區(qū)塊鏈驅(qū)動下低值可回收物資源化環(huán)境效益分析

徐 揚，劉 猛，孫冬石 （大連東軟信息學(xué)院，遼寧 大連 116023）

0 引 言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及生活水平的不斷提高，全國垃圾總產(chǎn)量逐年大幅度遞增，“垃圾圍城”現(xiàn)象日益凸顯，嚴(yán)重威脅到了國民生活環(huán)境。據(jù)《中國再生資源回收行業(yè)發(fā)展報告（2019）》統(tǒng)計：“廢玻璃、塑料膜、廢木料、廢復(fù)合包裝等低值再生資源在垃圾總量中占比30%”。對低值可回收物（Low Value Recyclables，LVR）進行分類化回收處理與再利用可以有效促進垃圾資源化轉(zhuǎn)變，節(jié)約自然資源，減輕城市垃圾泛濫的情況。

目前，國外并未制定專門針對低值可回收物回收處理的政策與法規(guī)，垃圾治理落腳點在于對固體廢物的回收與再利用，其中，高價值可回收物因其自身再利用價值高，逆向循環(huán)體系已較為完善，但低價值可回收物缺少政策支持的驅(qū)動力，回收再利用程度較低。美國制定的《固體廢棄物處理法》強調(diào)國會要大力資助各州政府的環(huán)保局開展有關(guān)廢棄物處理、資源回收、環(huán)境保護的規(guī)劃與回收技術(shù)及設(shè)備研究與開發(fā)，資助培訓(xùn)專業(yè)人員等事宜；德國出臺《廢棄物處理法》規(guī)范生產(chǎn)和消費中所產(chǎn)生的廢物的處理流程，建立生產(chǎn)者履行義務(wù)集體機制。國內(nèi)已有部分城市提出了低值可回收物回收處理辦法，但具體獎懲力度的確定較為主觀。2020年3月，南京發(fā)布了《南京市低價值可回收物回收處理暫行辦法》，鼓勵物業(yè)、環(huán)衛(wèi)等企業(yè)參與低價值可回收物的回收；規(guī)定了各層級城市管理部門職責(zé)范圍；2019年12月，廣州市城市管理委員會引發(fā)《廣州市購買低值可回收物回收處理服務(wù)管理試行辦法》，進一步推動廢玻璃、廢木質(zhì)等低值可回收物分類回收處理工作。綜上所述，低值可回收物資源化回收處理仍然處于初級發(fā)展階段，配套的獎懲制度尚不完善，亟待進一步完善。

由于LVR資源化的經(jīng)濟效益低下，逆向循環(huán)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)動力不足，難以完成回收、處理、再制造的全過程，必須依靠其環(huán)境效益對系統(tǒng)進行驅(qū)動。逆向供應(yīng)鏈主體之間信息不對稱導(dǎo)致低值可回收物回收再利用效率低下，區(qū)塊鏈作為新興的互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，是解決信息不對稱問題的有力工具，利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建供應(yīng)鏈信息協(xié)同系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點主體間信息交互，搭建資源網(wǎng)絡(luò)信息平臺，能夠有效提高低值可回收物逆向供應(yīng)鏈循環(huán)效率。本文通過系統(tǒng)動力學(xué)方法對LVR資源化過程中產(chǎn)生的環(huán)境效益進行仿真研究，分析低值可回收物回收再利用過程中產(chǎn)生的環(huán)境效益對區(qū)塊鏈信息平臺建設(shè)投資金額以及垃圾分類宣傳教育補貼標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)影響因素的敏感程度，從而為政府制定LVR回收處理辦法和獎懲標(biāo)準(zhǔn)提供理論支撐，進一步推進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施，推動經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。

1 低值可回收物資源化循環(huán)系統(tǒng)

通過實地調(diào)研、現(xiàn)場訪談以及文獻查閱等方法對我國低值可回收物資源化處理現(xiàn)狀進行調(diào)查，綜合上海、廣州、南京以及杭州低值可回收物回收處理策略實施情況，確定低值可回收物資源化循環(huán)系統(tǒng)作業(yè)流程，主要包括低值可回收物產(chǎn)生階段、處置階段、資源化產(chǎn)品銷售階段。其中，低值可回收物產(chǎn)生階段是指玻璃、塑料膜、木料、復(fù)合包裝等完成自身使用價值后，轉(zhuǎn)化為低值可回收物；處置階段是指低值可回收物排放方式包括分類排放與直接排放兩種，分類排放的LVR可進行粗加工處理或者精加工處理，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫迷匣蛘咴僦圃焐唐?，統(tǒng)稱為“資源化產(chǎn)品”，而直接排放的LVR處理途徑為焚燒和填埋兩種；資源化產(chǎn)品銷售階段是指LVR轉(zhuǎn)化為資源化商品后面向政府、生產(chǎn)企業(yè)以及居民消費者進行銷售。具體作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 低值可回收物資源化循環(huán)系統(tǒng)作業(yè)流程

