城市礦產(chǎn)概念辨析

城市礦產(chǎn)概念辨析

1城市礦產(chǎn)資源利用研究取得了新的進展自然資源已經(jīng)衰落，但由于廢物的形狀，城市采礦社會的庫存正在增加。這是未來最大的資源集合。經(jīng)過工業(yè)革命以來300多年的開采和利用,全球80%可工業(yè)化利用的礦產(chǎn)資源已經(jīng)從地下轉(zhuǎn)移到地上,以垃圾的形式堆積在我們周圍,總量已達數(shù)千億t,并以每年100億t以上的速度增長。城市礦產(chǎn)可以為工業(yè)生產(chǎn)提供替代原生資源的再生原料,也可直接為社會生活提供再生產(chǎn)品。在西方發(fā)達國家,開發(fā)“城市礦產(chǎn)”已經(jīng)成為一個新興的朝陽產(chǎn)業(yè)。美國在開發(fā)利用“城市礦產(chǎn)”資源方面,每年的銷售額高達2360億美元。我國也從2005年開始了循環(huán)經(jīng)濟試點,2006年進行回收體系試點,2010年開展“城市礦產(chǎn)”基地試點工程。城市礦產(chǎn)變廢為寶,有效替代原生礦,減少能源消耗,是未來支撐經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。這也引發(fā)了越來越多的學者關注,城市礦產(chǎn)理論得到了新的發(fā)展。本文將就城市礦產(chǎn)概念發(fā)展、城市礦產(chǎn)開發(fā)潛力、開發(fā)價值、開發(fā)主體行為動機、回收網(wǎng)絡及政策工具相關熱點研究話題展開梳理,分析現(xiàn)有文獻的研究缺口,指出未來理論研究的方向。2城市礦產(chǎn)的概念2.1“城市礦產(chǎn)”的概念“城市礦產(chǎn)”的概念最初來源于20世紀80年代的日本。當時進入工業(yè)化后期的日本國內(nèi)廢舊家電日益增多,為應對金屬資源特別是稀貴金屬資源匱乏的問題,回收廢舊家電中的有價金屬成分變得極具資源戰(zhàn)略性和環(huán)保緊迫性。1988年,日本學者南條道夫從金屬資源回收的角度首次定義了“城市礦產(chǎn)”的概念。他提出,把地上積累的工業(yè)制品資源看做是可再生的資源,可稱為“城市礦產(chǎn)”。2006年,白鳥壽一等提出“人工礦床”的設想,把可回收的資源蓄積均視為“礦床”。2010年,山莫英嗣等將電器、汽車、建筑物等單獨廢棄物品稱為“城市礦石”,并提出從資源高效利用的角度來看“城市礦石”的概念對于資源貧乏的國家十分關鍵。從這些概念的定義來看,“城市礦產(chǎn)”、“城市礦石”等概念更加強調(diào)可循環(huán)利用的資源本身,而“人工礦床”等概念更強調(diào)蓄積資源的場所。在我國,國家發(fā)改委、財政部于2010年下發(fā)《關于開展城市礦產(chǎn)示范基地建設的通知》后,“城市礦產(chǎn)”概念得以廣泛使用?！俺鞘械V產(chǎn)”指的是工業(yè)化和城鎮(zhèn)化過程產(chǎn)生和蘊藏在廢舊機電設備、電線電纜、通訊工具、汽車、家電、電子產(chǎn)品、金屬和塑料包裝物以及廢料中,可循環(huán)利用的鋼鐵、有色金屬、稀貴金屬、塑料、橡膠等資源,“城市礦產(chǎn)”是對廢棄資源再生利用規(guī)?；l(fā)展的形象比喻。隨著經(jīng)濟、技術的發(fā)展,城市礦產(chǎn)的外延將進一步擴大。Brunner和Jones等多名學者指出,要更廣泛和綜合地理解“城市礦產(chǎn)”,“城市礦產(chǎn)”概念包含的對象不只是材料,還應該包含能源,如冶煉過程中產(chǎn)生的熱能。2.2關于展的資源中國人口眾多、資源人均占有量遠遠低于國際人均水平,“城市礦產(chǎn)”是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重要資源。盡管國家建立了多個“城市礦產(chǎn)示范基地”,并進行相關領域立法,但有關“城市礦產(chǎn)”的概念目前尚未形成統(tǒng)一的認識,存在爭議,民眾對“城市礦產(chǎn)”的認知和實際利用也尚未達到應有水平。