循环经济：让资源循环起来

方陵生/编译



循环经济：让资源循环起来

方陵生/编译

Trent1000航空发动机：劳斯莱斯公司的回收利用计划已实行了整整十年

· 在线性经济中，大到摩天大楼，小到回形针，浪费现象比比皆是。面对地球资源紧缺的现实，线性经济之路已走到尽头，循环经济才是未来的可持续发展之路。

循环是生态设计的核心。在封闭式循环产业链生产方式中，生产过程中产生的废物被赋予新的用途，通过重用和回收，一个行业的废物将是另一个行业的原材料。在充分利用资源的同时，还可减少环境污染。

纵观全球，在线性经济发展中，资源的极度浪费以及带来的巨大环境代价十分惊人。约有269 000吨塑料垃圾被扔进世界各大洋中，大量的成堆肥料和矿渣等工业废弃物破坏着地球大地的景观。废物造成的潜在危害也是十分巨大的，垃圾填埋场“吞噬”的大量生活垃圾和建筑废料在厌氧条件下渐渐分解，蕴含其中的剩余能量白白流失并产生一系列次生环境问题，这种由人类活动引起的第二环境问题，包括从强大的温室气体甲烷到可滤取的苯等污染物。

面对这种根深蒂固的资源消耗传统，如何让封闭式产业循环链成为常态？答案是将它们整合在一个循环经济体中。在这个经济综合体中，一个产业的废物可成为另一个产业的原料，一环紧扣一环，将资源利用率提升到极致。通过这一模式，延长产品的使用寿命，保留其价值，在产品的工艺设计阶段就杜绝产生有毒有害副产品的可能性，为生态创新公司创建一个理想的生存和发展环境。

要创建这样一个符合生态理念的模式，循环经济是一个值得重视的概念。1966年，经济学家肯尼斯·博尔丁（Kenneth Boulding）在他的论文“即将到来的太空船地球经济”（译注：“太空船地球”是指地球就像太空中的宇宙飞船，依赖自身的有限资源在宇宙中生存）中提出“稳定的、封闭式循环的高端技术”的设想。此后五年，在《生活》杂志的一次采访中，系统理论家巴克明斯特·富勒（Buckminster Fulle）提出，污染“是我们未充分利用的资源，我们之所以让这些所谓的废物从我们的手中白白流走，是因为我们还没有充分认识到它们的价值。”从1920年代开始，他就一直提倡“少费多用”的生态设计理念。同年出版的《为真实世界的设计》一书中，富勒的盟友、作者维克多·帕帕内克 （Victor Papanek）猛烈抨击了造成“覆盖整个地球的永久垃圾杂物景观”的设计理念，提倡社会包容性的环保设计理念。

到了1970年代，这一理念有了重要的实际发展。美国景观设计师约翰·T·莱尔（John T.Lyle）提出立足于当地、使用可再生能耗的“可再生设计”理念。1980年代，瑞士建筑师沃尔特·斯塔希尔（Walter Stahel）对已有的新的设计理念进行了整合，发展成为他在日内瓦的产品寿命周期研究所的指导原则。近来，德国化学家迈克尔·布劳高特（Michael Braungart）和美国建筑师威廉·麦克唐纳（William McDonough）合作，建立了系统的可持续发展的产品生产体系，将工业产业中的资源和产品的流动视为一种营养代谢过程，而产生的废物则是营养物。

正如技术史家沃尔特·艾萨克森（Walter Isaacson）所说，这样的设计革命本质上是几代人之间纵向合作的结果。生态设计从1970年的一些小装置开始已取得了很大的进展，一些新创公司在产品设计之初就将资源的循环利用考虑在内，如加拿大温哥华的Enterra公司，利用回收的有机食品供黑水虻的幼虫食用，然后收获作为牲畜饲料（见“将废物转换为蛋白质”）。美国新泽西纽瓦克的AeroFarms农场的室内“垂直农场”每年生产400万公斤绿叶蔬菜，没有农药公害，灌溉用水也比传统农业少95%。

许多老企业也在通过更新改造实现向循环经济的转化。荷兰皇家BAM集团成立于1869年，其在英国的BAM建筑分公司注重建筑设计中的可分解性，并确保其使用的原材料都是可互换或容易分离的，其组件也是可以方便拆卸的（见“可解构的建筑设计理念”）。劳斯莱斯公司通过其回收利用计划，降低原材料耗用率和成本，减少废水废物排放量，强调产品的再制造和回返利用（见“创建一体化的循环共生供应链”）。

