18、可持续发展与韩国技术实践

可持续发展与韩国技术实践

1. 可持续发展与全球化概述

全球化和可持续发展是当今国际议程的首要议题，涵盖贸易、发展、环境、资源管理、发展合作和国际治理等广泛问题。“可持续发展”的基本概念源于1987年联合国世界环境与发展委员会的《我们共同的未来》报告，即“满足当代人的需求，又不损害后代人满足其自身需求的能力的发展”。该报告指出，这一要求不仅适用于环境政策，也适用于经济和社会政策。

可持续发展是一个多学科的过程，涉及科学、创新、技术、研发、信息技术、电子商务、经济发展、健康、外国直接投资、跨国公司、国际债务等诸多问题。它基于环境、经济和社会三大支柱。可持续发展的框架领域应考虑一系列参数，这些参数决定了该模式对直接受益者、非受益者、国家价值观、环境和系统稳定性的可行性。广义上，可持续性可定义为以下几个方面：
- 经济可持续性
- 技术可持续性
- 社会可持续性
- 环境可持续性
- 价值可持续性

另一方面，“全球化”指的是全球经济的日益融合，这是由商品和服务、资本、技术和信息的不断跨境流动所推动的。从更广泛的意义上讲，全球化不仅涉及经济过程，还包括其他领域日益增多的跨境接触，如思想、知识和文化表现形式的交流。全球化首先是国际化历史进程的延续，它增加了各国在经济、社会、环境和政治方面的相互依存度。

全球化的一个成果是，从小型跨境研究项目到全球规模的协调，科学和技术领域的国际合作必须被视为促进关键领域（如水、能源、健康和教育）可持续技术发展的关键工具。因此，区域和全球在可持续发展方面的合作既有必要，也有空间。必须建立机制，以促进可持续发展方面的国内和全球经验的国际交流。

1.1 可持续发展的维度和领域

“要维持的事物”和“要发展的事物”之间存在内在联系。“要维持的事物”包括：
- 自然（地球、生物多样性和生态系统）
- 生命支持（生态系统、服务、资源、环境）
- 社区（文化、群体和地方）

“要发展的事物”涉及：
- 人（儿童生存、预期寿命、教育、公平、平等机会）
- 经济（财富、生产部门、消费）
- 社会（机构、社会资本、国家、地区）

因此，可持续发展的维度主要基于三大支柱，每个支柱涵盖特定领域，具体如下表所示：
| 维度 | 领域 |
| ---- | ---- |
| 环境 | 气候、水、生物多样性、自然资源等 |
| 经济 | 就业、财富创造、投资、能源等 |
| 社会方面 | 教育、健康、生活水平等 |

能源、水、教育和环境对社会公平、生态系统完整性和经济可持续性的各个方面都至关重要。它们影响发展的各个方面，包括社会、经济和环境，涉及生计、农业生产力和健康。

为了在上述三个维度的某些领域开发技术，需要建立合适的创新生态系统。

1.2 技术发展的创新生态系统

创新生态系统由经济主体和经济关系以及技术、制度、社会互动和文化等非经济部分组成。Deborah Jackson描述了一个基于两个不同但基本分离的经济体的创新生态系统模型：由基础研究驱动的研究经济和由市场驱动的商业经济。

这个模型将创新频谱与两个经济体在良性循环中联系起来，从而展示了生态系统内可用于发现、技术开发和商业化的资源在不同发展阶段的分布。可持续创新生态系统的一个重要特征是，研究经济可用的资源与商业经济产生的资源相耦合，通常是商业经济利润的一部分。当两个经济体（研究和商业）处于平衡状态时，创新生态系统是健康和可持续的。在创新生态系统中实现增长的挑战在于，如何将基础研究的突破转化为能够带来利润的产品。实现这一目标很复杂，因为两个经济体采用不同的奖励系统，因此很难将基础研究的发现与能够在市场上转化为利润的创新产品联系起来。

