废旧衣物回收资源化利用典型模式及其环境绩效分析

姜 涛， 周 丽， 王 琳， 程伟钊， 周安展

(1. 工业和信息化部电子第五研究所 环境与绿色发展中心， 广东 广州 510610； 2. 中国纺织工业联合会， 北京 100020； 3. 布鲁克大学， 加拿大 尼亚加拉区 L2S 3A1)

纺织服装是人们日常生活中的主要消费品之一，每年需求量巨大，而且呈逐年上涨趋势。随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，衣物使用周期越来越短，越来越多的衣物会在2～3年甚至更短的时间内被淘汰。据相关调查研究报告数据显示，我国废旧衣物每年的产生量从2013年的2 007.3万t增长至2017年的2 600万t，增长幅度约为30%[1-2]。

纺织服装使用后进入废弃阶段，大致有4种处置方式，即再使用(二次使用)、再循环(资源化利用)、焚烧和填埋。从社会绿色发展和循环经济的角度出发，废旧衣物具有很高的利用价值，经过回收、分拣、再利用以及资源化的过程可实现废旧衣物变废为宝。然而，在我国每年产生的2 600万t废旧衣物中，仅有约233万t被再次利用，利用率不到10%[1,3]，对于绝大多数废旧衣物，国内还是采用焚烧法和填埋法进行处置，这些粗放的方式不仅浪费了有用的资源，同时也对环境造成了危害[4-6]。

针对以上问题，国家已经出台了一系列政策文件推动废旧衣物乃至纺织品的回收和资源化利用[7]，然而具体工作中仍然存在方式单一，效率不高，回收环节与再生利用产业衔接不够等问题，尚未形成完整的废旧衣物回收再利用产业链。同时对于废旧衣物回收利用的相关研究比较少，国内有关废旧衣物回收利用过程的环境绩效也鲜有报道[8]。本文介绍分析了一种由品牌企业牵头引导的废旧衣物回收资源化利用典型模式，并且以全生命周期评价方法(LCA)为基础，研究计算了该典型模式的环境绩效。

1 废旧衣物回收利用典型模式

废旧衣物回收资源化利用过程中的主要参与方包括消费者、回收商和资源化利用企业。其中回收商起到重要的衔接作用，可将社会上分散的废旧衣物收集，并通过分拣、打包运送到资源化利用企业。要形成可持续运作的废旧衣物回收资源化利用模式，需要重点考虑其经济动力问题，而其中最关键的一点是资源化利用企业能否赋予废旧衣物新的生命力，开发生产的新产品有无市场需求和竞争力。

目前，我国废旧衣物回收资源化利用产业处于起步阶段，要解决以上动力问题，让品牌企业融入废旧衣物回收资源化利用过程具有可操作性和可行性。在这种思路下，由品牌企业引导的废旧衣物回收资源化利用模型如图1所示。品牌企业不仅可利用其品牌影响力和资本运作能力主导和建立有序、流向清晰的废旧衣物回收、分拣流程和渠道，还可利用其市场号召力、设计开发能力与废旧衣物回收资源化利用企业合作，根据市场需求或自身需求进行产品设计和开发，为废旧衣物提供再生利用方向。

图1 品牌企业引导的废旧衣物回收资源化利用模型图Fig.1 Model diagram of waste clothing recycling and resource utilization guided by brand enterprises

在品牌企业的牵头带动和衔接合作下，对于资源化利用企业而言，一方面有效解决了原材料来源问题，同时生产的再生产品有了市场保障；对于消费者和社会而言，有了便捷、明确的回收渠道，有利于增强消费者绿色环保意识，形成全社会绿色低碳的生活方式。

某国际综合性体育用品品牌企业，利用其连锁店面在全国范围内搭建了废旧衣物回收网点，覆盖了上海、东莞、郑州、杭州、抚顺和长春等6个城市，并联合废旧衣物利用企业，形成了由品牌企业引导的废旧衣物回收资源化利用模式，该模式具体的模型示意图如图2所示。其中，该品牌企业负责组织建立回收网点，宣传引导消费者进行废旧衣物的回收，另外也对其门店库存的衣物进行回收；同时，该品牌商还与2家资源化利用企业合作，一家负责拆解废旧羽绒服，将旧羽绒进行加工，形成再生羽绒；另一家企业对非羽绒类衣物进行再制造加工，制成物流托盘等工业产品。在该过程中产出的再生羽绒和物流托盘产品可被品牌企业回购使用，同时2家企业也可根据市场需求销售给其他企业。

