汽车再⽣资源循环利⽤的现状与趋势
汽车再⽣资源循环利⽤的现状与趋势
⼀、国外汽车再⽣资源利⽤现状
汽车再⽣资源利⽤包括废旧汽车的回收、拆解、再利⽤(在使⽤和再制造)和再循环(产品设计与资源再⽣)等活动。⼯业发达国家在废旧汽车资源化⽅⾯⼯作开展较早,其有益经验主要有:管理途经法制化、回收措施系统化、回收处理责任化、处理形式产业化、资源回收最⼤化和处理技术⾼新化。
(⼀)美国
优6 suv美国汽车报废量居世界⾸位,因此每年需进⾏回收处理的数量也最⼤。美国回收处理报废汽车的⽅式是采⽤破碎机将废旧汽车破碎成块状,再通过磁选机和⽓流分选机进⾏不同材料的分离。汽车破碎后分为三部分:⿊⾊⾦属碎⽚、有⾊⾦属碎⽚及破碎汽车残渣。破碎1200万辆汽车可回收1140万吨⿊⾊⾦属、80万吨有⾊⾦属、390万吨残渣。美国废旧汽车回收业已经成为⼀个年获利10亿美元的新产业,报废汽车零部件回收率达80%以上。⽬前美国正考虑利⽤快速配合系统、可重复使⽤的紧固系统及其它能使拆卸更为便利的装置进⾏⼯作。在进⾏汽车设计时,就要将可循环利⽤、可拆解性考虑进去。因此,报废汽车回收拆解业已成为汽车⼯业的⼀部分。
早在1991年美国就出台了关于回收利⽤废旧轮胎的法律。根据美国有关法律,汽车零部件只要没有达到彻底报废的年限,不影响正常使⽤,就可以再利⽤。经过多年的摸索,特别是采⽤了先进的回收技术和设备,美国已经能把占每辆汽车质量80%的零部件都回收并重新利⽤。
⽬前,美国⼤约有1.15万家汽车零部件回收商,汽车回收业每年向美国钢铁冶⾦⾏业提供的废钢铁占冶⾦业回收量的1/3还多;从事汽车零部件再制造⽣产的⼤⼩企业有5万多家,产值达360亿美元。
美国的再制造活动已在包括汽车、冰箱压缩机、电⼦仪器、机械制造、办公⽤具、轮胎、墨盒、⼯业阀门等领域开展。2001年,美国R.W.Beck公司对美国的再循环产业进⾏了研究,涵盖了26个⼯业类别,并按⼯作性质的不同分为废旧产品的回收、再⽣材料加⼯、再⽣材料⽤于制造业及再使⽤和再制造四类。
美国汽车⼯程师协会还对诸如起动机、离合器、转向器、⽔泵和制动主缸等⼀些具体零部件的再制造制订了⾏业标准。
在美国汽车研究理事会(USCAR)的⽀持下,通⽤、福特、戴-克三⼤汽车公司与美国能源部及阿贡国家实验室签订了⼀项价值数百万美元的名为“合作研究与开发”的协议(CRADA)。这项为期5年协议的主要内容是:在最⼤程度上节约成本,对报废汽车进⾏再回收。美国塑料理事会也参与了该项⽬的研究⼯作。阿贡实验室、美国塑料理事会和USCAR三⽅研究计划的重点放在在现有的回收框架内,
对汽车材料进⾏恢复和回收的开发和认证⼯作上。⽬前,在阿贡的芝加哥实验室中,已经有⼀台新型回收设备开始⽤于CRADA研究,它能够将四类报废的汽车垃圾进⾏2个阶段的分解回收:精细物(铁氧化物、其它氧化物、玻璃和
污垢)、聚亚安酯泡沫材料、聚合物(聚丙烯、聚⼄烯、ABS、尼龙、PVC、聚酯等)、含铁和⽆铁材料。
