一、工业生产中的大问题——污染
工业其实离我们的生活很近，工业化引领了人类文明数个世纪，给人类带来了丰富的物质财富，使人们的生活质量不断提高。然而，在工业发展中人们似乎有点忘本了，对自然资源过度地索取，大量排放温室气体和污染物，致使人类的生存环境面临着极大的挑战。可喜的是，人类极早地认识到自己的错误，对传统工业的高碳排放后果已经高度重视，开始思考如何让工业变得绿色。随着绿色制造、低碳生态工业和循环经济等思想的发展和应用，传统工业生产的高污染、高耗能已经逐步被改造，能源利用效率逐渐提高，环境污染逐步得到控制，工业生产与自然相处越来越融洽。
将各种各样的原材料投入机器中生产出产品，而不再单纯地依赖人类的手工作业，这是人类社会发展过程中划时代的一种生产方式。机器的不眠不休实现了生产力的快速发展，同时也加快了人类文明的进程。尤其是18世纪英国工业革命以来的200多年，工业给人类带来了巨大的财富，人类开始了大量生产、大量消费和大量浪费的“文明”时代。与此同时，资本主义市场经济发展所造成的利益驱动，促使人们不顾一切地向大自然展开掠夺，并且任意地向大自然排放各种废物，较少顾及大自然的承受能力。在短短的近几百年中，地球上的人口呈几何指数增长，很多资源都濒临耗尽，世界上许多国家因以传统的工业化模式发展经济而造成了严重的环境污染和生态破坏，并导致了一系列举世震惊的环境公害事件。可以说，我们赖以生存和发展的地球正面临着前所未有的环境危机。
二、算一算可怕的工业碳排放
在一味追求高效率的工业时代，人类只着重追求物质财富而不顾其他后果，终于，地球变暖了，人类的生存受到了严重威胁，大量科学家开始关注工业碳排放问题。有研究者算了算工业碳排放的账，工业领域的能源消耗在1971年至2004年间增长了61%，其中近1/3的世界能源消耗和36%的二氧化碳排放量来自制造业，其余2/3则来自为国民经济各部门提供主要生产资料的工业部门，包括化工、石化、钢铁、水泥、铁矿及其他矿物和金属开采冶炼等。
在庞大的工业领域，发展低碳工业的呼声也越来越高，虽然目前已经有了一些工业低碳化的实践，但是要真正实现低碳工业转型还需要很长时间的努力。统计数据显示，从2000年到2005年，全球二氧化碳排放量增长达到了12.7%，而工业领域的碳排放却增加了21%，可见近年来碳排放的增速在加快。
发达国家的碳排放主要发生在消费领域，而发展中国家则主要集中在工业生产环节。具体而言，发达国家里企业与居民的碳排放量之比是3：7，即30%的碳是企业排放的，70%的碳是居民排放的。而发展中国家的情况恰恰相反，70%的碳是企业排放的，30%的碳是居民排放的。这就意味着，发展中国家减少碳排放的关键是在工业生产领域，其中重点是钢铁、水泥和化工等高碳工业的低碳化。
1.钢铁工业碳排放
每天我们都会看到或经历这一幕：走进办公大楼，进入电梯上楼，拿钥匙打开办公室的防盗门，然后到饮水机前倒好一杯开水，打开电脑开始工作。可能你都不会注意到，你所接触到的物体几乎全都有钢铁的身影，可能是在水泥的背后，也可能是在塑料的覆盖下。钢铁以其丰富的储量、低廉的价格和可靠的性能已经成为世界上被使用最多的材料之一，是人们日常生活中不可或缺的物资。
然而，钢铁从采矿、运输、冶炼到产品制造过程中都会产生大量的碳排放。2007年国际能源机构的统计数据表明，钢铁工业消耗了工业领域19%的能源，同时排放了工业领域大约1/4的二氧化碳。
2.水泥工业碳排放
水泥是一种重要的建筑材料，可以毫不夸张地说是水泥和钢筋“俩兄弟”构筑了现代的高楼大厦，夯起了高速公路，架起了通河过江的桥梁，然而，水泥工业的大量碳排放也让我们重新审视当前社会的构建基础是否需要做出调整和改变。
水泥制造过程中的每一环节都会对环境产生很大的影响，包括采石场爆破过程中的大气粉尘污染、温室气体排放、噪音和振动等。一方面，水泥在生产制造过程中需要大量的燃料，会产生大量的二氧化碳排放；另一方面，水泥生产的化学过程本身产生的大量的碳排放远远多于其他工业过程。2007年国际能源机构的统计数据表明，非金属矿物工业部门的能源消耗约占全球工业能源消耗的9%，其中水泥工业就占据了70%至80%。水泥生产单位GDP的能源用量，也就是能源强度平均在3.4至5.3千兆焦耳每吨（GJ/t）之间，加权平均值为4.4GJ/t。
