可持續理念下的工業余料升級利用與設計實踐

李珊珊 左恒峰 王小義 （清華大學美術學院工業設計系 100084）

可持續理念下的工業余料升級利用與設計實踐

李珊珊 左恒峰 王小義 （清華大學美術學院工業設計系 100084）

由于工業化生產中帶來的環境污染和資源浪費，讓設計師不斷反思，出于對人類生存環境的負責和資源的高效利用，可持續設計觀念被更多的人提倡和接受。在可持續設計的發展歷程中，從綠色設計到引導人們可持續的消費觀念，但在其發展長河之中，對廢舊材料的高效利用始終是經久不衰的探討課題。從手工業到工業化大生產，產生的廢舊材料的種類到數量都有增長，因此，如何針對新時代工業余料進行更加高效的升級再利用，不斷的引發設計師們的探究和嘗試。本文將對廢舊材料現在的處理方式及其優缺點進行歸納，再從藝術設計的角度對其升級再利用的方式進行分析總結。最后基于國際高校聯盟低碳設計坊活動將不同材料再設計利用的方式進行設計應用與實踐。

工業預料；可持續設計；改造設計

一、引言

技術的不斷發展和人們消費需求的不斷增加，導致工業生產的高速發展。浩如煙海的工業產品一方面讓我們的生活變得便利舒適，另一方面也在耗費大量資源，并影響著我們的環境。未來生存環境和可利用資源成為人們普遍關注的重大問題之一。

為了與自然更加和諧的相處和共同發展，可持續發展的觀念被環境保護者提出，在1980年，“可持續發展”作為科學術語在《世界自然保護大綱》中被提出。在設計界，與此觀點相類似的“生態設計”，“綠色設計”“低碳設計”等一系列術語相繼出現。“生態設計”階段，對產品整個生命周期進行全面的思考。接下來進入“產品服務系統設計”及“社會創新與可持續設計”階段。即由實體的產品設計和實際回收材料的應用，轉向對商業生態和消費模式的關注。

從為了促進銷售的“有計劃地廢止制度”到更加關注環境和健康的“低碳設計”，如何選擇健康、環保的材料以及如何延長產品的使用周期成為設計師們貫徹可持續設計思想的具體措施之一。作為設計師，在設計初期就應將產品的短期使用壽命、便利性、美觀性與材料的回收利用等問題一起通盤考慮。讓產品不僅美觀、易用，更具有較長的生命周期以及對環境友好的回收利用方式。曾經經常被提到的3R理念（Reduce, Recycle, Reuse）其重點實際上在于關注對材料的分類處理和回收利用。

就目前的狀況來看，雖然眾多學者的關注度由利用廢舊材料轉向引導人們的消費模式，希望從觀念上根本的影響消費者，但讓他們將可持續觀念真正的運用和指導生活還有一段距離，尤其是在發展中國家。因此，在引導人們可持續的消費模式的同時，依然需要對已經產生的廢舊材料進行再利用和高效回收。讓人們從實際產品使用中培養環保意識，逐步影響和過渡到消費和生活觀念的進步。因此，如何減少生產過程中產生的大量廢料、余料對環境的破壞并如何進行再利用以提升其可用價值，是值得我們思考和身體力行且可以立竿見影的事情。在工業余料以一種新的形式被充分利用獲得再生的同時，其在社會和公眾中也猶如潤物細無聲般的傳播著可持續理念的思想，發揮其宣傳價值，因此這也是很有意義和很有趣味的事情。

下面，我們將對目前工業余料處理的狀況，以及對工業余料再設計應用的探索進行簡要介紹。

二、關于工業余料

工業余料是指產品在工業化大批量生產過程中產生的零件殘次品或廢棄的余料。由于無法被組裝成完好產品，很多尚有價值的工業余料和廢料被閑置和丟棄，造成一定的資源浪費。

目前工業余料主要以不可降解的聚合物及由多種不同材質組成的復合材料居多，為降解和分類再利用造成了很大困擾。塑料如聚氯乙烯（PVC）板、橡膠薄膜、聚酯（PET）反光板、高溫板、聚丙烯（PP）線筒、塑料瓶蓋、瓶坯等。復合材料有帶涂層的包裝袋、電路板邊框等。（如圖1、圖2所示）

