清华苏州环境创新研究院
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本文摘自《新兴产业废弃物循环利用发展报告（2025）》。新兴产业废弃物循环利用是巩固我国新兴产业全球竞争优势的重要环节，是保障新兴产业资源持续供给的重要路径。本文分析研判了我国新兴产业废弃物循环利用技术演进趋势，以推进新兴产业废弃物循环利用产业健康有序发展。
装备系统化设计，智能化、智慧化趋势明显
随着我国数字基础设施不断完善， 数字技术将在产业变革中发挥更大作用， 成为促进我国经济高质量发展的重要助推器。现阶段，我国已初步形成以自动化产线、智能检测与装配装备、智能控制系统、工业机器人等为代表的智能制造产业体系。在数字经济的推动下，新兴产业废弃物循环利用装备将依托数字技术进行系统化升级，不断提升其自动化、信息化、集成化水平，最终朝着智能化、智慧化方向发展。
新兴产业废弃物高值化利用以精细化回收拆解为前提， 设备自动化、信息化、集成化升级是大势所趋。部分新兴产业废弃物的零部件较多，内部结构复杂且精密，特别是风电设备、民航飞机、盾构机和数控机床等大型设备， 对回收拆解和检验检测的要求较高。传统的“人工+ 机械”处理方式将不再适用，会逐渐被专业的机械设备所取代。在我国报废汽车零部件领域，已开发出智能化、全自动的废旧动力电池材料再生产线、汽车零部件再制造自动检测设备， 产值较高的资源循环利用领域已实现自动化、智能化。智能控制系统、高精度传感器、工业机器人等领域的核心技术和关键零部件也将在新兴产业废弃物循环利用产业中得到应用。通过硬件、软件与应用技术深度集成，以及人工智能技术赋能，生产设备与智能网络实现高度互联，拆解及加工制造装备的自动化与智能化水平持续提升。未来，新兴产业废弃物循环利用技术的发展将更加注重智能化、智慧化。随着人工智能、大数据等新一代信息技术深入发展， 资源循环利用产业将逐渐从“互联网+”转变为“人工智能+”， 构建涵盖智能监测、智能分类、自动分拣及机器人作业等的智能装备技术体系。
高效分离技术是提高利用效率的切入点
以新能源、新一代信息技术、智能制造等为代表的新兴产业的快速发展，在对材料提出更高的要求的同时， 也加速推动新材料的创新研发。一方面，复合材料和合金材料等在新兴产业中的应用日益广泛，例如，第三代铝锂合金在国产大飞机上成功应用，碳纤维复合材料被广泛用于新能源汽车车身和电池、风机叶片等领域。另一方面，绿色环保材料、智能材料等新能源材料将成为主流， 例如， 新型相变材料等信息功能材料被用于通信终端、可穿戴设备、智能家居等行业， 有机— 无机杂化钙钛矿材料作为太阳能电池的吸光材料， 在超薄及柔性能源领域有着广阔的应用前景。未来，新兴产业废弃物的组分也将日益复杂，这对分离技术提出了更高的要求，推动废旧产品设备精细拆解、复合材料高效解离、有价金属清洁提取、稀贵金属再生利用等先进技术快速发展。主要的分离技术如下。
一是精细化拆解技术。发展精细化拆解技术是实现新兴产业废弃物高值利用的关键环节。精细化拆解技术是通过科学的方式，将拆解行为细分为很多小环节，并采取相应措施保证拆解过程对环境和资源造成的损害最小，广泛应用于报废汽车拆解、电子废弃物处理和锂电池回收等领域。
随着科技的进步，激光切割、等离子熔融等先进技术在零部件精细化拆解领域崭露头角，极大地提升了拆解效率和质量。随着人工智能和机器学习技术的应用，零部件精细化拆解过程将更加智能化和自动化。
二是复合材料高效解离技术。复合材料资源化利用主要关注如何高效、环保地回收和再利用废弃的复合材料，以减少对环境的污染，并节约资源。复合材料高效解离技术的核心是实现复合材料中各组分的有效分离，以获取原始材料或更纯净的分离产物。此外，热解技术通过高温加热使复合材料分解；破碎与筛分技术使用破碎机将复合材料进行破碎后，利用筛分设备对破碎后的物料进行分类后再对其进行处理和利用；物理回收主要通过机械手段将复合材料中的不同组分分离，而化学回收则是利用化学溶剂或反应条件使复合材料中的组分分离；针对某些可生物降解的复合材料，生物降解技术可以利用微生物的代谢作用对其进行资源化利用，但通常需要较长的处理时间。
三是稀贵金属再生利用技术。含有稀贵金属的零部件材料组成复杂，包含多种元素和化合物，甚至可能含有有毒有害物质，且稀贵金属占比相对较低， 导致提取稀贵金属的成本和难度进一步增加。基于当前存在的挑战， 可探索引入绿色溶剂、无毒催化剂和可再生能源等绿色化学方法来降低提取过程对环境造成的影响，提高提取效率。纳米技术将推动开发高选择性吸附材料与催化剂，显著降低非目标金属产生的干扰。电化学技术的持续突破，尤其是电解和电沉积等技术的创新，将显著提升废弃物中稀贵金属的提取效率。此外， 应用机器学习和人工智能等技术， 可以实现对废弃物处理过程的实时监控和动态调整， 从而提高稀贵金属的提取效率。这些技术的综合运用和创新， 将有助于实现对废弃物中稀贵金属的高效、环保提取， 进一步促进资源循环利用。
资源本级循环技术是提升附加值的关键