下面嘗試將城市礦產(chǎn)與相關概念做進一步的比較與辨析。2.2.1將自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng)循環(huán)經(jīng)濟是指對物質(zhì)閉環(huán)流動性經(jīng)濟的簡稱,就是把清潔生產(chǎn)和廢棄物的綜合利用融為一體的經(jīng)濟,本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟,要求運用生態(tài)學規(guī)律指導人類社會的經(jīng)濟活動,按照自然生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng),使得經(jīng)濟系統(tǒng)和諧地納入到自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中,建立起一種新形態(tài)的經(jīng)濟。城市礦產(chǎn)是循環(huán)經(jīng)濟的重要組成部分,循環(huán)經(jīng)濟研究的廢棄物利用部分與城市礦產(chǎn)的研究內(nèi)容在很大程度上相互重疊,因此,關于城市礦產(chǎn)的研究很多散落于以“循環(huán)經(jīng)濟”為關鍵詞的相關研究中。2.2.2再生資源的概念再生資源是指在社會生產(chǎn)和生活消費過程中產(chǎn)生的,已經(jīng)失去原有全部或部分使用價值,經(jīng)過回收、加工處理,能夠使其重新獲得使用價值的各種廢棄物。城市礦產(chǎn)與再生資源的概念十分相似,二者的區(qū)別在于:第一,兩個概念側(cè)重的性質(zhì)不一樣。再生資源概念強調(diào)的是廢舊資源的自然屬性,即可以被二次利用的自然稟賦。城市礦產(chǎn)概念更多著眼于社會屬性,強調(diào)資源的戰(zhàn)略性及開發(fā)的環(huán)保價值。第二,兩個概念側(cè)重的對象不一樣。過去開發(fā)再生資源,主要以工業(yè)廢棄物為原料。然而,城市礦產(chǎn)的提出正值城市化進程加速,城市居民消費結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變,城市的生活廢棄物大量產(chǎn)生。因此,如今開發(fā)城市礦產(chǎn),更多以生活廢棄物為原料。2.2.3固體廢棄物利用固體廢棄物是指人類在生產(chǎn)、消費、生活等活動過程中產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)廢棄物質(zhì)。固體廢棄物俗稱垃圾,是廢棄物的一種形態(tài)。城市礦產(chǎn)是具有經(jīng)濟價值、環(huán)境價值和社會價值的資源,并不是所有固體廢棄物在現(xiàn)有的技術條件下都能轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械V產(chǎn)資源開發(fā)利用。但隨著科學技術的進步,將有越來越多的固體廢棄物轉(zhuǎn)化為城市礦產(chǎn)。3城市礦產(chǎn)開發(fā)的理論和方法的研究3.1城市礦產(chǎn)開發(fā)潛力理論與方法的研究3.1.1電子廢棄物含金屬成分方案廢舊機電設備、電線電纜和塑料包裝物中,含有可循環(huán)利用的鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠等資源,這類廢棄物中含有材料相對單一,成分易確定。而電子廢棄物中含有的金屬成分種類復雜、價值高、開發(fā)難度大。隨著近年來電子廢棄物增多,電子廢棄物中所含金屬成分的問題逐漸引起學者關注。據(jù)測算,電子廢棄物中約含有鋼鐵50%,塑料21%和有色金屬13%,其中有色金屬成分中包含大量稀有貴金屬。根據(jù)日本學者的測算,電子廢棄物中含有金、銀、鋇、硼、鉻、銦、鎳、鉛、銻、錫、鍶、鋅、鋯、鉈、鋁、鐵、鋰、鉭、鉑、稀土等資源,并分別測算了這些金屬在日本的儲量。其中金和銀的數(shù)量分別為6800t和60000t,儲量高于南非等自然資源豐富的國家。