基于区块链技术的生活垃圾生态循环系统构建研究

2021-07-30李雅婷郭春荣章璐馨

对外经贸 2021年6期

李雅婷郭春荣章璐馨

（宁波工程学院，浙江宁波 315211）

一、引言

为了应对全球环境发展问题，实现绿色经济增长，2015 年，巴黎气候变化大会达成了《巴黎协定》，2016 年，中国加入《巴黎气候变化协定》，将节能、减排、增效等绿色指标纳入中国经济的发展目标[1]。作为拥有14 亿人口的大国，如何处理生活垃圾成为其中一个必需攻克的难题。2017 年，《生活垃圾分类制度实施方案》正式实施，为中国垃圾分类制定了行动路线及具体措施。2019 年，中国出台了《上海市生活垃圾管理条例》，拉开了中国垃圾分类行动的序幕[2]。

目前，生活垃圾分类活动已经遍布全国各个城市。作为循环经济的源头之一，垃圾分类的重要性毋庸置疑，但垃圾分类的意义却体现在实施的效果及垃圾的何去何从，即垃圾是否真正实现了科学分类，分类后的垃圾是否纳入了生态循环系统[3]。众所周知，垃圾的生态循环利用一直具有集中化及技术密集型特点[4]，而广大城乡居民又呈现出分散的点状分布，增加了生活垃圾分类及可再生利用的复杂性。构建基于区块链技术的信息系统，从技术及制度两个方面探索解决生活垃圾的有效分类及循环处理问题。

二、生活垃圾分类中存在的问题

我国生活垃圾分类依靠立法及各层级的宣传，具有一定的强制性并制定了相应的处罚措施，这样做的优势是具有一定的辐射面且会产生立杆见影的效果，但自觉分类投放垃圾的良好习惯，应加强激励机制。虽然在具体实施过程中产生了“搭把手”等智能投递方法，方便城乡居民投放可回收利用垃圾，产生了良好的社会效应，缺乏激励机制、化被动分类为主动投放而言，缺乏更加广泛的辐射效应。

在现实生活中会产生这样的现象，尽管经过居民对垃圾的一次分类，但要真正实现垃圾生态循环利用仍然需要经过一定的二次分类[5]。主要原因如下，首先，目前所采用的垃圾回收设施相对比较简单，导致垃圾分类出错的概率较大。其次是垃圾分类运输设施不足，混装运输现象时有发生，使垃圾的一次分类意义大打折扣。此外，垃圾分类标准及细化知识宣传缺乏智能化手段及设施加以辅助，居民在具体分类过程中常常需要凭借自己的经验做出判断，难免会发生分类错误现象。

居民在进行垃圾分类时需要投入一定的时间成本，而且垃圾分类越细花费的时间越多。不同城市及同一城市不同居民的时间的机会成本不同，对于生活在如上海、北京这样大城市的工作强度较大的一些人来说，垃圾分类质量很难持续性保持，因此，一些社区不得不设置分类指导人员指导垃圾分类，同时花费时间进行二次分拣，在一定程度上增加了社会负担。

三、基于区块链的垃圾生态循环信息系统建立

（一）确定垃圾生态循环信息系统主体

实现生活垃圾的生态循环利用首先要厘清系统的主体，从而将所有的主体都以系统节点形式对等建构于统一的垃圾生态循环信息系统中。生活垃圾生态循环系统涉及主体：居民所在的社区及负责处理垃圾的有资质的企业，他们建立仓库或回收站点，同时对于特定垃圾提供上门回收服务；环境保护部门，他们设置减量中心等机构负责处理垃圾；资源回收处理企业，他们收集一些可以再生利用的垃圾，变废为宝；购买经过处理的垃圾的企业，实现垃圾的再利用。

