WEEE產品總回收率的影響因素初探

鄭靈芝 景 昇

（上海天祥質量技術服務有限公司徐匯分公司 上海 200233）

前言

隨著世界環境問題日益嚴重，能源危機加劇，世界各國加重力度推行材料環保回收利用的相關政策。電子電器產品領域，歐盟在廢棄物框架指令Directive 2008/98/EC[1]的基礎上，專門制定了電子產品廢棄物處置及回收技術指南IEC TR 62635-2012[2]和2002-96-EC（2012/19/EU）[3]，用以指導相關行業對電子廢棄物的各種組成材料進行優化處置，從而提高電子電器產品環保回收率，達到經濟及環境方面的雙重收益。

盡管這些系列法規的出臺和執行在客觀上構成了出口環節的綠色貿易壁壘，加重了我國出口企業的負擔。但從企業社會責任的角度來看，生產者盡量做到“綠色”設計、“綠色”生產，卻是解決電子污染，實現材料回收的根本途徑。國家發改委于2021年下發了《鼓勵家電生產企業開展回收目標責任制行動的通知》[4]，旨在推動生產企業履行企業社會責任參與家電產品回收，助力國家環保產業發展。海爾等大型家電企業紛紛開展相應行動來響應這一政策[5]。針對國內外政策環境對電子電器產品生產企業提出的更高要求和挑戰，本文通過對產品回收率影響因素的初步探究，來總結線索和經驗，希望能夠為中國的生產企業在環境友好設計過程ECD（Environmental conscious design）提供有利參考，以滿足法規升級和降低成本的目標，從而提升家電企業市場競爭力。

1 原理及方法

根據歐盟的技術指南IEC TR 62635-2012的指導說明電子電器產品廢棄物按照4種不同方式進行處置，即功能件重復使用（reuse），原材料回收加工（material recovery），能源回收（energy recovery）和填埋（residue disposal）。這4種方式中，填埋不會產生材料回收的經濟收益，能源回收主要是通過燃燒回收熱能，這一回收涉及熱電處理過程而且生產企業無法參與，所以本文僅探討產生循環利用回收率（RCR recycling rate）的材料。

對電子電器產品中的3種基本組成材料金屬，塑料和PCB板對整體產品回收率方面的影響表現進行評估。計算中涉及的這三種材料的回收率及其范圍根據IEC TR 62635-2012技術指南中推薦的歐盟國家材料回收率數據和《2020年全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報》[6]的數據參考取值，PCB材料的回收率為14 %，塑料為74 %，金屬為90 %。

WEEE的 2012/19/EU指令要求，不同的電子電器產品分類應滿足不同的總回收率。自2018年08月15號以后，6類電子電器產品需要滿足的回收率指標為：5類小家電產品和6類IT及通訊產品，產品回收率要達到55 %；2類電池或顯示屏產品要達到70 %；1類冰箱等溫度轉換設備和4類大家電產品和3類燈具產品的回收率要達到75 %。

電子電器產品的總回收率（RCR recycling rate）的計算公式[2,7]，

式中：

m(i)—材料重量；

RCR(i) —材料自有回收率；

mEEE—整體產品重量。

從（RCR recycling rate）的計算公式可以看出材料的重量，材料在整體產品中的質量分數即比重，以及材料的自有回收率這三種因素對產品的總回收率有影響；因此考察這3種因素的影響和具體表現；

2 實驗過程及結果

2.1 單因素考察

產品重量，材料重量和材料回收率單獨發生變化時，其他影響因素不變，對產品總回收率的影響做評估。

1）材料重量的影響：

當材料重量不斷增加，但材料在整體產品中的質量分數即比重不變，材料自有回收率不變的條件下評估發現，只要材料的比重不變，即便產品整體重量發生變化，產品總回收率也是相同的，如圖1所示。

圖1 材料重量和比重對產品總回收率的影響

2）材料在整體產品中所占的質量分數即比重的影響：

材料的回收率不變，產品總重不變，當3種材料在整體產品質量分數即比重同等程度增加時，發現3種材料對產品總回收率的影響表現不同。PCB材料的比重逐漸增加時，整體產品總回收率呈下降趨勢；金屬和塑料的比重逐漸增加時，整體產品回收率卻呈現上升趨勢，如圖2所示。為什么比重同等增加，材料不同，對產品整體回收率影響大相徑庭？推斷可能是由于材料自有回收率不同造成的，接下來考察材料自有回收率對產品整體回收率的影響。

圖2 不同材料自有回收率對產品整體回收率的影響

3）材料比重不變，材料回收率發生變化對整體產品總回收率的影響：

固定材料比重，而考察材料回收率發生變化對整體產品總回收率的影響時發現，無論是金屬，塑料還是PCB，產品的總體回收率都會隨著材料回收率的變化呈現相同方向的增減變化，如圖3所示。

圖3 材料比重不變，不同材料回收率對整體產品總回收率的影響

上述實驗結果，考察了固定其他影響因素，變動單一因素對產品整體回收率的影響。但是，當影響因素共同變化時，哪種因素又起到主導作用，是否存在影響作用的臨界條件，要解決以上問題，就需要兩種影響因素共同變化的評估才能夠得到發現。

