可持续理念下的工业余料升级利用与设计实践

李珊珊 左恒峰 王小义 （清华大学美术学院工业设计系 100084）

可持续理念下的工业余料升级利用与设计实践

李珊珊 左恒峰 王小义 （清华大学美术学院工业设计系 100084）

由于工业化生产中带来的环境污染和资源浪费，让设计师不断反思，出于对人类生存环境的负责和资源的高效利用，可持续设计观念被更多的人提倡和接受。在可持续设计的发展历程中，从绿色设计到引导人们可持续的消费观念，但在其发展长河之中，对废旧材料的高效利用始终是经久不衰的探讨课题。从手工业到工业化大生产，产生的废旧材料的种类到数量都有增长，因此，如何针对新时代工业余料进行更加高效的升级再利用，不断的引发设计师们的探究和尝试。本文将对废旧材料现在的处理方式及其优缺点进行归纳，再从艺术设计的角度对其升级再利用的方式进行分析总结。最后基于国际高校联盟低碳设计坊活动将不同材料再设计利用的方式进行设计应用与实践。

工业预料；可持续设计；改造设计

一、引言

技术的不断发展和人们消费需求的不断增加，导致工业生产的高速发展。浩如烟海的工业产品一方面让我们的生活变得便利舒适，另一方面也在耗费大量资源，并影响着我们的环境。未来生存环境和可利用资源成为人们普遍关注的重大问题之一。

为了与自然更加和谐的相处和共同发展，可持续发展的观念被环境保护者提出，在1980年，“可持续发展”作为科学术语在《世界自然保护大纲》中被提出。在设计界，与此观点相类似的“生态设计”，“绿色设计”“低碳设计”等一系列术语相继出现。“生态设计”阶段，对产品整个生命周期进行全面的思考。接下来进入“产品服务系统设计”及“社会创新与可持续设计”阶段。即由实体的产品设计和实际回收材料的应用，转向对商业生态和消费模式的关注。

从为了促进销售的“有计划地废止制度”到更加关注环境和健康的“低碳设计”，如何选择健康、环保的材料以及如何延长产品的使用周期成为设计师们贯彻可持续设计思想的具体措施之一。作为设计师，在设计初期就应将产品的短期使用寿命、便利性、美观性与材料的回收利用等问题一起通盘考虑。让产品不仅美观、易用，更具有较长的生命周期以及对环境友好的回收利用方式。曾经经常被提到的3R理念（Reduce, Recycle, Reuse）其重点实际上在于关注对材料的分类处理和回收利用。

就目前的状况来看，虽然众多学者的关注度由利用废旧材料转向引导人们的消费模式，希望从观念上根本的影响消费者，但让他们将可持续观念真正的运用和指导生活还有一段距离，尤其是在发展中国家。因此，在引导人们可持续的消费模式的同时，依然需要对已经产生的废旧材料进行再利用和高效回收。让人们从实际产品使用中培养环保意识，逐步影响和过渡到消费和生活观念的进步。因此，如何减少生产过程中产生的大量废料、余料对环境的破坏并如何进行再利用以提升其可用价值，是值得我们思考和身体力行且可以立竿见影的事情。在工业余料以一种新的形式被充分利用获得再生的同时，其在社会和公众中也犹如润物细无声般的传播着可持续理念的思想，发挥其宣传价值，因此这也是很有意义和很有趣味的事情。

下面，我们将对目前工业余料处理的状况，以及对工业余料再设计应用的探索进行简要介绍。

二、关于工业余料

工业余料是指产品在工业化大批量生产过程中产生的零件残次品或废弃的余料。由于无法被组装成完好产品，很多尚有价值的工业余料和废料被闲置和丢弃，造成一定的资源浪费。

目前工业余料主要以不可降解的聚合物及由多种不同材质组成的复合材料居多，为降解和分类再利用造成了很大困扰。塑料如聚氯乙烯（PVC）板、橡胶薄膜、聚酯（PET）反光板、高温板、聚丙烯（PP）线筒、塑料瓶盖、瓶坯等。复合材料有带涂层的包装袋、电路板边框等。（如图1、图2所示）