圖1

圖2

按照某些傳統的處理方式來處理工業余料，會造成對環境不可逆的污染，對人類健康造成損害，也會增加回收和運輸的成本。目前工業余料和廢料的處理方式主要包括以下幾種：

1.焚燒：在焚燒過程中，可以產生部分工業余能，作為能源再利用，但在此過程中會產生大量的有毒有害氣體，例如二氧化碳、二氧化硫、二噁英等。嚴重危害環境和人體健康。

2.填埋：以填埋的方式處理工業廢料是較為常見的方式，但該方法無法將廢料短時間內分解，需要幾年、幾十年甚至更長的時間，尤其是難分解聚合物等材料，如遇復合材料中含有有毒有害物質，填埋后會污染土地和水源，進而污染植被、莊稼和飲用水。對人體造成嚴重傷害。

3.回爐：對于可塑性材料，可以使用回爐的方式再利用，通常高溫融化余料，使其恢復成原料后再利用。該方式可以在一定程度上對工業廢料及余料進行重復利用，但這種做法會產生二次能耗和二次污染，釋放出有害物質，同時也會降低材料的使用特性。

4.升級利用：將廢棄的工業余料根據材料的物理特性及感覺特性進行重新設計和使用，帶給人們優美的造型和全新的產品體驗。這些材料可以被用于制作一個新的產品，也有可能作為某個產品的零配件，充分挖掘這些材料的潛力，既不產生新的污染和能耗，又能夠賦予廢棄材料以新的生命。

可被升級利用的材料及方法：

1.塑料：如有機玻璃展架、瓶坯、PVC管、塑料片等。可以利用透明塑料材質的透光性，與燈光進行結合，或通過打磨等方式對表面進行處理，豐富材質表面效果，又能掩蓋瑕疵；管材可以結合空心的特點，充分利用中空部分，起到儲存或約束作用；也可以對管材外壁進行創意設計，包括繪畫、打孔等；或通過不同切割方式，探索截面邊緣的造型。

2.橡膠：如輪胎等，在物理性能上可以利用橡膠可逆形變的高彈性能，以及較大的摩擦力，設計耐磨且可彎折的造型。或利用橡膠材質的柔軟，進行折疊、粘合等工藝。橡膠還可配合其他材質、如塑料、纖維等，進行軟、硬材質的搭配設計。

3.竹木：竹木材料的邊角料通常為板材、片材或不規則的形態等。在此基礎上，再進行的創意和設計需要根據竹木自然溫和的手感及色彩，以及抗壓、抗折的特性。并通過激光雕刻、噴漆、木刻等多種手段，對竹木的表面及手感進行豐富，增加一定的審美趣味。

4.織物：根據織物的大小及色彩，可進行圖案類創作，如拼布等。再利用織物具備的包裹功能，可被制作為生活中的多種產品，如背包、隔熱手套等等。也可將織物與金屬、塑料等硬性材料進行結合，是的軟硬材料相互對比，產生視覺上及觸覺上的豐富感受。

5.金屬：利用金屬堅硬的材料特性，可被用于制作框架或隔板等需要支撐重物的產品。并可以利用不同的表面處理方式豐富金屬的表面效果，如拉絲、陽極氧化、拋光、噴砂等工藝。

（以上每一類都要舉出幾個現有的設計師作品作為案例，圖片展示，標出作品名稱，設計師名字，材料種類。）

工業余料升級再利用的意義：

1.降低環境污染：通過對工業余料的再設計再利用，減少了在回收過程中產生的廢水、廢氣等對環境的污染。同時也避免了廢料回收的運輸及人力成本。

2.傳播環保理念：通過使用具有低碳、可持續理念的產品，讓民眾加強環保意識。同時鼓勵企業和設計師，加強對工業余料的開發力度和創意設計。將觀念從設計者、生產者傳播和推廣到使用者。提升大家的環保理念。

3.提升材料價值：在工業化生產中產生的工業邊角料經常被作為廢品丟棄或閑置，沒有充分的挖掘他們的再利用潛力。而當這些廢料的潛在價值被再次開發出來，可能會發展出更多新商機。如58度優視燈（如圖3所示）是3M臺灣分公司意外挖掘出邊角料的新功能，從而開發的一款護眼燈產品。因此，對余料、廢料的再設計可以提升其價值并發現更多商機。