从中国到欧洲，学术界和政府都开始意识到向循环经济转换的重要性。环球帆船赛女帆船手艾伦·麦克阿瑟（Ellen MacArthur）通过与她同名的基金会加强这方面的宣传教育，促进创新和循环经济的发展，积极与企业和大学合作加快向循环经济转换的速度。这些大学包括荷兰的代尔夫特理工大学，英国的布拉德福德大学，后者于2013年设立了首个循环经济硕士学位。麦克阿瑟还与美国佛罗里达的施密特家族基金会一起，组成了一个包括麻省理工学院、中国同济大学、印度在艾哈迈达巴德的国家设计学院和伦敦帝国理工学院等12个高等院校在内的促进循环经济发展的联盟。

1.2.3 单药MIC值测定与结果判定 采用96孔V型灭菌反应板，用微量肉汤二倍稀释法测定[2]多西环素、阿莫西林、恩诺沙星、氟苯尼考对鼠伤寒沙门菌sh2034的MIC值。

在巴克明斯特·富勒看来，所有这一切努力都将成燎原之星火。然而，如果将循环经济比作一种绿色创新的生态系统，目前还只是缺少野生动物走廊的一个小岛。没有一个城市、地区或国家已完全接受这种理念，消费型和浪费型的城市化世界还在继续消耗着不多的地球资源。据经济合作与发展组织（OECD）估计，全球中产阶级可支配的可任意挥霍的收入将从2009年的18亿膨胀到2030年的49亿，与此同时，世界范围内的各类初创企业和跨国公司中的大多数更倾向于维持传统经济模式的常态，所有这些让循环经济的未来充满了动态的不可预测性。

英国创意艺术大学可持续设计中心主任马丁·查特（Martin Charter）认为，循环模式本身也存在种种问题，他指出，“由于对这一概念缺乏清晰的整体认识，世界上也许只有100家公司会真正以循环经济理念作为其核心战略。”尽管循环经济发展的一些例子令人瞩目，据麦肯锡公司估计，到2030年，循环经济可给欧洲经济带来2.6万亿美元的增长，但事实上循环经济仍然立足不稳，经济快速发展的需要阻碍了其可持续性。

例如，2014年，雪佛龙和其他一些大型石油公司因回报率太低，退出了一些可再生能源的投资。企业之间的竞争，以及这种半途而废的撤资现象，都会阻碍作为生态设计核心的合作。英国设计工程师克里斯·韦斯（Chris Wise）指出，少用材料的循环经济理念与建筑行业想要出售更多材料的销售理念会产生冲突和碰撞，效率设计往往因“反弹效应”导致对材料的更大量使用和消费。

13世纪的天才画家乔托曾画了一个从水到土壤的完美的生物圈循环图，可见万物循环的想法始终存在于我们的内心深处。但看看如今地球上的一些大城市，到处充斥着不和谐、污染和社会的不平等。那么我们能将循环经济的理念付诸实现吗？

工程师正在调试劳斯莱斯BR725发动机

创建一体化的循环共生供应链

人口增长以及不断上升的能源需求，挑战着工业行业所依赖的材料供应，地球资源的压力越来越大。面对挑战，劳斯莱斯推出了一个名为“Revert”的先进的回收利用计划，一个集设计、开发、生产和服务于一体的包括空中、陆地和海洋的能源循环利用系统。劳斯莱斯和其材料供应商之间展开合作，目前已在100间生产厂家实现了这样的循环利用产业链。

航空航天应用产品必须承受严苛的工作条件。飞机涡轮引擎的组件在飞机起飞时要要承受-40°C 和2 000°C的超低温和超高温考验，发动机每一片前扇叶承受的负荷相当于9辆双层巴士的重量。

只有像铼、铪、镍和钛这样的异金属，才能为今天先进的飞机发动机提供良好的性能和效率，并达到减轻重量的要求。劳斯莱斯每年用到的这类合金材料逾20 000吨，为保证供应，降低成本，要尽可能地提高回收利用率。用于航空航天器组件的回收利用材料和合金与一般简单的回收材料不同，必须要符合许多额外的高质量要求。

Revert计划开始于十多年前，旨在降低成本和风险，同时减少环境影响，保证材料供应。通过这个“恢复还原”计划，组件制造过程中的金属残余物，报废发动机零件中回收的金属，都被收集起来，特定类型的合金被分离出来，清洗掉所有的涂料和污染物后，返回给材料供应商进行回收利用，由此形成一个高质量的循环利用链，回收的废旧合金材料经供应商处理后，再次成为满足飞机制造要求的合金材料。

