小型电子废弃物的回收困境和对策

徐丹丹,白建峰,顾卫华,卢亮,杨帆

(上海第二工业大学a.电子废弃物研究中心;b.上海电子废弃物资源化协同创新中心,上海201209)

小型电子废弃物的回收困境和对策

徐丹丹,白建峰,顾卫华,卢亮,杨帆

(上海第二工业大学a.电子废弃物研究中心;b.上海电子废弃物资源化协同创新中心,上海201209)

小型电子废弃物(small waste electrical and electronic equipment,small WEEE)以其种类多、产量大、增长快、鲜明的环境污染性和资源再生性等特点,颇受电子废弃物专业领域的专家学者以及政府和企业的关注。小型电子废弃物管理专项法缺失、回收难、成本高、公众意识薄弱等诸多因素,使得小型电子废弃物的回收管理举步维艰。在前人科学研究的基础上,提出了适合我国国情的物联网+逆向物流有偿联合回收方案,从源头上控制、质量上提高、法律上完善,力求对小型电子废弃物回收进行更全面的管理。

小型电器和电子设备废弃物;环境污染性;资源再生性;回收方案

0 引言

废弃电子电器设备(Waste Electrical and Electronic Equipment,WEEE),也称为电子废弃物,而小型电子废弃物(small WEEE)品种繁多、数量大、增长快,兼具显著的环境污染性和资源再生性。电子废弃物(WEEE和small WEEE)本身是一种污染,其含有铅、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有毒有害物质,在其拆解、破碎、资源化等过程中投加的强酸、强碱、强腐蚀性药剂容易造成二次污染,电子废弃物随意丢弃或处理不当都将对环境和公众健康构成威胁[1-3]。电子废弃物蕴含Au、Ag、Cu、Sn、Pt等丰富的金属材料,某种意义上可称为是城市矿产,资源化程度很高,从中提取贵金属不仅能产生经济价值,也能实现资源循环利用[4-5]。正如Zhao等[6]预测电子废弃物增长迅猛,如何回收电子废弃物,尤其是小型电子废弃物,将是未来的重大课题和长期努力的目标。本文借鉴国外经验,解析回收难题,探讨适用于我国现阶段小型电子废弃物的回收方案。

1 特征分析

联合国副秘书长戴维·马隆呼吁,“在世界范围内,电子废弃物构成了有价值的‘城市矿山’,即一个潜在的可回收材料的大水库。同时,电子废弃物中有害的部分构成了一个有毒矿山,必须小心管理。”2013年电子废弃物总量为3980万t,2014年增长到4180万t,按照目前的增长趋势,预计2018年将达到5000万t。电子废弃物(WEEE和small WEEE)数量大、增长快,资源化价值高,正因如此,贵屿的家庭作坊才层出不穷[7-8]。WEEE与small WEEE对比分析如表1所示。

小型电子废弃物(small WEEE)种类繁多、没有明确的定义、单品本身价值低、金属含量低、可资源化价值不高、公众意识不够、技术和法律政策针对性不强,使回收和处理显得困难重重。据工信部统计数据显示,截止2015年2月,中国的手机用户已达15.3亿,每年产生的废弃手机约有2亿部。《2015年度消费电子行业客户服务蓝皮书》显示,仅有7.1%的消费者参与“以旧换新”或厂家回收等使得废旧手机得到正确处理的活动。在电子信息急速发展的当今社会,电子产品更新换代日新月异,小体积、小功率的小型电子废弃物大量堆积将会产生巨大的环境压力和资源浪费,如何回收管理小型电子废弃物是继“四机一脑”传统电子废弃物回收处理几近饱和之后的新课题[9-11]。

表1 WEEE和small WEEE的区别Tab.1Differences between WEEE and small WEEE

2 现状分析

2.1 国外经验

我国在电子废弃物尤其是小型电子废弃物的回收管理及资源化方面起步晚,既然时间上已经落后,唯有总结经验、借鉴技术、提高水平、力求赶上西方发达国家的处理水平。德国素来以严谨和高效著称,在技术和法规政策方面可以作为本国的参考;日本虽国土资源不如中国,反而易于管理,且有很强的执行力,通过各行政区循环再利用试点可有效分离各种有用资源;我国电子废弃物资源循环再生试点也不少,但是基于国家大环境,执行力远远不够,这也是我国需要向日本学习借鉴和提高的一方面;美英等强国不仅在资源化技术上领先,在建立完善的回收系统方面也是可圈可点。中国小型电子废弃物回收处理正在学习别国先进经验的过程中进步。