美国的三⼤汽车公司还在密执根州的海兰帕特建⽴了汽车回收开发中⼼。这⾥的⼯作⼈员是各汽车公司派来的,他们的⼯作就是研究如何更快、更有利的进⾏拆车,拆得越快,效率越⾼。因此,美国已形成了年获利可达数⼗亿美元的废旧汽车回收⾏业,他们已经能够做到将⼀辆旧车80%的零部件加以回收和利⽤了。北美五⼤湖废旧物品循环利⽤研究学会(Great lakes institute for recycling markets)1998年完成的废旧汽车回收⽰范项⽬,包括⽣产⼯艺⽰范、装备⽰范、仓储物流⽰范、零部件再利⽤、再制造⽰范等⽅⾯的内容,所有过程的信息通过计算机管理,并专门为拆车⼚提供了业务流程管理软件。
(⼆)⽇本
20世纪80~90年代,由后⼯业化或消费型社会产⽣的⼤量废弃物逐渐成为环境保护和可持续发展必须解决的主要问题。因此,⽇本政府从20世纪90年代开始就加强对废弃物的管理和循环利⽤,由此也推
动了以再⽣资源利⽤为特征的“静脉产业”的兴起与发展。
1.废旧汽车回收利⽤⽅式
⽇本报废汽车的回收最初是以回收钢铁资源为主要⽬的,采取了将可利⽤的⾦属及其它零部件从报废汽车中拆除并进⾏循环利⽤的⽅法。⽬前,⽇本的汽车回收利⽤率已达到75%-80%,其中20%到30%可使⽤的零部件被再利⽤,50%到55%作为原材料进⼊再循环阶段。废旧汽循环再⽣利⽤主要是通过废旧汽车回收、拆解和⾦属切⽚加⼯(废钢铁破碎及分选) “三段式”来实现。
(1)废旧汽车回收。⽇本的旧车及报废汽车主要是由汽车销售店和汽车维修⼚来回收的。车主去销售店买新车时,原有的旧车通过评估、作价,如果还有⼀定的使⽤价值,便可⽤旧车抵价。如果旧车已经没有使⽤价值,车主需向销售店交纳⼀定的处理费,由销售店回收的报废车占报废车总量的近99%。还有⼀⼩部分是通过汽车维修⼚回收。
(2)废旧汽车拆解。汽车销售店回收来的报废车交由拆解企业进⾏拆解。拆解企业⾸先将油箱内剩余的汽油放掉,然后将空
调、蓄电池和废机油等对环境危害⼤的废弃物收集起来,交由专业处理公司采取措施专门处理,再将重要件拆下,剩下的以车体为主的轻抛料,连同车座等⼀起,⽤专⽤设备压成块,供出⼝或给切⽚⼚。
在⽇本,报废车的零部件基本上是不⽤的,只有很少⼀部分状况较好的发动机,如国外有订货,经过修理和严格的台架试验后,标明是再⽣品供出⼝。⽽对于事故车,拆解⼚则主要将其⽤来拆解⼆⼿零部件。除了车⾝之外,⼏乎所有的零部件都有⽤,且品种和规格齐全。从外观上看,⼀般⼈很难看出与新零部件的差别,价格却只有新件的1/5到1/10。⼆⼿零部件⼀般通过全国联⽹的⼆⼿零部件信息⽹络销售,出⼝则主要是按照客户的订单来组织货源。⼆⼿零部件主要销往国外,包括荷兰、澳⼤利亚等发达国家,少量⽤于国内汽车维修。拆解、加⼯和
吉利全球鹰自由舰出售⼆⼿零部件是拆解⼚的主要收⼊来源。拆解剩下的车⾝,在拆解⼯⼚压块,⼤多数废车压块都出⼝到韩国、中国等国家,近10%交由⽇本国内的切⽚⼚加⼯。
(3)⾦属切⽚加⼯。报废汽车压块交到⾦属切⽚⼚以后,⾸先通过⼀套专⽤设备进⾏预加⼯,即进⾏初步粉碎和分选,然后再进⼊粉碎机加⼯、分选(包括⼈⼯分选)后,最终能⽣产出七、⼋种产品,除拳头⼤⼩的废钢铁块销售给钢铁企业外,铜、铝、塑料等产品分别供应给其他⽤户。占报废车压块30%的终端垃圾(不能利⽤的铅、塑料、纤维、橡胶、少量⾦属等混合物)送垃圾填埋场填埋。临朐汽车
