廢物“寶藏”!日本垃圾處理場地受限,如何變廢為寶?

現代生活的人,幾乎每天都在產生“垃圾”,一張紙、一個塑料瓶等,雖然從一個人的角度來看,產生的這些垃圾並不多,但是從整個國家來算的話,卻是很大的量。我國的一些垃圾採取的是掩埋、燃燒等方式進行處理的,隨著人們的環境保護意識的提高,一些地區也施行了“垃圾分類”的政策,但是最終垃圾處理方式,依然不為人知。

我國地大物博,能夠處理和堆放垃圾的地方很多,暫時不存在垃圾“滿倉”的現象。但是與我國隔海相望的日本,則是不同的場景。

日本的垃圾現狀

日本在上個世紀,就已經施行了垃圾分類處理,隨著技術的推進,能夠處理回收的垃圾種類也不斷的增加,但是這不代表所有的垃圾都能夠回收利用。根據數據,日本現有的垃圾處理場,數十年以後將會滿倉!討論日本垃圾處理方式之前,我先對日本現在的垃圾現狀進行一下講解。

廢物“寶藏”!日本垃圾處理場地受限,如何變廢為寶?

圖1:垃圾排放總量推移

日本環境省在2019年發佈了平成29年度(2017年度)的一般廢棄物處理結果,圖1資料顯示日本排放垃圾總量是4289萬噸,每個在日本的人(包含外國人)每天平均產生的垃圾量為920g;日本的排放垃圾總量與沒人產生的垃圾量逐年降低。

日本處理垃圾可以分為三種方式:

  • 中間處理(需要焚燒、選別以及粉碎處理等);
  • 直接資源化(可以直接作為再生資源利用);
  • 最終處理(直接堆放在垃圾處理場地);

產生的4289萬噸垃圾中,日本處理量為4085萬噸,通過焚燒、選別、粉碎處理的垃圾有3849萬噸,直接資源化的垃圾有194萬噸,剩餘的部分日本選擇直接最終處理。可見,日本現在產生的垃圾中,有99%的是會進行處理或者資源化的。(雖然可以焚燒發電,但是一些垃圾通過處理以後,發揮的作用和價值遠遠比焚燒大很多)依然會存在無法再利用的垃圾存在,比如焚燒以後的灰塵等。

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圖2:日本最終垃圾處理場地餘量

根據圖2的數據顯示,平成29年度日本剩餘容量大約有103百萬歷方m³,較去年相比有所增加,目前剩餘年數為21.8年。換句話說,大約22年後,日本的最終處理場的垃圾將會滿倉,最終會變成:日本人的垃圾將無處可扔。看到這裡可能會有人說:“沒有地方扔垃圾?那就多建設幾家垃圾處理場就可以了啊?”在我國或許是十分簡單的事情,但是在日本建設新的垃圾處理場,如今已經變得不太現實!日本建設新的垃圾處理場地,必須要面臨下面的幾個問題:

  • 土地

目前日本已經開發的土地基本上都開發完成,再重新規劃尋找合適的地方修建垃圾處理場實屬困難。

  • 周圍人的理解

此點在國內看來並不是很大的問題,但是在日本是一個“無法避免”的問題。看過堺雅人出演《legal high》的人應該都知道其中的一個故事,某小村居民因為“日光”的問題,將日本的建築公司告上法庭,而且鬧的非常大。電視劇就是來源於日本的生活,建築公司有著合法合規的手續,可是居民不同意。

所以,即便是日本政府制定修建垃圾處理場地的規劃,如果不取得周圍居民的同意,也是很難進行施工的。

  • 環境的影響

日本的自然植被十分繁盛,修建垃圾處理場地,必然回對周圍產生一定的影響。比如有害物質會影響到居民健康,滲入河流以後會對水質產生汙染。

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接近滿倉的一般垃圾處理場

現在日本的垃圾處理場地實際上是減少的,有些垃圾處理場,因為環境汙染、成本上升等多個原因,不得不關門大吉。為了處理過剩的垃圾,日本人也不得不尋求建設垃圾處理場以外的方式,比如通過技術,儘可能的利用可以利用的垃圾。接下來的文章,我就深入的帶大家看一看日本人為了處理垃圾,能夠做到哪一步,又如何將“垃圾”變廢為寶!