图2 典型废旧衣物回收资源化利用模型示意图Fig.2 Schematic diagram of typical waste clothing recycling and resource utilization model

2 环境绩效计算方法

2.1 环境绩效计算分析思路

上述典型模式明显避免了废旧衣物常规回收处置方式中的环境污染和资源浪费问题，但废旧衣物被资源化利用的过程中又会有新的资源能源消耗和污染物排放。如果要推广或优化这种由品牌企业引导的废旧衣物回收资源化利用模式，需要通过具体的量化方法，深入评价这种典型模式的环境绩效。本文研究主要从以下3个方面对其环境绩效进行计算分析。

1)品牌企业对废旧衣物进行回收，避免了废旧衣物被填埋或焚烧造成的资源浪费和环境污染，从而获得的环境绩效；

2)将废旧衣物加工成再生托盘替代原生塑料托盘，将再生托盘的生命周期环境影响与原生塑料托盘的生命周期环境影响进行对比，可能获得的环境绩效；

3)对废旧衣物中的羽绒进行再生加工，再生羽绒的生命周期环境影响与原生羽绒的生命周期环境影响进行对比，可能获得的环境绩效。

本文研究中介绍的典型废旧衣物回收资源化利用模型的环境绩效计算分析思路如图3所示。

图3 典型废旧衣物回收资源化利用模型环境绩效计算分析思路图Fig.3 Conceptual diagram of environmental performance calculation and analysis of typical waste clothing recycling and resource utilization model

2.2 环境绩效计算的功能单位与系统边界

2.2.1 功能单位

功能单位是对所研究对象性能的定量描述，为了能够比较同一类型的不同研究对象，需要选择一个具有可比性的功能单位[9-10]。本文研究中，废旧衣物回收资源化利用的链条较长，且存在不同物质的再生转化，为了便于研究分析，在确定功能单位时，也需要根据前文介绍的3个方面分别确定功能单位。

对于废旧衣物回收，避免填埋或焚烧带来的环境效益，以1 kg废旧衣物为功能单位。根据目前国内废旧衣物处置方式，本文研究设定其中65%的废旧衣物会被填埋处置，35%废旧衣物会被焚烧处置[11]。

对于再生托盘与原生塑料托盘生命周期对比的环境效益，从2种产品具备相同的承载能力出发，选取了静载能力为1.5 t的1个物流托盘为功能单位。

对应1.5 t静载能力，再生托盘的质量规格为18 kg/个，原生塑料托盘质量规格为9 kg/个，其中包括4.5 kg的聚丙烯(PP)，4.5 kg的高密度聚乙烯(HDPE)。

对于再生羽绒和原生羽绒生命周期对比的环境效益，选取1 kg羽绒产品为功能单位。

2.2.2 系统边界

本文研究中的系统边界也需从3个方面进行确定。如果废旧衣物没有被资源化回收利用，往往会按生活垃圾处置，因此废旧衣物被回收避免焚烧或填埋产生的环境效益的边界包括收集、运输和最终处理的全过程。该环节的系统边界具体如图4所示。

图4 废旧衣物回收环节所生产的环境绩效计算分析系统边界示意图Fig.4 Schematic diagram of boundary of environmental performance calculation and analysis system produced in recycling process of waste clothes

对于再生产品和原生产品生命周期对比的环境绩效计算分析，因其环境绩效差别主要集中在原材料的获取和生产、原材料的运输以及产品的生产等阶段，后续产品的使用、废弃或回收等阶段的环境影响基本相同，不纳入本文研究范围，具体计算分析系统边界如图5、6所示。

图5 再生托盘生产环境绩效计算分析系统边界示意图Fig.5 Schematic diagram of boundary of environmental performance calculation and analysis system for recycled pallet production

图6 再生羽绒加工环境绩效计算分析系统边界示意图Fig.6 Schematic diagram of the boundary of environmental performance calculation and analysis system for recycled down processing

2.3 环境影响类型的确定

根据原生塑料托盘、原生羽绒生产以及废旧衣物回收资源化利用模式过程中的主要资源能源消耗和污染物排放情况，本文研究选取了非生物资源消耗(化石燃料)、全球变暖、光化学臭氧合成、酸化和富营养化5种环境影响类型指标进行计算分析。各环境影响类型指标及其对应的主要清单因子等信息见表1。