2 低值可回收物資源化環(huán)境效益分析模型

低值可回收物資源化產(chǎn)生的環(huán)境效益主要分為土地?fù)p失效益、能源消耗效益以及資源節(jié)約效益三大模塊。土地?fù)p失是指隨意排放的低值可回收物未經(jīng)分類，只能對其進行填埋處理，垃圾進行土地填埋后，需要對所在填埋場進行封場，持續(xù)監(jiān)測垃圾對環(huán)境的損害，垃圾徹底陳化前不能對土地進行利用，因而造成土地?fù)p失，對環(huán)境造成負(fù)面效益；能源消耗是指在垃圾運輸（填埋運輸、資源化運輸）、機械設(shè)備運行以及企業(yè)運轉(zhuǎn)過程中消耗的燃油、電能等自然能源，對環(huán)境造成負(fù)面效益；資源節(jié)約是指對低值可回收物進行資源化回收利用，經(jīng)過粗加工或者精加工處理轉(zhuǎn)化為可利用原料或者再制造產(chǎn)品，從而產(chǎn)生資源節(jié)約效益，對環(huán)境產(chǎn)生正面效益。

基于低值可回收物資源化循環(huán)系統(tǒng)作業(yè)流程，確定評價土地?fù)p失效益、能源消耗效益以及資源節(jié)約效益等環(huán)境效益指標(biāo)所需的相關(guān)中間變量及其影響因素，利用Vensim仿真平臺繪制低值可回收物資源化環(huán)境效益分析模型的因果關(guān)系圖以及存量流量圖，如圖2、圖3所示。圖2因果關(guān)系圖包括模型涉及到的具體要素以及各要素之間相互邏輯關(guān)系，因果關(guān)系鏈的“+”、“-”分別代表兩個變量之間的正向促進作用和負(fù)向抑制作用。圖3存量流量圖包含環(huán)境效益系統(tǒng)動力學(xué)分析模型的全部變量，其中狀態(tài)變量5個，速率變量5個，輔助變量16個，文中僅闡述部分重要變量間的數(shù)量關(guān)系。土地?fù)p失通過填埋占地體積量化，能源消耗以及資源節(jié)約主要通過能源使用成本以及資源節(jié)約成本進行量化，具體低值可回收物資源化環(huán)境效益分析相關(guān)指標(biāo)量化方法如下：

圖2 低值可回收物資源化環(huán)境效益分析模型因果關(guān)系圖

圖3 低值可回收物資源化環(huán)境效益分析模型存量流量圖

式中：EB為低值可回收物資源化總環(huán)境效益，單位：元；G為用于垃圾填埋的土地?fù)p失量，單位：m；EC為低值可回收物處理過程中總能源消耗，單位：元；ES為低值可回收物再利用產(chǎn)生的資源節(jié)約，單位：元；α為土地?fù)p失的效益轉(zhuǎn)換系數(shù)，取值為0.3，單位：萬元/m；β是能源消耗的效益轉(zhuǎn)換系數(shù)，本文效益均通過資金體現(xiàn)，因此，該系數(shù)為單位量級轉(zhuǎn)化系數(shù)；γ是能源節(jié)約的效益轉(zhuǎn)換系數(shù)，為單位量級轉(zhuǎn)化系數(shù)；g為單位填埋土地?fù)p失，取值為0.68，單位：m/t；Q、Q分別是低值可回收物填埋量和資源化轉(zhuǎn)換量，單位：t；EC、ES分別是低值可回收物在i處理過程中的能源消耗以及資源節(jié)約，i取值為1、2、3，分別代表填埋、精加工、粗加工三種處理過程，單位：元；TC是低值可回收物在運輸過程中的能源使用成本，單位：元；MC是低值可回收物在機械設(shè)備使用過程中的能源使用成本，單位：元；SC是低值可回收物在運輸過程中的能源使用成本，單位：元。

3 廣州市低值可回收物資源化環(huán)境效益分析

參考廣州市低值可回收物資源化處理現(xiàn)狀，結(jié)合相關(guān)政策文獻，對模型中相關(guān)參數(shù)進行標(biāo)定，確定變量初始值，從而對廣州市低值可回收物資源化環(huán)境效益進行分析。其中，LVR垃圾存量數(shù)據(jù)來源于廣州市城市管理與綜合執(zhí)法局發(fā)布的2019年1月至2020年12月統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以“月”為時步單位，對24個時步內(nèi)低值可回收物資源化處理產(chǎn)生的環(huán)境效益進行仿真。主要變量賦值情況如表1所示。