⽬前,⽇本有近5100多家报废汽车拆解企业,其中有近1/4的企业具有处理废弃物的特许。⾦属切⽚⼚有140家(⼀部分是独⽴的,还有的是附属于钢铁⼚和其他综合商社)。由于拆解企业之间实⾏⾃由竞争,导致⼀些企业通过少收甚⾄不收处理费的办法从汽车销售店获得报废车。⽽且为了盈利,部分企
业便将本应送正规填埋场处理的垃圾随便地⽅⾃⾏填埋,以逃避交纳处理费,这是⽬前⽇本环境管理部门最为头疼的问题。
⽬前,⽇本报废汽车回收处理需要向处理企业交付⼀定的费⽤,约15000⽇元(10年前,⽇本的废旧汽车也是需要花钱从车主⼿⾥买的)。这笔费⽤主要补贴给拆解企业,废轮胎、废机油和氟⾥昂处理企业以及终端垃圾填埋场。⽇本报废汽车剩余物的量⼤约为550 000—750 000吨,但具体数量受⼆⼿车出⼝量的影响。⽬前,⽇本的报废汽车剩余物处理设施最⼤的年处理能⼒以由2002年的300 000吨增加到了560 000吨。但是,其中的40% ASR 含有各种杂质,既使是⽤于能量转换也很难的达到循环再⽣利⽤率⽬标。因此,需要不断促进技术开发和扩⼤设备的处理能⼒。
2.⽇本汽车制造商的⾏动
1)丰⽥汽车公司
为了提⾼汽车循环再⽣利⽤率(The recycle / recovery rate of end-of-life vehicles),丰⽥汽车公司采取了许多具体措施⽽且取得了很⼤的进步。2001年,丰⽥汽车公司为了在此基础进⼀步提⾼先进再⽣技术的⽔平,成⽴了汽车再⽣技术中⼼(Automobile Recycle Technical Center)。其主要任务和作⽤,如图1-1所⽰。汽车再⽣技术中⼼与其它部门关系,如图1-2所⽰。
丰⽥汽车公司汽车再⽣技术中⼼以尽早实现再⽣利⽤2015年应达到95%的⽬标⽽不断努⼒,并加快了在汽车可拆解结构和适⽤有效拆解⽅法等⽅⾯的研究步伐。这些涉及各个⽅⾯的技术已经应⽤到公司的相关设计部门,⽽且拆解信息也被提供给拆解公司,以提⾼再⽣利⽤率。在汽车从设计制造到报废为⽌的整个寿命周期内,必须考虑循环再⽣利⽤问题。丰⽥公司利⽤现有的技术,在产品开发、制造、使⽤和报废处理过程中,尽可能使废弃物减⾄最少,使有限的资源得到有效的利⽤。
⾃1990年10⽉丰⽥公司成⽴再⽣委员会以来,⼀直重视从产品研发到报废处理的全寿命周期过程的可再⽣汽车(Easy-to-recycle Automobiles )的研发,充分利⽤现有资源。在研发阶段就研究可再⽣材
料,设计可拆解结构;在制造过程中,研发和应⽤各种可循环技术。在使⽤阶段,为销售商建⽴了⼀个可再⽤部件信息系统,促进拆解汽车可⽤零部件的循环利⽤;在报废阶段,研究有效的汽车拆解技术,提⾼报废汽车残余物(ASR: Automobile Shredder Residue )的利⽤率。重视汽车全寿命周期循环再⽣利⽤活动信息对研发过程的反馈,以确保可利⽤资源的有效利⽤,如图1-3所⽰。
到⽬前为⽌,丰⽥汽车公司已经使按质量计达到81%—83%的报废汽车⾦属得到了回收利⽤。然⽽,占重量17%—19%的树脂和橡胶仍然被废弃。报废汽车残余物中包含的材料成分⽐例,如图1-4所⽰。