图1

图2

按照某些传统的处理方式来处理工业余料，会造成对环境不可逆的污染，对人类健康造成损害，也会增加回收和运输的成本。目前工业余料和废料的处理方式主要包括以下几种：

1.焚烧：在焚烧过程中，可以产生部分工业余能，作为能源再利用，但在此过程中会产生大量的有毒有害气体，例如二氧化碳、二氧化硫、二噁英等。严重危害环境和人体健康。

2.填埋：以填埋的方式处理工业废料是较为常见的方式，但该方法无法将废料短时间内分解，需要几年、几十年甚至更长的时间，尤其是难分解聚合物等材料，如遇复合材料中含有有毒有害物质，填埋后会污染土地和水源，进而污染植被、庄稼和饮用水。对人体造成严重伤害。

3.回炉：对于可塑性材料，可以使用回炉的方式再利用，通常高温融化余料，使其恢复成原料后再利用。该方式可以在一定程度上对工业废料及余料进行重复利用，但这种做法会产生二次能耗和二次污染，释放出有害物质，同时也会降低材料的使用特性。

4.升级利用：将废弃的工业余料根据材料的物理特性及感觉特性进行重新设计和使用，带给人们优美的造型和全新的产品体验。这些材料可以被用于制作一个新的产品，也有可能作为某个产品的零配件，充分挖掘这些材料的潜力，既不产生新的污染和能耗，又能够赋予废弃材料以新的生命。

可被升级利用的材料及方法：

1.塑料：如有机玻璃展架、瓶坯、PVC管、塑料片等。可以利用透明塑料材质的透光性，与灯光进行结合，或通过打磨等方式对表面进行处理，丰富材质表面效果，又能掩盖瑕疵；管材可以结合空心的特点，充分利用中空部分，起到储存或约束作用；也可以对管材外壁进行创意设计，包括绘画、打孔等；或通过不同切割方式，探索截面边缘的造型。

2.橡胶：如轮胎等，在物理性能上可以利用橡胶可逆形变的高弹性能，以及较大的摩擦力，设计耐磨且可弯折的造型。或利用橡胶材质的柔软，进行折叠、粘合等工艺。橡胶还可配合其他材质、如塑料、纤维等，进行软、硬材质的搭配设计。

3.竹木：竹木材料的边角料通常为板材、片材或不规则的形态等。在此基础上，再进行的创意和设计需要根据竹木自然温和的手感及色彩，以及抗压、抗折的特性。并通过激光雕刻、喷漆、木刻等多种手段，对竹木的表面及手感进行丰富，增加一定的审美趣味。

4.织物：根据织物的大小及色彩，可进行图案类创作，如拼布等。再利用织物具备的包裹功能，可被制作为生活中的多种产品，如背包、隔热手套等等。也可将织物与金属、塑料等硬性材料进行结合，是的软硬材料相互对比，产生视觉上及触觉上的丰富感受。

5.金属：利用金属坚硬的材料特性，可被用于制作框架或隔板等需要支撑重物的产品。并可以利用不同的表面处理方式丰富金属的表面效果，如拉丝、阳极氧化、抛光、喷砂等工艺。

（以上每一类都要举出几个现有的设计师作品作为案例，图片展示，标出作品名称，设计师名字，材料种类。）

工业余料升级再利用的意义：

1.降低环境污染：通过对工业余料的再设计再利用，减少了在回收过程中产生的废水、废气等对环境的污染。同时也避免了废料回收的运输及人力成本。

2.传播环保理念：通过使用具有低碳、可持续理念的产品，让民众加强环保意识。同时鼓励企业和设计师，加强对工业余料的开发力度和创意设计。将观念从设计者、生产者传播和推广到使用者。提升大家的环保理念。

3.提升材料价值：在工业化生产中产生的工业边角料经常被作为废品丢弃或闲置，没有充分的挖掘他们的再利用潜力。而当这些废料的潜在价值被再次开发出来，可能会发展出更多新商机。如58度优视灯（如图3所示）是3M台湾分公司意外挖掘出边角料的新功能，从而开发的一款护眼灯产品。因此，对余料、废料的再设计可以提升其价值并发现更多商机。

