深度报道 并非所有的材料都值得回收
科技广角

文/赵 斌

一直以来,回收被公认为是一件好事,被看作是人类维持自身发展的智慧。对于许多人来说,这已经成为一种生活方式。自20世纪70年代以来,全球的垃圾回收利用率一直在稳步上升,特别在德国、荷兰和美国加利福尼亚州等国家和地区,有一半以上的生活垃圾都是回收利用的。但如今,这些曾经的智慧正在受到众多的质疑。

如果考虑制造成本,那么与纸杯或陶瓷杯相比,不可循环利用的泡沫塑料杯(主要成分是聚苯乙烯)还应该生产吗?一些只能产生很小的环境效益的材料,比如玻璃和塑料,它们的回收有意义吗?与其长途跋涉将塑料垃圾运送到很远的地方进行处理,就近填埋是不是一个更绿色的选择?那么,究竟哪些材料的垃圾可以且值得回收利用呢?

多角度看回收
如今在元素周期表中,我们所知晓的具有独特物理化学性质的稳定元素所形成的物质,几乎都被加以利用了。一方面,产生了许多更加实用和可靠的产品;另一方面,回收也变得更加复杂和更具挑战。
如果仅从环境角度来考虑,那么所有的材料都值得回收,如此可减少采矿和原材料冶炼过程中耗费的大量能源。当然,对不同的材料来说,节省能源的程度差别很大。比如,回收玻璃这样的大宗产品,一般只能节省很少的能源,而且似乎不能减少温室气体的排放,那就不如直接利用原材料制造玻璃。毕竟我们一般不会考虑采矿砂的环境成本,以及玻璃制造炉的碳排放。
如果综合经济角度来考虑,问题就变得更混乱不堪。再生材料价格波动大,有些材料的回收可能根本就不合算,特别是需要经过长途运输才能到再生工厂的材料。比如塑料,如果再生工厂是在遥远的其他国家,那么工厂位置是否靠近海港就决定了塑料回收是否有利润。其他一些低价值的材料(木材和纺织品),如果需要清洁才能回收利用,那么还需要额外的劳动力成本,因此,这些材料最终可能会直接被填埋。

金属一定值得回收吗
如果回收的是可以提供稀有资源的材料——金属,那么是否值得回收且可行呢?
从理论上说,金属是可无限回收的。但实际上,由于社会行为、产品设计、回收技术以及分离中热力学问题的限制,往往回收利用率很低,甚至零回收率。
联合国专家小组确定并量化的60种元素形成的物质中,常用的金属(如铁、铝、铜、铅、锌、镍等)的报废回收率高于50%。这些常见金属以相对纯净的形式出现,可直接回炉重新熔化。而且,利用它们制作的产品,寿命一般较长,通常会持续几十年。更重要的是,世界各国都建立了针对常见金属回收的基础设施。
特种金属一般被用于现代高科技产品,如发光材料、高强度磁体、薄膜太阳能电池和计算机芯片,可提高产品的性能。但是,特种金属很少能回收。一方面是因为在这类产品中,各种材料高度混杂,特种金属很难被分离出;另一方面是因为产品中的特种金属含量少,经济上不合算,以至于很少有人做出这方面的尝试。
目前,特种金属产品的数量在不断地增加,而许多产品的寿命又较短,因此如果找不到更好的回收管理方法,带来的损失将会迅速增加。对于特种金属产品来说,保存资源的最佳方式是尽可能持续保持其工作状态。

电子产品的回收困扰
自20世纪90年代中期以来,电子垃圾(也称电子废弃物)被认为是固体垃圾中发展最快的部分。目前,小型消费电子产品(如手机)几乎无处不在。由于缺乏足够的回收利用政策,这些体积小、寿命短的产品,通常因回收成本高而被随意丢弃,对环境和公众健康造成了不利的影响。
虽然目前的技术可用于从电子垃圾中回收贵重材料,但是瓶颈在于需要消费者或废品收购者收集、拆卸和分离材料组件(如塑料、玻璃和不同类型的金属)。在回收问题提出时,工程师或科学家会本能地思考技术。当然,金属价格也是直接影响商业收集和处理效率的关键驱动因素。不过事实证明,社会和文化方面的影响同样重要,甚至更重要。
目前,对废弃的电子产品进行大规模的手工拆卸,对于工业化国家通常在经济上不可行,但是在印度、中国等新兴经济体中可能有优势。因此,为了应对全球电子垃圾的挑战,必须进行政策研究,以促使消费者乐意回收。
作为一个全球性社会,我们应该设计可被优化回收利用的产品,利用变革性技术使整个过程成为典范,这将帮助未来的科学家能够充分利用整个元素周期表,从而为社会提供创新、卓越的产品。

(本文作者赵斌为复旦大学生命科学学院教授、博士生导师。2003年于日本广岛大学获理学博士学位,长期从事全球变化环境遥感、生态学大数据与公民科学的教学和研究工作)

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