区块链驱动下低值可回收物资源化环境效益分析

徐 扬，刘 猛，孙冬石 （大连东软信息学院，辽宁 大连 116023）

0 引 言

随着社会经济的飞速发展以及生活水平的不断提高，全国垃圾总产量逐年大幅度递增，“垃圾围城”现象日益凸显，严重威胁到了国民生活环境。据《中国再生资源回收行业发展报告（2019）》统计：“废玻璃、塑料膜、废木料、废复合包装等低值再生资源在垃圾总量中占比30%”。对低值可回收物（Low Value Recyclables，LVR）进行分类化回收处理与再利用可以有效促进垃圾资源化转变，节约自然资源，减轻城市垃圾泛滥的情况。

目前，国外并未制定专门针对低值可回收物回收处理的政策与法规，垃圾治理落脚点在于对固体废物的回收与再利用，其中，高价值可回收物因其自身再利用价值高，逆向循环体系已较为完善，但低价值可回收物缺少政策支持的驱动力，回收再利用程度较低。美国制定的《固体废弃物处理法》强调国会要大力资助各州政府的环保局开展有关废弃物处理、资源回收、环境保护的规划与回收技术及设备研究与开发，资助培训专业人员等事宜；德国出台《废弃物处理法》规范生产和消费中所产生的废物的处理流程，建立生产者履行义务集体机制。国内已有部分城市提出了低值可回收物回收处理办法，但具体奖惩力度的确定较为主观。2020年3月，南京发布了《南京市低价值可回收物回收处理暂行办法》，鼓励物业、环卫等企业参与低价值可回收物的回收；规定了各层级城市管理部门职责范围；2019年12月，广州市城市管理委员会引发《广州市购买低值可回收物回收处理服务管理试行办法》，进一步推动废玻璃、废木质等低值可回收物分类回收处理工作。综上所述，低值可回收物资源化回收处理仍然处于初级发展阶段，配套的奖惩制度尚不完善，亟待进一步完善。

由于LVR资源化的经济效益低下，逆向循环系统运转动力不足，难以完成回收、处理、再制造的全过程，必须依靠其环境效益对系统进行驱动。逆向供应链主体之间信息不对称导致低值可回收物回收再利用效率低下，区块链作为新兴的互联网通信技术，是解决信息不对称问题的有力工具，利用区块链技术构建供应链信息协同系统实现各节点主体间信息交互，搭建资源网络信息平台，能够有效提高低值可回收物逆向供应链循环效率。本文通过系统动力学方法对LVR资源化过程中产生的环境效益进行仿真研究，分析低值可回收物回收再利用过程中产生的环境效益对区块链信息平台建设投资金额以及垃圾分类宣传教育补贴标准等相关影响因素的敏感程度，从而为政府制定LVR回收处理办法和奖惩标准提供理论支撑，进一步推进可持续发展战略实施，推动经济社会发展全面绿色转型。

1 低值可回收物资源化循环系统

通过实地调研、现场访谈以及文献查阅等方法对我国低值可回收物资源化处理现状进行调查，综合上海、广州、南京以及杭州低值可回收物回收处理策略实施情况，确定低值可回收物资源化循环系统作业流程，主要包括低值可回收物产生阶段、处置阶段、资源化产品销售阶段。其中，低值可回收物产生阶段是指玻璃、塑料膜、木料、复合包装等完成自身使用价值后，转化为低值可回收物；处置阶段是指低值可回收物排放方式包括分类排放与直接排放两种，分类排放的LVR可进行粗加工处理或者精加工处理，随后转变为可利用原料或者再制造商品，统称为“资源化产品”，而直接排放的LVR处理途径为焚烧和填埋两种；资源化产品销售阶段是指LVR转化为资源化商品后面向政府、生产企业以及居民消费者进行销售。具体作业流程如图1所示。

图1 低值可回收物资源化循环系统作业流程

2 低值可回收物资源化环境效益分析模型

低值可回收物资源化产生的环境效益主要分为土地损失效益、能源消耗效益以及资源节约效益三大模块。土地损失是指随意排放的低值可回收物未经分类，只能对其进行填埋处理，垃圾进行土地填埋后，需要对所在填埋场进行封场，持续监测垃圾对环境的损害，垃圾彻底陈化前不能对土地进行利用，因而造成土地损失，对环境造成负面效益；能源消耗是指在垃圾运输（填埋运输、资源化运输）、机械设备运行以及企业运转过程中消耗的燃油、电能等自然能源，对环境造成负面效益；资源节约是指对低值可回收物进行资源化回收利用，经过粗加工或者精加工处理转化为可利用原料或者再制造产品，从而产生资源节约效益，对环境产生正面效益。

基于低值可回收物资源化循环系统作业流程，确定评价土地损失效益、能源消耗效益以及资源节约效益等环境效益指标所需的相关中间变量及其影响因素，利用Vensim仿真平台绘制低值可回收物资源化环境效益分析模型的因果关系图以及存量流量图，如图2、图3所示。图2因果关系图包括模型涉及到的具体要素以及各要素之间相互逻辑关系，因果关系链的“+”、“-”分别代表两个变量之间的正向促进作用和负向抑制作用。图3存量流量图包含环境效益系统动力学分析模型的全部变量，其中状态变量5个，速率变量5个，辅助变量16个，文中仅阐述部分重要变量间的数量关系。土地损失通过填埋占地体积量化，能源消耗以及资源节约主要通过能源使用成本以及资源节约成本进行量化，具体低值可回收物资源化环境效益分析相关指标量化方法如下：