图3

三、工业余料改造设计应用探索

笔者于2014年4月，参加由英国大使馆文化教育处、广州市万绿达集团、广州市低碳产业协会、同济大学设计创意学院联合主办，为期10天的“2014国际高校合作：基于低碳设计的工业废弃物升级利用”创意设计工作坊。该工作坊参与者来自英国、中国12所著名设计院校的四十多名师生，在为期10天的活动期间，以15种工业废弃物和9种商业废弃物及社区居民家庭废旧物资为原料，进行创意设计并现场加工制作，让通常被回炉处理的废弃物蜕变为十三组令人惊艳的艺术作品。笔者所在团队由清华大学美术学院王小义老师带领笔者以及江南大学的袁月同学，根据主办方提供的工业废料及余料设计了一款“小型家庭厨余垃圾堆肥及果蔬种植篮”的产品。

该产品的功能理念是源于通过对社区的实地探访，发现现有对分类处理垃圾的厨余垃圾桶只起到分类储存的作用，其形态和普通垃圾桶并无差异，只是印有“厨余垃圾”等字样或相关图案。待社区将住户们的厨余垃圾统一回收后再运输到指定地点进行回收处理，这其中就会产生大量的人力成本和运输成本，这过程中其实也是在消耗资源。由于果蔬皮等厨余垃圾是可生物降解的物品，它们能够分解并把生物养分返回到土壤中，具有很高的可利用价值。于是我们希望鼓励居民将自家厨余垃圾进行堆肥处理，利用堆肥产生的养料来种植蔬菜及植物。将“垃圾”循环利用，滋养蔬菜，进入厨房，而再次产生的新的厨余垃圾将进行新一轮的堆肥和种植循环中。由此，减轻厨余垃圾集中回收和运输成本，培养居民的可持续概念，同时让他们享受可持续的成果。（如图4）

图4 产品循环理念

该产品由PVC方管、有机玻璃展架、反光板及塑料瓶坯等工业余料制成（如图5）。产品的整体框架采用PVC方管，方管两端为开放式端口，因此裁切后可以互相穿插，再以塑料钉进行加固。整个框架可以被提起来，放置于房间内的各个角落。既有使用价值——种植蔬菜又有可以观赏花卉。框架内，上半部分是果蔬皮等厨余垃圾的堆肥盒，由有机玻璃展架切开后再粘合制成，盒子底部连接六个塑料瓶坯，起到“滴灌”的作用，而该堆肥盒与瓶坯结合后的造型，让人联想到了奶牛，而其意义也是产生养料。再加上堆肥过程食物会腐烂，影响美观，因此将该堆肥盒表面部分打磨成奶牛纹的磨砂效果，凸显产生养料的语义，又增加趣味性。该种植篮的下半部分是由反光板折叠制作的蔬菜种植筐，由于底部是封闭的所以可以浇水、营养液滴灌等。同时它是活动的，当蔬菜种植好需要整体清理时，可以将它提出并替换其他篮子等，方便使用。（如图6）

图5 使用材料

图6

该设计的初衷，不仅仅为了短暂地延长材料的使用寿命，降低回收成本，更重要的是希望通过视觉化的循环过程使人们更好地理解生态设计，建立起循环利用的意识。同样，对于工业余料产生的厂家，可以创造新的盈利创新点，使废弃的材料重新被利用，创造新价值。

图7 产品实物照片1

图8 产品实物照片2

（设计团队成员：李珊珊、王小义、袁月）

综上所述，对工业余料和废弃物的再设计具有较为广阔的应用前景，同时既可以作为个性的代表又传播了环保理念，作为具有低碳理念和环保意识的设计师，不仅要开发工业余料的价值，同时帮助人们培养环保意识。环保意识的建立，需要长时间的努力和积累，只是靠宣传和教育还不够，还需要让低碳环保的概念充分的融入到生活中，正如“家庭堆肥果蔬种植篮”让人们充分体验低碳创造的过程，以及享受低碳创造的果实。

[1]（美）威廉·麦克唐纳，（德）迈克尔·布朗嘉特著． 《从摇篮到摇篮：循环经济设计之探索》．同济大学出版社，2005．

[2]刘新．《可持续设计的观念、发展与实践》．创意与设计，2010（2）．

[3]赵超．《生态实效设计范式——国际高校低碳设计工作坊巡礼》．纸上装饰，2013（06）．