丰⽥公司研制的再⽣型汽车Raum 牌轿车,其制造材料具有明显的特点。⼀种称之为丰⽥⽣态塑料(Toyota Eco-Plastic )的材料来⾃于植物,如⽢蔗和⽟⽶。由于作物不仅在⽣长过程中吸收⼆氧化碳,⽽且还减少了传统塑料所需⽯油资源的消耗。聚交脂酸改进剂和复合物是丰⽥⽣态塑料研发基础,这种新的材料被⽤于汽车零件的制造,如Raum 轿车的备⽤轮胎盖、地板垫。
丰⽥公司还注意限制含铅材料的⽤量,以减少剩余物中铅对环境的危害。到2005年,⽇本整个汽车⼯业⽣产的新年型汽车铅的⽤量已经降到1996年⽤量的1/3。⽽丰⽥汽车公司已有三个车型的铅⽤量降低到1996年的1/10。丰⽥汽车铅⽤量的变化,如图1-5所⽰。同时,还改进安全⽓囊的处理⽅法。
铁纸⽊头橡胶纤维
线束5% ⾮铁材料4% 玻璃使⽤
处理⽣产
开发
丰⽥汽车公司依据⽇本汽车回收再⽣法公布了2005年度(2005年4⽉-2006年3⽉)在汽车粉碎残渣ASR 、⽓囊类和氟利昂类这3种特定的资源回收、再利⽤⽅⾯的结果。汽车回收再⽣法中指出,汽车⽣产⼚家有义务承担上述3种特定零部件的回收及合理再利⽤。丰⽥在⽇本全国范围内对ASR 委托相关回收公司,⽓囊类以及氟利昂类零件委托⾏业共同设⽴的财团法⼈—汽车资源再利⽤合作机构,进⾏了合理⽽有效的回收、再利⽤。
2005年度,丰⽥汽车公司实现81万台ASR 的回收,总重量为16万吨,其中9万吨实现
了再⽣;ASR 再⽣率为57%,⽐去年(2005年1-3⽉)提⾼了7%,⾼出了⽇本为2010年度制定的50%的法定标准。这是通过对ASR 再⽣设备的重点投⼊以及扩⼤再⽣率的全部再⽣⽅式(不对分解后的汽车进⾏粉碎处理,直接将其作为钢铁等原材料全部投⼊电炉或转炉进⾏再⽣处理的⼀种⽅法)来实现的。如果换算成车辆回收再⽣的实效率,回收再⽣率为93%,确保超过了85%的法定标准。同时,也对氟利昂类零件进⾏了合理的处理。
丰⽥汽车公司长期以来致⼒于⽣产便于回收再⽣的汽车,投资开发资源再利⽤技术,为构建可持续循环型社会切实地付出⾃⼰的努⼒。早在20世纪90年代,丰⽥汽车公司就接受了社会对于回收再⽣的要求,在全球⾸次开发了从汽车到汽车的树脂、纤维材料再利⽤技术,并将⾼性能的再⽣隔⾳材料RSPP (Recycled Sound-Proofing Products ,⽤ASR 中包含的氨甲酸酯和纤维再⽣的防⾳材料)进⾏了产业化。1996年起,丰⽥汽
威朗价格车公司在⽇本国产车内使⽤RSPP 材料,并逐步扩⼤到多种车辆类型(现为19种车型)。在2005年度,使⽤该种材料的车辆达到1000万辆。此外,丰⽥汽车公司将致⼒于推动汽车回收再⽣效率的提⾼和加强再⽣技术的开发,争取通过更⼤努⼒早⽇达到可再⽣率95%的⽬标。 2)本⽥汽车公司
本⽥汽车公司⼀直将产品的可循环再⽣性作为研发的优先⽬标,基于3R 理念选择制造材料和设计产品结构。到2002年,本⽥的汽车和摩托车的可回收率已经达到90%以上。BF15D 和 BF20D 发动机的回收率达到了95%。
本⽥公司汽车产品可再⽣研发代表性活动,如表1-7。在研发阶段,本⽥公司就严格遵守减量化、再使⽤和再循环的原则。使⽤环境友好型材料和结构,⽤最少的材料满⾜功能要求。减量化就是要求零部件的⼩型化、轻量化、长寿命和可维修。再使⽤就是使原来是报废的零部件成为可拆解和长寿命的可再使⽤部件,减少废弃量。再循环就是使原来报废的材料再⼀次作为材料使⽤,它要求材料可再⽣、对环境影响⼩和尽可能利⽤再⽣材料。