Henry Etzkowitz基于创新的三螺旋模型和大学 - 产业 - 政府互动对创新生态系统进行了广泛研究。三螺旋模型由大学、产业和政府三个制度领域组成，它们相互密切互动，同时保持各自的独立身份。在这个模型中，大学、产业和政府承担了其他领域的一些职能，同时保持自己的角色和独特身份。三螺旋模型试图捕捉这些领域之间角色和关系的转变。从典型的双边互动（大学 - 政府、大学 - 产业和政府 - 产业）转变为通过增加角色承担而实现的三边互动。三螺旋是一个互动模型，由重叠但相对独立的制度领域组成。例如，学术界除了传统的提供培训人员和基础知识的角色外，还成为企业形成和区域发展的来源。政府通过改变监管环境、提供税收优惠和公共风险资本来支持新的发展。产业在发展、培训和研究方面承担了大学的角色，通常达到与大学相同的高水平。许多国家和地区目前正在努力实现某种形式的三螺旋，包括大学衍生企业、基于知识的经济发展的三边倡议以及企业（大小企业、不同领域和不同技术水平的企业）、政府实验室和学术研究团体之间的战略联盟。

下面是创新生态系统的mermaid流程图：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(基础技术突破):::process --> B(R&D资源投资):::process
    B --> C(新产品、功能或流程):::process
    C --> D(增加销售和利润):::process
    D --> E(商业经济):::process
    F(政府、学术界、小企业):::process --> G(发现):::process
    G --> H(技术示范):::process
    H --> I(技术开发):::process
    I --> J(商业化):::process
    J --> K(投资者、产业、政府):::process
    K --> E
    L(研究经济):::process --> A
    E --> L

2. 韩国可持续发展技术

2.1 印度 - 韩国科学技术中心

印度 - 韩国科学技术（IKST）中心是由韩国科学技术研究院（KIST）成立的一家公司，它为展示韩国研究机构通过系统科学研究取得的一些成功相关技术提供了平台。这些技术有很大潜力解决印度农村地区的一些发展问题，并可以通过适当的本地化过程应用，并通过社区参与得以持续。

2.2 净水器技术

清洁饮用水是一个全球性问题。全球有超过10亿人无法获得安全的饮用水，印度在这一匮乏人口中占有相当大的比例。印度在为其公民提供无致病细菌、病毒和囊肿的清洁饮用水方面面临巨大挑战，这些病原体可导致腹泻、霍乱、伤寒和阿米巴病等疾病。此外，由于过度开采地下水，从井中抽取的水中砷和氟等矿物质污染物的含量急剧增加。在印度农村，约75%的人口无法获得安全的饮用水。因此，为所有人提供清洁水是科学界和工业界必须协同解决的重要社会使命。

清洁水解决方案的评估基于以下参数：
- 所使用的核心技术及其去除有机、无机物质和微生物的效率
- 成本效益，包括固定成本和运营成本
- 易用性、移动性和适应性
- 水净化能力和维护要求
- 环境影响
- 对其他方面的依赖，如电力供应和流动水源的可用性以及潜在解决方案

韩国科学技术研究院（KIST）开发的净水器技术是一种低成本的水净化系统，能有效满足上述所有评估参数。该净化系统在一个紧凑的外壳中装有五个过滤器，提供五步过滤过程。这项技术能完全杀灭和去除微生物，去除氧化铁和沙子等固体物质，吸收可溶性化学物质，并改善水的口感。其维护成本非常低，可能是解决金字塔底层市场的一个很好的方案。

2.3 污水和废水处理技术

传统上，污水通过庞大的污水系统网络收集，并输送到集中处理厂，这需要大量资源。中央污染控制委员会提倡使用基于自然过程的技术在当地进行分散处理，而不是将污水长途运输到集中处理厂。经过适当处理后，污水可用于渔业、灌溉、林业和园艺。

KIST的水环境中心开发了利用微生物处理各种污水和工业废水的废水处理和回收系统技术。生物废水处理利用微生物（细菌）自然降解有机废物，从而降低生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD），并控制废水气味。废水应在当地现场（分散式）处理，例如在餐馆或家庭中，而不是在多个废水处理厂集中处理。这是一种环保、相对简单且具有成本效益的替代化学清理方法。这是一种先进的处理技术，由厌氧池、曝气池、接触曝气池和沉淀池组成。它通过维持曝气池中微生物的浓度和持续激活微生物控制池中的微生物来去除有机物，还能减少异味。处理后的水可直接再利用（用于农业用水、废水回收和再利用系统），脱水污泥可作为堆肥。

2.4 农村教育中的信息通信技术和机器人技术

计算机、互联网和多媒体等各种信息通信技术（ICT）的出现和融合，为印度等发展中国家大规模推广中小学教育提供了独特的机会。从业者和学者普遍认为，在不同的社会经济和文化背景下，ICT可以成功地覆盖更多学生，促进学习和知识传播。