3.1.2物質(zhì)流動的計算方法現(xiàn)有文獻沒有明確界定城市礦產(chǎn)社會蓄積量(stocks)的具體概念。岳強等認為,城市礦產(chǎn)的社會蓄積量可以概括為,正在使用的建筑、基礎設施、交通工具、機械設備、電子產(chǎn)品等物品中包含的金屬、塑料等資源?，F(xiàn)有蓄積量研究使用的方法主要是物質(zhì)流分析方法:通過對經(jīng)濟活動中物質(zhì)流動的流量和路徑的分析,以建立物質(zhì)投入和產(chǎn)出賬戶。具體的計算方法又分為“由上至下”計算方法和“由下至上”計算方法?！坝缮现料隆庇嬎惴椒?top-downestimation),是指通過估計流入量與流出量的差來計算蓄積量的方法?！坝上轮辽稀庇嬎惴椒?bottom-upestimation),是指先確定某資源的主要用途,通過估計最終產(chǎn)品中資源的含量最后加總確定社會的資源總蓄積量。兩種方法的比較如表1所示。運用以上成熟的計算方法,許多學者都已經(jīng)測算出本國的某些金屬的社會蓄積量。如岳強等計算得到了我國2006-2009年期間鋁的社會蓄積量變化情況:到2009年鋁社會蓄積量估測達到了8890萬t。Beers等測算出目前澳大利亞每年大約產(chǎn)出廢銅7.2萬t、廢鋅5.7萬t。且廢銅的回收率為70%,廢鋅回收率為40%。3.1.3城市礦產(chǎn)的來源為了確定城市礦產(chǎn)資源的分布,大多運用物質(zhì)流方法。從地域類型來看,Wallsten等的研究結(jié)果表明城市礦產(chǎn)的集中地在城市中心。根據(jù)Beers等的測算澳大利亞的廢舊銅和鋅有70%~75%來源于城市地區(qū)?；厥粘鞘械V產(chǎn)的理想地點包括整修中的建筑物、城市的基礎設施、交通部門;具體包括家庭中的水管、工業(yè)建筑的電力設施、配電變壓器、機動車、輕軌設施、電纜等。從國家類型來看,城市礦產(chǎn)在發(fā)達國家更為富集。然而,城市礦產(chǎn)在亞洲發(fā)展中國家增長最快,尤其是中國和印度。一方面這些新興經(jīng)濟體自身快速發(fā)展進而產(chǎn)生大量電子廢棄物。據(jù)中國家用電器研究院估計,2006-2016年中國家電報廢量逐年遞增約20%。另一方面發(fā)達國家的傾倒也導致電子廢棄物的快速增加,Ketai估計全球每小時產(chǎn)生4000t電子廢棄物,其中80%被出口到亞洲,中國接收了其中的90%。3.2城市礦產(chǎn)開發(fā)價值理論的研究3.2.1影響城市礦產(chǎn)資源開發(fā)經(jīng)濟性的因素已有研究表明,城市礦產(chǎn)資源的開發(fā)在現(xiàn)階段的經(jīng)濟性并不樂觀。Krook等分析了回收瑞典電纜中銅和鋁的經(jīng)濟性。分析結(jié)果表明,回收城市地區(qū)的電纜成本是(2~5)歐元/m電纜,收益僅為(3~16)歐元/m電纜。農(nóng)村地區(qū)電纜由于含銅量較高,收益可達(5~60)歐元/m,成本與城市地區(qū)一致,總體而言在現(xiàn)有價格水平下對于企業(yè)來說回收仍然是不經(jīng)濟。來自重慶的案例研究也表明,回收建筑物中的金屬、橡膠等資源在現(xiàn)階段初始投資巨大,回收面臨風險。為了解釋這種回收利用不經(jīng)濟的現(xiàn)象,學者們對影響回收利用的各種因素進行了探討。影響城市礦產(chǎn)資源開發(fā)經(jīng)濟性的因素主要包括以下幾個方面:(1)回收網(wǎng)絡因素。學者們將回收利用產(chǎn)業(yè)鏈初步分為回收階段和加工利用階段,多名學者指出回收階段只是廢棄物從產(chǎn)生源到加工廠的空間轉(zhuǎn)換,并不創(chuàng)造價值,回收階段的費用要靠加工利用階段的利潤來補償。回收階段費用的降低關鍵在于建立回收共生網(wǎng)絡。共生網(wǎng)絡的建立能使參與企業(yè)獲取集群經(jīng)濟效益、規(guī)模經(jīng)濟和范圍經(jīng)濟效益進而降低回收成本,使回收有利可圖;(2)經(jīng)濟因素。第一,相關要素的費用影響。案例研究表明,二氧化碳的價格、廢物轉(zhuǎn)化效率、電力價格、投資和運營費用都會影響回收的經(jīng)濟性。