廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)生命周期能耗與碳足跡分析

宋小龍,李 博,呂 彬,陳 欽,白建峰(1.上海第二工業(yè)大學(xué)電子廢棄物研究中心,上海 201209；2.上海電子廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 201209；.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085)

廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)生命周期能耗與碳足跡分析

宋小龍1,2*,李 博3,呂 彬3,陳 欽1,2,白建峰1,2(1.上海第二工業(yè)大學(xué)電子廢棄物研究中心,上海 201209；2.上海電子廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心,上海 201209；3.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100085)

以廢棄手機(jī)為研究對象,采用生命周期評價方法分析了當(dāng)前我國廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的能耗和碳足跡.研究結(jié)果表明,廢棄手機(jī)回收處理全生命周期能耗與碳足跡分別為-1069.86MJ和-60.38kgCO2eq.再生材料產(chǎn)出是廢棄手機(jī)回收處理生命周期能耗和碳足跡最主要的貢獻(xiàn)來源,其對能耗和碳足跡的貢獻(xiàn)分別為 88.3%和 96.8%.敏感性分析顯示,提高互聯(lián)網(wǎng)在線回收平臺的日回收量及拆解部件和元器件的再使用比例,可有效降低廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的生命周期能耗和碳足跡.

電子廢棄物；廢棄手機(jī)；生命周期評價；碳足跡

受手機(jī)更新?lián)Q代快、平均壽命期短、用戶數(shù)量大等因素影響,廢棄手機(jī)已成為產(chǎn)生數(shù)量最多的一類電子廢棄物[1].作為全球最大的手機(jī)生產(chǎn)地和消費(fèi)國,我國廢棄手機(jī)的年產(chǎn)生量高達(dá) 7.99億部[2-3].廢棄手機(jī)含有豐富的可再生材料和多種有毒有害物質(zhì),兼具資源化價值與環(huán)境危害性,對其進(jìn)行回收處理,可避免資源浪費(fèi)和環(huán)境污染.由于廢棄手機(jī)回收價格低、占用空間小、個人信息多,約 47.1%的消費(fèi)者選擇將其閑置在家[4],這導(dǎo)致大量廢棄手機(jī)未能得到妥善處理[5].據(jù)估算,2015年我國廢棄手機(jī)回收量約為2億部[6],與產(chǎn)生量還相去甚遠(yuǎn).另外,廢棄手機(jī)規(guī)?；牟鸾馓幚砟芰ι形葱纬?“非正規(guī)軍”從事的不規(guī)范拆解處理活動所帶來的環(huán)境影響與健康風(fēng)險不容忽視[7-8].

產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)方法正逐漸被引入電子廢棄物管理的研究與實(shí)踐中[9].作為重要的系統(tǒng)分析工具,生命周期評價(LCA)除可對產(chǎn)品生命周期潛在的環(huán)境影響進(jìn)行評估,也常用于電子廢棄物的管理決策.通過對生命周期環(huán)境影響進(jìn)行評價,有研究利用LCA對電子廢棄物資源化方案進(jìn)行對比和篩選,涉及廢CRT顯示器[10-11]、廢液晶顯示器[12]及電子廢棄物中廢塑料[13]等.此外,采用LCA方法還可評估電子廢棄物資源化活動的生命周期環(huán)境效益,特別是碳減排效益[14-16].圍繞手機(jī)及其廢棄后的環(huán)境績效,Yu等[17]采用LCA方法對手機(jī)生命周期能耗進(jìn)行了分析,指出在手機(jī)廢棄后開展再使用和再生利用,可有效降低全生命周期環(huán)境影響;Navazo等[18]對廢棄手機(jī)回收處理最佳可行技術(shù)進(jìn)行了探討,定量分析了材料回收過程中的物質(zhì)流和能量流,為開展生命周期評價和資源效率分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ).

