WEEE产品总回收率的影响因素初探

郑灵芝 景 昇

（上海天祥质量技术服务有限公司徐汇分公司 上海 200233）

前言

随着世界环境问题日益严重，能源危机加剧，世界各国加重力度推行材料环保回收利用的相关政策。电子电器产品领域，欧盟在废弃物框架指令Directive 2008/98/EC[1]的基础上，专门制定了电子产品废弃物处置及回收技术指南IEC TR 62635-2012[2]和2002-96-EC（2012/19/EU）[3]，用以指导相关行业对电子废弃物的各种组成材料进行优化处置，从而提高电子电器产品环保回收率，达到经济及环境方面的双重收益。

尽管这些系列法规的出台和执行在客观上构成了出口环节的绿色贸易壁垒，加重了我国出口企业的负担。但从企业社会责任的角度来看，生产者尽量做到“绿色”设计、“绿色”生产，却是解决电子污染，实现材料回收的根本途径。国家发改委于2021年下发了《鼓励家电生产企业开展回收目标责任制行动的通知》[4]，旨在推动生产企业履行企业社会责任参与家电产品回收，助力国家环保产业发展。海尔等大型家电企业纷纷开展相应行动来响应这一政策[5]。针对国内外政策环境对电子电器产品生产企业提出的更高要求和挑战，本文通过对产品回收率影响因素的初步探究，来总结线索和经验，希望能够为中国的生产企业在环境友好设计过程ECD（Environmental conscious design）提供有利参考，以满足法规升级和降低成本的目标，从而提升家电企业市场竞争力。

1 原理及方法

根据欧盟的技术指南IEC TR 62635-2012的指导说明电子电器产品废弃物按照4种不同方式进行处置，即功能件重复使用（reuse），原材料回收加工（material recovery），能源回收（energy recovery）和填埋（residue disposal）。这4种方式中，填埋不会产生材料回收的经济收益，能源回收主要是通过燃烧回收热能，这一回收涉及热电处理过程而且生产企业无法参与，所以本文仅探讨产生循环利用回收率（RCR recycling rate）的材料。

对电子电器产品中的3种基本组成材料金属，塑料和PCB板对整体产品回收率方面的影响表现进行评估。计算中涉及的这三种材料的回收率及其范围根据IEC TR 62635-2012技术指南中推荐的欧盟国家材料回收率数据和《2020年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》[6]的数据参考取值，PCB材料的回收率为14 %，塑料为74 %，金属为90 %。

WEEE的 2012/19/EU指令要求，不同的电子电器产品分类应满足不同的总回收率。自2018年08月15号以后，6类电子电器产品需要满足的回收率指标为：5类小家电产品和6类IT及通讯产品，产品回收率要达到55 %；2类电池或显示屏产品要达到70 %；1类冰箱等温度转换设备和4类大家电产品和3类灯具产品的回收率要达到75 %。

电子电器产品的总回收率（RCR recycling rate）的计算公式[2,7]，

式中：

m(i)—材料重量；

RCR(i) —材料自有回收率；

mEEE—整体产品重量。

从（RCR recycling rate）的计算公式可以看出材料的重量，材料在整体产品中的质量分数即比重，以及材料的自有回收率这三种因素对产品的总回收率有影响；因此考察这3种因素的影响和具体表现；

2 实验过程及结果

2.1 单因素考察

产品重量，材料重量和材料回收率单独发生变化时，其他影响因素不变，对产品总回收率的影响做评估。

1）材料重量的影响：

当材料重量不断增加，但材料在整体产品中的质量分数即比重不变，材料自有回收率不变的条件下评估发现，只要材料的比重不变，即便产品整体重量发生变化，产品总回收率也是相同的，如图1所示。

图1 材料重量和比重对产品总回收率的影响

2）材料在整体产品中所占的质量分数即比重的影响：

材料的回收率不变，产品总重不变，当3种材料在整体产品质量分数即比重同等程度增加时，发现3种材料对产品总回收率的影响表现不同。PCB材料的比重逐渐增加时，整体产品总回收率呈下降趋势；金属和塑料的比重逐渐增加时，整体产品回收率却呈现上升趋势，如图2所示。为什么比重同等增加，材料不同，对产品整体回收率影响大相径庭？推断可能是由于材料自有回收率不同造成的，接下来考察材料自有回收率对产品整体回收率的影响。

图2 不同材料自有回收率对产品整体回收率的影响

3）材料比重不变，材料回收率发生变化对整体产品总回收率的影响：

固定材料比重，而考察材料回收率发生变化对整体产品总回收率的影响时发现，无论是金属，塑料还是PCB，产品的总体回收率都会随着材料回收率的变化呈现相同方向的增减变化，如图3所示。

图3 材料比重不变，不同材料回收率对整体产品总回收率的影响

上述实验结果，考察了固定其他影响因素，变动单一因素对产品整体回收率的影响。但是，当影响因素共同变化时，哪种因素又起到主导作用，是否存在影响作用的临界条件，要解决以上问题，就需要两种影响因素共同变化的评估才能够得到发现。