2.1.1 政策法规

德国[12-13]是电子废弃物回收处理管理的先行国,出台了一系列法规政策：专项法《电子电器设备的销售、返回与环境友好处置法》(以下简称《电子废弃物法》),列出了10类电子电器设备以及每个类别设备的明确种类。10类设备依次是：大型家用器具,小型家用器具,IT和远程通信设备,消费者设备,照明设备,电子和电气工具,玩具、休闲和运动设备,医用装置,监视和控制工具,以及自动售货机。1990年奥地利制定了灯具及白色家电回收再利用法,1994年3月提出了电子电器废弃物法草案。2001年1月1日瑞典实施了电子电器产品废弃物法令[14]。

日本[15]政府2012年出台了《废弃小型电子产品循环再利用促进法》,该法除了对废弃小型电子产品再资源化企业进行认定以外,还参照《废弃物处理及清扫法》制定了有关条例,增加废弃小型电子电器产品再资源化方面的内容。日本从2008年开始针对废弃小型电子产品的循环再利用进行试点,在各行政区的资源垃圾收集处,设置废弃小型电子产品专用回收箱,在排出日分类收集。在资源回收企业,把转移来的废弃小型电子产品先尽量回收氟利昂类和小型电池等,再通过破碎、分选等方法,有效地分离出各种有用资源。

2.1.2 试点企业

日本试点项目持续3年,共回收小型家电332782个,合计总质量120245 kg。在所有试点展开的“箱体回收”中,手机都是回收较多的产品之一。日本废弃小型家电的回收主体主要是市町村等地方政府,零售商作为协助力量在回收体系发挥作用,多方主体的相互协作可减轻当地政府负担,确保回收活动有序开展[16]。

2.1.3 技术和管理

在美国、加拿大、英国等国家,手机制造商都自愿加入和建立了较为完善的回收网络[17];Palmieri等[18]拆解手机元器件并研究了其资源化价值; Diouf等[19]对比分析了Apple和Samsung锂电池、镍镉电池、镍氢电池等几种不同材质的电池,将手机电池回收用于照明;Nokia启动世界自然基金会,切实贯彻生产者责任延伸制度(EPR),在芬兰、印尼、南非、美国等多个国家与非政府组织联合回收废旧手机[20];Kasper等[21]对手机拆解称重分类,用差示扫描热法对其聚合物进行表征分析,废弃手机大部分为PC/ABS共聚物且可循环利用;Santella等[22]催化热解小型电子废弃物中混合塑料,用GC-MS测裂解产物的组成和含量。

完善的回收网络和制度,先进的资源化技术,切实可行的回收方案和强有力的切实行动,都是回收链能稳固进行的重要因素,欧美等发达国家的技术和管理值得我国学习。我国在电子废弃物资源化方面起步晚,small WEEE的回收问题需要从长计议,介于我国国情,自然不能全盘照搬照用,但是其执行力、管理能力和立法等都值得我们学习和借鉴。

2.2 困境分析

我国电子废弃物回收处理及管理等方面起步晚,对小型电子废弃物不够重视,专项法规政策等都很欠缺,如何回收管理及技术应用都处于探索阶段,其中小型电子废弃物回收困境主要体现在以下3个方面。

2.2.1 品种繁多,进入名录不全

由联合国教育和研究部门下设的联合国大学发布报告称2014年全球电子废弃物数量创历史新高,大部分为废弃的冰箱、洗衣机等家用电器设备。其中60%电子废弃物的重量来自于大大小小的厨房、浴室和洗衣设备;7%产生于被丢弃的移动电话、计算机、个人电脑和打印机。《废弃电器电子产品处理目录(2014年版)》在第一批目录“四机一脑”的基础上新增打印机及其耗材、复印机、传真机、吸油烟机、电/燃气热水器、微型计算机、移动通信手持机和电话单机等9类产品,范围扩大到14类产品。目录增加的小型电子废弃物也仅限于办公电器和个人通信用品等可资源化价值高的产品,而诸如室内加湿器、电磁炉、电热壶、吹风机等厨房电器和个人生活电器等并没有被纳入名录。

