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生活垃圾和工業(yè)廢棄物都含有大量有價值的材料，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和碳纖維等組件的自動化系統(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)計階段就將其未來的可回收性納入考慮。

廢舊電子產(chǎn)品是名副其實的寶藏。2010年，僅德國一個國家就售出了770萬部智能手機。這些手機總共含有230公斤黃金、超過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和印刷電路板上的焊點等部位。一公斤一公斤地加起來，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，這些手機還能產(chǎn)生巨大價值。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，一部手機含有不足0.4克的貴金屬。當(dāng)手機經(jīng)粉碎機處理之后，這些材料會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。因此，要讓回收、分離和處理這些材料的做法變得有利可圖，還必須同時回收諸如銅等其他材料。

正因如此，德國Alzenau和Hanau的弗勞恩霍夫研究所材料回收利用與資源策略項目小組的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報警器，以便回收其中含有的鎢。如果一部手機的構(gòu)成是已知的，那么，這種過程就能實現(xiàn)自動化。所以，我們現(xiàn)在正在創(chuàng)建一個包含這些信息的數(shù)據(jù)庫。”

另一個困難是，回收所要求的物流工作。舊手機回收率僅為每年5%。舊手機被遺忘在抽屜的某個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80%的報廢汽車被出口到其他國家，經(jīng)過若干年的繼續(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單得多。

但原材料需求增長迅猛，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，中國可謂獨霸全球。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)波不斷的國家。所有這些因素都促進了回收利用的發(fā)展和閉式循環(huán)廢棄物管理范圍的擴張。回收利用降低了對進口的依賴，減少了廢棄物。然而，不應(yīng)將之與“降級利用”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，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損。

含有多種高度分化的材料的混合物的產(chǎn)品難以進行回收利用。人們正在改良產(chǎn)品設(shè)計，以最大限度地簡化產(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50%。

對于具備大型鋼制或鋁制部件的機器和結(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越復(fù)雜。許多產(chǎn)品如汽車、飛機、手機和LED燈，正越來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主要的設(shè)計目標(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目負(fù)責(zé)人。在得到了德國聯(lián)邦教育與研究部支持的汽車回收利用項目“MORE”中，他正帶領(lǐng)慕尼黑的研究團隊想辦法解決這種情況。譬如，這支團隊正在開發(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。面向電動汽車的緊湊式輕型同步電機和適用于風(fēng)電場的發(fā)電機均采用了功能強大的釹鐵硼磁體，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，通過維修、重復(fù)使用、翻新和升級產(chǎn)品延長其使用壽命也很重要。在MORE項目中，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汽車的廢舊電機中回收、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設(shè)計。我們也在試驗，以確定通過對預(yù)先分類的材料進行清潔、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，我們還就原材料的回收利用展開了研究。通過原材料回收利用，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)來源，就必須大幅提高所涉及過程的效率。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的自動化技術(shù)。MORE項目的另一個重要合作伙伴是德國回收利用企業(yè)優(yōu)美科股份公司。優(yōu)美科擁有歐洲最高水平的通過熱加工回收利用金屬的技術(shù)專長。優(yōu)美科的項目主管Frank Treffer認(rèn)為，這一領(lǐng)域存在巨大潛力。他說：“廢棄物中廣泛存在大量寶貴的材料。譬如，數(shù)以千計的RFID標(biāo)簽每一個都含有少許白銀。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、航空器和汽車等的結(jié)構(gòu)件。碳纖維價格不菲，其制造過程要消耗大量能源。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，將塑料燒掉——這個過程有可能損害纖維，導(dǎo)致纖維纏結(jié)成團。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，并注冊了。該方法使用溶劑來清除塑料。

經(jīng)這種方法處理之后，碳纖維的長度和編織材料的形狀均保持原樣，甚至其表面也完好無損，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。

在德國聯(lián)邦教育與研究部支持下的巴伐利亞州群集計劃MAI碳項目（Bavarian Cluster Initiative MAI Carbon）中，Zeininger開發(fā)了這項工藝。他解釋道，“由于其特殊屬性，西門子將越來越多地使用碳纖維增強材料，譬如，用于電機和轉(zhuǎn)子葉片。我們的工藝很有用，因為回收利用方案始終是新產(chǎn)品開發(fā)的一個必要組成部分。下一個挑戰(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的組件有所不同。”

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

針對回收利用而設(shè)計是另一個前景光明的方法。這種方法涉及以能夠最大限度地簡化材料的拆解和分離的方式設(shè)計產(chǎn)品。在這種回收利用方案中，將在對廢舊組件進行后處理之前，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，可剝離的有價值資源各種各樣，有鑒于此，未來打造閉式循環(huán)材料管理體系將變得越來越重要。Müller表示，“西門子可以幫助在全球范圍內(nèi)促進回收利用的一條途徑是擴充產(chǎn)品服務(wù)。在收取處置費的情況下，客戶將對在西門子產(chǎn)品的服務(wù)套餐中包含回收利用特別感興趣。”