表1 環(huán)境效益分析模型主要參數(shù)初始值

在Vensim仿真平臺中輸入模型全部變量初始值，可以獲得廣州市2019~2020年低值可回收物資源化環(huán)境效益逐月變化趨勢。為了比較不同政策因素變化對環(huán)境效益的影響程度，對變量進行不同等級賦值，改變相同間距的差值，其他變量均不變，然后進行系統(tǒng)仿真模擬，與初始情況進行對比，從而分析低值可回收物資源化環(huán)境效益對不同影響因素的敏感程度，為政府把握政策調(diào)節(jié)方向提供理論依據(jù)。具體從政府對區(qū)塊鏈資源網(wǎng)絡(luò)信息平臺建設(shè)的投資以及垃圾分類宣傳教育的投資這兩個方面進行分析，在初始值的基礎(chǔ)上增減相應(yīng)倍數(shù)的投資，例如：對區(qū)塊鏈資源網(wǎng)絡(luò)信息平臺建設(shè)的投資金額分別設(shè)置為40、80、120、160元/t；對垃圾分類宣傳教育的投資金額分別設(shè)置為3、10、17、24元/t，得到低值可回收物資源化環(huán)境效益對比曲線如圖4、圖5所示。

根據(jù)圖4中對比曲線可知，低值可回收物資源化處理的環(huán)境效益對區(qū)塊鏈信息平臺建設(shè)投資金額的敏感程度較高，當(dāng)投資標(biāo)準(zhǔn)為40、80、120元/t時，隨著投資標(biāo)準(zhǔn)的等額增加，環(huán)境效益會分別有較大程度的提高，當(dāng)投資標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整為160元/t時，環(huán)境效益的增幅并不明顯，這一現(xiàn)象是因為前期該投資使得低值可回收物分類收集量與再制造產(chǎn)品銷售率均有不同程度的提高，使得資源節(jié)約效益有所提升，環(huán)境效益隨之增大，但是后期區(qū)塊鏈信息平臺功能建設(shè)相對完善，后續(xù)平臺維護費用占比較少，投資標(biāo)準(zhǔn)相同額度的增加不能帶來環(huán)境效益的大幅提升；根據(jù)圖5中對比曲線可知，低值可回收物資源化處理的環(huán)境效益對垃圾分類宣傳教育投資金額的敏感程度較低，當(dāng)投資標(biāo)準(zhǔn)為3、10、17、24元/t時，隨著投資標(biāo)準(zhǔn)的等額增加，環(huán)境效益并沒有太大的增幅，垃圾分類宣傳教育投資標(biāo)準(zhǔn)對低值可回收物資源化處理產(chǎn)生的環(huán)境效益影響較小。

圖4 區(qū)塊鏈信息平臺建設(shè)投資金額對LVR資源化環(huán)境效益影響

圖5 垃圾分類宣教投資金額對LVR資源化環(huán)境效益影響

綜上所述，區(qū)塊鏈資源網(wǎng)絡(luò)信息平臺建設(shè)投資金額對低值可回收物資源化處理產(chǎn)生的環(huán)境效益影響較大，垃圾分類宣傳教育投資標(biāo)準(zhǔn)對其影響較小。政府制定低值可回收物獎懲制度時可參考這一結(jié)論，對低值可回收物資源化循環(huán)系統(tǒng)的投資補貼可以側(cè)重于區(qū)塊鏈資源網(wǎng)絡(luò)信息平臺的開發(fā)與建設(shè)，同時選取適當(dāng)?shù)睦诸愋麄鹘逃顿Y標(biāo)準(zhǔn)，雙向驅(qū)動低值可回收物資源化發(fā)展。

4 結(jié)論

本文從低值可回收物產(chǎn)生階段、處置階段、資源化產(chǎn)品銷售階段細(xì)化低值可回收物資源化循環(huán)系統(tǒng)作業(yè)流程，確定了低值可回收物回收處理循環(huán)過程中影響環(huán)境效益的相關(guān)因素及其量化方法，具體分為土地?fù)p失效益、能源消耗效益以及資源節(jié)約效益三個模塊，利用Vensim仿真平臺繪制因果關(guān)系圖以及存量流量圖，構(gòu)建了低值可回收物資源化環(huán)境效益分析模型，基于廣州市2019年1月至2020年12月低值可回收物回收處理統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對不同政策因素下低值可回收物資源化環(huán)境效益進行對比分析并得出以下結(jié)論：

（1）由于低值可回收物資源化處理過程中經(jīng)濟效益低下，逆向循環(huán)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)動力不足，難以自發(fā)完成回收、處理、再制造的全過程，必須依靠其環(huán)境效益對系統(tǒng)進行驅(qū)動，需要政府對低值可回收物資源化過程中相關(guān)環(huán)節(jié)制定獎懲策略。

（2）政府需要對低值可回收物資源化回收處理投資方案進行合理規(guī)劃。仿真數(shù)據(jù)表明，區(qū)塊鏈資源網(wǎng)絡(luò)信息平臺建設(shè)可以大大提高低值可回收物資源化的環(huán)境效益，應(yīng)優(yōu)先投資開發(fā)建設(shè)區(qū)塊鏈信息平臺，著力點放在區(qū)塊鏈與逆向供應(yīng)鏈融合發(fā)展的技術(shù)研發(fā)以及平臺建設(shè)上，在此基礎(chǔ)上加大垃圾分類宣傳教育力度，從而提高建筑廢棄物資源化的環(huán)境效益，推動經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。