總體來看,目前針對電子廢棄物的生命周期研究大多是面向發(fā)達(dá)國家成熟的回收處理系統(tǒng)開展的.相比之下,我國電子廢棄物回收處理行業(yè)起步較晚,還處在正規(guī)與非正規(guī)部門并存[19-20]的發(fā)展初期,特別是有關(guān)廢棄手機(jī)等新型電子廢棄物的生命周期分析和定量化研究還不足,當(dāng)前廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的環(huán)境績效和可持續(xù)發(fā)展水平也不清楚.本研究將關(guān)注我國廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的整體格局,選取典型企業(yè)和主流工藝開展生命周期評價,識別關(guān)鍵過程,并對參數(shù)設(shè)定進(jìn)行敏感性分析,可為廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)環(huán)境績效的量化與改進(jìn)提供參考.

1 研究方法與數(shù)據(jù)獲取

1.1 評估方法

以廢棄手機(jī)為研究對象,圍繞其回收處理全過程開展生命周期評價.基于數(shù)據(jù)可獲得性,重點(diǎn)關(guān)注生命周期能耗和碳足跡兩類環(huán)境影響.生命周期能耗和碳足跡分別采用一次能源需求(PED)和全球變暖潛值(GWP)來表征,單位分別為 MJ和kgCO2eq.其中,碳足跡的核算采用IPCC第五次評估報告中有關(guān) GWP 100a的當(dāng)量因子：即CH4、N2O和CO2分別為28、265和1[21].

1.2 產(chǎn)品系統(tǒng)

1.2.1 廢棄手機(jī)生命周期 電子廢棄物回收處理過程是一類特殊的產(chǎn)品系統(tǒng).電子廢棄物從報廢開始進(jìn)入回收處理系統(tǒng),經(jīng)過收集、運(yùn)輸、拆解、分選、再生等一系列流程,最終以零部件再使用、再生材料產(chǎn)出或填埋、焚燒等形式離開系統(tǒng).在本研究中,廢棄手機(jī)的生命周期覆蓋從收集到最終處置的全過程,但在收集和再使用兩個環(huán)節(jié)與其他電子廢棄物有所不同.

目前,我國廢棄手機(jī)收集以傳統(tǒng)渠道回收和互聯(lián)網(wǎng)在線回收兩種形式同時存在.其中,傳統(tǒng)渠道回收主要包括以舊換新、維修商、售后服務(wù)中心、回收商販等形式;互聯(lián)網(wǎng)在線回收是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和手機(jī)APP等開展廢棄手機(jī)等電子廢棄物的收集,通過線上交投和線下統(tǒng)一物流上門取件(或郵寄)的形式回收廢棄手機(jī).

廢棄手機(jī)及其拆解后的部件和元器件大多具有再使用的潛力,這一點(diǎn)與其他電子廢棄物也存在差異.手機(jī)產(chǎn)品更新?lián)Q代快,消費(fèi)者的消費(fèi)行為也受此影響.因此,部分廢棄手機(jī)在報廢時仍保留有完整的使用功能,可以直接整機(jī)再使用或經(jīng)簡單修復(fù)后進(jìn)行再使用.此外,廢棄手機(jī)拆解后的零部件如振動器、受話器、送話器、攝像頭以及各類芯片的通用性較高,經(jīng)過拆解分類后也可用于部件再使用[22].

1.2.2 廢棄手機(jī)綜合模型 手機(jī)種類和類型較多,并且隨著功能的不斷擴(kuò)展,其整體結(jié)構(gòu)和零部件也有顯著變化.根據(jù)手機(jī)外形與結(jié)構(gòu)差異,大致可分為小屏直板機(jī)、翻蓋機(jī)、滑蓋機(jī)和大屏機(jī)四大類.其中前三類的屏幕尺寸一般小于 2.5英寸,大屏機(jī)多為屏幕尺寸大于2.5英寸的智能機(jī).