圖3

三、工業余料改造設計應用探索

筆者于2014年4月，參加由英國大使館文化教育處、廣州市萬綠達集團、廣州市低碳產業協會、同濟大學設計創意學院聯合主辦，為期10天的“2014國際高校合作：基于低碳設計的工業廢棄物升級利用”創意設計工作坊。該工作坊參與者來自英國、中國12所著名設計院校的四十多名師生，在為期10天的活動期間，以15種工業廢棄物和9種商業廢棄物及社區居民家庭廢舊物資為原料，進行創意設計并現場加工制作，讓通常被回爐處理的廢棄物蛻變為十三組令人驚艷的藝術作品。筆者所在團隊由清華大學美術學院王小義老師帶領筆者以及江南大學的袁月同學，根據主辦方提供的工業廢料及余料設計了一款“小型家庭廚余垃圾堆肥及果蔬種植籃”的產品。

該產品的功能理念是源于通過對社區的實地探訪，發現現有對分類處理垃圾的廚余垃圾桶只起到分類儲存的作用，其形態和普通垃圾桶并無差異，只是印有“廚余垃圾”等字樣或相關圖案。待社區將住戶們的廚余垃圾統一回收后再運輸到指定地點進行回收處理，這其中就會產生大量的人力成本和運輸成本，這過程中其實也是在消耗資源。由于果蔬皮等廚余垃圾是可生物降解的物品，它們能夠分解并把生物養分返回到土壤中，具有很高的可利用價值。于是我們希望鼓勵居民將自家廚余垃圾進行堆肥處理，利用堆肥產生的養料來種植蔬菜及植物。將“垃圾”循環利用，滋養蔬菜，進入廚房，而再次產生的新的廚余垃圾將進行新一輪的堆肥和種植循環中。由此，減輕廚余垃圾集中回收和運輸成本，培養居民的可持續概念，同時讓他們享受可持續的成果。（如圖4）

圖4 產品循環理念

該產品由PVC方管、有機玻璃展架、反光板及塑料瓶坯等工業余料制成（如圖5）。產品的整體框架采用PVC方管，方管兩端為開放式端口，因此裁切后可以互相穿插，再以塑料釘進行加固。整個框架可以被提起來，放置于房間內的各個角落。既有使用價值——種植蔬菜又有可以觀賞花卉。框架內，上半部分是果蔬皮等廚余垃圾的堆肥盒，由有機玻璃展架切開后再粘合制成，盒子底部連接六個塑料瓶坯，起到“滴灌”的作用，而該堆肥盒與瓶坯結合后的造型，讓人聯想到了奶牛，而其意義也是產生養料。再加上堆肥過程食物會腐爛，影響美觀，因此將該堆肥盒表面部分打磨成奶牛紋的磨砂效果，凸顯產生養料的語義，又增加趣味性。該種植籃的下半部分是由反光板折疊制作的蔬菜種植筐，由于底部是封閉的所以可以澆水、營養液滴灌等。同時它是活動的，當蔬菜種植好需要整體清理時，可以將它提出并替換其他籃子等，方便使用。（如圖6）

圖5 使用材料

圖6

該設計的初衷，不僅僅為了短暫地延長材料的使用壽命，降低回收成本，更重要的是希望通過視覺化的循環過程使人們更好地理解生態設計，建立起循環利用的意識。同樣，對于工業余料產生的廠家，可以創造新的盈利創新點，使廢棄的材料重新被利用，創造新價值。

圖7 產品實物照片1

圖8 產品實物照片2

（設計團隊成員：李珊珊、王小義、袁月）

綜上所述，對工業余料和廢棄物的再設計具有較為廣闊的應用前景，同時既可以作為個性的代表又傳播了環保理念，作為具有低碳理念和環保意識的設計師，不僅要開發工業余料的價值，同時幫助人們培養環保意識。環保意識的建立，需要長時間的努力和積累，只是靠宣傳和教育還不夠，還需要讓低碳環保的概念充分的融入到生活中，正如“家庭堆肥果蔬種植籃”讓人們充分體驗低碳創造的過程，以及享受低碳創造的果實。

[1]（美）威廉·麥克唐納，（德）邁克爾·布朗嘉特著． 《從搖籃到搖籃：循環經濟設計之探索》．同濟大學出版社，2005．

[2]劉新．《可持續設計的觀念、發展與實踐》．創意與設計，2010（2）．

[3]趙超．《生態實效設計范式——國際高校低碳設計工作坊巡禮》．紙上裝飾，2013（06）．