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生活垃圾和工業(yè)廢棄物都含有大量有價(jià)值的材料，但其中許多材料仍未得到回收利用。因此，西門子正在開發(fā)用于回收利用諸如電機(jī)和碳纖維等組件的自動(dòng)化系統(tǒng)。此外，西門子也回收舊設(shè)備，并且甚至早在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就將其未來(lái)的可回收性納入考慮。

廢舊電子產(chǎn)品是名副其實(shí)的寶藏。2010年，僅德國(guó)一個(gè)國(guó)家就售出了770萬(wàn)部智能手機(jī)。這些手機(jī)總共含有230公斤黃金、超過(guò)2.3噸白銀和85公斤鈀——所有這些金屬都隱匿在諸如電觸點(diǎn)和印刷電路板上的焊點(diǎn)等部位。一公斤一公斤地加起來(lái)，其貴金屬含量比世界上質(zhì)的礦藏還要高。因此，在通常3到4年的使用壽命結(jié)束之后，這些手機(jī)還能產(chǎn)生巨大價(jià)值。從生活垃圾和工業(yè)廢棄物中回收貴重材料的理念被稱為“城市采礦”。但在建立起適用于所有有價(jià)值的原材料的閉式循環(huán)廢棄物管理體系之前，還有許多障礙有待攻克。

譬如，一部手機(jī)含有不足0.4克的貴金屬。當(dāng)手機(jī)經(jīng)粉碎機(jī)處理之后，這些材料會(huì)與其他材料混合到一起，這往往導(dǎo)致難以將之從中分離出來(lái)。因此，要讓回收、分離和處理這些材料的做法變得有利可圖，還必須同時(shí)回收諸如銅等其他材料。

正因如此，德國(guó)Alzenau和Hanau的弗勞恩霍夫研究所材料回收利用與資源策略項(xiàng)目小組的Stefan Gäth教授大力提倡明智的回收利用。他建議道，“我們不應(yīng)在粉碎機(jī)中稀釋特定材料的濃度，而應(yīng)當(dāng)，譬如，小心翼翼地拆下振動(dòng)報(bào)警器，以便回收其中含有的鎢。如果一部手機(jī)的構(gòu)成是已知的，那么，這種過(guò)程就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。所以，我們現(xiàn)在正在創(chuàng)建一個(gè)包含這些信息的數(shù)據(jù)庫(kù)。”

另一個(gè)困難是，回收所要求的物流工作。舊手機(jī)回收率僅為每年5%。舊手機(jī)被遺忘在抽屜的某個(gè)角落里或者最后被扔到垃圾桶里的情形屢見不鮮。同樣地，德國(guó)80%的報(bào)廢汽車被出口到其他國(guó)家，經(jīng)過(guò)若干年的繼續(xù)使用之后，這些汽車通常被當(dāng)作廢料處理而不進(jìn)行任何有意義的回收。相比之下，就物流而言，從天然礦藏開采原材料要簡(jiǎn)單得多。

但原材料需求增長(zhǎng)迅猛，并且部分原材料如稀土金屬以及鎢、鈮和鎵等的供應(yīng)可能很快達(dá)到臨界水平。譬如，就稀土開采而言，中國(guó)可謂獨(dú)霸全球。世界其他地方只發(fā)現(xiàn)了含有多種金屬的小規(guī)模礦藏，并且其中大多數(shù)礦藏都位于政治風(fēng)波不斷的國(guó)家。所有這些因素都促進(jìn)了回收利用的發(fā)展和閉式循環(huán)廢棄物管理范圍的擴(kuò)張?；厥绽媒档土藢?duì)進(jìn)口的依賴，減少了廢棄物。然而，不應(yīng)將之與“降級(jí)利用”相混淆——后者只能生產(chǎn)出質(zhì)量較低的材料如用塑料垃圾制成的公園長(zhǎng)椅。

西門子地鐵列車（上圖）中的絕緣板僅安裝在外殼與嵌板之間，從而方便了回收利用。西門子研究人員在開發(fā)用于回收利用永磁體（下圖）的方法時(shí)，他們主要關(guān)注稀土金屬的回收利用。

Heinrich Zeininger博士（下圖）開發(fā)了一項(xiàng)用于回收利用碳纖維的技術(shù)，能夠可靠地分離出塑料，保持碳纖維織物完好無(wú)損。