3.化学工业碳污染
在现代生活中，人类已经离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活，到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为我们服务。化学工业从它诞生之日起，就一直为各工业部门提供必需的基础物质。烃类裂解制取乙烯等工艺的成熟，炸药技术的发展等为现代工业的快速发展奠定了基础；合成氨和尿素生产的产业化、杀虫剂和除草剂的应用促进了农业的发展；青霉素的发现和投产、各种临床化学试剂和各种新药物剂型不断涌现使医疗事业大为改观，人类的健康有了更可靠的保证：各种食品添加剂、涂料、颜料等化工日常产品极大地提高了人类生活的品质。
然而研究表明，化学和石化工业的能源消耗占到了全球工业领域能源消耗的30%，二氧化碳排放量占工业领域排放量的16%。除了碳排放之外，化学工业对环境的影响还体现在化工产品副产物的污染上，包括废水、废气（除温室气体之外还包括很多有毒气体）和废渣等。
4.高碳工业的后果
“高增长、高消耗、高污染”的生产方式实现了人类物质财富的迅速积累，然而大量投入于不可持续发展模式下的资源并未得到充分利用，很大一部分转化为废弃物排入自然环境中并成为污染物。这种工业生产模式已经引发了全球性的环境问题，这是我们不愿见到的后果。
首先，最直接的结果就是自然资源的耗竭。地球上人类为了自身的生存，对自然资源进行了掠夺性的开发。资料分析表明，1970至1991年全球工业原料消耗量增加了38%，其中80%的原材料来自矿产资源。一方面矿山开采和工业生产过程中的资源耗费率高，损失浪费严重；另一方面，矿产资源在人类有限的时间内是不可再生的资源。其次，原始生态环境已经遭到严重的污染和破坏。工业领域在不断制造产品的同时也排放大量的二氧化硫、悬浮微粒、氮氧化物及各种芳烃类化合物。世界上每年有1000～2000种化学品进入市场，目前已知的化学品超过了700万种。它们被随意排放，造成了大气、水和土壤全方位的污染，影响到粮食、蔬菜和水果，直接危害人体健康。最后，全球变暖已经成为世界性的话题和难题。工业领域大量化石燃料的使用使得全球每年因燃烧而排入大气中的二氧化碳多达50亿吨，导致全球气温上升。有专家预测，如果大气中二氧化碳的浓度仍然按目前的速度增长，到2030年全球气温将比现在升高2～5℃（比过去1万年升高的温度还高），由此使海平面上升20～140cm，会直接威胁人类的生存。
三、工业的生态化发展之路
人类要重新融入自然，工业不能再继续以冷冰冰的面孔一味地攫取自然资源，而是要尊重自然生态系统，合理高效地利用自然资源，实现工业的生态化。生态工业的文明就是要我们转变观念，不再以追求物质财富为唯一目标，努力创建工业企业个体之间的和谐共生关系，就像生物界的食物链一般，企业之间互相利用产品和废弃物，实现物质的有效转化和流动，减少工业生产活动对自然环境的影响。
1.工业也须生态化
合理地、充分地、节约地利用资源，在生产和消费工业产品过程中对生态环境和人体健康的损害最小化，以及多层次综合再生利用废弃物是生态工业的基本要求。生态工业的根本目的是在不破坏基本生态进程的前提下，促进工业在长期内为社会和经济利益做出贡献。可以说生态工业的核心思想和可持续发展思想是完全一致的，都是强调人类在发展经济的同时必须重视与自然环境相协调。
生态工业的实现有两个层次的要求：在宏观层面上使工业经济系统和生态系统相吻合，协调工业的生态、经济和技术关系，促进工业生态经济系统的人流、物质流、能量流、信息流和价值流的合理运转和系统的稳定、有序、协调发展，建立宏观的工业生态系统的动态平衡；在微观层面上做到工业生态资源的多层次物质循环和综合利用，提高工业生态经济子系统的能量转换和物质循环效率，建立微观的工业生态经济平衡，从而实现工业的经济效益、社会效益和生态效益的同步提高，走可持续发展的工业发展道路。