Revert是一个三赢战略，可同时为供应商、用户和环境提供更大价值。材料供应商可获得可靠的材料来源，并将回收材料迅速反馈到生产流程中；劳斯莱斯可通过与材料供应商签订的长期协议，以保障废旧材料的供应，来换取“恢复还原”材料的回归；材料的重复利用还可减少环境影响，造福社会和环境，创造就业机会。劳斯莱斯在英国德比当地，通过Revert计划创造了大约60～70个工作岗位，从事废旧材料的收集和处理。通过这一计划，减少了对原生材料的需求，每年节省能源超过300 000兆瓦时（相当于2 700万个家庭一天的用电量），每年减少二氧化碳排放量80 000吨（相当于普通家用汽车环绕地球13 000次的排放量）。

通过Revert计划，劳斯莱斯所用材料的大部分都可以作为这个闭合式循环系统的一部分加以重新利用。在车削、铣削等材料加工过程中，90%至100%的钛合金和镍合金成了金属废料和碎屑，这些金属废料被收集起来，通过再加工返还成为飞机制造中的材料。此外，报废飞机发动机中的半数都含有可以回收的高质量材料，可安全用于制造新的发动机。由于成本或技术局限性而不能作为飞机制造材料的回收金属材料，还可以成为当地主流回收项目中回收材料的一部分。Revert计划给劳斯莱斯带来了巨大的变化，在降低成本和能源使用率的同时，还可减少原材料需求和温室气体排放。

——安德鲁·克利夫顿（Andrew Clifton，英国德比郡劳斯莱斯公司工程和设计持续性发展经理）

将废物转化为蛋白质

渔场和其他畜牧生产系统利用一些野生饵料鱼，如鲱鱼和凤尾鱼，以鱼粉和鱼油的形式作为饲料的原料。然而，据联合国粮农组织报道，许多饵料鱼类资源已几近枯竭。

环保人士戴维·铃木（David Suzuki）与工程师布拉德·马钱特（Brad Marchant）于2007年在加拿大北部的一次乘伐漂流中相遇，马钱特正在为替代饲料的来源伤脑筋，铃木问道，“为什么不用昆虫呢？”正是这个提议促成了温哥华加拿大Enterra饲料公司的诞生，马钱特成了这家公司的首席执行官。

开办公司，将生物学知识应用于工业生产的马钱特认为，昆虫有可能解决困扰全球的两个重要问题：可持续性饲料的缺乏和食物的浪费。含有大多数复杂营养物质的有机废物都被扔进了垃圾填埋场做成堆肥，或进入废物-能量转化和厌氧消化的设备中。他意识到，昆虫的幼虫可成为食物封闭式循环的一部分，回收的食物废弃物可成为家畜的可再生营养来源。以废弃食物喂养昆虫可回收大量营养物质，通过自然的生物转化，成为蛋白质和脂肪营养的宝贵来源（见右图“利用昆虫进行的循环利用”）。

一些剩余食物，主要是水果、蔬菜、面包和谷物，每天从当地零售商和食物处理厂家源源不断进入温哥华Enterra的回收利用设施中。这些原料在一个大型罐子中被混合搅拌成富含蛋白质的营养均衡饲料，作为黑水虻幼虫的食物。根据目前的产能，Enterra的黑水虻幼虫每天可消耗100吨粮食废物，但成年后的黑水虻失去了其口器的功能，不能咬也不能吃，只是依赖于幼虫阶段的能量储存飞行和繁殖。

600万孵卵期的成年黑水虻可源源不断地提供虫卵，孵化出来的幼虫喂养约三个星期，小小昆虫在几小时内消耗掉的食物废料，要是通过堆肥和废物-能量转换设施来分解，需要几周甚至几个月的时间。

“黑水虻”可将食物废料变成原料和肥料

到了幼虫收获季节，通过机械方式进行筛选，将淘汰出去的蛀屑和粪便用做有机农产品的肥料。收获的幼虫约1%返回孵卵所，让它们繁殖更多的黑水虻虫卵，其余的都被加工成饲料，通过干燥处理和热加工处理后被包装成成品饲料，饲料中含有40%的蛋白质和40%的脂肪，可作为蛋白质和油脂的丰富来源，也可单独分离为食物和油脂。幼虫粉可直接替代资源密集型的鱼粉和大豆粉等资源用作动物饲料。