由于新技术的快速发展，教育研究人员现在可以在实际场景中应用各种ICT工具，如多媒体和机器人，以增强学习者的学习体验和表现。凭借强大的信息技术环境和机器人技术的进步，韩国开发了世界上第一个电子学习机器人，展示了机器人作为一种新的教育媒体的潜力。预计在不久的将来，机器人技术将比计算机更具交互性和用户友好性。此外，机器人可以通过手势、动作和面部表情等多种形式进行交流。

2010年2月，韩国教育部宣布，到2013年将为全国8400所幼儿园配备机器人以辅助教学。教育研究表明，机器人作为教学助手或学习伙伴可以提高学习者的学习动力和学习成绩。此外，使用机器人作为教学助手或学习伙伴还可以使教师提供学习内容，让学习者通过导航数字学习内容与真实物体进行互动。例如，当学习者学习物理时，机器人可以利用其旋转、移动和加速等能力来解释牛顿运动定律。

KIST在过去二十年中一直专注于智能机器人和机器人基础技术的开发。他们致力于将智能技术和仿生传感与控制技术与传统机器人技术相结合，为人类提供人性化服务，例如开发用于英语教学、老年人护理、科学教学、残疾/自闭症儿童教育、教育娱乐、信息服务和家庭服务的机器人。

2.5 等离子体增强集成气化联合循环（PE - IGCC）技术

正在讨论的技术是“等离子体增强集成气化联合循环（PE - IGCC）发电站”，它使用印度高灰分的原矿煤。这项技术可用于500 - 2000千瓦的小型分布式发电站，为电网供电不可行或成本效益不高的偏远村庄提供电力。它是基于生物质、太阳能光伏等其他类型的分散式分布式发电（DDG）系统的一个很好的替代方案。

基于煤炭的IGCC发电厂技术是将煤炭转化为气体（合成气），然后在燃烧前去除气体中的杂质。发电采用联合循环，包括三个阶段：
1. 燃气轮机发电机燃烧合成气。
2. 气化过程中的热量和燃气轮机的废热用于产生蒸汽。
3. 蒸汽用于驱动蒸汽轮机发电机发电。

虽然IGCC技术比传统的燃煤发电厂污染小，但它通常需要灰分含量高达10%的煤炭。尽管印度拥有大量炼焦煤和非炼焦煤储量，但由于印度煤炭的灰分含量非常高，质量较差。典型的印度原矿煤灰分含量高（40 - 50%）、水分含量高（4 - 20%）、硫含量低（0.2 - 0.7%）、热值低（2500 - 5000千卡/千克）。因此，目前正在开发的PE - IGCC技术可以利用低质量的印度煤炭，可能是印度农村电气化现有技术（如太阳能、风能和生物质能）的一个绝佳替代方案。

现有的IGCC技术通常使用高质量煤炭（>7000千卡）、高水分（4 - 12%）和低石灰含量（<12%）且能量容量高的煤炭。然而，PE - IGCC技术可以使用含45%石灰材料的低质量煤炭。该技术是通过微波能量产生纯蒸汽 - 等离子体火炬，并用于在紧凑轻便的操作系统中对低质量煤炭进行气化。蒸汽火炬的高温在低质量煤炭的快速气化反应中确保了一个紧凑的反应系统。

印度拥有世界上最大的农村人口，面临着巨大的电气化挑战。目前，印度64.5%的地区已通电，城市地区的通电率为93.1%，但农村地区仅为52.5%。这项技术一旦开发成功，将非常适合印度农村地区。

2.6 太阳能照明系统

正在讨论的技术是一种基于高功率LED的太阳能照明系统，可用于高速公路、村庄等。该系统的独特之处在于：
- 高功率 - 60瓦
- 用于远程操作的通信接口
- 跟踪阳光以实现最高效率

考虑到成本和各种太阳能光伏应用的功率规格，这项技术可以针对印度的情况进行本地化。从农村和偏远地区的电气化角度来看，可再生能源的应用前景广阔。印度在风能、小型水电、生物质能和太阳能等可再生能源发电方面具有巨大潜力。因此，特别强调从可再生能源中生产符合电网质量要求的电力。