目前美国、日本等大公司都极力推崇生态工业模式，并成为“工业生态学”的倡导者。同时，发达国家工业所生产的各种各样的“绿色产品”越来越多。从“绿色食品”到“绿色用品”，从“绿色产品”到“绿色市场”等，都在迅速崛起，这必将改变现代工业发展的产品结构、产业结构和技术结构，使现代工业发展进入一个新的阶段。
2.生态工业小世界
生态工业系统俨然是一个由工业企业构成的小世界，在这个小世界中，一个企业的产品或废物是另一个企业的原材料或能源，这之间存在着一种共生、伴生或寄生的关系，构成了生态系统中生物链一样的关系。当许多条“工业生态链”交织起来，则构成了高级的生态工业网络系统，它是生态工业系统的基本形态。因此生态工业系统中各企业之间存在着一种有序但纵横交错的联系，通过这种联系，物质能量、信息等进行流通，使其流到外环境中的量减少到最小，以保护外界生态环境。
生态工业园区就是生态工业系统的一种实践，是依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而设计建立的一种新型工业园区。它通过物流或能流传递等方式把不同的工厂或企业连接起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，建立“生产者—消费者—分解者”的物质循环方式，使一家工厂的废物或副产品成为另一家工厂的原料或能源，寻求物质闭环循环、能量多级利用和废物产生最小化，达到相互间资源的最优化配置。
3.典型的生态工业园
国际上第一个建成的生态工业系统是位于丹麦哥本哈根以西120千米处的卡伦堡生态工业园，它是生态工业园的典范之一，是在20世纪70年代几个主要工业企业为寻求解决工业垃圾、有效利用淡水、降低生产成本而建立的一个工业小区。整个项目从1972年启动，到1995年，该园区的年物资和能源交换量就达到了300万吨，估算每年可以节省1000万美元，平均投资回收期为6年。
（1）园区内核心主体
卡伦堡生态工业园内有大大小小几百个工厂、农场和其他组织个体，其中主要有六个核心主体：丹麦最大的燃煤发电站阿斯尼斯，装机容量为150万千瓦；斯塔托伊尔公司旗下的丹麦最大炼油厂；诺和诺德公司最大的制药厂；斯堪的纳维亚半岛最大的石膏板制造厂吉普洛克；土壤修复公司Bioteknisk Jordrens；约有两万居民的需要供热、供水和蒸汽的卡伦堡居民区。
卡伦堡工业共生系统内企业之间的合作是以能源、水和物质的流动为纽带联系在一起的，它们的共生关系体现在能源利用、水循环和物流等方面。
（2）能源和水的流动
阿斯尼斯火力发电厂工作的热效率约为40%，产生的大部分能量都进入了烟囱。同时另一家耗能大户斯塔托伊尔精炼厂的大部分气体也都燃烧掉了。于是从20世纪70年代早期开始，他们开始采取一系列举措。
通过多方谈判，斯塔托伊尔炼油厂将多余的气体供应给吉普洛克石膏板厂；阿斯尼斯发电厂则利用新型供热系统为卡伦堡市供应蒸汽，其后又供应给诺和诺德制药厂和斯塔托伊尔炼油厂，同时也向市里的某些地区供热，这一举措取代了约3500个燃油炉，大大减少了空气污染源。此外阿斯尼斯电厂使用附近海湾内的盐水满足其冷却需要，这样做减少了对梯索湖淡水的需求，其副产品为热的盐水，其中一小部分又可以供给养鱼场的57个池塘。
（3）物质流动
诺和诺德制药厂的工艺废料和养鱼场水处理装置中的淤泥被用做附近农场的化肥，每年达到了100万吨；阿斯尼斯电厂将烟道通气中的二氧化硫与碳酸钙反应制得的硫酸钙再卖给吉普洛克石膏板厂，能达到其需求量的2/3。斯塔托伊尔炼油厂的脱硫装置生产纯液态硫，再用卡车运到硫酸制造商处；诺和诺德制药厂的胰岛素生产中的剩余酵母则被送到农场做猪饲料。
1999年加入合作的A/S Bioteknisk Jordrens 土壤修复公司使用民用下水道淤泥生物修复营养剂来分解受污土壤的污染物，这是城市废水的另一条有效再利用途径。