《Cleaner and Circular Bioeconomy》：Circular Economy: A Development Strategy for Achieving Sustainability in the Newfoundland and Labrador Agri-food System
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摘要
“循环经济”（circular economy，CE）近年来已从一种环境必要性演变为一种经济与工业战略，旨在通过增强企业组织在行星边界内的韧性和资源安全性来实现其可持续发展。循环经济基于减少（reducing）、回收（recycling）和再利用（reu
摘要
“循环经济”（circular economy，CE）近年来已从一种环境必要性演变为一种经济与工业战略，旨在通过增强企业组织在行星边界内的韧性和资源安全性来实现其可持续发展。循环经济基于减少（reducing）、回收（recycling）和再利用（reusing）物质与能源的3R原则。尽管关于商业和商业世界中循环经济成功案例的文献十分丰富，涵盖从建筑业到城市管理等领域，但关于农业和农业食品系统的循环经济文献却相对匮乏。本文旨在提出将循环经济实践作为一种商业模式和发展战略，以在纽芬兰与拉布拉多省（Newfoundland and Labrador，NL）农业食品系统中实现区域性可持续发展。研究方法包括对加拿大及全球10个成功循环经济案例研究的比较性文献综述，以及从西纽芬兰（Western Newfoundland，WN） dairy and livestock 农场样本中收集的一手数据，涉及这些农场的循环实践以及在 Western Newfoundland 建立社区厌氧消化（anaerobic digester，AD）系统的可行性。本文开发了一个概念性循环经济框架，用于在该省面临两项不可持续性问题（缺乏有机废物管理和粮食不安全）的农业食品系统中实施循环经济原则与实践。围绕社区厌氧消化设施构建的拟议循环经济框架分析表明，纽芬兰与拉布拉多农业食品系统可以实现可持续发展，因为循环性正在被嵌入农场关系中，废物产生的新产品有助于满足附近关联农场、旅游小屋、拟议中的二级乳制品加工厂以及附近城镇的能源和乳制品需求。此外，这些农场将能够通过利用废弃食物和农业残留物（来自农场内部和外部）生产沼渣（digestate），从而回收作物养分，即有机堆肥。尽管能源政策由省政府监管，但增加该领域的政府激励措施可能是克服该省农业食品部门可持续发展挑战的有效战略。
**论文解读：循环经济作为纽芬兰与拉布拉多农业食品系统可持续发展战略的研究**
**一、研究背景与问题提出**
农业与农业食品系统是加拿大经济的重要支柱，2023年其对加拿大国内生产总值（GDP）的年贡献约为1492亿加元，占比约7%（AAFC, 2025）。然而，该系统存在严重的浪费问题，每年从农场到餐桌的食物损失或浪费价值估计高达490亿加元，占比32.6%（CANZA, 2024）。这种食物浪费是造成土地利用影响、地方政府巨额废物处理成本、可避免的水资源消耗和温室气体（GHG）排放的主要原因之一（Our Food Future, 2023）。传统的线性经济模式（开采-制造-废弃）具有不可持续性，而“循环经济”（circular economy, CE）作为一种旨在通过设计驱动减少废物和污染、循环利用产品和材料以及再生自然的经济系统，被视为替代线性模式、构建更具韧性的可持续农业食品系统的重要途径（Ellen MacArthur Foundation, 2021）。循环经济基于3R原则，即减少（reducing）、回收（recycling）和再利用（reusing）材料与能源。
在加拿大纽芬兰与拉布拉多省（Newfoundland and Labrador, NL），农业产业对省内生产总值的贡献仅为0.5%（The Economy, 2024），约80-90%的食品依赖省外进口，面临严峻的粮食安全问题。同时，该省每年产生约155,000公吨的有机废物，约占所有处置废物的30%（Government of NL, 2019）。大量有机废物未被有效管理，既造成环境压力，也错失了潜在的资源化利用机会。尽管NL省设定了到2050年实现零废物的愿景，并发展了水电、风电和太阳能等可再生能源，但缺乏利用农业和食物废物生产能源的政策和激励措施（Government of NL, 2025）。在此背景下，探索循环经济实践在NL省农业食品系统中的可行性，对于解决有机废物管理和粮食不安全这两大不可持续性问题具有重要意义。