2.2.2 标准和专项法规欠缺

电子产品种类繁多,需要将功能相同(相近)的电子产品进行种类管理,制定行业标准及相关法律法规。我国关于小型电子废弃物的专项法规并不多,手机作为最普遍的通信工具,中国关于废旧手机[23]的管理政策就有10多项(见表2),然而废弃的手机有线路板、电池、塑料外壳3大类,且需要分类回收,与手机功能相近的还有座机、寻呼机等,是否由统一的行业标准来规范回收价格、管理办法、处理方式等也是一个有待解决的问题。

2.2.3 技术瓶颈

JBRC(Japan Portable Rechargeable Battery Recycling Center)、MRN(Mobile-Recycle-Network)等组织机构根据镍氢电池、锂电池、铅蓄电池的不同特点进行专门的处理[24]。瑞典是电子废弃物回收方面的领军国之一,Duygan等对平板电脑、手机中的金属铜、银、金、钯等进行了物质流分析和结构分析,讨论了平板电脑和手机的回收价值。英国Cucchiella等[26]分析和预测了手机、平板、笔记本中CRT、LCD、PCB含量和经济价值,提出影响回收的几大因素并探寻解决方案。苗铁群等[27]对手机、电话、键盘、打印机/复印机进行了精细拆分,探讨了拆分手段和分类处理的工艺流程。兰黄鲜[28]则从塑料改性入手,以均聚PP为基体树脂、质量分数w=10%的POE为增韧剂、质量分数w=25%的经活化处理的无机复合矿粉为增强剂制备的改性聚丙烯(PP)专用料,其性能可满足小家电专用料要求。朱洪雷[29]采用无线传感网络,设计家用小电器的寿命测试系统,进一步提高产品质量。我国目前对废旧电池、充电器等小型电子废弃物的回收处理技术有待提高[30]。

3 方案对策

3.1 构建适应我国国情的回收模式

废弃手机成分复杂,手机中的铅、砷、六价铬等重金属对自然环境和人的身心健康都构成威胁,人们虽然了解废手机的危害,却缺乏科学系统的认识和正确的处理方式[31-32]。

发达国家已经构建了生产商-运营商-第三方回收-第三方物流等较完整的废旧手机回收模式,我国由于政策、立法、市场经济、企业管理、公众意识等诸多因素的限制,目前还不能达到相应的要求,因此不能直接采用其回收模式。本文对比了小型电子废弃物与“四机一脑”的区别,借鉴国外经验,在前人研究的基础上,以手机为例,分析回收困境,提出了适合我国的联合回收模式(见图1)。

表2 中国废旧手机管理政策标准Tab.2Management policy standards of waste mobile telephone in China

图1 适合我国的联合回收模式Fig.1 A suitable joint recovery mode for China

在市场经济体制下,只靠政府补贴或基金补贴不是长久之计,废旧手机的回收还得市场主动调控,以市场为主体,政府为引导。闲置手机可分为废手机和旧手机,旧手机按上市时间和消费者购买时间初步估价,专业人员对旧手机根据品牌、型号、外观和软件功能进行剩余价值评估,对其元器件和零部件进行寿命检测,进行再制造/翻新,重新流向市场进而再利用;在手机行业应有完善且有区别对待的行业标准,让手机制造商/运营商/零售商/二手店有理有据地进行以旧换新服务;在电子信息时代,手机更新换代快,部分机型已经不再生产上市,这部分型号的手机需拆分零部件,如手机里的马达大部分可以直接再利用,塑料及线路板可作材料回收,手机电池则集中送往回收中心进行无害化处理。行业标准和政策法规并非秘而不宣,生产者、消费者和中间商都应该以行业标准为基础,合理制定自己的回收价格,确保回收渠道利益共享,交易透明,不存在恶意竞争;政策法规也应该因地制宜,在经济发展程度不同的地区根据实际情况有区别的执行,避免回收生产线由于补贴不到位而长期闲置,也不能过度补贴掩盖了回收的效益,基金和政府补贴应在企业需要帮助的初期加大补贴力度,在企业正常运行后慢慢抽离;对大型示范企业进行奖励,对相对不发达城市的中小型企业提供制度、资金、管理等方面的支持和帮助。让整个逆向物流(见图2)由生产者、消费者、中间商在市场的调控下主动运转起来。