资源本级循环技术是指通过对废弃物进行系统化的加工、处理和再制造， 将其转化为可再利用的原材料或能源， 并在本级（同一层次或同一生产体系内） 实现资源的循环再利用。这种技术旨在最大限度地减少对自然资源的依赖，减少碳排放，实现资源地最大化利用。发达国家从事资源循环利用领域的龙头企业高度重视废弃物的本级利用，例如， 轮胎巨头米其林提出到2048 年将使用80% 的可持续材料来制造轮胎， 所生产的轮胎将被100% 回收； 风电巨头维斯塔斯与全球钢铁产业巨头安赛乐米塔尔合作，塔筒中的钢材料100% 使用回收的废钢料生产，其中很大一部分废钢料来源于废弃塔筒。我国通过废塑料本级利用生产的再生塑料颗粒，其售价比原生塑料颗粒高20%—35%。事实证明，资源本级循环技术是现阶段全球范围内循环经济发展的高级形式，对分类、预处理、加工和检验的技术要求高， 带来的经济价值也超过梯次利用方式。我国大部分新兴产业正进入增量与存量并重的时代， 未来废弃物退役的规模将逐渐增大， 将与产品新增的规模逐渐持平甚至超过。发展资源本级循环技术将有利于构建材料产业的闭环循环体系，可减少对外部资源的依赖， 从而缩减材料前置处置环节。除此之外， 随着全球绿色低碳发展机制的逐步完善，由于本级循环利用材料具有显著的减污降碳作用，且性能与原材料相同，因此本级循环利用材料将成为行业重点需要的材料之一，其绿色低碳属性将形成市场溢价，提升产品附加值。
全生命周期绿色设计技术
在全球绿色技术变革浪潮中，全生命周期绿色设计技术凭借系统性生态设计技术体系的突破，成为驱动产业低碳转型的核心引擎。生态设计技术体系以清洁能源技术整合与循环再生技术突破为双轮驱动，依托可再生能源系统集成、生物降解材料闭环回收、零碳生产工艺等关键技术，构建“资源—产品—再生资源”的精密物质流模型，实现能效提升40%、材料损耗降低60% 的技术跨越。发达经济体通过立法强制实施生物基复合材料研发、自修复涂层技术应用等12 类核心技术标准，要求产品设计必须整合标准化拆解接口工艺、逆向物流追踪系统等关键技术模块。以德国工业4.0 生态设计标准为例，其强制规定产品必须采用模块化冗余架构，关键部件要植入区块链追溯芯片，并运用化学解键技术以实现95% 的材料可逆分离。
我国在新兴产业领域正形成具有自主知识产权的绿色设计技术集群。在工程机械领域，盾构机的模块化设计已升级为基于标准化接口工艺的智能替换系统，激光熔覆再制造技术可使核心部件的寿命延长300%，配套开发的数字孪生系统可实时优化设备能效。在新能源装备领域，风机叶片创新采用超临界流体解聚工艺的可循环树脂体系，配合纤维增强体的梯度分离装置，使复合材料回收纯度达99.2% ；光伏组件背板创新采用具有热敏分离层结构的新型EVA 材料，通过精准温控实现各组分无损分离， 较传统工艺减少75% 的分离能耗。
为适应未来技术发展需求，全生命周期绿色设计包含五个维度的技术矩阵： 在概念设计阶段应用人工智能驱动的生态效益仿真系统；在原型开发阶段部署生物基复合材料的3D 打印技术；在制造环节嵌入工业互联网能效优化平台；在使用阶段植入自感知智能维护模块；在回收阶段构建基于机器视觉的智能分拣产线。通过建立涵盖42 项关键技术的绿色设计标准体系，我国正加速形成从纳米级材料改性到万吨级装备再造的完整技术链条，为全球绿色工业革命提供中国技术方案。
碳价值日益提升
应对气候变化已成为全球共识，设备和产品的碳价值日益提升。从国际看， 以欧盟为代表的发达经济体先后通过碳边境调节机制、《企业可持续发展尽职调查指令》等政策，将产品的碳排放作为重要审查指标，对高碳产品限制进口或要求出口方补缴产品碳关税，进而提高了设备和产品的价格。从国内看，我国2020 年9 月宣布碳达峰碳中和目标，并将其作为国家重大战略，把碳达峰碳中和纳入经济社会发展全局，构建了碳达峰碳中和“1+N”政策体系，进而推动经济社会全面绿色转型，推进新兴产业绿色低碳发展。
促进新兴产业废弃物循环利用是减污降碳的重要举措，随着我国碳减排方法逐渐与国际接轨，新兴产业废弃物的碳价值将被进一步挖掘。2019 年发布的《循环经济：应对气候变化的另一半蓝图》报告中指出，循环经济通过生态设计方法避免废弃物产生和污染排放，通过延长产品和材料的使用寿命、保留其蕴含的能量等方式，来改变商品的生产和使用方式，从而减少温室气体排放。新兴产业是我国的优势产业，其废弃物循环利用是研究碳减排的重要领域。目前， 风电、光伏设备、新能源汽车（包括动力电池）等领域的循环利用碳减排正在被广泛研究，随着通信基站、数据中心、工业机器人等的大规模应用，构建新兴产业废弃物循环利用碳减排体系将变得日益重要。随着国内碳市场的逐渐成熟， 新兴产业废弃物有望被纳入碳交易市场， 为企业创造更多的价值。为进一步提升新兴产业的全球竞争力，我国将加快推动中国碳市场与国际碳市场体系对接互认，深度挖掘新兴产业废弃物循环利用的碳减排价值。
本文摘自《新兴产业废弃物循环利用发展报告（2025）》， 中国发展出版社， 2025 年9 月第1 版