含有多種高度分化的材料的混合物的產(chǎn)品難以進(jìn)行回收利用。人們正在改良產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以最大限度地簡(jiǎn)化產(chǎn)品的拆解。

適用于玻璃、紙張和許多金屬的回收利用系統(tǒng)早已被普遍接受。在全球范圍內(nèi)，一些金屬，如銅和鐵的回收利用材料在新產(chǎn)品中的比重已超過(guò)50%。

對(duì)于具備大型鋼制或鋁制部件的機(jī)器和結(jié)構(gòu)件，回收利用非常奏效，但西門子中央研究院（CT）的材料專家Ulrich Bast博士認(rèn)為，“我們的廢棄物正變得越來(lái)越復(fù)雜。許多產(chǎn)品如汽車、飛機(jī)、手機(jī)和LED燈，正越來(lái)越多地采用多種高度分化的材料的混合物。采用鋼、合金和復(fù)合材料的電子模塊和輕量型產(chǎn)品包含了許多有價(jià)值的成分如黃金、鉑、鈀、銅、稀土金屬、玻璃纖維和塑料等，但這些材料往往緊密地結(jié)合在一起。這加劇了回收利用的難度。因此，便于日后輕松拆解是一個(gè)主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)。”據(jù)Frost & Sullivan發(fā)布的數(shù)據(jù)，迄今為止，電子和電氣設(shè)備的全球回收利用率在19%左右。

Jens-Oliver Müller博士是西門子中央研究院的回收利用項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。在得到了德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部支持的汽車回收利用項(xiàng)目“MORE”中，他正帶領(lǐng)慕尼黑的研究團(tuán)隊(duì)想辦法解決這種情況。譬如，這支團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)用于從多種不同系統(tǒng)中回收利用永磁體的方法。到目前為止，仍沒有一個(gè)令人滿意的適用于這些永磁體的回收利用解決方案。面向電動(dòng)汽車的緊湊式輕型同步電機(jī)和適用于風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電機(jī)均采用了功能強(qiáng)大的釹鐵硼磁體，這些磁體含有多達(dá)30%的釹以及少量鏑、鐠和其他稀土金屬。

讓磁體物盡其用。Müller坦言，“除回收利用材料之外，通過(guò)維修、重復(fù)使用、翻新和升級(jí)產(chǎn)品延長(zhǎng)其使用壽命也很重要。在MORE項(xiàng)目中，我們正在探索多種不同的回收利用方法。譬如，我們正在開展有關(guān)研究，以期找到能夠從電動(dòng)汽車的廢舊電機(jī)中回收、維修和重復(fù)使用大約一公斤的沉重磁體或其他組件的方法。然而，這要求能夠維持多年不變的電機(jī)設(shè)計(jì)。我們也在試驗(yàn)，以確定通過(guò)對(duì)預(yù)先分類的材料進(jìn)行清潔、磨碎、熔化和燒結(jié)成新的磁體，重復(fù)使用磁性材料的有效性。與此同時(shí)，我們還就原材料的回收利用展開了研究。通過(guò)原材料回收利用，不僅有可能生產(chǎn)出各種形狀和尺寸的磁體，而且能復(fù)原其磁性。”

要讓回收利用成為原材料的正經(jīng)來(lái)源，就必須大幅提高所涉及過(guò)程的效率。與位于愛爾蘭根-紐倫堡的弗里德里希•亞歷山大大學(xué)（Friedrich-Alexander-Universität）的工廠自動(dòng)化與生產(chǎn)系統(tǒng)研究院合作，西門子正在研究適用于拆解電機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)。MORE項(xiàng)目的另一個(gè)重要合作伙伴是德國(guó)回收利用企業(yè)優(yōu)美科股份公司。優(yōu)美科擁有歐洲最高水平的通過(guò)熱加工回收利用金屬的技術(shù)專長(zhǎng)。優(yōu)美科的項(xiàng)目主管Frank Treffer認(rèn)為，這一領(lǐng)域存在巨大潛力。他說(shuō)：“廢棄物中廣泛存在大量寶貴的材料。譬如，數(shù)以千計(jì)的RFID標(biāo)簽每一個(gè)都含有少許白銀。從根本上講，現(xiàn)代化回收利用技術(shù)為回收這些材料創(chuàng)造了條件。但物流工作往往依然落后一大截。”