手机逆向物流[33-34]是将手机产品、资源以及相关信息从供应链的下游向上游回流的过程。根据生命周期理论,手机逆向物流包括：手机在包退期、购买者退货、在包换期、购买者更换、在保修期、顾客送交维修、厂家召回不合格手机、达到寿命后厂家回收等全过程。目前我国手机回收主要通过二手商贩等非正规渠道进行,一些商家和运营商也在探索废旧手机的回收渠道,如中国移动、摩托罗拉、诺基亚等。

图2 EPR制度下手机回收模式Fig.2 The mobile phone recycling mode under the EPR system

3.2 发挥不同主体在联合回收中的作用

3.2.1 政府主导作用

在联合回收模式中,政府起主导作用,从政策、法规、制度、基金等多方面引导废旧手机回收市场的运作模式,政策的扶持、基金补贴的力度、企业责任的规定、市场份额的调控等诸多因素共同作用和影响着废旧手机回收市场的运作[35]。

3.2.2 企业示范作用

回收企业是回收模式中的关键,由于缺乏基金补贴或者补贴力度远小于回收成本导致很多企业的回收处理线闲置,正规企业不宜与小商贩正面竞争,只有通过品牌的零售店和二手手机回收站、通信运营商的以旧换新活动回收旧手机,而小商贩回收废旧手机流入旧货市场批量卖给第三方拆解企业。最后,手机制造商将以翻新机和新一代手机的形式回流到手机市场,而不可再利用部分便流向了专业的回收处理企业进行资源化或无害化处理[36]。

3.2.3 公众意识

广大消费者是废弃物回收体系的起点,唯有提高公众的回收意识,积极配合政府和企业的政策和制度,回收工作才能有效地进行下去。由图3可见[37],多数公众对电子废弃物的危害有一定的了解,有环境维权意识,也愿意承担社会责任,只需要政府的积极引导和企业的规范运营,公众必然会积极响应政府的号召,配合企业的回收处理工作,电子废弃物围城的困境必然会缓解。

图3 浙江对电子废弃物的公众意识Fig.3 Public awareness of electronic waste in Zhejiang

4 结论

21世纪是电子信息时代,也是电子废弃物爆发的时期,在“四机一脑”回收拆解生产线成熟之际,回收处理纷繁复杂的小型电子废弃物将是政府、企业、执法、公众合作的一项系统工程：

(1)小型电子产品的功能分类、行业指标、废弃物价格及分散处理标准需要制定。

(2)小型电子废弃物的专项法规缺乏。由于标准的不明,导致法规不宜制定,唯有标准与法规都明朗才有利于回收处理过程的正确执行。

(3)引进先进技术,加强技术研发。掌握关键技术才能切实解决生产线问题,不仅在电子产品出厂前保证质量,延长使用寿命,而且要使小型电子废弃物在回收线上保证高效的回收再利用。

(4)小型电子产品的销售和电子废弃物的回收管理是消费者与生产商的正(逆)向相互交叉的过程,这个过程涉及到生产者、消费者、中间商、回收处理机构、物流管理公司等,为避免行业竞争和不良回收商贩的低价压力,必须要有政府机关的引导、规范和必要的强制手段。

(5)结合当地实情,因地制宜。在北上广和沿海一线城市加强示范工作,这些地区经济建设相对完善,应切实做好试点工作,政府引导公众,给予奖惩以及必要的法律制约。在一线城市试点成功的基础上,逐步扩散到二三线城市,在不影响其经济发展的基础上回收处理电子废弃物,由于时间的积累,二三线城市的小型电子废弃物势必数目庞大,凭借一线城市多年的成功经验,高效回收处理小型电子废弃物也将为二三线城市的经济建设添砖加瓦。

总之,小型电子废弃物的资源化是一个不可逃避的问题,如何回收处理更是需要技术、法律、制度、标准、体系、公众等全力配合和长期努力。

[1]SUN L Y,ZENG X L,LI J H.Pollutants release and control during WEEE recycling：A critical review[J].Environmental Science,2016,31：867-872.

