區塊鏈驅動下低值可回收物資源化環境效益分析

徐 揚，劉 猛，孫冬石 （大連東軟信息學院，遼寧 大連 116023）

0 引 言

隨著社會經濟的飛速發展以及生活水平的不斷提高，全國垃圾總產量逐年大幅度遞增，“垃圾圍城”現象日益凸顯，嚴重威脅到了國民生活環境。據《中國再生資源回收行業發展報告（2019）》統計：“廢玻璃、塑料膜、廢木料、廢復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變，節約自然資源，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，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，逆向循環體系已較為完善，但低價值可回收物缺少政策支持的驅動力，回收再利用程度較低。美國制定的《固體廢棄物處理法》強調國會要大力資助各州政府的環保局開展有關廢棄物處理、資源回收、環境保護的規劃與回收技術及設備研究與開發，資助培訓專業人員等事宜；德國出臺《廢棄物處理法》規范生產和消費中所產生的廢物的處理流程，建立生產者履行義務集體機制。國內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，南京發布了《南京市低價值可回收物回收處理暫行辦法》，鼓勵物業、環衛等企業參與低價值可回收物的回收；規定了各層級城市管理部門職責范圍；2019年12月，廣州市城市管理委員會引發《廣州市購買低值可回收物回收處理服務管理試行辦法》，進一步推動廢玻璃、廢木質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資源化的經濟效益低下，逆向循環系統運轉動力不足，難以完成回收、處理、再制造的全過程，必須依靠其環境效益對系統進行驅動。逆向供應鏈主體之間信息不對稱導致低值可回收物回收再利用效率低下，區塊鏈作為新興的互聯網通信技術，是解決信息不對稱問題的有力工具，利用區塊鏈技術構建供應鏈信息協同系統實現各節點主體間信息交互，搭建資源網絡信息平臺，能夠有效提高低值可回收物逆向供應鏈循環效率。本文通過系統動力學方法對LVR資源化過程中產生的環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生的環境效益對區塊鏈信息平臺建設投資金額以及垃圾分類宣傳教育補貼標準等相關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準提供理論支撐，進一步推進可持續發展戰略實施，推動經濟社會發展全面綠色轉型。

1 低值可回收物資源化循環系統

通過實地調研、現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狀進行調查，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系統作業流程，主要包括低值可回收物產生階段、處置階段、資源化產品銷售階段。其中，低值可回收物產生階段是指玻璃、塑料膜、木料、復合包裝等完成自身使用價值后，轉化為低值可回收物；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，隨后轉變為可利用原料或者再制造商品，統稱為“資源化產品”，而直接排放的LVR處理途徑為焚燒和填埋兩種；資源化產品銷售階段是指LVR轉化為資源化商品后面向政府、生產企業以及居民消費者進行銷售。具體作業流程如圖1所示。

圖1 低值可回收物資源化循環系統作業流程

2 低值可回收物資源化環境效益分析模型

低值可回收物資源化產生的環境效益主要分為土地損失效益、能源消耗效益以及資源節約效益三大模塊。土地損失是指隨意排放的低值可回收物未經分類，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，持續監測垃圾對環境的損害，垃圾徹底陳化前不能對土地進行利用，因而造成土地損失，對環境造成負面效益；能源消耗是指在垃圾運輸（填埋運輸、資源化運輸）、機械設備運行以及企業運轉過程中消耗的燃油、電能等自然能源，對環境造成負面效益；資源節約是指對低值可回收物進行資源化回收利用，經過粗加工或者精加工處理轉化為可利用原料或者再制造產品，從而產生資源節約效益，對環境產生正面效益。

基于低值可回收物資源化循環系統作業流程，確定評價土地損失效益、能源消耗效益以及資源節約效益等環境效益指標所需的相關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境效益分析模型的因果關系圖以及存量流量圖，如圖2、圖3所示。圖2因果關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系，因果關系鏈的“+”、“-”分別代表兩個變量之間的正向促進作用和負向抑制作用。圖3存量流量圖包含環境效益系統動力學分析模型的全部變量，其中狀態變量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量關系。土地損失通過填埋占地體積量化，能源消耗以及資源節約主要通過能源使用成本以及資源節約成本進行量化，具體低值可回收物資源化環境效益分析相關指標量化方法如下：