表1 环境影响类型指标及清单因子Tab.1 Environmental impact type indicators and inventory factors

2.4 数据来源及计算方法

本文研究过程中，废旧衣物被填埋和焚烧的相关数据主要来源于文献资料[12-14]，其中电力、汽油等生产背景数据参考Simapro 8软件内置数据库。

原生塑料托盘、再生托盘的原材料消耗数据、原材料运输数据以及生产过程中的排放数据均由实际调研获得，相关原材料加工以及能源消耗的背景数据参考Simapro 8软件内置数据库。

再生羽绒和原生羽绒原材料消耗数据、原材料运输数据以及生产过程的排放数据均由企业调研获得，原材料加工的背景数据参考了相关企业的碳足迹报告及Simapro 8软件内置数据库。

本文研究中环境绩效的计算分析采用了全生命周期评价的方法学，通过对系统边界范围内各种消耗和排放数据进行收集和清单分析，再对相关影响因子进行特征化处理，从而得到最终的环境绩效。

3 环境绩效计算结果与分析

3.1 废旧衣物回收环节环境效益

通过对数据的分析和特征化处理，得到了将废旧衣物回收，避免其被填埋和焚烧所带来的环境绩效具体如表2所示。

表2 废旧衣物处置环境影响特征化结果Tab.2 Characterization results of environmental impact of waste clothing disposal

由表2可见，1 kg废旧衣物被填埋和焚烧处置需消耗0.33 MJ的能源，同时排放1.17 kgCO2eq温室气体，造成光化学臭氧影响2.24×10-4kgC2H4eq，酸化影响3.57×10-4kgSO2eq和富营养化影响6.92×10-5kgPO43-eq。品牌企业对废旧衣物进行有效的回收，可减少这些环境影响。

3.2 再生塑料托盘生产环境绩效

根据选用的环境影响类型和计算模型，对数据进行计算分析和特征化处理，得到了生产1个再生托盘和1个原生塑料托盘的环境影响特征化结果，如表3所示。

表3 再生托盘和原生塑料托盘环境影响特征化结果Tab.3 Environmental impact characterization results of recycled pallets and virgin plastic pallets

由表3可知，除富营养化(EP)外，再生托盘在非生物资源消耗(化石燃料)(ADPF)、全球暖化(GWP)、光化学臭氧合成(POCP)、酸化(AP)等4个方面的环境影响均低于原生塑料托盘。相同载重的1个原生塑料托盘生产加工消耗630 MJ的能源，再生托盘的制造加工会消耗163 MJ的能源，为原生塑料托盘消耗量的25.8%；在全球暖化方面，原生塑料托盘的制造产生温室气体排放为21.50 kgCO2eq，再生托盘的制造加工产生温室气体排放为11.80 kgCO2eq，是原生塑料托盘排放量的55%；而再生托盘在光化学烟雾和酸化效应方面的影响，分别为原生塑料托盘的48%和56%。在富营养化方面，再生托盘的影响为9.17×10-3kgPO43-eq，要略高于原生塑料托盘的8.43×10-3kgPO43-eq。

利用Simapro 8软件对再生托盘和原生塑料托盘2种产品的环境影响特征化结果进行标准化，并进一步加权处理，从而得到2种产品的主要生命周期阶段环境影响负荷，如表4所示。

表4 再生托盘和原生塑料托盘主要生命周期阶段环境影响负荷对比Tab.4 Comparison of environmental impacts of recycled pallets and virgin plastic pallets in main life cycle stages

在原材料生产与获取阶段，再生托盘的环境影响远低于原生塑料托盘，占原生塑料托盘的1.3%，主要原因是原生塑料托盘使用的PP和HDPE等塑料颗粒的生产需要消耗大量的石油、天然气等原料，对环境影响较大；而再生托盘的主要原材料为废旧衣物，不需要经过原油开采和精炼等过程，大大减少了原料生产过程的能源资源消耗和污染物排放。在原材料运输阶段和生产阶段，再生托盘的环境负荷均高于原生塑料托盘，其中在生产阶段，2种产品的环境负荷差距不大，而在原材料运输阶段，再生托盘的环境负荷相对较大，原生塑料托盘环境负荷仅为其10.5%。由前面数据统计过程可知，再生托盘的主要原材料废旧衣物来自于全国各地，最远的回收点距离再生托盘生产企业可达2 000 km，而运输距离长导致运输费用高和污染物排放量多；对比而言，原生塑料托盘的原材料供应来源较多，大致在500 km内可获得所需原材料，大大减少了运输费用和运输过程的污染物排放。