為開展廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的生命周期分析,本研究基于市場調(diào)查和典型回收企業(yè)調(diào)研,并結(jié)合拆解實(shí)驗(yàn)分析,建立了綜合的廢棄手機(jī)模型,以反映當(dāng)前廢棄手機(jī)在類型、重量、部件組成等方面的平均狀況(表1).通過獲取不同類型廢棄手機(jī)的市場占比、平均重量和拆解部件占比等數(shù)據(jù),加權(quán)平均得到廢棄手機(jī)的單一綜合模型：整機(jī)重量 113.4g,其中,外殼 35.69g,電路板 20.74g,鋰電池 26.8g,液晶屏 8.66g,金屬件 11.87g,其他9.64g.

表1 廢棄手機(jī)綜合模型參數(shù)設(shè)定Table 1 Specifications of integrated waste mobile phone

1.3 范圍確定

1.3.1 功能單位 本研究中的廢棄手機(jī)含手機(jī)主體和鋰電池,不包括充電器、數(shù)據(jù)線、耳機(jī)等配件.在進(jìn)行生命周期能耗和碳足跡分析時,功能單位確定為回收處理100部廢棄手機(jī).

1.3.2 系統(tǒng)邊界 系統(tǒng)邊界覆蓋廢棄手機(jī)從回收到最終處置的全過程.具體來講,包括傳統(tǒng)渠道回收與轉(zhuǎn)運(yùn)、互聯(lián)網(wǎng)在線回收與統(tǒng)一物流運(yùn)輸、預(yù)分選、拆解、外殼破碎分選、電路板元器件脫除、電路板基板破碎分選、金屬材料再生、非金屬材料再生與處置、鋰電池處理、液晶屏處置以及其他部件處理等單元過程(圖1),按生命周期階段可劃分為回收(包括收集和運(yùn)輸)、拆解、再生利用和末端處置4個主要環(huán)節(jié).

在廢棄手機(jī)回收處理過程中,以電力為主的能源消耗和材料再生工藝中的輔助原料消耗是核算生命周期碳足跡的重要組成部分.因此,研究中將原材料生產(chǎn)和能源生產(chǎn)等作為背景過程納入到研究系統(tǒng)內(nèi).至于再生材料產(chǎn)出和元器件(部件)再使用,則采用環(huán)境負(fù)荷替代法,核算其避免的由相應(yīng)原生材料和新品元器件(部件)生產(chǎn)引起的能源消耗與碳排放.

圖1 廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)邊界Fig.1 System boundary of waste mobile phone treatment

1.3.3 關(guān)鍵假設(shè) 本研究只考慮來自消費(fèi)端且進(jìn)入回收處理系統(tǒng)的廢棄手機(jī),不包括生產(chǎn)過程中的手機(jī)殘次品,也不考慮經(jīng)簡單修復(fù)后可直接整機(jī)再使用的廢舊手機(jī).

按照目前我國電子廢棄物拆解處理企業(yè)的分布現(xiàn)狀,本研究未考慮廢棄手機(jī)跨區(qū)域轉(zhuǎn)移和長距離運(yùn)輸?shù)目赡?假定回收的廢棄手機(jī)在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行拆解處理和處置.在回收處理過程中,手機(jī)主體和鋰電池由于后續(xù)處理方式的不同,在分選過程中存在部分不同流向的情況,會導(dǎo)致運(yùn)輸距離的不一致,由于此分流比例難以確定,本研究未將該過程納入考察范圍.

攝像頭、振子、聽筒、揚(yáng)聲器等拆解部件以及脫除的電路板元器件,經(jīng)檢測合格的部分,可作為再使用件進(jìn)入其他產(chǎn)品系統(tǒng).研究中假定這部分元器件和拆解部件功能完好,可替代全新的電子元器件或部件直接使用.

在開展能耗與碳足跡分析時,與大多數(shù)生命周期評價研究一樣,本研究也未考慮設(shè)備、機(jī)器、廠房等折舊與維護(hù).