[2]李洋,白建峰,王鹏程,等.2种典型电子废弃物回收过程污染分析及控制[J].环境科学与技术,2013,36(S2)：336-342.

[3]矫旭东,陆泗进,王业耀,等.电子垃圾拆解场地污染特征及土壤监测评估的研究概况[J].土壤通报,2014, 45(5)：1265-1272.

[4]STENVALL E,TOSTAR S,BOLDIZAR A,et al.An analysis of the composition and mental contamination of plastics from waste electrical and electronic equipment (WEEE)[J].Waste Management,2013,33(4)：915-922.

[5]费艳肖,白建峰,邓明强,等.嗜酸氧化亚铁硫杆菌对龙门挂件表面铜的浸出效果[J].环境科学研究,2015, 28(8)：1267-1273.

[6]ZHAO M,ZHAO C,YU L,et al.Prediction and analysis of WEEE in China based on the gray model[J].Procedia Environmental Sciences,2016,31：925-934.

[7]GU Y F,WU Y F,XU M,et al.Waste electrical and electronic equipment(WEEE)recycling for a sustainable resource supply in the electronics industry in China[J].Journal of Cleaner Production,2016,127：331-338.

[8]刘敬勇,孙水裕,曾锡辉,等.废弃电器电子产品绿色回收工艺及集中处理案例研究[J].再生利用,2014,7(3)：34-39.

[9]黄宝敏,杨敬增,王景伟.小型家用电器污染因子分析及无害化处理探讨[J].行业交流,2015,8(3)：23-27.

[10]窦晨,丁涛,汪胜兵,等.小型废弃电器电子产品精细拆解与资源化利用初步探讨[J].行业交流,2014,7(12)： 20-23.

[11]JAISWAL A,SAMUEL C,PATEL B S,et al.Go green with WEEE：Eco-friendly approach for handling E-waste [J].Procedia Computer Science,2015,46：1317-1324.

[12]向宁,梅凤乔,叶文虎.德国电子废弃物回收处理的管理实践及其借鉴[J].中国人口·资源与环境,2014,24(2)：111-118.

[13]SALHOFER S,STEUER B,RAMUSCH R,et al.WEEE management in Europe and China—A comparison[J]. Waste Management,2016,57：27-35.

[14]黄菊文,王华,贺文智,等.电子废弃物资源化产业发展研究[C]//上海市化学化工学会2005年度学术年会论文摘要集.上海：上海市化学化工学会学术年会,2005.

[15]牟桂芝,大野木升司.日本废弃小型电子产品循环再利用状况[J].再生资源与循环经济,2013,6(6)：40-44.

[16]王亚涛,尹建锋,徐鹤,等.日本废弃小型家电回收体系及其借鉴[J].未来与发展,2014,10：32-38.

[17]ONGONDO F O,WILLIAMS I D.Mobile phone collection,reuse and recycling in the UK[J].Waste Management,2011,31(6)：1307-1315.

[18]PALMIERI R,BONIFAZI G,SERRANTI S.Recyclingoriented characterization of plastic frames and printed circuit boards from mobile phones by electronic and chemical imaging[J].Waste Management,2014,34(11)：2120-2130

[19]DIOUF B,PODE R,OSEI R.Recycling mobile phone batteries for lighting[J].Renewable Energy,2015,78：509-515.

[20]TANSKANEN P.Management and recycling of electronic waste[J].Acta Materialia,2013,61(3)：1001-1011.

[21]KASPER A C,BERNARDES A M,VEIT H M.Characterization and recovery of polymers from mobile phone scrap [J].WasteManagement&Research,2011,29(7)：714-726.