（二）设计垃圾生态循环信息系统智能合约

通过分析生活垃圾分类中存在的问题不难发现，有效的激励机制及透明的信息对于建立高效的垃圾生态循环系统至关重要。将区块链智能合约引入垃圾生态循环信息系统，从而保证生态循环系统主体能够公平对等交易。区块链智能合约的主要功能是以数字形式定义垃圾生态循环系统各个主体的权利及义务并由计算机系统自动执行。智能合约模块负责提供系统数据交互接口，包括了合约生成和合约执行两个子模块，合约生成子模块负责在一定的法律体系下，将合约代码写入区块链系统底层，完整地保存整个系统主体的数据，并针对不同用户提供了不同程度的数据查询功能，不仅能保证数据公开透明、可追溯、不可篡改，同时也兼顾了隐私数据的加密保护；当有上传、查询等操作时，合约执行子模块负责运行智能合约代码。自动执行机制保证无论何种条件下相应的系统交易活动都会发生，有效地避免了由信用问题引起的纠纷。

（三）构建垃圾生态循环信息系统平台

垃圾生态循环信息系统平台是整个系统的神经中枢，发挥信息接收、处理及分析功能，系统主体协同制定的各种激励机制也通过此平台加以具体实施（见图1）。信息平台以区块链技术为介质，将用户、政府及企业等生态系统主体加以对等连接，使垃圾分类、回收、再生、处理、再利用整个生命周期的具体情况以可视的状态加以呈现[6]。通过信息系统的有效运行，提升垃圾生态利用率，用户知道了垃圾的何去何从，以生动的形式激励用户从源头减少垃圾的产生量。而且，各级生态主体的交易信息也被完整记录、保留在信息平台，以供各方查阅及调用，同时为政府相关部门监管核查及法律纠纷的处理提供证据链[7]。

图1 垃圾生态循环信息系统平台运行流程

四、基于区块链技术的垃圾科学分类激励机制设计

（一）基于共识机制确定垃圾生态循环系统目标

区块链技术实现了在不可信信道上传输可信信息及价值转移，而区块链的共识机制解决了在垃圾生态循环这种分布式场景下达成一致性的问题。所以，区块链系统的共识机制基于去中心化思想使生活垃圾生态循环系统节点间众多节点能够在生态区块链上达到一种相对稳定的平衡状态，因此不再需要考虑相互信任问题。在“共识机制”下，垃圾生态循环各主体的运营遵循的是一套协商确定的流程，而非依靠垄断企业的调度协调，由于信息足够透明，彼此足够信任，可以在满足系统节点企业之间利益的同时提升系统运行效率。

（二）基于对等原则组织垃圾生态循环服务系统参与者

把区块链技术与物联网技术结合起来，架构端至端对等网络，解决垃圾生态循环的服务创新问题具有重要意义。各级垃圾生态循环节点服务企业能够在对等自治关系下分散运作，即根据垃圾生态循环市场端进行预测与定位，根据垃圾再生产品端开展垃圾生态循环的创意及研发并制定一系列实现计划，根据物流端完成高效合理的交付并平衡库存，其中不但涉及物流、资金流及信息流的智能流动，而且基于区块链技术等的知识流也贯穿于整个流程，使垃圾的生态循环及回收产品的交付充分体现了顾客的意愿。

（三）基于透明原则记录垃圾生态循环全过程

利用区块链技术记录垃圾生态循环整个生命周期过程，包括垃圾产生、分类、处理及循环利用。在此过程中，区块链技术允许系统多方访问同一数据库以进行跟踪、记录和审核垃圾循环利用的具体效果，极大地提升了垃圾处理的透明度。而更加透明的生活垃圾处理流程将帮助广大居民和企业识别垃圾对环境的危害，并在此基础上优先考虑进一步减少垃圾的产生量。而且，利用区块链技术为生态体系主客体交互数据、选择性公开透明信息架构起完整流畅的信息流，在这种情况下，即使涉及多个组织，任何一方都不能在不被注意的情况下操纵信息，使垃圾生态循环中事件的记录具有可信度。