1.4 數(shù)據(jù)來源

可靠的清單數(shù)據(jù)是開展生命周期評價的基礎(chǔ).本研究在進(jìn)行廢棄手機(jī)回收處理生命周期能耗和碳足跡核算時,采用的數(shù)據(jù)以實(shí)際調(diào)研和典型企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為主.對于部分難以獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)的單元過程,以及電力生產(chǎn)、卡車運(yùn)輸?shù)缺尘皵?shù)據(jù).采用了公開發(fā)表文獻(xiàn)、PE-database和ecoinvent 3等商業(yè)數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).關(guān)鍵過程具體數(shù)據(jù)來源及參數(shù)見表2.

廢棄手機(jī)傳統(tǒng)渠道回收和互聯(lián)網(wǎng)在線回收,分別來自實(shí)地調(diào)查和企業(yè)調(diào)研.根據(jù)對廣東某回收企業(yè)廢棄手機(jī)回收來源和回收量的分析,結(jié)合行業(yè)調(diào)查,將傳統(tǒng)渠道回收(維修點(diǎn)、商場以舊換新、回收商販)和互聯(lián)網(wǎng)在線回收的比例分別設(shè)定為85%和15%;廢棄手機(jī)拆解、破碎分選、電路板金屬再生等單元過程數(shù)據(jù)來自幾家典型拆解處理企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù);對于拆解部件和元器件的再使用潛力,根據(jù)企業(yè)調(diào)研,可再使用件的占比為 80%;破碎分選后的電路板非金屬粉末,一方面可以用于生產(chǎn)復(fù)合材料等,另一方面由于市場需求量小,大部分仍然采用填埋方式進(jìn)行處置,這兩部分清單數(shù)據(jù)分別選用的是文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù).此外,由于目前國內(nèi)缺乏實(shí)際運(yùn)行中的手機(jī)鋰電池和液晶屏處理處置設(shè)施可供調(diào)研,清單數(shù)據(jù)難以獲取,本研究采用的是生命周期評價軟件中的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù).與此同時,選用數(shù)據(jù)庫背景數(shù)據(jù)的單元過程還包括：可再使用件的替代生產(chǎn)過程、塑料再生、金屬部件再生、電力生產(chǎn)和卡車運(yùn)輸?shù)?

表2 關(guān)鍵過程數(shù)據(jù)來源及參數(shù)取值Table 2 The data sources and values of key processes

在清單數(shù)據(jù)收集過程中,本研究盡可能獲取多種不同來源的原始數(shù)據(jù),并優(yōu)先采用來自調(diào)查和企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù),難以獲得的數(shù)據(jù)則采用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)或商業(yè)數(shù)據(jù)庫背景數(shù)據(jù).對于同一組數(shù)據(jù)如果有多種來源,則對其進(jìn)行交叉驗(yàn)證,力求反映當(dāng)前廢棄手機(jī)回收處理的平均水平,確保研究結(jié)果的可靠性.

2 結(jié)果與分析

2.1 生命周期能耗與碳足跡

生命周期評價結(jié)果顯示,廢棄手機(jī)回收處理生命周期能源消耗與碳足跡分別為-1069.86MJ和-60.38kgCO2eq(圖 2,圖 3).能耗與碳足跡的負(fù)值代表廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)具有正向的環(huán)境效益,主要來自可再使用件和再生材料產(chǎn)出的貢獻(xiàn).廢棄手機(jī)回收、拆解、再生利用以及末端處置,由于存在電力、柴油、輔助材料等的消耗,其生命周期能耗和碳排放均為正值.這 4個階段的能耗值和碳排放量依次分別為 65.19MJ, 331.77MJ,116.20MJ,1.84MJ和 5.51kgCO2eq, 28.16kgCO2eq,6.60kgCO2eq,0.11kgCO2eq.

