（2）荷蘭Wetsus快速創(chuàng)新

Wetsus（歐洲卓越可持續(xù)水技術中心），是一家世界頂級的水處理領域產(chǎn)、學、研平臺組織，坐落在荷蘭北部的一個小城市萊瓦頓，每年研發(fā)經(jīng)費1500萬歐元，其中330萬歐元來自企業(yè)。目前，Wetsus基于科學的管理機制，組織100多家企業(yè)、聚集了50多位教授和200多名博士，開展23個主題、62個項目的研發(fā)工作，成果轉化率高達40%，孵化企業(yè)27家。

Wetsus比較獨特的模式是其研發(fā)項目由企業(yè)提出需求、支付費用，然后把需求細分成幾個科學問題，每個科學問題找到相應的專家，再由Wetsus嚴格選拔招錄的博士生構成項目核心實施主體，在Wetsus的多學科實驗室和平臺上開展緊密的研發(fā)合作和互動，增加了取得突破性成果的可能性。博士生能夠從中清晰地認識產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程和定位未來的職業(yè)角色，而Wetsus對于博士生的綜合培訓教育計劃，也使得博士生建立起高級項目經(jīng)理的素質(zhì)配置。

為鼓勵尖端技術聚集形成集群并促進創(chuàng)新成果最大化轉變成商業(yè)機制，Wetsus與水務公司以及商業(yè)、教育及政府部門，特別是卓越水技術中心（CEW）和水務聯(lián)盟Water Alliance協(xié)同合作，為其大量的國際研究項目創(chuàng)造了良好的創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境。其中，CEW主要面向成熟度中等的技術，為創(chuàng)新技術提供中試或者演示支持，對技術提出優(yōu)化建議、工程化推廣指導意見；而Water Alliance則為初創(chuàng)企業(yè)提供海水淡化、水質(zhì)監(jiān)測、污水處理和醫(yī)療廢水等不同原水的相關環(huán)境下的技術測試、放大和示范場地，保證技術體系的快速推廣。以這三家機構為中心，共同形成了“基礎應用研究—應用技術開發(fā)—示范驗證”的技術創(chuàng)新鏈條，也形成了世界上影響力最大的水技術集群之一—萊瓦頓水科技園。

（3）宜興國合基地創(chuàng)新實踐

為推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)轉型升級、提升國際化合作水平，環(huán)科園和企業(yè)打造平臺—國合環(huán)境高端裝備制造基地，一方面依托核心企業(yè)在環(huán)保高端裝備制造領域?qū)I(yè)的國際化合作與技術轉移專業(yè)能力，通過引進的外方合資項目對有市場潛力的環(huán)保技術成果進行轉化，實現(xiàn)技術企業(yè)孵化和市場運營。另一方面，尋找細分領域具有優(yōu)秀技術產(chǎn)品的企業(yè)來園區(qū)落戶，為企業(yè)提供相關標準化生產(chǎn)車間、廠房和設備，實現(xiàn)環(huán)保裝備非標產(chǎn)品的模塊化設計、標準化制造，提高環(huán)保裝備制造業(yè)智能制造水平和信息化管理水平。同時平臺也為入駐企業(yè)提供資源股權鏈接、管理咨詢、市場咨詢、供應鏈創(chuàng)新等服務，致力于打造國際領先的環(huán)保產(chǎn)業(yè)“技術轉化平臺、產(chǎn)業(yè)孵化平臺和智能制造平臺”。

我們結合創(chuàng)新規(guī)律和具體案例，認為創(chuàng)新結合需求，把所有資源整合成為更好的產(chǎn)品是創(chuàng)新的本質(zhì)，對于環(huán)保企業(yè)而言，無疑更需要資源協(xié)同，更需要聚集區(qū)的引導、組織作用，持續(xù)探索形成我國環(huán)保創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)路徑。