根据国家太阳能任务目标，到2022年底，离网太阳能光伏产品/系统将贡献2000兆瓦的电力，其中大部分将来自太阳能照明系统，包括太阳能灯笼、家庭照明和太阳能路灯，用于农村和城市地区。国家太阳能任务还计划到2022年为农村地区部署2000万个太阳能照明系统。

2.7 新兴经济体的教育 - 企业框架

这些技术的实施和管理需要一个合适的框架，该框架应考虑所有利益相关者的需求、资源可用性、运营环境和沟通要求。

教育 - 企业（E - E）模型是传统三螺旋模型针对巴西、南非、印度和中国（BASIC）以及新兴经济体的特殊改编，旨在为学术界、政府和私营企业提供一个协作框架，以创建社会创业驱动的企业。E - E模型与三螺旋模型有所不同，它更侧重于E - E模型与政府作为合作伙伴的相互作用。根据E - E模型，社会的需求被确定为教育、环境、能源和健康（EEEH）四个基本支柱，它们在社会发展中都起着同等重要的作用。如果企业家能够满足EEEH领域的需求，大多数基本需求都可以得到满足。

在这个框架中，教育和企业相互重叠，衍生出社会企业，以改善社会状况，特别是在新兴/BASIC国家。政府是合作的重要组成部分，但以不干预的方式参与，即提供所有必要的基础设施、资金和精神支持，而不干预其运作。因此，该模型符合权力下放政策，将权力交给学术界（主办项目并提供人力和行政支持）和产业（提供参与项目的专业知识）。政府的角色仅限于监测资金及其使用情况。学术界通过在EEEH框架下创造知识提供支持基础，利用教师培训学生成为企业家和创新者。产业通过从学术界的创新中获得咨询服务和知识产权而受益，从而使BASIC国家能够实现可持续发展。

以下是E - E模型的简单说明：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(学术界):::process --> B(创造知识):::process
    B --> C(培养企业家):::process
    C --> D(社会企业):::process
    E(产业):::process --> F(提供专业知识):::process
    F --> D
    G(政府):::process --> H(提供支持):::process
    H --> D
    D --> I(满足EEEH需求):::process

通过以上韩国的可持续发展技术实践，我们可以看到，在全球化背景下，各国可以通过技术创新和合作，实现可持续发展的目标，解决诸如清洁水、能源、教育等关键问题。这些技术不仅具有实际应用价值，也为其他国家提供了宝贵的经验和借鉴。

3. 可持续发展技术的综合分析

3.1 技术优势总结

为了更清晰地了解韩国在可持续发展方面的各项技术优势，我们将各项技术的关键优势进行了总结，如下表所示：
| 技术领域 | 优势 |
| ---- | ---- |
| 净水器技术 | 低成本，五步过滤，杀灭和去除微生物，去除固体物质，吸收化学物质，改善口感，低维护成本 |
| 污水和废水处理技术 | 环保，基于自然过程，分散处理，降低 BOD 和 COD，控制气味，处理后水可再利用，污泥可作堆肥 |
| 农村教育中的 ICT 和机器人技术 | 增强学习体验和表现，具交互性和用户友好性，可多种形式交流，辅助教学提高动力和成绩 |
| 等离子体增强集成气化联合循环（PE - IGCC）技术 | 可利用低质量高灰分煤炭，适合农村电气化，紧凑轻便操作系统 |
| 太阳能照明系统 | 高功率，有远程操作接口，跟踪阳光提高效率，可本地化 |

从这些优势可以看出，韩国的这些技术具有很强的针对性和实用性，能够解决不同领域的实际问题。例如，净水器技术针对全球清洁饮用水问题，特别是印度农村地区的需求，提供了低成本且高效的解决方案；PE - IGCC 技术则解决了印度农村因煤炭质量问题导致的电气化难题。

3.2 技术应用的挑战与应对策略

虽然这些技术具有显著的优势，但在应用过程中也会面临一些挑战，以下是对这些挑战及相应应对策略的分析：
| 挑战 | 应对策略 |
| ---- | ---- |
| 技术推广难度大，部分地区对新技术接受度低 | 加强宣传教育，通过试点项目展示技术效果，提高当地居民和企业对技术的认识和信任 |
| 资金不足，限制技术的大规模应用和发展 | 政府加大资金支持力度，提供税收优惠和公共风险资本；吸引社会资本投入，如鼓励企业投资和参与项目 |
| 技术本地化困难，不同地区的环境和需求差异大 | 进行充分的市场调研和需求分析，根据当地实际情况对技术进行调整和优化；与当地企业和机构合作，共同推动技术本地化 |
| 专业人才短缺，影响技术的实施和维护 | 加强相关专业人才的培养，在高校和职业院校开设相关专业课程；开展技术培训，提高当地人员的技术水平和操作能力 |