2.2 材料比重及材料回收率两种影响因素同时变化对产品总回收率的影响

表1 不同材料回收率、比重及材料平均回收率取值区间

考察某种单一材料回收率变化时，其他两种材料的按照法规推荐标准取值不变。当材料比重和材料自有回收率同时变化时发现，只有在某种材料的回收率大于构成该产品所有材料的平均回收率时，材料回收率对整体产品回收率的影响才起到显著作用。在此之前，仍然是该种材料的质量分数即比重的影响对产品的整体回收率起显著作用。

如PCB的回收率和比重同时增加，但PCB板的回收率数仍然低于构成产品的所有材料的平均回收率值，产品整体回收率结果会随着PCB材料的比重增加而呈现下降的趋势。只有当PCB板的回收率增加到大于构成产品所有材料的平均回收率时，随着PCB板的比重增加，产品的整体回收率才开始呈现上升趋势；而金属及塑料也有类似表现：即金属的回收率和比重同时降低，前期，产品整体回收率仍然随着金属材料的比重增加呈现上升的趋势。只有当金属材料的回收率降低到小于构成产品所有材料的平均回收率时，随着金属材料的比重增加，产品的整体回收率才开始呈现下降趋势。

2.3 根据产品总回收率的影响因素变化趋势，选择产品合适材料配比

对照WEEE的 2012/19/EU指令要求，不同的电子电器产品分类应满足不同的总回收率。根据产品总回收率的影响因素变化趋势，进行了12组配比的实验计算可以得到如表2结果。

表2 组成材料配比不同所达到的产品总回收率差异表

综合以上实验结果可以得出结论，对于一个以金属，PCB和塑料3种组成材料构成的产品。如果分类是小家电产品或IT产品，则PCB∶塑料∶金属的配比为3∶3∶2即可满足小家电总体产品回收率的指令要求；如果是冰箱等温度转换设备，大家电产品和灯具等产品，则PCB∶塑料∶金属的配比需为1∶1∶10才能满足总体产品回收率的指令要求。而显示屏等液晶产品PCB∶塑料∶金属的配比则应为1∶1∶3才能满足总体产品回收率的指令要求。

例如，如一个厂家生产的是电水壶，按照WEEE指令要求分类属于第5类小家电产品，则该产品需要满足的产品总回收率为55 %，那么根据上表的材料配比，厂家的材料投入最低只要满足PCB∶金属∶塑料 =3∶3∶2即可，金属材料最多增加到PCB∶金属∶塑料 = 1∶1∶1就能满足指令要求，而不需要再无依据或计划地添加许多价格昂贵的金属材料到产品中，这样厂家能够节省购买金属原材料的成本,获得节流增效的结果。

3 结论

总之，由于产品的总体回收率不仅与构成该产品的单一材料的比重和材料回收率有关，也与构成产品的所有材料平均回收率关系密切。而各种材料的回收率受各国甚至当地的环保产业能力影响，所以不同出口国家和地区，单一材料的回收率的取值是不尽相同的，产品要满足法规的达标配比也会发生变化。因此，为满足WEEE法规的要求，当企业设计产品构成材料时，不仅需要对照法规要求确定产品的分类和产品需要达到的标准，而且需要根据实际情况收集材料环保回收率的数据才能作为合理的设计输入；同时，因为构成产品所有材料的平均回收率对总回收率也有很大影响，所以企业还需要根据产业现状均衡考虑材料的合适配比，不能只考虑某种单一材料的使用或增减。由于材料的环保回收率能够在某种程度上反映出国家环保回收产业发展构局的均衡性和经济能力的强弱，材料的平均回收率也会根据各国产业发展的工业化程度，时代和阶段不同而产生数据差异，所以就需要企业关注材料回收率变化来变更设计输入的内容，而随着数据库技术的发展和大数据的信息采集优化，企业将可能会更加自主便捷地将法规需求纳入到日常生产设计中，更加合规且经济地设计产品，节约成本提高效率，从而提升企业市场的竞争力。

目前世界各国对生产企业参与家电回收实行了不同程度的激励机制，而中国国家发改委更是出台新政策建立家电回收目标责任制[4]，对完成回收目标并达到国家有关管理要求的责任企业纳入家电生产企业“绿色责任名单”，在企业发行绿色债券，绿色信贷审批优先支持和进行社会名单公示等系列措施进行激励，从而帮助这些企业获得经济和社会品牌价值的多重收益。

由于任何行业的发展都离不开宏观经济环境的影响，所以从发展趋势来看，国家会相应出台更多的措施，来保证环保产业在布局和能力发展方面的均衡性，对各种电子产品的材料回收方面都会齐头并进，避免短板，达到兼收并蓄综合发展，从而实现国民经济和社会收益的最大化。