循环经济的可持续性

2020年3月

塞塞莉娅·瑟尔韦,自由撰稿人

在《回到未来II》中,艾米特•布朗博士标志性的迪罗伦时光机已经过改造,可以用生活垃圾作为动力。这项被描述为将在2015年实现的想象中的未来创新,已经比这一预定时间至少滞后了五年。但是,尽管用香蕉皮和塑料袋给汽车加油仍未见曙光,在废弃物领域一直在进行突破性的创新。

当我们开始将废弃物视为与原用于创造它的资源等价甚至更具价值的资源时,我们就完成了闭环,创造了真正的循环经济。(图片:HoWei / GettyImages)

根据世界银行的数据,如果不采取紧急行动,到2050年,全球每年产生的废弃物量将增长至34亿吨,相比2018年的水平高出70%。尽管高收入国家有三分之一以上的废弃物通过再循环和堆肥得以回收,但是低收入国家中只有4%的废弃物得到再循环。

如果我们能够解决再循环问题,那么我们也可能在解决气候危机和宝贵的栖息地丧失方面取得进展。我们使用的原始资源越多,对地球的危害就越大。世界经济论坛 pdf (WEF) 估测“仅资源开采和加工就造成了90%以上的全球生物多样性丧失和水资源短缺,并带来了约占半数的全球气候变化影响”。

通过减少对石油和矿物开采的依赖,我们可以避免产生高排放量,从而帮助恢复地球脆弱的生态系统。在这一方面存在机会。正如世界经济论坛所指出的那样:“不依赖自然资源开采的智能资源利用和商业模式,是创新和新增长模式有待涉足的巨大领域。”

彼之废物,我之宝物

创建完全可持续的闭环系统的关键在于其经济价值,在这种系统中,资源得到再利用、再循环、永不废弃。当我们开始将废弃物视为与原用于创造它的资源等价甚至更具价值的资源时,我们就完成了闭环,创造了真正的循环经济。这并不是一个新想法。例如,在十七世纪,威士忌酒生产商就开始再利用将雪利酒从西班牙带到其所在港口的橡木桶。对于他们来说,这是比购买新橡木桶便宜得多的解决方案,而且将空酒桶运回西班牙用于重新灌装意义不大。这种方法给口味带来的好处直到后来才被发现。

与此类似,美国于1935年通过了保护制桶工业的立法,规定重复使用波旁桶违法。这使用过的波旁威士忌酒桶进入了废物流,并导致了目前的英国威士忌(在该国,酒桶可以木料允许的限度重复使用)有很大比例是在美国橡木桶中陈化的。

但是,我们如何将这些原则应用于更难以再利用的材料?2016年,全世界产生了2.42亿吨塑料废弃物,导致许多人将塑料视为一种有问题的材料。

塑料废弃物正在破坏我们的海洋,微塑料正以惊人的速度进入自然生态系统和食物链。世界各地的许多国家和城市已经通过直接向客户收取塑料袋使用费,或对向其客户提供塑料袋的零售商征税,大大减少了塑料袋的使用。此外,诸如英国的“天空海洋救援(Sky's Ocean Rescue)”和澳大利亚的“无塑七月(Plastic Free July)”等倡议正在敦促企业和消费者在生活中完全不使用一次性塑料。

但是完全无塑料就是答案吗?塑料是一种用途广泛的材料,找到合适的替代品并不总是那么容易。此外,重要的是要确保开发的替代方案不会造成新的废弃物或排放问题。一种选择可能是更好地处理我们已有的塑料。

“我们面临的最大问题是,人们现在将塑料归为恶魔一类,与死亡、厄运和暗无天日联系在一起。”绿蜥蜴技术公司(Green Lizard Technologies)首席执行官马丁•阿特金斯教授说。“但是实际上,如果审视一下塑料的好处,它们远胜于例如我们可以包装和携带食品的其他任何材料。塑料的唯一问题是,我们不知道如何恰当地将其作为废弃物处理。”