年份
图1-5 丰⽥汽车铅⽤量变化
新车平均⽤量
平均⽤量的三分之⼀
平均⽤量的⼆分之⼀
铅⽤量
(g /
年份
本⽥公司汽车产品可再⽣研发代表性活动表1-7
年代 1983 1992--1994
1996
1997
1998
福建违章查询1999
2001
研
发
内容全部采⽤聚丙烯(PP)塑料保险杠⼤于100g 的零件都标注上材料成分,以便回收时分类处理
设计易拆解保险杠结构
⽯蜡基塑脂材料制造仪表台
进⾏集成模块化设计,使报废汽车的安全⽓囊的安装与拆解⾼效
⼤于50g 的零件都标注上材料成分,以便回收时分类处理
基于3R 理念,选择制造材料和设计产品结构
评价技术
建⽴摩托车循环再⽣性评价系统
建⽴汽车循环再⽣性评价系统
基于3R 理念,改进评价系统
3)⽇产汽车公司
⽇产公司汽车产品可再⽣研发代表性活动,如表1-8所⽰。
⽇产公司汽车产品可再⽣研发代表性活动表1-8
⽇产公司将从报废汽车上拆解下来的可再使⽤部件称作“尼桑绿⾊部件”(Nissan Green Parts ),其标识如,图1-6所⽰。从报废汽车上拆解下来的可再⽤部件,⽤“尼桑绿⾊部件”的名义出售。这种部件即可以再使⽤,也可以再制造。再使⽤部件是只经清洗并检测合格后就可以使⽤的零件,⽽再制造部件是经拆解、清洗、检测、更换或修复处理后可以使⽤的部件。
1998年⾄1999年,尼桑绿⾊部件的销售额为2 百万⽇元;到2002年,其销售额达到了10亿⽇元;2005年增加到21亿⽇元。⽇产公司在⽇本的7个地区建⽴了31个销售店。可再使⽤的部件有31种,包括⼤灯、组合式尾灯、车门、挡泥板、发动机罩、仪表、起动机、⾬刷电机、传动轴、动⼒转向总成、连接件和后视镜等,如图
年
代 1
995 1
996 1997
19
98 19
99 2000
20
01 2
002 2
003 20依维柯价格
04 20
05 可循环再⽣性到1998年,Sunny 牌轿车的可循环再⽣率超过了90%以上到2002年,March 牌轿车的可循环再⽣率超过了95%以上到2004年,全部Lafesta 牌轿车的可循环再⽣率超过了95%以上环境影响到1998年,铅的⽤量不到1996年的1/3 到2003年铅的⽤量是1996年的1/10;为欧洲市场⽣产的品牌符合欧盟标准到2005年Cube 最先达到MHLW 标准材料再⽣到1997年,塑料的种类由36种减少到了6种。使⽤PET 地毯 Hypermini 部分部件可循环使⽤同种材料制造仪表台、合门窗装饰条可拆解性
⼀体化安全⽓囊系统上下可分式仪表台结构;保险杠的固定点数减少;后灯的组合式结构 Lafesta 采⽤易拆解线束图1-6 尼桑绿⾊部件标识
a )
b )
1-7所⽰。可再制造部件有11种,包括发动机、⾃动变速器、液⼒偶合器、电⼦控制模块、制动蹄、动⼒转向泵、⽆级变速器、发电机和起动机等。
⽇产公司积极促进塑料保险杠的回收和循环利⽤,主要采取作为维修配件和⽣产新零件的原料2种⽅法。这些做法在1992年就
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