图2 低值可回收物资源化环境效益分析模型因果关系图

图3 低值可回收物资源化环境效益分析模型存量流量图

式中：EB为低值可回收物资源化总环境效益，单位：元；G为用于垃圾填埋的土地损失量，单位：m；EC为低值可回收物处理过程中总能源消耗，单位：元；ES为低值可回收物再利用产生的资源节约，单位：元；α为土地损失的效益转换系数，取值为0.3，单位：万元/m；β是能源消耗的效益转换系数，本文效益均通过资金体现，因此，该系数为单位量级转化系数；γ是能源节约的效益转换系数，为单位量级转化系数；g为单位填埋土地损失，取值为0.68，单位：m/t；Q、Q分别是低值可回收物填埋量和资源化转换量，单位：t；EC、ES分别是低值可回收物在i处理过程中的能源消耗以及资源节约，i取值为1、2、3，分别代表填埋、精加工、粗加工三种处理过程，单位：元；TC是低值可回收物在运输过程中的能源使用成本，单位：元；MC是低值可回收物在机械设备使用过程中的能源使用成本，单位：元；SC是低值可回收物在运输过程中的能源使用成本，单位：元。

3 广州市低值可回收物资源化环境效益分析

参考广州市低值可回收物资源化处理现状，结合相关政策文献，对模型中相关参数进行标定，确定变量初始值，从而对广州市低值可回收物资源化环境效益进行分析。其中，LVR垃圾存量数据来源于广州市城市管理与综合执法局发布的2019年1月至2020年12月统计数据，以“月”为时步单位，对24个时步内低值可回收物资源化处理产生的环境效益进行仿真。主要变量赋值情况如表1所示。

表1 环境效益分析模型主要参数初始值

在Vensim仿真平台中输入模型全部变量初始值，可以获得广州市2019~2020年低值可回收物资源化环境效益逐月变化趋势。为了比较不同政策因素变化对环境效益的影响程度，对变量进行不同等级赋值，改变相同间距的差值，其他变量均不变，然后进行系统仿真模拟，与初始情况进行对比，从而分析低值可回收物资源化环境效益对不同影响因素的敏感程度，为政府把握政策调节方向提供理论依据。具体从政府对区块链资源网络信息平台建设的投资以及垃圾分类宣传教育的投资这两个方面进行分析，在初始值的基础上增减相应倍数的投资，例如：对区块链资源网络信息平台建设的投资金额分别设置为40、80、120、160元/t；对垃圾分类宣传教育的投资金额分别设置为3、10、17、24元/t，得到低值可回收物资源化环境效益对比曲线如图4、图5所示。

根据图4中对比曲线可知，低值可回收物资源化处理的环境效益对区块链信息平台建设投资金额的敏感程度较高，当投资标准为40、80、120元/t时，随着投资标准的等额增加，环境效益会分别有较大程度的提高，当投资标准调整为160元/t时，环境效益的增幅并不明显，这一现象是因为前期该投资使得低值可回收物分类收集量与再制造产品销售率均有不同程度的提高，使得资源节约效益有所提升，环境效益随之增大，但是后期区块链信息平台功能建设相对完善，后续平台维护费用占比较少，投资标准相同额度的增加不能带来环境效益的大幅提升；根据图5中对比曲线可知，低值可回收物资源化处理的环境效益对垃圾分类宣传教育投资金额的敏感程度较低，当投资标准为3、10、17、24元/t时，随着投资标准的等额增加，环境效益并没有太大的增幅，垃圾分类宣传教育投资标准对低值可回收物资源化处理产生的环境效益影响较小。

图4 区块链信息平台建设投资金额对LVR资源化环境效益影响

图5 垃圾分类宣教投资金额对LVR资源化环境效益影响

综上所述，区块链资源网络信息平台建设投资金额对低值可回收物资源化处理产生的环境效益影响较大，垃圾分类宣传教育投资标准对其影响较小。政府制定低值可回收物奖惩制度时可参考这一结论，对低值可回收物资源化循环系统的投资补贴可以侧重于区块链资源网络信息平台的开发与建设，同时选取适当的垃圾分类宣传教育投资标准，双向驱动低值可回收物资源化发展。

4 结论

本文从低值可回收物产生阶段、处置阶段、资源化产品销售阶段细化低值可回收物资源化循环系统作业流程，确定了低值可回收物回收处理循环过程中影响环境效益的相关因素及其量化方法，具体分为土地损失效益、能源消耗效益以及资源节约效益三个模块，利用Vensim仿真平台绘制因果关系图以及存量流量图，构建了低值可回收物资源化环境效益分析模型，基于广州市2019年1月至2020年12月低值可回收物回收处理统计数据，对不同政策因素下低值可回收物资源化环境效益进行对比分析并得出以下结论：

（1）由于低值可回收物资源化处理过程中经济效益低下，逆向循环系统运转动力不足，难以自发完成回收、处理、再制造的全过程，必须依靠其环境效益对系统进行驱动，需要政府对低值可回收物资源化过程中相关环节制定奖惩策略。

（2）政府需要对低值可回收物资源化回收处理投资方案进行合理规划。仿真数据表明，区块链资源网络信息平台建设可以大大提高低值可回收物资源化的环境效益，应优先投资开发建设区块链信息平台，着力点放在区块链与逆向供应链融合发展的技术研发以及平台建设上，在此基础上加大垃圾分类宣传教育力度，从而提高建筑废弃物资源化的环境效益，推动经济社会发展全面绿色转型。