3.3 技术之间的协同作用

这些可持续发展技术并非孤立存在，它们之间存在着一定的协同作用，共同推动可持续发展目标的实现。例如：
- 净水器技术和污水、废水处理技术：两者都与水资源的合理利用和保护相关。污水和废水经过处理后可用于灌溉等，减少对清洁水资源的需求，而净水器技术则保障了居民的清洁饮用水供应，形成了水资源利用的良性循环。
- 农村教育中的 ICT 和机器人技术与其他技术：通过教育培养出的专业人才可以为其他技术的发展和应用提供支持，同时，其他技术的发展也可以为教育提供更多的实践案例和资源，促进教育的发展。

下面是技术协同作用的 mermaid 流程图：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(净水器技术):::process --> B(水资源合理利用):::process
    C(污水和废水处理技术):::process --> B
    B --> D(保障用水需求):::process
    E(农村教育中的 ICT 和机器人技术):::process --> F(培养专业人才):::process
    F --> G(支持其他技术发展):::process
    H(其他技术):::process --> I(提供教育资源):::process
    I --> E

4. 可持续发展技术的未来展望

4.1 技术发展趋势

随着科技的不断进步，可持续发展技术也将不断发展和创新。以下是一些可能的发展趋势：
- 智能化 ：各项技术将更加智能化，例如净水器和污水、废水处理技术可能会实现自动化监测和控制，根据水质情况自动调整处理参数；机器人在教育和服务领域的应用也将更加智能化，能够更好地理解和满足用户需求。
- 集成化 ：不同技术之间的集成将更加紧密，形成综合性的解决方案。例如，可能会出现将太阳能照明系统与污水处理系统相结合的集成方案，实现能源的自给自足和资源的高效利用。
- 绿色化 ：技术的发展将更加注重环保和可持续性，采用更加绿色的材料和工艺，减少对环境的影响。

4.2 对全球可持续发展的影响

韩国的这些可持续发展技术不仅对本国的发展具有重要意义，也将对全球可持续发展产生积极影响：
- 提供借鉴和示范 ：为其他国家提供了成功的技术案例和经验，其他国家可以根据自身情况借鉴和应用这些技术，推动本国的可持续发展。
- 促进国际合作 ：激发国际间在可持续发展技术领域的合作，各国可以共同开展研究和开发，分享技术和资源，共同应对全球性的可持续发展挑战。
- 推动可持续发展目标的实现 ：这些技术的广泛应用将有助于实现联合国可持续发展目标，如清洁饮水和卫生设施、廉价和清洁能源、优质教育等目标。

4.3 个人和社会的参与

可持续发展不仅仅是政府和企业的责任，个人和社会也应该积极参与其中。个人可以通过以下方式参与可持续发展：
- 节约资源 ：在日常生活中养成节约水资源、能源等资源的习惯，如随手关灯、节约用水等。
- 支持可持续产品和技术 ：选择使用可持续发展技术生产的产品，如太阳能照明系统等，为技术的推广和发展提供市场支持。
- 参与环保活动 ：积极参与环保宣传和志愿活动，提高公众对可持续发展的认识和意识。

社会可以通过以下方式推动可持续发展：
- 加强教育和宣传 ：通过学校、媒体等渠道加强对可持续发展的教育和宣传，提高公众的环保意识和责任感。
- 建立社区合作机制 ：社区可以组织居民共同参与可持续发展项目，如建设社区污水处理设施、推广太阳能照明系统等。
- 鼓励创新和创业 ：为可持续发展技术的创新和创业提供支持和鼓励，促进更多的技术和企业涌现。

总之，可持续发展是一个全球性的挑战，需要政府、企业、个人和社会的共同努力。韩国的可持续发展技术实践为我们提供了宝贵的经验和启示，我们应该充分借鉴和应用这些技术，共同推动全球可持续发展目标的实现。通过技术创新、合作和全社会的参与，我们有望创造一个更加清洁、绿色和可持续的未来。