司念朋 肖海清 李焘，2 宗艺晶，2 郭兴洲，2 王宏伟*
（1.中国检验检疫科学研究院 北京 100176；
2.国家市场监督管理总局消费品风险评估中心）
随着科技的高速发展，电子电气产品逐渐进入社会生活的各个领域，其更新换代速度不断加快、生命周期不断缩短，废弃产品数量及其产生的可再生资源量均呈指数式增长[1-2]。电子电气产品可再生资源（Renewable Resources from Electronic and Electrical Products），包括可回收利用的塑料和有价金属等，因其具有高增长性、高价值性和高污染性，在全球范围内引起广泛关注[3-4]。其中，塑料约占其总重量的20%～25%[4]，是重要的可再生资源。
丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物（Acrylonitrilebutadiene-styrene，ABS）是一种综合性能优异的热塑性工程塑料，具有良好的抗冲击性、耐热性和耐低温性，广泛应用于电子、汽车、建筑等领域，常作为电子电气产品外壳、结构件部件的重要材料。
对电子电气产品中ABS材料的回收，常用的是物理机械法、有机溶剂回收法和扩链增粘法。在回收之后，由于实际应用对材料的要求不同，还需要根据实际用途对ABS进行改性，使其满足使用要求，通过复杂工艺生成可再生ABS，常见方法有填充改性、高聚物共混改性、抗热氧老化改性等。
在ABS再生应用中，除能够再生应用的粒子外，其余粒子均需经过加工才能够达到使用要求。结合研究需要，本文以再生ABS共混改性加工应用为例，选择经过改性造粒的工艺路径作为技术路径对象，即无论来源如何，对于此类已经获得的再生ABS颗粒，需要经过特定的共混改性过程，并在一定的工序条件下获得改性再生ABS颗粒。根据课题研究中上述设定的共混改性过程分析和工艺控制，选择改性造粒的工艺路径，再生ABS共混改性加工应用基本工序流程见图1。
图1 电子电气产品可再生ABS颗粒共混改性加工基本工序流程图
通过对电子电气产品可再生ABS再生过程进行物质流分析，将其边界界定为ABS运输与改性造粒的整个过程，将全过程涉及到的物质划分为原料、损耗、废弃物、产品，见图2。
图2 电子电气产品可再生ABS再生过程物质流分析图
（1）原料：ABS再生过程中所需的原料主要有水、电、煤、再生ABS颗粒、化学药品等。柴油、汽油、电等能源物质，通常用于再生ABS颗粒的运输环节；
水、电、煤等能源物质，通常用于带动改性造粒设备，提供改性ABS颗粒环节所需的能量，同时水也可作为溶剂、洗涤液等。再生ABS颗粒是改性造粒的主体原材料，在改性过程中需添加抗氧剂等其他化学品。
（2）损耗：ABS再生环节存在难以避免的损耗，投入生产环节的物质原料均会存在一定的损耗。通常会对ABS再生环节产生的损ABS颗粒进行再次处理，使其进入ABS再生过程环节。图中提到的物质损耗是指不再进行处理环节的物质损耗。
（3）废弃物：再生ABS颗粒改性过程中产生的有害副产物主要有：废水，主要包括再生ABS颗粒改造过程中产生的废水，改性过程中混料、熔融、破碎和污泥处理时的滤液，系统中的多余白水；
固体废物，主要包括大块废塑料等在改性过程中分离出的废塑料，废水处理产生的污泥；
废气，包括再生ABS颗粒改性过程中产生的粉尘，其成分因改性助剂和其他添加物的种类及质量不同而各异。这些有害副产物必须进行相关处理，达到国家标准后才可排放，且部分废弃物需要使用专门的工艺流程进行处理，还有部分废弃物可以作为燃料使用，但对燃烧后残余或产生的新废物需要再次进行处理。
（4）产品：改性ABS颗粒是企业进行ABS再生的目标产物，企业根据自身规模及设备等，选择使用再生ABS颗粒生产成改性ABS颗粒。ABS再生过程中也会产生电、高温蒸汽等副产品，这些副产品可以继续用于ABS颗粒的再生工艺流程，也可以外售。
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是在20世纪70年代，由美国运筹科学家A.L.Seaty在为美国国防部研究“根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电能分配”课题时提出的，是将与决策相关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性与定量相结合的决策方法[5-7]。其基本思路是将问题分为相互关联的不同层次，之后在上一层准则下，将本层不同元素进行两两比较，得出比较判断矩阵，再根据其确定各个指标的权重。