[22]SANTELLA C,CAFIERO L,ANGELIS D D,et al.Thermal and catalytic pyrolysis of a mixture of plastics from small waste electrical and electronic equipment(WEEE) [J].Waste Management,2016,54：143-152.

[23]尹建锋,王亚涛,徐鹤.废旧手机回收管理国际经验对我国的启示[J].生态经济,2014,30(11)：177-180.

[24]王亚涛,尹建锋,徐鹤.日本废旧手机配件处理技术对我国的启示[J].再生资源与循环经济,2013,6(1)：42-44.

[25]DUYGAN M,MEYLAN G.Strategic management of WEEE in Switzerland—combining material f l ow analysis with structural analysis[J].Resources,Conservation and Recycling,2015,103：98-109.

[26]CUCCHIELLA F,D’ADAMO I,KOH S C L,et al.Recycling of WEEEs：An economic assessment of present and future e-waste streams[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2015,51：263-272.

[27]苗铁群,郭杰.几种废旧小家电回收工艺探讨[J].科技、技术、市场,2013(6)：11-12.

[28]兰黄鲜.小型家电专用料的研制[J].化工科技,2013, 21(2)：17-20.

[29]朱洪雷.家用小电器可靠性测试系统的设计与实现[J].科技信息,2011(7)：107-108.

[30]BUSU A A,MUNTEAN I,STAN S D.An analysis of the current challenges of WEEE remanufacturing[J].Procedia Technology,2015,19：444-450.

[31]YIN J F,GAO Y N,XU H.Survey and analysis of comsumers’behaviour of waste mobile phone recycling in China[J].Journal of cleaner Production,2014,65(1)：517-525.

[32]施辰迪,杨慧敏.上海大学生废旧手机的回收再利用[J].上海电力学院学报,2014,30(S2)：197-199.

[33]夏秀芹,王道平.我国手机回收逆向物流模式研究[J].北京交通大学学报(社会科学版),2011,10(4)：39-44.

[34]孟燕莎.低碳发展标准化实践之废旧手机回收再利用[J].标准科学,2013(12)：17-19.

[35]LIU H H,LEI M,DENG H H,et al.A dual channel, quality-based price competition model for the WEEE recycling market with government subsidy[J].Omega,2016, 59：290-302.

[36]王力,郑庆红.电子商务环境下智能手机回收模式研究[J].重庆科技学院学报,2015(8)：107-108.

[37]CAO J,CHEN Y Y,SHI B,et al.WEEE recycling in Zhejiang Province,China：Generation,treatment,and public awareness[J].Journal of Cleaner Production,2016,127：311-324.

Diff i culties and Methods of Recycling Small Waste Electrical and Electronic Equipment

XU Dandan,BAI Jianfeng,GU Weihua,LU Liang,YANG Fan
(a.WEEE Recycling Centre;b.Shanghai Collaborative Innovation Centre for WEEE Recycling,Shanghai Polytechnic University,Shanghai 201209,China)

Small waste electrical and electronic equipment(small WEEE)is characteristic of multi categories,large production and quickly increasing growth,vividly environmental pollution and resource regeneration.Chinese government,specialists and companies in certain f i eld pay arising attention to it.Law of small WEEE has not been established or put into effect.It is not easy to recycle and the cost of recycling small WEEE is high.The public in China have little awareness to recycle small WEEE.All these reasons make it diff i cult to recycle small WEEE eff i cently.Based on the previously research,the schemes that reverse logistics combine the power of internet between manufacturers,recycling agencies and consumers to recycle small WEEE is put forward.In this recycle scheme,small WEEE may get overall control and management from aspects of source,quality and laws.

small waste electrical and electronic equipment(small WEEE);environmental pollution;resource regeneration;recovery schemes

X705

A

1001-4543(2017)01-0013-07

10.19570/j.cnki.jsspu.2017.01.003

2016-09-30

白建峰(1978—),男,江苏泰兴人,教授,博士,主要研究方向为电子废弃物资源化、环境微生物技术、污染土壤修复。E-mail：jfbai@sspu.edu.cn。

国家自然科学基金项目(21307080),上海知识服务平台项目(ZF1224),上海第二工业大学校重点学科建设项目(XXKZD1606)资助