阮久莉，郭玉文 ，喬琦

中國環(huán)境科學研究院國家環(huán)境保護生態(tài)工業(yè)重點實驗室，北京 100012

隨著信息化時代的來臨，打印機作為計算機最基本的外部輸出設備，正逐漸融入到我們工作、生活的各個角落。我國是名副其實的辦公設備和辦公耗材生產大國，打印機社會保有量巨大，根據(jù)預測我國每年打印機報廢量達數(shù)千萬臺［1］，已成為我國電子廢物的重要組成部分。

廢打印機同其他電子廢物一樣，含有鉛、鎘、汞、六價鉻等重金屬和多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚等持久性有機污染物［2］，如果處理不當，容易進入環(huán)境中，對地下水、土壤和大氣等造成嚴重污染，威脅人類健康;廢打印機還含大量的金屬、塑料等，分布在電路板、殼體框架以及零部件中，仍具有很高的資源化價值［3］。目前，國內外已經出臺很多電子廢物相關政策法規(guī)，廢打印機的回收處理遵循電子廢物相關管理政策。2012年我國頒布的《廢棄電器電子產品處理基金征收使用管理辦法》中明確將廢電腦、電視、冰箱、洗衣機、空調5 類電子廢物納入處理補貼目錄中，但未涵蓋廢打印機，因此目前多數(shù)電子廢物相關處理企業(yè)尚未開展廢打印機的規(guī)范化回收處理。

國內外在廢打印機對環(huán)境影響的評價研究方面仍鮮有報道，僅幾篇關于廢打印機墨盒的相關研究，如Ruan J. J.等［4］研究了通過機械破碎分選回收廢打印機墨盒中的塑料、金屬等成分，從而實現(xiàn)墨盒的環(huán)境友好回收;W. Kerr 等［5］通過案例研究了復印機再制造過程的生態(tài)效率，評估了再制造帶來的環(huán)境效益，從而為未來復印機的生態(tài)設計提供理論依據(jù);英國再制造再利用研究中心(Centre for Remanufacturing and Reuse in UK)［6］對比研究了打印機墨盒再制造和新生產的碳足跡，發(fā)現(xiàn)墨盒再制造可大量減少二氧化碳的產生，帶來積極的環(huán)境效益。為了更好地評估廢打印機回收處置帶來的環(huán)境影響，迫切需要從生命周期的角度全面分析廢打印機回收處置的資源與環(huán)境效應，為電子廢物處理企業(yè)和國家相關管理部門提供科學依據(jù)。

打印機種類包括激光打印機、噴墨打印機、針式打印機、熱敏打印機以及打印復印一體機等多種類型，筆者選取廢打印復印一體機為研究對象，采用生命周期評價(LCA)法，對廢打印機在回收階段和處置階段的環(huán)境影響進行評價，并根據(jù)評價結果對未來廢打印機的環(huán)境監(jiān)管提出對策和建議。

1 研究內容

以廢打印復印一體機回收和處置過程為研究對象，基于LCA 理論［7-8］，確定LCA 的目標、生命周期范圍和系統(tǒng)邊界，進行清單分析，確定系統(tǒng)輸入和輸出，然后進行影響評價，并對評價結果進行解釋和說明。

采用現(xiàn)場調研和文獻查閱的方法獲取回收和處置階段的輸入、輸出數(shù)據(jù)，用SimaPro 7.1［8］軟件處理廢打印機回收和處置階段的物耗、能耗和環(huán)境外排量，得到相應的環(huán)境影響潛值，選用 Eco-Indicator99(EI99)環(huán)境影響評價方法［9-10］進行生命周期影響評價和結果解釋。

2 研究方法

2.1 功能單位和系統(tǒng)邊界界定

2.1.1 功能單位功能單位界定為5 臺廢打印機，每臺質量約200 kg，總計1 t。

2.1.2 系統(tǒng)邊界廢打印機的生命周期系統(tǒng)邊界如圖1 所示。

圖1 廢打印機回收處置的生命周期系統(tǒng)邊界Fig.1 The system boundaries of recycling and disposal of waste printer