第二,初始投資的影響?；厥展S的初始投資越大,產(chǎn)品附加值越高,盈利性越強,同時環(huán)境效益也越好;(3)政策因素。政策措施將對城市礦產(chǎn)回收的經(jīng)濟性產(chǎn)生很大影響。細田衛(wèi)士研究表明,在規(guī)范的政治制度框架下市場經(jīng)濟能很好地促進材料循環(huán)。StevenPassel也說明了對城市礦產(chǎn)的支持的不同決定了內(nèi)部回報率的不同;(4)技術因素。技術水平越高,越能從回收過程中獲益。Achillas比較了不同拆解水平下電子廢棄物的收益后指出,拆解得越徹底收益越高。3.2.2電子廢棄物回收工藝學者們普遍使用生命周期評價法來定量評價城市礦產(chǎn)開發(fā)的生態(tài)價值,即綜合評定產(chǎn)品在生命周期內(nèi)的環(huán)境影響。已有研究表明,與原生礦開采相比城市礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用具有顯著的環(huán)境效益:需要的資源更少,排放的污染物更少。日本學者Yamasue研究說明了與原生礦相比從筆記本電腦中回收金、銀、銅、鐵、鋁、鉭所需要投入的能源及資源更少,僅相當于開發(fā)原生礦投入總物質(zhì)量的60%,甚至低于尾礦開采的投入物質(zhì)量。Yahaya等基于電消耗量研究了在電子廢棄物中回收金的過程中壓碎和磨碎這道工序?qū)Νh(huán)境的影響,綜合考量各種污染因素后發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)制粉工序?qū)Νh(huán)境的負面影響為399pt,而回收制粉工序?qū)Νh(huán)境的負面影響僅為1.8pt。但是,在回收處理過程中的不恰當行為會造成對環(huán)境的二次污染。Schluep指出由于缺少安全指導方針以及合理的回收技術,中印兩國回收電子廢棄物的地區(qū)的空氣、土壤、水、灰塵中都含有大量的鉛等有害物質(zhì),測量的指標值有時甚至超過了標準值的好幾倍。城市礦產(chǎn)的開發(fā)的目的是環(huán)保節(jié)能,但是不當?shù)拈_發(fā)手段會造成污染,要減少對環(huán)境的負面效應,還需要發(fā)展合理、科學的回收方法。4城市礦產(chǎn)的證據(jù)分析與研究4.1其他影響因素城市礦產(chǎn)回收主體主要分為回收企業(yè)和居民個體兩類,對于不同的回收主體,影響回收行為的主要因素并不一樣,學者們進行了分類探討。對于回收企業(yè)而言,影響回收的最重要的因素是經(jīng)濟性利益。Gottberg等人的研究表明,回收行為取決于相關費用和可行性。王兆華等的研究也證實了電視、冰箱、洗衣機、空調(diào)、電腦之所以比其他產(chǎn)品回收率更高是因為企業(yè)能從中獲得更大的收益。其次,政策性因素也發(fā)揮著重要作用。王兆華指出,回收法規(guī)與環(huán)境政策的潛在懲罰性對企業(yè)的回收行為具有重要的影響作用。而付小勇等的研究也表明:當企業(yè)構(gòu)建逆向物流的成本大于收益及基金補貼之和時,政府采取管制策略的概率越大,企業(yè)構(gòu)建逆向物流的可能性也越大。其他影響因素還包括產(chǎn)業(yè)鏈壓力、回收配套設施等。對于居民而言,回收意識是影響回收行為最為重要的關鍵因素。韓國、德國、瑞典等多個國家城市的案例分析都證明了這一點。Tonglet認為,除了回收前的態(tài)度(包括回收知識、回收機會和設備)是影響回收行為的最重要因素之外,其他影響因素還包括物理障礙(時間、地點和方便度)、先前的回收經(jīng)驗、對社區(qū)的關心程度和回收的效果。但是對居民環(huán)保意識的培養(yǎng)是一個長期的任務,在一些居民回收意識沒有建立、回收配套基礎設施不完善的國家,回收企業(yè)提高服務質(zhì)量在短期上會促進居民的回收行為,提高回收價格可以在長期上激勵居民的回收行為。