圖2 廢棄手機(jī)回收處理生命周期能耗Fig.2 Life cycle energy use of waste mobile phone treatment

圖3 廢棄手機(jī)回收處理碳足跡Fig.3 Carbon footprint of waste mobile phone treatment

廢棄手機(jī)拆解部件及元器件的再使用,可在其他產(chǎn)品系統(tǒng)中替代相應(yīng)新件的制造,因此具有明顯的環(huán)境效益.研究結(jié)果顯示,100部廢棄手機(jī)中可再使用的拆解部件和元器件,可避免的能源消耗和碳排放量分別為 639.79MJ和 42.29kgCO2eq.相應(yīng)地,其他不可再使用拆解部件中蘊(yùn)含豐富的可再生材料,也有效降低了廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的生命周期能耗和碳足跡.具體來看,稀貴金屬(主要為金、銀、鈀)、銅/鋁、鐵、塑料/橡膠等再生材料的能耗值和碳排放量依次分別為-210.37MJ,-439.70MJ,-24.90MJ,-270.10MJ和-19.74kgCO2eq,-27.20kgCO2eq,-2.53kgCO2eq, -9.00kgCO2eq.

2.2 不同生命周期階段貢獻(xiàn)分析

將廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)分為回收、拆解、再生利用和末端處置4個主要階段,同時把可再使用件和再生材料分別作為單獨(dú)過程進(jìn)行生命周期能耗和碳足跡的貢獻(xiàn)分析.結(jié)果表明,在能耗和碳排放兩方面,各生命周期階段的貢獻(xiàn)比例情況基本吻合(圖 4).可再使用件和再生材料產(chǎn)出對生命周期能耗的貢獻(xiàn)分別為 59.8%和88.3%;對碳足跡的貢獻(xiàn)分別為 70.0%和 96.8%,均為主要的貢獻(xiàn)來源.至于回收、拆解、再生利用和末端處置4個階段,由于其引起正向的能源消耗和碳排放,故對全生命周期的能耗和碳足跡的貢獻(xiàn)均為負(fù)值,分別依次為-6.1%,-31.0%, -10.8%,-0.2%和-9.1%,-46.6%,-10.9%,-0.2%.拆解階段的能耗值和碳排放量較大,對生命周期能耗和碳足跡的逆向貢獻(xiàn)較顯著.拆解階段的能耗和碳排放主要來自電路板元器件脫除工序.為實(shí)現(xiàn)電路板元器件與基板的分離,電路板在負(fù)壓下通過熱風(fēng)加熱,使電路板上的焊錫處于熔融狀態(tài),電路板隨后經(jīng)過震動篩實(shí)現(xiàn)電子元器件從基板上分離.這一過程的電力消耗大,造成總能耗和間接碳排放量大.

圖4 不同生命周期階段對能耗與碳足跡的貢獻(xiàn)Fig.4 The contributions of each life cycle stages to energy use and carbon footprint

不論是能耗還是碳足跡,再生材料產(chǎn)出都是貢獻(xiàn)最大的生命周期階段.圖 5進(jìn)一步分析了不同再生材料產(chǎn)出對再生材料總體能耗和碳足跡的具體貢獻(xiàn)情況.在生命周期能耗方面,不同再生材料貢獻(xiàn)占比從高到低依次是銅/鋁(46.5%)、塑料/橡膠(28.6%)、稀貴金屬(22.3%)、鐵(2.6%);至于碳足跡,再生材料貢獻(xiàn)占比從高到低依次是銅/鋁(46.5%)、稀貴金屬(33.8%)、塑料/橡膠(15.4%)、鐵(4.3%).再生銅和再生鋁兩類有色金屬是所有再生材料中最主要的貢獻(xiàn)因子.

圖5 再生材料產(chǎn)出對能耗與碳足跡的貢獻(xiàn)Fig.5 The contributions of recycled materials to energy use and carbon footprint

2.3 關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析

為深入分析關(guān)鍵因素對生命周期能耗和碳足跡分析結(jié)果的影響,結(jié)合前文范圍確定中的參數(shù)設(shè)定,分別選取廢棄手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)在線回收占比、互聯(lián)網(wǎng)回收平臺日回收量、可再使用件占比開展單因素敏感性分析.