廢物處理同樣需要技術革新

“目前為止的廢棄物產品,特別是大件廢棄物,多是採用最終處理的方式放在一般廢棄物處理場,但是再過20年,這些一般廢棄物處理場就會被填滿。2001年實行了《家電再利用法》,一些家電以及產業廢棄物得到了再利用,但是產業是進步的,未來將會產生許多新產業廢物,比如太陽能發電板。”一家日本綜合回收企業的社長如是說到。2011年,日本發生了東日本大地震,導致核電站發生洩漏,以此為契機,太陽能發電產業在日本迅速發展。太陽能發電板的壽命大約是25年,根據日本環境省的計算,2040年大約會產生80萬噸發電板廢棄物。

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現在,全日本能夠處理太陽能發電板的設施只有十家。塑料瓶以及鋁罐等由單一素材做成的產品,能夠直接作為再生資源使用,相對來說回收利用較為容易。可是家電等電子產品則不同,這些產品多是由金屬、塑料以及各種複合材料組成,是一種十分複雜的廢棄物。但是如果能夠對這樣的素材進行分類選別,是可以將電子廢物由廢變寶的。日本最開始進行塑料回收時,再生的塑料製品品質很差,但是隨著可回收的理念逐漸浸透,使用可回收材料來生產的產品也越來越多。

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粉碎後的塑料用特殊的設備進行吸取

再比如,日本家電回收法頒佈初期,日本是無法選別利用混合型材料的。但是日本經過技術研發,利用微妙的比重差技術,來去除混合型材料中的異物,所以日本現在可以從廢棄洗衣機、冰箱等外殼中抽取純度高達99%以上的PP樹脂材料。使用這種PP樹脂材料,可以生產汽車內部的多種電子產品外殼。通過技術抽取,其利用價值翻了幾番,在創造新的經濟價值同時,也能夠很好的解決環境汙染的問題。所以,即便是廢棄物處理,也需要不斷的技術革新。

太陽能發電板的處理技術

2018年,日本環境省主導,開始對《推進太陽能發電設備回收利用的指導意見》進行修改;日本經濟產業省也在同時,開始討論發電板等廢棄對策的制度,一時間日本全國掀起了對“太陽能發電設備”回收利用設備與技術研發的浪潮。日本目前對於太陽能電板回收再利用時,一般會利用下記幾種技術進行,下述是我目前得知的技術種類,隨著時間的推移,有可能會進一步改善。如下列出,望國內行業內人士能夠進行參考。

  • 利用外框去除設備,使選別更加效率化
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自動旋轉設備

處理太陽能電池設備的第一步就是需要進行選別,將廢棄的太陽能電池設備進行分類。通過自動旋轉設備對外框進行處理,然後將太陽能電池組件放進破碎機器中,然後繼續漏網篩選和風力篩選(1.2~2.5mm以及2.5~5mm)。

大量低成本溼式處理等高精度選別

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溼式選別設備

經過前期的步驟處理以後,太陽能電池板已經稱為顆粒狀的物質,通過風選等方式進行以後,可能無法完全進行選別,於是日本人想到了溼式選別方式。物體放入設備當中,利用物體比重差的原理,對顆粒狀的物品進行分層。選別媒介為“水”,因此不用特別處理。

高度化複合技術處理

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處理流程

這種高度化複合技術是另一種處理方式,通過有償的方式購買太陽能發電產業廢棄物,然後進行整體選別,通過X光以及各種圖像分析設備,對其中資源性和有害物質進行評測,根據評測結果進行處理,有害物質、薄膜型硅結晶型以及電池粉會進行制煉加工,分離出來的玻璃會進行有償銷售。這種複合型技術處理,可以將太陽能電池電板的所有零部件進行廢物再利用,創造價值。

“熱刀”技術

上述的幾種技術,都是將太陽能發電板進行粉碎處理。但是利用“熱刀”技術,可以進行整體處理。

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硅結晶型太陽能電池板

上圖是太陽能電池板的橫截面圖,主要是由7個部品組成:

①cover glass:屬於受光面,玻璃材質;

②太陽能電池模塊,金屬材質;

③填充材料,一般是EVA等,塑料材質;

④底膠片(各個公司叫法不同),一般是金屬或者塑料材質;

⑤輸出線,金屬和塑料構成;

⑥連接器,金屬和塑料構成;

⑦外框,金屬構成;

由上述可見,在很薄的太陽能電池中,有很多部件,將玻璃覆蓋在太陽能電池模塊上比較簡單,但是在很小損傷的情況下再將其取下是一件不容易的事情。

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熱刀技術示意圖

上圖為日本熱刀技術的簡要示意圖,首先需要將外框去掉,然後採用熱刀,將玻璃板與電池模塊層分離。分離後的玻璃可以作為強化玻璃處理,分離後的電池模塊同樣也可以重複利用。

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分離後的圖片

結束語

日本未來太陽能發電設備肯定會越來越多,已經有許多日本廠家向中國企業發來了大量“太陽能電池”的訂單。但是由於壽命的限制,大量投入以後,必然會導致大量的廢棄物產生,如何處理這些廢棄物是日本現在正在探討的事項。加上日本一般廢棄物處理場地受限,未來必然需要通過高技術對太陽能電池設備進行回收利用。其實前期的回收技術研發,日本確實投入了很大的人力與物力,但是為了實現可循環的社會,這樣的投入是必須的,或許未來我國也可以參考日本的方式,對廢物進行處理和利用。此篇文章雖然著重介紹了日本太陽能電池回收技術的詳情,但是目的在於想要通過日本的事例,讓我國更多行業的人瞭解到日本廢物處理的思維方式,為我國的廢物再利用,提供些許綿薄之力。


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