绿蜥蜴技术公司是从贝尔法斯特女王大学脱离出来的公司,它致力于为工业问题找到绿色和可持续的解决方案。它的塑料废弃物解决方案是一种将废弃的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)转化为BHET(双(2-羟基乙基)对苯二甲酸酯)的工艺,BHET是一种有机化合物,目前正在通过英国波塞冬塑料公司(Poseidon Plastics UK)进行商业化。

“很多人在做的只是焚烧塑料来回收能源,这差不多是可以做的最糟糕的事情,因为在这一过程中会生成二氧化碳,而实际上却没有回收多少能源。我们已经开发出一种工艺,可以将塑料一路还原成燃料、化学品、溶剂,从而对它们进行二次和三次利用,并将其转化为产品。这些产品可以通过其他途径生产,但是这种方式要成本低得多,因为所使用的是被归类为废弃物的原料。”

诸如绿蜥蜴公司这种工艺的关键要素是,产出可以再利用,以实现与以前同样的价值。

阿特金斯教授强调指出,虽然管理塑料废弃物是一项挑战,但是在食品供应链中替换掉塑料可能会导致更重的包装(例如玻璃)或更多的食物垃圾,从而导致更高的交通运输排放量。但是,如果废弃的塑料可以经济可行的方式再利用,那将改变一切。

“我认为,从我们重视塑料的那一刻起,问题就会消失,因为人们会将其视为一种资源,而不是一个问题。”

再循环相对降级循环

牙刷制造公司“Reswirl”开发了手动牙刷和电动牙刷的可更换刷头,
一旦磨损,可将其退回公司重新铸造为新的牙刷。
(图片:Courtesy of Reswirl)

牙刷制造公司“Reswirl”的康韦•道表示同意:“回收的许多塑料实际上并没有得到真正的再循环,而是降级循环了。这些塑料被切碎后转化成了低等级的材料,变成了公园长椅、喷壶或胶柱,使之对其进行了二次利用,但这不是持续的循环。最终还是会被填埋。”

Reswirl公司正在开发手动牙刷和电动牙刷的可更换刷头,一旦磨损,可将其退回公司重新铸造为新的牙刷。该公司使用的材料和再循环工艺确保了其产出可以被一次又一次地使用。而且即使牙刷最终进入了普通的废弃物通道,牙刷柄也可以安全地进行生物降解,因为它们是由一种叫做PHA(聚羟基烷酸酯)的可生物降解材料制成的。

Reswirl公司已为其再循环工艺和材料申请了专利,但是作为一名经验丰富的设计师,康韦•道认为专利申请办理程序可以更注重产品的使用寿命。

“我坚信有责任不仅要考虑如何做出某样东西,而且还要考虑其寿命结束时如何将它做没。对于促进便于再利用或再循环的物件、工艺或化合物的专利申请,或许可以有额外的审查标准。”

基础金属

“已经成功再循环了一个多世纪的一种材料是铅,它是一种具有多种用途的昂贵金属,其价值意味着值得努力尽可能多地回收。但是这带来了其自身的问题,”回收公司“Aurelius Environmental”的阿萨恩·福克斯博士说。

“很多人没有意识到这一点,但是铅酸电池实际上是世界上最成功的再循环商业产品。电池装在一个可回收的塑料外壳中,这种塑料可以卖钱,其价值可被保存至与新塑料相当。然后是电解质:一种通常被中和并转化为一种增值盐的酸,可用于各种工业应用。再其后是铅金属,这种铅金属自1850年代以来一直用于电池中。”

(图片:AvigatorPhotographer/GettyImages)