互聯(lián)網(wǎng)在線回收模式主要依靠服務(wù)器、電腦、交易平臺等軟硬件提供廢棄手機(jī)交投信息的整合與處理,這與傳統(tǒng)回收渠道有顯著差異.設(shè)定互聯(lián)網(wǎng)在線回收占比從0增長至90%(即傳統(tǒng)渠道回收占比相應(yīng)從100%降至10%),結(jié)果顯示能耗值和碳排放量均呈現(xiàn)上升趨勢(圖 6).其中,生命周期能耗從-1134.05MJ增長至-748.94MJ;碳排放量從-65.82kgCO2eq增長至-33.15kgCO2eq,增長率分別為34.0%和49.6%.這表明,現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)在線回收模式尚處于培育期,消費(fèi)者的認(rèn)知和接受程度不足,表現(xiàn)為選擇互聯(lián)網(wǎng)平臺交投廢棄手機(jī)的用戶較少,而互聯(lián)網(wǎng)平臺運(yùn)行所依賴的軟硬件,其能源消耗是相對固定的(主要取決于服務(wù)器和客服電腦的開機(jī)運(yùn)行時間).在這種情況下,由于互聯(lián)網(wǎng)回收平臺總體回收量不足,回收效率低,從而導(dǎo)致其相對于傳統(tǒng)回收渠道在能耗和碳排放上均表現(xiàn)較差,這一趨勢隨互聯(lián)網(wǎng)在線回收占比的提高而不斷增長.

圖6 互聯(lián)網(wǎng)在線回收占比的敏感性分析Fig.6 Variation in energy use and GHG emissions with the proportion of website-based collection

分析互聯(lián)網(wǎng)回收平臺日回收量的變化可以探討互聯(lián)網(wǎng)在線回收模式環(huán)境績效的變化.假定互聯(lián)網(wǎng)回收平臺日回收量從 100部增長至 700部,結(jié)果顯示,生命周期能耗和碳排放量分別從-1069.87MJ 和 -60.38kgCO2eq 下 降 至-1124.95MJ和-65.05kgCO2eq(圖7).特別是在日回收量從100部增長至400部時,能耗和碳排放量降幅明顯,分別達(dá)到 4.5%和 6.8%;而由 400部繼續(xù)增長至 700部時,能耗和碳排放量降幅分別僅為 0.6%和 0.9%.可見,互聯(lián)網(wǎng)在線回收模式的環(huán)境績效受日回收量影響顯著,只有在達(dá)到一定的回收量規(guī)模后,互聯(lián)網(wǎng)在線回收在能耗和碳排放方面才表現(xiàn)出相應(yīng)的優(yōu)勢.

拆解部件和元器件的高再使用率是廢棄手機(jī)區(qū)別于其他常規(guī)電子廢棄物的關(guān)鍵特征之一.對廢棄手機(jī)拆解企業(yè)的調(diào)研分析表明,約 80%的拆解部件和元器件可在其他電器電子產(chǎn)品制造中被再使用.設(shè)定廢棄手機(jī)中可再使用件占比從0提高至 80%,生命周期能耗和碳排放量相應(yīng)分別從-731.71MJ和-49.05kgCO2eq降低到-1069.86MJ和-60.38kgCO2eq(圖8).這表明,確保零部件和電路板元器件在拆解及脫除時的完整性,提高再使用率,可有效提高廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)在節(jié)能和碳減排方面的環(huán)境績效.

圖7 互聯(lián)網(wǎng)回收平臺日回收量的敏感性分析Fig.7 Variation in energy use and GHG emissions with daily collection amount of website-based collection platform

圖8 可再使用件占比的敏感性分析Fig.8 Variation in energy use and GHG emissions with the proportion of reusable components

2.4 與已有研究結(jié)果對比

本研究以 100部廢棄手機(jī)為對象開展了回收處理系統(tǒng)的生命周期能耗與碳足跡分析.如果換算成單部手機(jī)的回收處理過程,能耗與碳足跡分別為-10.69MJ和-0.6kgCO2eq,這與 Frey[24]的研究結(jié)果(能耗-7.7MJ,碳排放-0.44kg CO2-eq)相近.本研究與其在能耗值上的差異,原因在于Frey的研究開展較早,其所研究的廢棄手機(jī)回收系統(tǒng)效率較低,從而導(dǎo)致較高能耗.