模糊综合评价法（Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE）是一种基于模糊数学的综合评价方法，是根据模糊数学的隶属度理论，将定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价，其具有数学模型简单，容易掌握，对多因素、多层次的复杂问题评判效果好的优点，适用于各种非确定性问题的解决。该方法主要有2个步骤；
按照每个因素进行单因素评判；
按照所有因素进行综合评判[8-11]。
将层次分析法和模糊综合评价法相结合，以构建评价模型，能够充分发挥2种评价方法的优势，并互相弥补不足。运用该模型进行评价，可以获得多方面的评价结果，有效处理评价中存在的模糊性问题，使评价结果更具说服力[12-14]。
4.1 单位产量能耗、单位产值能耗和单位投入能耗的计算
ABS再生颗粒的水、电能、柴油的单位产量能耗，可用生产过程中的能耗与ABS颗粒的总质量比较得出：
式中：η水——生产1吨ABS颗粒所需要的水；
M水，总输入——各生产环节输入水的总质量；
M水，总输出——各生产环节输出水的总质量；
MABS颗粒——ABS颗粒的总质量。
式中：φ——参差系数，一般取0.8～0.9；
Ki——用电设备的需要系数；
Pi——用电设备的装机容量；
t——每天工作的时间；
G产量——日产量；
p产量——生产1吨ABS颗粒所消耗的电能。
式中：M——运输所消耗的柴油量。
同理可得ABS再生颗粒的水、电能、柴油的单位产值能耗和单位投入能耗。
4.2 单位产量综合能耗、单位产值综合能耗和单位投入综合能耗的计算
单位产品综合能耗为：
式中：E产量——单位产量综合能耗；
ei——生产1吨ABS颗粒消耗的第i种能源实物量或耗能工质；
pi——第i种能源的折算系数。
依据GB/T 2589-2020综合能耗计算通则，将水、电能、柴油分别按其折算系数折算为标准煤，水：0.257 1 kgce/t，电能：0.122 9 kgce/（kW·h），柴油：1 457.1 kgce/t[15]。
同理可得单位产值综合能耗E产量、单位投入综合能耗EABS颗粒。
4.3 隶属度函数
能耗指标属于定量指标，其量化主要根据指标所对应的隶属度函数，能耗与能效是负相关关系，即指标量化值越小，能效越高。假设所在年单位产量能耗的最大值为Wamax，最小值为Wamin，即单位产量能耗处于[Wamin，Wamax]区间内，则其隶属度函数为：
同理可得单位产值综合能耗隶属度函数f（Wb），单位投入综合能耗隶属度函数f（WC）。
4.4 基于层次分析法的指标权重赋值
本文基于层次分析法，计算能效评估各指标的权重，运用专家打分法，构建同层级指标的判断矩阵，邀请1位定位专家对各指标进行打分，构建判断矩阵，见表1。
表1 能效下指标判断矩阵
运用方根法计算指标权重，权重计算如下：
故w"=（w1"+w2"+w3"）T，将其进行归一化处理，得到：w=（w1+w2+w3）T，该向量即为能效下设一级指标相对于能效的权重。根据公式对该判断矩阵进行一致性比率计算，通过一致性检验后，可得到能效评估指标权重，见表2。
表2 能效评估指标权重
4.5 能效评估模型
综合上述计算和模型，对单位产量能耗、单位产值能耗和单位投入能耗进行综合考虑，模型如下：
式中，Wa，Wb，Wc分别为单位产量能耗、单位产值能耗和单位投入能耗的指标赋值，据“4.1”至“4.3”计算推导得出；
ω1，ω2，ω3分别为单位产量能耗、单位产值能耗和单位投入能耗的指标权重，据“4.4”计算推导得出。
（1）电子电气产品可再生ABS监管难度较大，科学评估方法较为匮乏。我国发展循环经济、提高资源利用效率和再生资源利用水平的需求十分迫切，环境标准的要求日益提高，建议监管部门应用和推广科学的评估方法。本文研究的电子电气产品可再生ABS能效评估模型实用性较强，能够为监管部门的执法提供科学依据。
（2）ABS等塑料可再生利用相关国家政策宣传不足，先进的生产和回收利用技术的运用不足。行业学会、协会等组织应主动在各平台特别是网络信息宣传平台，对相关政策进行大力宣传，及时发布国内塑料回收利用企业的先进生产技术和管理经验。
（3）电子电气产品可再生ABS回收率和利用率不高。电子电气产品拆解和提取过程较为复杂，其可再生资源对技术水平和环保要求均较高，随着社会经济的发展，应当对其从简单的回收利用逐步向高值化利用发展，结合国家经济发展趋势，研究制定切合实际的产业、税收、科研等政策，形成资源循环利用和节约使用的经济机制和社会共识，鼓励和支持生产企业积极利用可再生塑料资源，大力推动相关的科学研究和开发利用。
（4）积极推动生产企业绿色设计、绿色制造，在产品设计和生产过程中，充分考虑产品的回收利用。同时，健全生产者责任延伸制度（Extended Producer Responsibility），充分发挥生产者在回收利用中的作用，引导并规范生产企业与回收企业、电商平台共享信息。
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