仿圈学研究，把大自然的法则应用于工艺学

利用仿生学原理，人们学习鸟儿发明了飞机，学习鱼儿发明轮船，学习甲虫创造了新的汽车车型，学习各种各样的生物，发明或改善了无数的产品，至今仿生学仍然是人类创造和改善新产品的永不枯竭的源泉。

“仿圈学”的基本思想是，应用生物圈发展规律，模拟生物圈物质生产的无废料生产过程，建造人类社会物质生产和生活装置，以整体最优化的形式，实现无废料生产。

这种思想是本世纪 50 年代初在宇宙飞船的人工环境设计中提出来的。为了能够对更远的天体作宇宙飞行和保持宇宙飞船内的环境，必须设计宇宙飞船的废物还原和废物利用装置，以便把起飞时所携带的食物、水和空气，在使用后通过废物还原过程不断重复利用。它包括这样一些装置：用化学过滤器把宇航员呼出的二氧化碳和水蒸气收集起来；用蒸馏或其他方法从人的粪便中回收尿素、盐和水分；用消毒以后的干粪以及收集的二氧化碳和水喂养

① 解振华：《清洁生产——中国工业生产的最佳选择），载《世界环

生长在水箱中的海藻；海藻通过光合作用，利用二氧化碳和干粪中含氮化合物生产海藻和氧气；用海藻制成各种食品供宇航员食用。这是一个封闭的物质循环利用的系统，唯一需要从系统外输入的东西是完成这些过程所需的能量，包括植物光合作用过程的能量。它可以从太阳那里得到不断的供给。

这种思想在地球表面的实践有如下工程：

美国“生物圈Ⅱ号”。它建造于亚利桑那州的沙漠里，1991 年开始启用，4 名男科学家和 4 名女科学家进入这个 1.3 万平方米的人造世界。这是

一个封闭的大温室，里面设置热带雨林、海洋、沼泽、草原和沙漠 5 种生态

系统，种植和放养 4000 种不同的动物、植物、微生物和昆虫，包括为科学家提供食物的各种农作物、鸡、小型猪和羊。在两年时间里，8 名科学家在这里过着几乎与世隔绝的自给自足的生活。1993 年在取得重要成果后完成第一期实验。1994 年，它执行新的使命开始第二期研究。

俄罗斯“生物圈Ⅲ号—BIOS-3”研究。有 3 名科学家参与了这样的实验。
英国“人工生物圈—Ecotron”研究。它由 16 个实验室组成，进行各种受控环境实验，研究生态系统及其变化。
日本“小地球——生物圈Ⅰ”研究。它位于日本青山县，1994 年开始兴建，密封的植物实验楼和模拟远海水槽、人工海岸和动物饲养楼已建成投入使用，预计 1998 年全部建成。
美国“密封生态仓”实验。1996 年，美国化学家纳杰尔·帕克汉独自在休斯敦约翰逊航天中心的一个 3 米×3 米的密封仓内生活了半个月，仓内种植 3 万棵小麦，帕克汉呼入小麦放出的氧气，呼出的二氧化碳供小麦光合作用之用。实验表明，这种生态仓完全能够保证宇航员对氧气的需求。

这些仿圈学研究和实验，是模仿大自然本身的特点设计和实施的。它的主要目标是：第一，在能量利用方面，模拟生物圈绿色植物的光合作用过程，把太阳能转变为地球有效能量；第二，在物质生产方面，模拟生物圈物质运动的无废料生产过程，建立自给自足、循环利用的生产系统；第三，在这些研究的基础上提供人类新的生产工艺或新的技术形式的设计思想。

生态工艺作为无废料生产的新工艺，它的工艺思想便是这样提出的。所谓“生态工艺”，是对生物圈物质运动过程的功能模拟。它应用生态

学物种共生和物质循环、转化、再生的原理，系统工程的优化方法，以及其他现代化科学技术成果，设计社会物质生产过程中，物质和能量多层次分级利用的产业技术系统。在这样的生产过程中，输入生产系统的物质在第一次使用生产第一种产品后，它的剩余物是第二次使用生产第二种产品的原料；如果仍有剩余物，它是生产第三种产品的原料，直到全部用完或循环使用；最后不可避免的剩余物，以对生命和环境无害的形式排放。

就生产过程而言，它称为生态工艺；它的技术基础是“生态技术”。