另據(jù)蘋果公司的產(chǎn)品環(huán)境報告,iPhone 4回收處理階段(不包括再生材料產(chǎn)出與再使用環(huán)節(jié))的溫室氣體排放占全生命周期的 1%,為 0.45kgCO2eq[25],與本研究結(jié)果0.40kgCO2eq基本吻合.隨著iPhone產(chǎn)品升級和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,iPhone 6和iPhone 6S回收處理階段的碳排放有所增加,分別達(dá)到0.95kgCO2eq[26]和0.8kgCO2eq[27].

3 結(jié)論

3.1 基于市場調(diào)查和企業(yè)調(diào)研,建立了綜合的廢棄手機(jī)模型,并以 100部廢棄手機(jī)作為功能單位,評估得到當(dāng)前廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的生命周期能耗與碳足跡分別為-1069.86MJ和-60.38kgCO2eq,表明廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)具有較顯著的節(jié)能與碳減排效益.

3.2 可再使用件和再生材料的產(chǎn)出是廢棄手機(jī)回收處理生命周期能耗和碳足跡最主要的貢獻(xiàn)來源.其中,再生材料產(chǎn)出對能耗和碳足跡的貢獻(xiàn)分別占 88.3%和 96.8%.在不同再生材料中,再生銅與再生鋁兩類有色金屬產(chǎn)出所避免的能耗值與碳排放量最大,超過稀貴金屬的貢獻(xiàn)值.

3.3 關(guān)鍵參數(shù)敏感性分析表明,提高互聯(lián)網(wǎng)在線回收平臺的日回收量及拆解部件與元器件的再使用率,可有效降低廢棄手機(jī)回收處理系統(tǒng)的生命周期能耗和碳足跡.在現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)在線回收模式尚不成熟的情況下,提高互聯(lián)網(wǎng)在線回收占比會引起生命周期能耗和碳足跡的升高.作為新興的電子廢棄物回收模式,互聯(lián)網(wǎng)在線回收一方面有賴于政策支持;另一方面也可與“以舊換新”、積分兌換等形式結(jié)合,引導(dǎo)消費(fèi)者積極參與,最終通過提高回收量和回收效率來改進(jìn)整體環(huán)境績效.

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Life cycle energy use and carbon footprint of waste mobile phone treatment system

SONG Xiao-long1,2*, LI Bo3, LVBin3, CHEN Qin1,2, BAI Jian-feng1,2(1.E-waste Research Center of Shanghai Polytechnic University, Shanghai 201209, China；2.Shanghai Collaborative Innovation Center for E-waste Recycling, Shanghai 201209, China；3.State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China). China Environmental Science, 2017,37(6)：2393～2400

A life cycle assessment is carried out to estimate the energy use and carbon footprint of waste mobile phone treatment system in China. The results showed that the energy use and GHG emissions of waste mobile phone treatment are -1069.86MJ and -60.38kgCO2eq. The recycled material is the main source of life cycle energy use and carbon footprint, with the contribution proportion of 88.3% and 96.8%, respectively. A quantitative analysis is also conducted to assess the influence of website-based collection efficiency and the reuse rate of disassembled components.

e-waste；waste mobile phone；life cycle assessment；carbon footprint

X327,X705

A

1000-6923(2017)06-2393-08

宋小龍(1986-),男,安徽安慶人,副研究員,博士,主要從事產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)和環(huán)境管理學(xué)等領(lǐng)域研究.發(fā)表論文20余篇.

2016-10-10

上海市教委科研創(chuàng)新項(xiàng)目(15ZZ102);國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41501598);上海高校知識服務(wù)平臺(ZF1224)協(xié)同開發(fā)基金

* 責(zé)任作者, 副研究員, songxiaolong@sspu.edu.cn