2.2 材料比重及材料回收率兩種影響因素同時變化對產品總回收率的影響

表1 不同材料回收率、比重及材料平均回收率取值區間

考察某種單一材料回收率變化時，其他兩種材料的按照法規推薦標準取值不變。當材料比重和材料自有回收率同時變化時發現，只有在某種材料的回收率大于構成該產品所有材料的平均回收率時，材料回收率對整體產品回收率的影響才起到顯著作用。在此之前，仍然是該種材料的質量分數即比重的影響對產品的整體回收率起顯著作用。

如PCB的回收率和比重同時增加，但PCB板的回收率數仍然低于構成產品的所有材料的平均回收率值，產品整體回收率結果會隨著PCB材料的比重增加而呈現下降的趨勢。只有當PCB板的回收率增加到大于構成產品所有材料的平均回收率時，隨著PCB板的比重增加，產品的整體回收率才開始呈現上升趨勢；而金屬及塑料也有類似表現：即金屬的回收率和比重同時降低，前期，產品整體回收率仍然隨著金屬材料的比重增加呈現上升的趨勢。只有當金屬材料的回收率降低到小于構成產品所有材料的平均回收率時，隨著金屬材料的比重增加，產品的整體回收率才開始呈現下降趨勢。

2.3 根據產品總回收率的影響因素變化趨勢，選擇產品合適材料配比

對照WEEE的 2012/19/EU指令要求，不同的電子電器產品分類應滿足不同的總回收率。根據產品總回收率的影響因素變化趨勢，進行了12組配比的實驗計算可以得到如表2結果。

表2 組成材料配比不同所達到的產品總回收率差異表

綜合以上實驗結果可以得出結論，對于一個以金屬，PCB和塑料3種組成材料構成的產品。如果分類是小家電產品或IT產品，則PCB∶塑料∶金屬的配比為3∶3∶2即可滿足小家電總體產品回收率的指令要求；如果是冰箱等溫度轉換設備，大家電產品和燈具等產品，則PCB∶塑料∶金屬的配比需為1∶1∶10才能滿足總體產品回收率的指令要求。而顯示屏等液晶產品PCB∶塑料∶金屬的配比則應為1∶1∶3才能滿足總體產品回收率的指令要求。

例如，如一個廠家生產的是電水壺，按照WEEE指令要求分類屬于第5類小家電產品，則該產品需要滿足的產品總回收率為55 %，那么根據上表的材料配比，廠家的材料投入最低只要滿足PCB∶金屬∶塑料 =3∶3∶2即可，金屬材料最多增加到PCB∶金屬∶塑料 = 1∶1∶1就能滿足指令要求，而不需要再無依據或計劃地添加許多價格昂貴的金屬材料到產品中，這樣廠家能夠節省購買金屬原材料的成本,獲得節流增效的結果。

3 結論

總之，由于產品的總體回收率不僅與構成該產品的單一材料的比重和材料回收率有關，也與構成產品的所有材料平均回收率關系密切。而各種材料的回收率受各國甚至當地的環保產業能力影響，所以不同出口國家和地區，單一材料的回收率的取值是不盡相同的，產品要滿足法規的達標配比也會發生變化。因此，為滿足WEEE法規的要求，當企業設計產品構成材料時，不僅需要對照法規要求確定產品的分類和產品需要達到的標準，而且需要根據實際情況收集材料環保回收率的數據才能作為合理的設計輸入；同時，因為構成產品所有材料的平均回收率對總回收率也有很大影響，所以企業還需要根據產業現狀均衡考慮材料的合適配比，不能只考慮某種單一材料的使用或增減。由于材料的環保回收率能夠在某種程度上反映出國家環保回收產業發展構局的均衡性和經濟能力的強弱，材料的平均回收率也會根據各國產業發展的工業化程度，時代和階段不同而產生數據差異，所以就需要企業關注材料回收率變化來變更設計輸入的內容，而隨著數據庫技術的發展和大數據的信息采集優化，企業將可能會更加自主便捷地將法規需求納入到日常生產設計中，更加合規且經濟地設計產品，節約成本提高效率，從而提升企業市場的競爭力。

目前世界各國對生產企業參與家電回收實行了不同程度的激勵機制，而中國國家發改委更是出臺新政策建立家電回收目標責任制[4]，對完成回收目標并達到國家有關管理要求的責任企業納入家電生產企業“綠色責任名單”，在企業發行綠色債券，綠色信貸審批優先支持和進行社會名單公示等系列措施進行激勵，從而幫助這些企業獲得經濟和社會品牌價值的多重收益。

由于任何行業的發展都離不開宏觀經濟環境的影響，所以從發展趨勢來看，國家會相應出臺更多的措施，來保證環保產業在布局和能力發展方面的均衡性，對各種電子產品的材料回收方面都會齊頭并進，避免短板，達到兼收并蓄綜合發展，從而實現國民經濟和社會收益的最大化。