Enterra生产的饲料70%以上都在美国本土销售。今年一月，获美国食品药品管理局和美国饲料管理协会成分定义委员会的批准，将幼虫粉用做鲑鱼养殖的饲料，预计不久可获得批准用作家禽和其他牲畜的饲料。但2012年提交加拿大食品检验署的申请一直没有批下来。Enterra希望通过在加拿大出售他们的产品，能在当地真正实现一个食物回收的闭合式循环链，用当地的食物废料，在当地生产可再生的营养物质，为当地养殖业提供饲料。到目前为止，在投入了750万美元资本、创造了21个全职工作岗位之后，Enterra计划在全球范围内建立伙伴关系，进军欧洲、美国、南美洲和亚洲。

——安德鲁·维克森（Andrew Vickerson，加拿大温哥华Enterra饲料公司首席技术官员）

荷兰布吕门市政厅是根据构件可分解、材料可回收的循环利用原则建造的

可解构的建筑设计理念

在英国BAM建筑公司可持续发展部，我参与开发了将循环利用理念贯穿于整个生命周期的建筑设计。我的设计理念是被动式设计、使用可再生材料和实现模块化结构、低能耗需求的建筑。可持续发展的策略以及探索利用仿生技术的建筑师对我有很大的影响，如安东尼·高迪（Antoni Gaudí）和圣地亚哥·卡拉特拉瓦（Santiago Calatrava）。循环经济模式为设计师提供了一个更大的平台，循环经济的基础是充分利用材料的剩余价值，延长其使用寿命，通过重用、转化或再生的方式，让材料重返原来的生物学状态或技术周期，减少浪费，开拓新的经济发展机会。

BAM的首个循环利用试点项目是荷兰布吕门的市政厅，随着城市规模的发展，原有的市政厅已不能满足需要，要扩展到至少未来20年里的所需空间。我们与阿姆斯特丹的Rau建筑公司和它的姐妹公司Turntoo进行合作设计的市政厅建筑是一个价值最大化的“建筑材料库”，我们的竞标考虑到了建筑物20年入住率的全部成本。根据合同，20年后，一些建筑组件，如木材和金属结构，可以返还供应商，最低可发掘出20%的剩余价值。

建筑物的技术设计为拆卸式，包括整体外壳、包层、内部分隔和冷却系统等。设计尽可能避免使用涂料和树脂，尽可能做到制造零件的互换通用，便于将宝贵的原材料分离出来。为使随着时间推移一些组件的价值得以保存，我们还与电子供应商和制造商飞利浦公司建立了合作伙伴关系。我们的许多项目结合进了预制元素的设计，通过标准化采购流程降低生产成本，令关键部件的剩余价值提高了50%以上。

在闭合式循环产业链中，除了材料的循环利用之外，需要关注的还有系统和工艺流程，如拆除成本、物流和组件库存，确定材料各个阶段使用期间和使用之后的所有人和责任人。供应链的透明度至关重要，所以从根本上来说，闭合式产业链必须是一个高度协作的产业。我们的合作伙伴荷兰姐妹建筑公司和BAM工程公司认为：制造商和供应商必须尽快一起坐在谈判桌上，通过合作产生更多的创新产业，提高材料剩余价值的利用率。

我们与RSA（原皇家艺术协会）2012年推出的可持续发展网正在开展的一个合作项目中，鼓励设计师、制造商和回收商合作商议材料重用的解决方案。我们使用的“拆卸式”方案，在设计阶段就寻求材料再次循环利用的机会。BAM将专注于实现循环经济的关键流程，包括建筑信息建模、对建筑生命周期做出决断的数字化知识的共享，如资源生产率等。

目前还无法保证可解构建筑设计理念设计建筑物或产品的材料重用，我们对现有建筑材料的再利用率以及可持续利用的潜力目前还所知甚少，这种情况必须改变。BAM的挑战之一是对循环利用价值链的宣传教育，鼓励采购行业着眼于长远，在签订合同时关注材料的“可利用率或回收率”，明确供应商对产品的维护、耐久性以及零部件更换的责任。通过英国的供应链可持续性学校，BAM举办了一系列研讨会讨论如何克服向循环经济模式转换过程中的一些障碍。2015年确定了在循环经济商业行为中的带头地位之后，我们正在逐渐从施工过程中减少废物，进一步扩展到如何在建筑物整个生命周期中减少废物的产生。

——尼泰什·玛格达尼（Nitesh Magdani，英国赫默尔-亨普斯特德BAM建筑公司可持续发展部主管）

［资料来源：Nature］［责任编辑：彦 隐］