长期以来,工业界一直遵循一种强调材料和能源线性流动的经济模式,即“获取-制造-废弃”的范式(Andrews, 2015; Nguyen et al., 2022; Chen et al., 2019; Rana et al., 2019; Iqbal et al., 2020; Zhang et al., 2021; Pujara et al., 2023; Sharma et al., 2023)。当前的生产和消费系统需要被可持续的系统所取代,正如可持续发展目标12所倡导的那样。实现这一目标需要采用循环经济原则,在生产和消费系统中实施再利用、回收、减少和再生等干预措施,特别是在MSW、生物质或氢能等清洁能源供应链中。在废物服务领域迅速兴起的清洁能源供应链中,MSW废物价值链既可能成为负担,也可能带来创造经济和环境价值的机会。鉴于全球产生的大量废物,循环经济模型已被应用于MSW领域。
循环经济(CE)模型通过闭环设计思维、循环逆向物流和技术整合来创建循环供应链,从而最大化资源效率并减少废物。鉴于MSW产生的废物量及其对生态和环境的影响(Pe?a et al., 2021; van Stijn et al., 2021; Br?ndstr?m and Saidani, 2022; Almadi et al., 2023),这一概念已被应用于MSW设施的评估中。MSW的处理过程从收集到处置整个生命周期都存在环境外部性;然而,通过实施循环经济干预措施,可以减轻对环境和资源的影响(Rajaeifar et al., 2015; Ayodele et al., 2017; Caicedo-Concha et al., 2021; Aldhafeeri and Alhazmi, 2022)。
近年来,为了优化固体废物流的环境成本,人们推广了综合固体废物管理系统。这些系统基于系统视角,提倡配置逆向供应链以改进废物管理并提高其效率。综合固体废物管理系统包括基于循环经济的干预措施,如收集废物、储存/分类以回收经济价值,创建反馈循环,最终将剩余物填埋。闭合生产和消费循环可以提高资源和环境效率,同时减少与废物管理系统相关的环境外部性。结构良好的综合固体废物管理系统,配备完善的收集点、再利用、回收和再处理等逆向流程,不仅能降低管理成本,还能减少碳排放并提高运营效率(Milutinovi? et al., 2017; Nabavi-Pelesaraei et al., 2017; Neo et al., 2021; Kouassi et al., 2022; Lingaitien? et al., 2022)。正在开发涵盖MSW供应链上下游操作的循环经济模型,以提升废物服务的环境绩效。此外,从循环供应链的角度来看,废物管理研究尚不充分,而这正是需要重点关注的领域。废物处理技术产生的排放物不仅影响人类健康,还带来其他生态影响,但这方面的研究相对较少。在这种情况下,MSW处理过程需要实现循环经济,通过缩小反馈循环将材料和能源封闭在系统内。循环经济(CE)要求重新思考工业系统,使其与自然系统协同运作,从而重新定义和优化资源利用方式以实现最大价值回收(Bocken et al., 2016; Panchal et al., 2021; Sazdovski et al., 2021; Kumar et al., 2023)。
生命周期评估(LCA)作为一种建模工具,可以分析整个生命周期的环境影响,识别出需要采取缓解措施的热点问题。综合固体废物管理(ISWM)通过“从摇篮到摇篮”(Cradle to Cradle)方法促进可持续废物管理(Othman et al., 2013; Yay, 2015; Pan et al., 2018; Aryan et al., 2019, Aryan et al., 2023; ?zer and Yay, 2021; Kumar et al., 2023)。LCA建模有助于识别成本效益高的技术和高效运营方式,因为MSW处理设施通常资本和资源密集型。在此背景下,基于LCA的建模可以作为决策工具,支持更有效的废物管理策略规划和实施(Bisinella et al., 2016; Anshassi and Townsend, 2021; Hossain et al., 2021)。将LCA用于环境影响评估,并将其与循环经济理念相结合,可以创建减少废物管理设施环境影响的技术设置和商业模式。通过将基于循环经济的资源和环境效率策略相结合,可以在产品/材料层面建立反馈循环,从而增强废物管理服务的价值创造(Bocken et al., 2016; Popi?a et al., 2017; Tutunchian and Alt?nba?, 2023; Harris et al., 2025)。尽管由于废物产生量巨大,MSW废物系统是必需的,但它们具有环境影响。处理过程(如堆肥和填埋)会导致严重的土地退化、毒性影响和全球变暖相关问题。这些废物处理系统的环境成本很高,可以通过循环经济策略来缓解多重挑战。同样,低效的收集系统也会导致资源消耗和健康风险。这要求重新评估处理策略,重点在于闭合材料或产品循环。循环经济(CE)有助于转变MSW系统,管理二次资源和废物。
虽然通过焚烧、热处理、填埋和回收等技术,废物管理领域的技术创新显著增加(Khoo, 2019; Maalouf and El-Fadel, 2020; Maalouf and Agamuthu, 2023),但对管理模型及其实施的关注仍在发展中。本研究将循环经济模型整合到废物价值链的技术中,是朝这个方向迈出的一步。
在废物管理系统生命周期评估的背景下,文献深入探讨了废物行业的科学影响及其环境影响。关于循环经济模型中废物价值链管理的研究仍然较少。Mantalovas和Di Mino(2020)、Rufí-Salís等人(2021)以及Schmidt等人(2020)的工作在这方面有所进展。相关文献正在逐步发展,本研究试图将基于LCA的建模与MSW系统的循环经济模型相结合,提供全面的视角。通过生产和消费视角来系统地理解LCA非常重要。本研究评估了较少研究的生态和人类健康指标的影响,因为MSW设施具有显著的毒性影响,这些影响与全球变暖和气候变化同样值得关注。现有文献主要关注MSW设施对全球变暖和气候变化的影响,而忽略了分类、分离、堆肥和填埋等操作对资源消耗和毒性的影响,这些影响表现为渗滤液产生、生态毒性以及循环经济的影响。
在市政领域,集成系统的实施正在加速,重点在于资源再利用、回收、再生和循环利用。评估循环经济在减轻环境影响方面的作用,以改进MSW设施的管理和升级。这项研究为MSW处理对生态环境影响的评估提供了宝贵的文献补充。
在这方面,可以在循环经济模型内探讨MSW废物的再利用、回收和再生潜力。基于循环经济的模型可以支持对MSW管理影响的科学评估,监管机构和政策制定者倡导将这些科学和管理方面结合起来,为城市废物管理服务提供系统解决方案。