2.2 清單分析

廢打印機處置的生命周期清單數(shù)據(jù)主要通過企業(yè)現(xiàn)場調研、參考文獻和Eco-invent 商業(yè)數(shù)據(jù)庫獲取(表1)。材料回收數(shù)據(jù)包括鐵、鋁、銅等金屬材料的冶煉回收，橡膠的回收再生和塑料的造粒回收過程等。主要基礎數(shù)據(jù)包括能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)和運輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。其中，運輸距離以北京到蘇州的直線距離1 025 km 為依據(jù)。假設瓦楞紙箱可循環(huán)利用5 次，包裝木板可循環(huán)利用50 次。拆解分類后的物質分為2 個部分:1)可回收再利用的塑料、金屬等;2)系統(tǒng)邊界內不能處理的固體廢物，按常規(guī)處置方式處理。

表1 生命周期清單數(shù)據(jù)來源Table 1 Sources of life cycle inventory data

2.3 環(huán)境影響評價

選用較為常用的EI99 方法，通過對產品各生命周期的環(huán)境負荷清單數(shù)據(jù)進行特征化、標準化和歸一化后得到對應的環(huán)境影響值，單位為Pt［17］。利用SimaPro 軟件，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)資料對廢棄打印復印一體機進行了生命周期評價，結果如表2 和圖2 所示。由于計算結果顯示有機物對呼吸系統(tǒng)損壞、臭氧層破壞和輻射等3 個指標的環(huán)境影響占整個生命周期的比例小于1%，因此表2 和圖2 未對這3 個指標進行討論。

表2 廢打印機的生命周期影響評價數(shù)據(jù)Table 2 Life cycle assessment data for waste printer Pt

圖2 廢打印機回收處置的環(huán)境影響分類評價Fig.2 Environmental impact categories of recycling and disposal of waste printer

由表2 可以看出，廢打印機回收處置后的環(huán)境影響潛值為-28.928 Pt。其中，金屬部件的回收利用產生的環(huán)境影響值為-10.037 Pt，塑料(ABS、PP、PE、PC、其他塑料等)的回收利用產生的環(huán)境影響值為-41.324 Pt，二者直接決定了廢打印機處置的LCA 評價結果，這與廢打印復印一體機的自身特性相符，因為廢打印機金屬和塑料組分質量比平均占到80%［18］左右，金屬和塑料的回收利用帶來的環(huán)境收益直接決定了廢打印機處置導致的環(huán)境影響。金屬的資源化再生尤其是鐵的回收利用可減少致癌、無機物對呼吸系統(tǒng)損害、生態(tài)毒性、礦產資源和化石能源消耗等5 種環(huán)境影響，未來廢打印機處理處置過程中提高金屬的分揀率和再生金屬的品位，可減少重金屬污染帶來的致癌和生態(tài)毒性，同時減少金屬冶煉過程中造成的無機物對呼吸系統(tǒng)損害、礦產資源和化石能源消耗，提高其對環(huán)境帶來的積極影響;塑料的再生造粒則極大地減少了生產塑料過程中帶來的無機物對呼吸系統(tǒng)損害、氣候變化和化石能源消耗，尤其是化石能源消耗，因此提高廢打印機塑料的分選率和改性造粒水平，促進再生塑料的廣泛利用可進一步減少使用新塑料消耗的化石能源。另外，加強對其他暫不能利用的塑料的資源化技術研發(fā)，也可減少因焚燒和填埋處置可能造成的氣候變化和致癌、生態(tài)毒性等環(huán)境影響［19-20］。

從表2 還可看出，運輸和電耗帶來的負面環(huán)境影響較大，由于采取集中處置，全國各地收集的廢打印機需經長途運輸至處置廠地，運輸過程中的油耗及廢氣排放是產生的主要環(huán)境影響。在生命周期評價過程中，一般運輸占總環(huán)境影響潛值的比例小于3%可視為對環(huán)境影響不明顯，文中運輸占總環(huán)境影響潛值的5.5%，將運輸距離縮短至545 km 以內可實現(xiàn)運輸對環(huán)境影響不明顯。因此在未來布局廢打印機回收體系時，應合理規(guī)劃全國各回收點與處置地的距離，盡量控制在550 km 以內，且運輸車輛應盡可能采用清潔燃料。