圖2 低值可回收物資源化環境效益分析模型因果關系圖

圖3 低值可回收物資源化環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境效益，單位：元；G為用于垃圾填埋的土地損失量，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生的資源節約，單位：元；α為土地損失的效益轉換系數，取值為0.3，單位：萬元/m；β是能源消耗的效益轉換系數，本文效益均通過資金體現，因此，該系數為單位量級轉化系數；γ是能源節約的效益轉換系數，為單位量級轉化系數；g為單位填埋土地損失，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境效益分析

參考廣州市低值可回收物資源化處理現狀，結合相關政策文獻，對模型中相關參數進行標定，確定變量初始值，從而對廣州市低值可回收物資源化環境效益進行分析。其中，LVR垃圾存量數據來源于廣州市城市管理與綜合執法局發布的2019年1月至2020年12月統計數據，以“月”為時步單位，對24個時步內低值可回收物資源化處理產生的環境效益進行仿真。主要變量賦值情況如表1所示。

表1 環境效益分析模型主要參數初始值

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境效益逐月變化趨勢。為了比較不同政策因素變化對環境效益的影響程度，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境效益對不同影響因素的敏感程度，為政府把握政策調節方向提供理論依據。具體從政府對區塊鏈資源網絡信息平臺建設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，在初始值的基礎上增減相應倍數的投資，例如：對區塊鏈資源網絡信息平臺建設的投資金額分別設置為40、80、120、160元/t；對垃圾分類宣傳教育的投資金額分別設置為3、10、17、24元/t，得到低值可回收物資源化環境效益對比曲線如圖4、圖5所示。

根據圖4中對比曲線可知，低值可回收物資源化處理的環境效益對區塊鏈信息平臺建設投資金額的敏感程度較高，當投資標準為40、80、120元/t時，隨著投資標準的等額增加，環境效益會分別有較大程度的提高，當投資標準調整為160元/t時，環境效益的增幅并不明顯，這一現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品銷售率均有不同程度的提高，使得資源節約效益有所提升，環境效益隨之增大，但是后期區塊鏈信息平臺功能建設相對完善，后續平臺維護費用占比較少，投資標準相同額度的增加不能帶來環境效益的大幅提升；根據圖5中對比曲線可知，低值可回收物資源化處理的環境效益對垃圾分類宣傳教育投資金額的敏感程度較低，當投資標準為3、10、17、24元/t時，隨著投資標準的等額增加，環境效益并沒有太大的增幅，垃圾分類宣傳教育投資標準對低值可回收物資源化處理產生的環境效益影響較小。

圖4 區塊鏈信息平臺建設投資金額對LVR資源化環境效益影響

圖5 垃圾分類宣教投資金額對LVR資源化環境效益影響

綜上所述，區塊鏈資源網絡信息平臺建設投資金額對低值可回收物資源化處理產生的環境效益影響較大，垃圾分類宣傳教育投資標準對其影響較小。政府制定低值可回收物獎懲制度時可參考這一結論，對低值可回收物資源化循環系統的投資補貼可以側重于區塊鏈資源網絡信息平臺的開發與建設，同時選取適當的垃圾分類宣傳教育投資標準，雙向驅動低值可回收物資源化發展。

4 結論

本文從低值可回收物產生階段、處置階段、資源化產品銷售階段細化低值可回收物資源化循環系統作業流程，確定了低值可回收物回收處理循環過程中影響環境效益的相關因素及其量化方法，具體分為土地損失效益、能源消耗效益以及資源節約效益三個模塊，利用Vensim仿真平臺繪制因果關系圖以及存量流量圖，構建了低值可回收物資源化環境效益分析模型，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計數據，對不同政策因素下低值可回收物資源化環境效益進行對比分析并得出以下結論：

（1）由于低值可回收物資源化處理過程中經濟效益低下，逆向循環系統運轉動力不足，難以自發完成回收、處理、再制造的全過程，必須依靠其環境效益對系統進行驅動，需要政府對低值可回收物資源化過程中相關環節制定獎懲策略。

（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劃。仿真數據表明，區塊鏈資源網絡信息平臺建設可以大大提高低值可回收物資源化的環境效益，應優先投資開發建設區塊鏈信息平臺，著力點放在區塊鏈與逆向供應鏈融合發展的技術研發以及平臺建設上，在此基礎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境效益，推動經濟社會發展全面綠色轉型。