**二、研究目的与方法**
本研究旨在通过回答两个核心研究问题来实现其目标：一是从加拿大各省市及世界范围内现有的循环经济农业食品项目中汲取经验教训；二是分析西纽芬兰（Western Newfoundland, WN）地区 dairy and livestock 农场在建立可持续循环农业食品系统过程中面临的机遇与挑战。研究目标包括：建立成功循环经济农业食品项目的创意清单；提出在西纽芬兰农业食品系统中成功实施循环经济项目的概念框架和管理体系。
为实现上述目标，研究人员采用了两种主要的研究方法。首先，进行了基于文献的比较案例研究综述，选取了来自印度尼西亚、印度、波兰、美国宾夕法尼亚州、哥斯达黎加以及加拿大多个省份（如魁北克、安大略、不列颠哥伦比亚省等）的10个成功循环经济案例，分析其在位置、项目设计、参与者、影响和实施过程中的关键促成因素与障碍。其次，研究人员在西纽芬兰地区进行了原始数据收集，通过面对面的问卷调查、电话和在线访谈，基于预测结构化问卷，对9个 dairy 和8个 livestock 农场进行了抽样调查（样本来源于 Newfoundland and Labrador Farm Guide 2019）。受访者通过简单随机抽样技术选取，并获得了研究伦理委员会的伦理批准。研究人员将这些案例研究的洞见与农场调研数据相结合，开发了一个基于社区厌氧消化（anaerobic digester, AD）设施的循环经济概念框架。
**三、主要研究结果**
**3.1 案例研究总结**
通过对10个循环经济案例研究的分析，研究人员识别出了在农业食品系统中实施循环经济项目的关键促成因素和障碍。促成因素包括：利用有机废物（如蔬菜和水果废物）结合黑水虻（Black Soldier Fly, BSF）幼虫进行生物转化，生产有机肥料和动物饲料；通过农业沼气厂处理液体粪肥和其他农业废物，支持国家电力需求；利用厌氧消化和生物甲烷化技术将农业残留物转化为生物能源和沼渣（digestate）生物肥料；建立养殖场粪污与当地收集的食物废物共消化系统以生产电力和有机肥料；通过合作与数据整合设计并实施循环食品系统；利用数字解决方案连接组织与需要食物的人群以减少食物浪费；建立有机废物回收堆肥设施并制造出口可持续园艺产品；以及单个农场安装厌氧消化设施处理农业废物并生产绿色能源和有机肥料。主要障碍包括：缺乏政府支持或激励措施不足；高昂的基础设施初始投资和财务限制；缺乏技术推广和农民教育；农场主之间缺乏信任；地理隔离、人口密度低和高成本；政策的分散和僵化的采购规则；以及缺乏来自省级政府的interest（如对电力上网电价的调控）。
**3.2 循环经济实施框架的构建**
基于案例研究的洞见和西纽芬兰地区农场调查的实证数据，研究人员提出了一个包含八个价值保留阶段（Value Retention Stages, VRS）的循环经济实施框架，以指导纽芬兰与拉布拉多省农业食品系统中的循环实践。该框架围绕一个位于 Deer Lake 地区 Veterans’ Memorial Industrial Park 的社区厌氧消化设施进行设计，具体包括：（1）**重新设计（Redesign）**：成立项目工作组，咨询利益相关者，申请资金，并利用无人机遥感影像技术确定厌氧消化设施的最佳位置，以连接最近的畜牧农场。（2）**回收（Reclaim）**：直接从该地区收集农业和食物废物，将其用作生产有机肥料和清洁能源的原料，并可与 Western Regional Service Board 合作扩大收集范围。（3）**再利用（Reuse）**：借鉴安大略省 Guelph 市的经验，通过组织培训、研讨会和意识提升活动，促进居民和机构对有机废物的再利用。（4）**转售（Resell）**：推动省政府建立官方的粪肥或有机质市场，使 dairy、pig、poultry 等农场主能够出售其粪肥和有机农业废物。（5）**再制造（Remanufacture）**：将收集的农业和食物废物通过厌氧消化等技术加工成沼气（用于发电）和堆肥等有用产品，并可结合生态工业园模式创造就业和促进当地农业。研究数据表明，厌氧消化技术对大型 dairy 农场更具经济可行性（报告有12.54%的净资产收益率和13.5%的总资产收益率），这支持了NL省最大 dairy 农场（New World Dairy Inc.）进行沼气开发的现实。（6）**再循环（Recycle）**：通过建立区域厌氧消化系统，回收粪肥及农业和食物废物，减少直接施用粪肥产生的气味排放和土壤损害，并利用产生的液体和固体沼渣作为富含养分（如氮N、磷P）的肥料。（7）**能源回收（Recover）**：利用厌氧消化过程转化粪肥中的碳（C）为甲烷（CH?）和二氧化碳（CO?），同时保留氮（N）和磷（P）等养分，减少温室气体排放并回收土壤必需养分。（8）**再循环利用（Recirculate）**：将厌氧消化后的粪肥与食物废物整合到多年生和冬季作物系统中，以增加沼气产量和生态系统服务功能。