挽救了碳纖維的溶劑。西門子研究人員也積極參與了其他著眼未來(lái)的領(lǐng)域的研究。西門子中央研究院的專家Heinrich Zeininger博士正在研究如何從纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中回收利用碳纖維。這種輕型建筑材料兼具碳纖維的高剛度和塑料基質(zhì)的成型性，主要用于飛機(jī)、航空器和汽車等的結(jié)構(gòu)件。碳纖維價(jià)格不菲，其制造過(guò)程要消耗大量能源。此外，將塑料纖維碳化的意思是，在高溫下將之轉(zhuǎn)化為碳。這些纖維的長(zhǎng)度和以之制成的編織材料的形狀，總是*符合所制造組件的要求。

直到現(xiàn)在， 可用的回收利用方法是高溫分解，也就是說(shuō)，將塑料燒掉——這個(gè)過(guò)程有可能損害纖維，導(dǎo)致纖維纏結(jié)成團(tuán)。這種情況下，只能將這些亂糟糟的纖維切割成小塊，用于生產(chǎn)諸如導(dǎo)電聚合物等產(chǎn)品。但就材料回收利用而言，這是一條死路。為此，西門子中央研究院的科學(xué)家現(xiàn)在開發(fā)了一種“溶劑離解作用”回收利用方法，并注冊(cè)了。該方法使用溶劑來(lái)清除塑料。

經(jīng)這種方法處理之后，碳纖維的長(zhǎng)度和編織材料的形狀均保持原樣，甚至其表面也完好無(wú)損，確保能夠牢牢粘附到塑料上。這種纖維的重復(fù)使用所需耗用的能源大大低于在2,000 °C高溫下將之碳化所需能源。

在德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部支持下的巴伐利亞州群集計(jì)劃MAI碳項(xiàng)目（Bavarian Cluster Initiative MAI Carbon）中，Zeininger開發(fā)了這項(xiàng)工藝。他解釋道，“由于其特殊屬性，西門子將越來(lái)越多地使用碳纖維增強(qiáng)材料，譬如，用于電機(jī)和轉(zhuǎn)子葉片。我們的工藝很有用，因?yàn)榛厥绽梅桨甘冀K是新產(chǎn)品開發(fā)的一個(gè)必要組成部分。下一個(gè)挑戰(zhàn)是將回收的碳纖維用于制造新產(chǎn)品，哪怕新組件的幾何形狀與原來(lái)的組件有所不同。”

說(shuō)到產(chǎn)品生命周期，西門子醫(yī)療也關(guān)注保護(hù)環(huán)境和高效地利用資源。為此，西門子醫(yī)療制定了一個(gè)多步驟回收方案。廢舊設(shè)備如X光機(jī)，將被改裝為“翻新系統(tǒng)”。單獨(dú)的組件可以被重復(fù)使用或用作替換部件。從X射線發(fā)射器回收的有價(jià)值的材料如重金屬鉬將被重復(fù)使用。

針對(duì)回收利用而設(shè)計(jì)是另一個(gè)前景光明的方法。這種方法涉及以能夠最大限度地簡(jiǎn)化材料的拆解和分離的方式設(shè)計(jì)產(chǎn)品。在這種回收利用方案中，將在對(duì)廢舊組件進(jìn)行后處理之前，清除其中不可回收的材料。譬如，西門子地鐵列車的鋁制框架是利用易于拆卸的六角螺栓連接起來(lái)的。該列車也采用了大量回收利用的金屬，并且其絕緣板僅安裝在外殼與嵌板之間。用于減輕地面碰撞噪聲的軟木磚覆蓋了一層鋁箔和橡膠。在拆解列車的時(shí)候，可以輕松剝除這些層狀材料。

按當(dāng)前的清除成本和能耗，可剝離的有價(jià)值資源各種各樣，有鑒于此，未來(lái)打造閉式循環(huán)材料管理體系將變得越來(lái)越重要。Müller表示，“西門子可以幫助在全球范圍內(nèi)促進(jìn)回收利用的一條途徑是擴(kuò)充產(chǎn)品服務(wù)。在收取處置費(fèi)的情況下，客戶將對(duì)在西門子產(chǎn)品的服務(wù)套餐中包含回收利用特別感興趣。”