3.3 再生羽绒加工环境绩效

通过对数据的分析和特征化处理，得到了再生羽绒和原生羽绒的环境影响特征化结果，具体如表5所示。

表5 再生羽绒和原生羽绒环境影响情况Tab.5 Environmental impact of recycled down and original down

由表5可知，对于5种环境影响类型，再生羽绒的环境影响远低于原生羽绒的环境影响。在化石燃料消耗方面，加工生产1 kg原生羽绒消耗1 150 MJ能源，加工生产1 kg再生羽绒消耗10.6 MJ能源，为原生羽绒的0.92%；在全球暖化方面，原生羽绒加工产生179 kgCO2eq排放，再生羽绒加工产生0.93 kgCO2eq排放，为原生羽绒排放量的0.52%；在光化学臭氧合成、酸化和富营养化等方面，再生羽绒的环境影响分别为原生羽绒的0.67%、0.61%和0.18%。

同样利用Simapro 8软件对再生羽绒和原生羽绒2种产品环境影响特征化结果进行标准化，并进一步加权处理，从而得到2种产品的主要生命周期阶段的环境影响负荷对比情况，具体如表6所示。

表6 再生羽绒和原生羽绒主要生命周期阶段环境影响负荷对比Tab.6 Comparison of environmental impact of recycled down and original down in the main life cycle stages

对2种产品主要生命周期阶段的环境影响负荷进行对比可知，在原材料生产与获取阶段，再生羽绒的环境影响远低于原生羽绒，仅占原生羽绒的0.009%，这是因为原生羽绒来自于鸭毛，前期的鸭养殖和鸭屠宰过程的消耗资源和污染物排放对环境影响较大；而再生羽绒的主要原材料为废旧羽绒制品，直接利用废旧羽绒进行再加工过程的资源消耗量和污染物排放相对较少；在原材料运输阶段，再生羽绒的环境影响为原生羽绒环境影响的25.3%；另外在生产阶段，2种产品的环境影响相差不大，但再生羽绒仍有优势，这是因为原生鸭绒水洗时耗水量相对大；总体而言，再生羽绒的环境影响要远远小于原生羽绒。

3.4 总环境绩效

为了进一步核算该废旧衣物回收及资源化利用典型模式的总体环境效益，本文研究先将以上3个方面的环境效益折算成1 kg废旧衣物资源化回收利用的环境效益，然后再进行加和。经对本文所研究模式的物料用量及产品产量统计，1个再生托盘消耗13 kg废旧衣物，1 kg再生羽绒平均消耗8.45 kg废旧衣物，将表2、3、5中的计算结果进行总体环境效益评估，折算后的结果如表7所示。

表7 废旧衣物回收资源化利用典型模式总体环境效益Tab.7 Overall environmental benefits of typical models of waste clothing recycling and resource utilization

由表7可知，本文研究的废旧衣物回收资源化利用典型模式，1 kg废旧衣物经品牌企业回收，分别再生加工制造成再生托盘和再生羽绒，可以减少39.62 MJ的能源消耗，减排温室气体2.61 kgCO2eq，减少光化学臭氧影响5.33×10-4kgC2H4eq，酸化影响4.87×10-3kgSO2eq和富营养化影响1.43×10-3kgPO43-eq。

4 结论及展望

1)品牌企业对创建废旧衣物回收及资源化利用模式具有积极的带动和促进作用，进行废旧衣物回收及资源化利用，不仅可有效避免废旧衣物被填埋或焚烧所造成的资源浪费和环境污染，所开发的再生产品与对应的原生产品相比，也具有明显的环境效益。

2)本文研究中的再生托盘产品在原材料运输阶段的环境影响大于原生塑料托盘，但总体的环境影响相对原生产品来说具有明显的优势。所以在进行废旧衣物回收及资源化利用模式设计的过程中，可通过合理规划废旧衣物的运输路线，在合理的范围内设置废旧衣物回收分拣中心，尽可能就地回收，就地资源化利用，减少废旧衣物运输过程中的环境影响。

3)本文研究中的废旧衣物再生产品分别为再生托盘和再生羽绒，具有一定的高值化潜力和资源环境效益，然而随着绿色发展的需求不断提高，品牌企业可联合相关企业和研究机构，进一步挖掘废旧衣物资源化利用的空间和潜力，丰富废旧再生产品的类型，引导相关企业绿色制造技术工艺水平提升，促进全社会绿色发展。