電耗的環(huán)境影響值達到15.900 Pt，是廢打印機回收處置過程中帶來負面影響的主要因素。廢打印機在拆解過程中需耗大量的電，因此發(fā)電過程中排放的二氧化硫等無機物是電耗帶來的最大環(huán)境影響，另外燃煤發(fā)電過程排放的空氣顆粒物中的金屬物質產生的致癌性也是主要的環(huán)境影響。因此，在廢打印機機處置的過程中，應采取規(guī)?；?guī)范拆解方式，建立最佳可行性技術并提高電力的高效使用，以節(jié)約電力消耗，減小電耗帶來的負面環(huán)境影響。

從圖2 可以看出，廢打印機機的回收處置對環(huán)境產生的效應在酸化/富營養(yǎng)化和土地占用方面表現(xiàn)為負面效應，主要是因為回收及運輸過程中需要用到包裝木板及瓦楞紙箱，這些包裝物的原材料會占用大量土地，而電力生產過程中排放的二氧化硫會造成酸化效應。因此，將廢打印機列入電子廢物回收處理目錄，開展廢打印機的規(guī)范化回收，可減少無組織回收使用的包裝物，降低土地占用方面的負面效應;對回收來的廢打印機實現(xiàn)規(guī)?；?guī)拆解，可降低電耗，減少帶來的酸化/富營養(yǎng)化效應。在致癌、無機物對呼吸系統(tǒng)損害、氣候變化、生態(tài)毒性和化石能源等方面表現(xiàn)為積極的環(huán)境效應，尤其是對化石能源消耗表現(xiàn)的積極影響最大，這是因為廢打印機的回收處置過程中對塑料的再生利用極大地減少了塑料生產過程中對化石能源的消耗。

3 敏感性分析

在確定了廢打印機回收處置對環(huán)境的影響類型及影響值后，分析不同要素對環(huán)境影響潛值變化的敏感性，如表3 所示。

表3 不同要素對環(huán)境影響潛值變化的敏感性分析Table 3 Sensitivity analysis of environmental impact values by different factors

從表3 可知，塑料對于廢打印機回收處置過程生命周期環(huán)境影響最為敏感，其次是電耗，再次之是金屬。因此對于廢打印機回收處置過程環(huán)境管理而言，提高廢舊塑料的分揀率，加強塑料改性造粒技術，促進再生塑料的市場化應用可顯著降低總體的環(huán)境影響潛值;通過正規(guī)途徑回收廢打印機并進行規(guī)范化拆解，提高處置效率，降低電耗，會極大地減少帶來的負面環(huán)境影響;在金屬的回收再生過程中，提高金屬部件的再利用率以及金屬成分的回收率，也可在減少礦產資源消耗的同時降低環(huán)境污染。

4 環(huán)境管理建議

廢棄打印機的生命周期評價結果表明，打印機在報廢后經過處理處置可以獲得積極的環(huán)境效應，尤其是可以顯著減少化石能源的消耗。根據(jù)得到的生命周期影響評價和敏感性分析結果，對廢打印機回收處理過程的監(jiān)管提出以下建議:

(1)將廢打印機納入我國的電子廢物回收處理名錄，規(guī)范化回收和規(guī)模化正規(guī)拆解。

(2)積極推進企業(yè)開展綠色生態(tài)設計，履行生產者責任延伸制，實行產品全生命周期管理制，以利于后期廢打印機元器件再利用、金屬和塑料分選率及資源化效率的提高。

(3)加強對廢打印機金屬和塑料等的再利用技術的研發(fā)，建立廢打印機處理處置最佳可行性技術，提高塑料、金屬等的資源化技術水平并降低電耗。

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