4.2構(gòu)建回收網(wǎng)絡的核心利益如前所述,構(gòu)建城市礦產(chǎn)回收網(wǎng)絡體系能改善回收利用的經(jīng)濟性。要使多個彼此獨立的市場個體形成共生網(wǎng)絡,關鍵在于網(wǎng)絡中利益的協(xié)調(diào)與分配機制。張健指出,利潤是將電子廢棄物回收網(wǎng)絡上各個主體凝聚起來的驅(qū)動力,能找到新的利潤增長點的環(huán)節(jié)能成為共生網(wǎng)絡核心,當某一環(huán)節(jié)“獨贏”時,共生網(wǎng)絡就面臨崩潰的風險。由于回收產(chǎn)業(yè)中廢棄物具有單價低運輸成本高的特點,回收工廠的位置及數(shù)量的確定對于回收網(wǎng)絡中各企業(yè)的利益有重要影響。FleischmannaMortiz通過對多個案例的總結(jié)發(fā)現(xiàn),構(gòu)建回收網(wǎng)絡的中心任務是確定回收工廠的數(shù)量及位置,合理的布局有助于配套物流系統(tǒng)的有效運行。此外,政府相關政策也協(xié)調(diào)著利益的分配。Nnoroma指出對于發(fā)展中國家而言,政府態(tài)度的轉(zhuǎn)變、出臺恰當?shù)沫h(huán)境法律這一因素的影響作用尤為明顯。其他影響因素還包括信息系統(tǒng)的匹配、投資水平和相關技術的發(fā)展等。各國的實踐表明,構(gòu)建回收網(wǎng)絡存在諸多不確定性因素。一些廢棄物搜集者未經(jīng)正式授權、回收機構(gòu)缺乏有效的廢棄物管理工具及管理人員培訓等,這些障礙因素的存在,使得市場對回收的廢棄物數(shù)量、廢棄物中含有的成分以及回收商品的需求等情況缺乏完全信息,導致回收過程存在大量不確定性。對于回收系統(tǒng)的設計而言,如果不考慮這些不確性因素的影響,設計的回收體系將沒有操作價值。在發(fā)展中國家由于快速的城市化、不公平的經(jīng)濟增長、不健全法律、國際間影響等因素的存在,使得廢棄物的管理變得更加復雜。發(fā)展中國家大規(guī)模發(fā)展城市礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的一個重要障礙因素就在于不正規(guī)廢棄物搜集者,他們對廢棄物的粗放加工造成了城市礦產(chǎn)資源的流失及對環(huán)境的巨大污染。Soto分析里約熱內(nèi)盧的實踐后指出,在發(fā)展中國家通過加強與廢物回收者的合作才是構(gòu)建穩(wěn)定回收網(wǎng)絡的途徑。5基于城市礦產(chǎn)政策的分析與應用研究5.1各領域政策工具的比較當前許多國家都訂立了與城市礦產(chǎn)資源開發(fā)相關的法律政策,很多文獻集中于研究各國的政策實踐,介紹各國廢棄物管理政策體系?？偨Y(jié)各國實踐經(jīng)驗,對于城市礦產(chǎn)的管理方法主要有生產(chǎn)者延伸責任制(EPR)、消費者丟棄廢棄物時的垃圾收費、購買時預先支付循環(huán)費用等。其中,EPR原則指導下的政策又包括核定產(chǎn)品回收資質(zhì)、征收原生材料附加稅、發(fā)放回收補貼、以及頒布填埋禁令等。各項政策工具比較如表2所示。早期各國制定的循環(huán)政策主要以行政管制手段為主,通過投入產(chǎn)出約束、技術制約等手段直接干預市場機制。然而隨著消費者生態(tài)意識日益增強,政策方向也開始調(diào)整。Rossem指出EPR概念的出現(xiàn)及普及代表了立法一些新趨勢,包括:優(yōu)先考慮預防性措施而非最終治理方法、強調(diào)全生命周期的思想、由命令式的過程管理轉(zhuǎn)向目標導向。5.2回收過程中企業(yè)之間及非政府組織的作用多個案例及實證結(jié)果表明,政策工具能夠促進城市礦產(chǎn)的開發(fā)。生產(chǎn)者延伸責任制通過規(guī)定一個有利于環(huán)境的統(tǒng)一標準,促進生產(chǎn)者以及非政府組織在回收利用中的合理行為,有助于正式回收市場的形成。但學者們的研究也表明,城市礦產(chǎn)的開發(fā)不能單純靠政策推動,今天成功運行的循環(huán)工業(yè)共生體幾乎都是依靠自身發(fā)展機制建立起來