**3.3 机遇与挑战分析**
研究人员分析了实施该社区厌氧消化循环经济框架的潜在机遇。社区消化器被视为小型和中型农场克服与厌氧消化设施相关经济障碍的潜在解决方案，尤其适合NL省以中小型农场为主的现状（全省有39个注册 dairy 生产者，平均 herd size 为144头奶牛）。社区消化器可以通过在多个运营体之间分摊投资成本来实现规模经济，并增强对价格和收入流不确定性的抵御能力。实施该框架的主要优势可能包括：更好地管理大量有机废物、防止水体养分污染、减少气味、限制进入垃圾填埋场的有机废物、减少垃圾填埋场的甲烷排放、提高土壤有机质，以及可能产生碳信用额。该系统还可能为参与农场、新的乳品加工厂和附近旅游小屋提供足够的清洁电力，并使参与农场在清洁能源和有机肥料方面实现自给自足。
然而，研究也指出了实施过程中面临的诸多挑战。最主要的挑战是建立社区厌氧消化设施的初始成本高昂，例如美国佛蒙特州2017年的研究发现，小型到中型农场（75-500头奶牛）的厌氧消化器初始投资约为135万美元，大型农场（超过500头奶牛）则需244万美元，平均初始投资为203万美元。因此，该项目的投资需要有一个“冠军”来推动，如个体农场或纽芬兰与拉布拉多农业联合会（NLFA）。此外，农场与厌氧消化设施之间的距离以及粪肥运输的高成本和生物安全问题是另一个主要障碍，研究表明，为了保持沼气生产的正平衡，raw dairy manure 的最大运输距离约为21公里。政策障碍也包括省政府对上网电价（feed-in-tariff）系统缺乏兴趣，以及现有净计量政策的上限（5.0兆瓦）和条件（单个客户100千瓦及以下）限制了农民将粪肥产生的电力出售给电网的意愿。
**四、讨论与结论**
论文的讨论部分指出，纽芬兰与拉布拉多省政府需要制定政策，为那些利用农业和食物废物通过粪肥生产沼气和电力的农民提供支持和激励。增加政府激励和制定允许已采用厌氧消化技术的农场顺利运营的政策，是克服建立厌氧消化设施高成本等挑战的有效策略。尽管NL省现有的能源政策框架致力于到2050年实现净零排放，并提供了多项激励措施（如绿色转型基金计划GTFP、绿色技术税收抵免GTTC、净计量计划、石油转电力激励计划和碳捕集利用与封存CCUS创新挑战赛等），但独立发电和沼气生产领域的政策支持和激励措施仍然不足，现有净计量政策限制了大规模可再生能源项目的发展。相比安大略省和魁北克省等通过上网电价补贴等政策支持沼气生产和循环经济原则实施的省份，NL省在此方面亟需政策发展。
研究结论部分总结道，尽管关于循环经济原则在农业和农业食品系统中实施的文献仍处于起步阶段，但本研究通过比较文献综述和一手数据收集，开发了一个围绕社区厌氧消化（AD）设施的概念框架，以在纽芬兰与拉布拉多（NL）农业食品部门实现循环性。该框架可能有助于解决该省重要的粮食安全问题和有机废物管理问题。案例研究表明，目前遵循线性经济系统的西纽芬兰（WN） dairy and livestock 农场可以通过回收农业和食物废物，成为增加该地区农业食品系统循环性的有力解决方案。回收食物和农业废物有助于减少温室气体排放、氮污染和气味排放，并通过生产绿色电力、有机肥料和其他土壤改良产品来提高当地经济效益和自给自足能力。整个厌氧消化系统过程可以增强纽芬兰与拉布拉多农业食品系统的韧性，并通过减少化石燃料能源消耗提供一条维持可持续性的途径。拟议框架有助于满足附近农场、旅游小屋、拟议的二级乳品加工厂和附近城镇的能源需求，并使农场能够通过生产沼渣满足作物养分需求，同时通过销售堆肥、电力、牛奶及乳制品将农场与更广泛的食品网络连接起来。然而，研究也存在局限性，包括样本量小（仅17个农场）、受访者对厌氧消化技术和循环经济原则了解有限，以及关于原料可用性、消化器容量、沼气产量等具体数据不足，未来需要进行单独的可行性研究。尽管如此，本研究仍为NL省采取适当政策和支持计划以促进农业食品系统循环转型提供了重要的初步依据。