我认为,从我们重视塑料的那一刻起,问题就会消失,因为人们会将其视为一种资源,而不是一个问题。

马丁·阿特金斯,绿蜥蜴技术公司首席执行官

尽管这听起来像是实践中循环经济的完美范例,但从电池中回收铅的行业却是高污染的,部分原因是这一工艺成本高昂而且耗能很高,会排放大量的二氧化碳。

Aurelius Environmental公司率先开发了一种工艺,该工艺可以回收电池中的活性物,即所谓的“氧化铅”,同时可将碳排放量减少85%以上。零废弃物工艺发生在冷水而不是熔炉中,从而大大减少了能源消耗。

“在我们的工艺中,旧的活性物被直接转化为新的活性物,而不必经过提炼过程和下游的材料转化,”福克斯博士继续说道。“但是锦上添花的是,我们在回收过程中生产的活性材料具有较高的孔隙率,使其可用于优质电池;与由开采的铅金属制成的电池相比,它们的能量密度更高。”

这为行业采用这一新工艺提供了强大的经济动力,很好地解释了为什么Aurelius Environmental公司目前正在全球所有主要市场上谈判使用许可。

稀缺与充足

废弃物在一定程度上是由资源充足导致的:当资源充足时,资源就会变得廉价,因此我们就不会充分重视资源,任由其退出使用。我们所依赖的某些资源(例如石油)的日益匮乏,加之对垃圾填埋场废弃物所带来问题的日益了解,正在开始推动在如何利用和再利用自然资源方面的创新。然而,这种稀缺性是否正在足够快地推动创新,特别是在气候变化的背景下,这又是一个问题。

有时,围绕废弃物进行创新的驱动力与稀缺性无关,而恰恰相反。约恩·夏基的公司“生物工厂(The BioFactory)”正在致力于解决发展中国家因厕所设施不卫生而引起的卫生问题。

生物工厂公司正在设计用于非洲难民营和农村社区的卫生设施解决方案。它的一体化厕所和废物处理厂利用生物消化技术将人类排泄物转化为烹饪燃料和土壤改良剂。(图片: Courtesy of The BioFactory)

“基本的坑式厕所为病原体的生长提供了理想的环境,这些病原体确实很难清洗,而且往往被忽视,并溢入地下水源中,这会引起各种问题。”夏基先生说。“但是我们发现的一件事是,建造和维护厕所的成本是一个大问题。”

为了解决这个问题,夏基先生去年花费了很多时间设计了一种厕所系统,该系统使用一种生物消化形式将人类排泄物转化为燃料——沼气。这种做法的工艺并不新鲜,但要使其在经济上可行一直颇为棘手。

“卫生设施问题往往是一个商业问题,而不是技术问题。许多其他卫生设施公司收集废物并将其运往废物处理厂,制造其副产品,然后将其出售给用户。因此,我们建立了一个社区厕所和废弃物处理系统,可在一处完成所有工作。”

通过用沼气替代木炭——80%的非洲人用它作燃料,生物工厂公司的系统正在帮助消除由木炭烟导致的某些健康问题,例如肺炎和肺癌。另外,通过提供可持续的替代燃料来源,该系统也正在帮助防止威胁许多非洲国家的毁林行为。

“我们正在莫桑比克启动一个试点项目,为目前无法享用基本设施的150至250人提供厕所,通过该项目,我们将能够以相同的价格提供与木炭所提供能源当量的沼气。我们将首先在中小学中试行。”

无论是减少再循环工艺中的排放,从过去毫无价值的材料中创造价值,还是寻找从垃圾填埋场转移废弃物另作他用的经济可行方法,很明显,围绕废弃物的创新正在全球进行。但是政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新报告表明,在废弃物上我们根本没有时间可供浪费。我们需要改变全球的态度;我们需要将每一片废弃物都看作一个失去的再利用资源的机会。

正如艾伦•麦克阿瑟基金会(Ellen MacArthur Foundation)的全球领航者兼创始人艾伦•麦克阿瑟夫人(Dame Ellen MacArthur)所说:“过去我们一直在努力划桨前进,但在未来,我们需要更加努力地划桨前进,因为循环经济的机遇正在那坐等实现,而实现这一机遇取决于我们。”

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