基于生態成本的廢紙產業政策、市場結構和生產工藝優化

戴鐵軍 趙鑫蕊

摘 要：針對廢紙回收利用過程中經濟與生態環境之間的矛盾，以物質流為載體，構建廢紙回收利用體系的價值流。在此基礎上，界定了廢紙回收利用體系生態成本的內涵，并建立其生態成本核算模型。以廢紙回收利用體系生態成本最小為目標函數，以經濟效益、生產工藝條件、國家政策和行業標準為約束條件，進行優化設計。結果表明，優化后生態成本為1385.69 元/t，與優化前相比下降了456.8 元/t，降幅達24.79%；經濟效益增加到1326.95 元/t，比優化前提高了13.51%。建議加強廢紙回收打包企業集約化發展，提高大型打包廠比例；適當控制廢紙價格，避免廢紙價格過高；國家對廢紙回收利用企業進行適度經濟補償，將有助于廢紙回收利用體系的經濟發展與生態環境的雙贏。

關鍵詞：生態成本；廢紙回收利用體系；產業政策；市場結構；優化

中圖分類號：TS724

文獻標識碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2018.04.003

Abstract：Aiming at the contradiction between the economy and ecological environment in the recycling process of waste paper， using the material flow as a carrier to construct the value flow of waste paper recycling system. The connotation of ecological cost of waste paper recycling system was defined， and its ecological cost accounting model was established. Taking the minimum ecological cost of waste paper recycling system as the objective function， the optimal design was based on the constraint condition of economic benefits， manufacturing process conditions， national policy and industrial standards. The results showed that the ecological cost was reduced to 1385.69 yuan per ton after optimization， which was down by 456.8 yuan per ton compared with that before optimization， and the decrease was 24.79%. At the same time， the economic benefit increased to 1326.95 yuan per ton， 13.51% higher than that before the optimization. It was suggested that the enterprises of waste paper recycling ought to develope intensively in the future， increase the amount of largerscale packing plant； properly control the price of waste paper， avoid the high price of waste paper. A moderate economic compensation to waste paper recycling enterprise from government， would be benefit to both economy and ecological environment.

Key words：ecological cost； waste paper recycling system； industrial policy； market structure； optimization

隨著我國城鎮化和工業化進程的加快，經濟發展速度的不斷提高，資源約束趨緊、環境污染嚴重和生態系統退化的問題也日益嚴重。雖然我國資源總量較大，但人均占有量低，人均淡水資源僅為世界人均水平的1/4[1]，人均森林面積也不足世界人均占有量的1/4[2]，國內主要金屬資源嚴重短缺，天然礦產儲量低且品位不高，重要支柱型礦產多為短缺，長期依賴進口，鋁土礦、錳礦、銅礦等重要礦產的產量世界排名比儲量靠前，我國礦產資源的開發強度遠高于世界平均水平。城市垃圾累計積存量高達70 億t，約2/3的城市處于垃圾包圍之中[3]。傳統的“高投入、高消耗、高排放”的線性經濟發展模式，加劇了我國的資源環境問題。在此背景下，再生資源回收利用正逐漸成為緩解資源環境危機、實現可持續發展的重要手段。近年來，再生資源綜合利用水平快速提高，2014年我國廢鋼鐵、廢有色金屬、廢塑料等十大類再生資源回收總量約為2.45億t，回收總值為6446.9億元[4]，很大程度上降低了我國的資源環境壓力。

我國木材資源短缺問題同樣嚴重，有研究[5]指出：“我國將威脅世界森林資源，到2031年中國將耗盡全球森林”，木材資源的稀缺性與社會發展對木材的剛性需求的矛盾日益尖銳。因此，開展木材資源的回收利用對保障我國木材安全有著重要的意義。廢紙是一種重要的二次資源，有著“城市森林”的美稱。在保障國家木材資源安全的背景下，大力開展廢紙回收利用，以廢紙為原料生產再生紙已經成為一種趨勢。目前，我國廢紙回收率達到72%，廢紙漿占全年紙漿消耗量的65%，廢紙已經成為最主要的造紙原料。但是，在廢紙回收利用過程中，也出現了一些環境問題，并且出現了廢紙循環利用不經濟的現象。因此，廢紙回收過程是否經濟、高效，是否在最大程度地降低了對環境的損害，如何使廢紙回收利用體系更高效的運轉，如何使廢紙回收實現經濟發展和環境保護雙贏的目標，仍需進一步研究。

鑒于此，國內外很多學者對“廢紙回收利用環境影響”問題開展了大量研究。Finnveden等人[6]采用生命周期評價（LCA）方法對比分析了廢舊包裝材料的循環利用過程和焚燒處理過程的環境影響，認為循環利用過程能耗較小；Merrild等人[7]明確了利用生命周期評價方法研究廢紙回收和焚燒的系統邊界，總結了各生產流程的重要數據；Bystr等人[8]建立纖維物流模型，探究熱能利用與回收制漿的最優化比例，分析了不同生產流程間物質聯系對生產過程中的環境影響，探討相連接的兩個工序資源消耗、能源消耗量和環境影響的分配方式；馬倩倩等人[9]基于生命周期評價方法對廢紙造紙的碳足跡進行核算；趙會芳等人[10]認為廢紙再生的原材料、能源消耗小于木材造紙，環境影響亦小。相關研究主要是針對廢紙等幾種不同處置方式的環境影響，包括廢紙回收生產再生紙、焚燒、填埋以及與原生木漿配用造紙幾種不同的處置，分別計算不同生產方式的資源、能源消耗造成的環境影響，并比較各種處置方式的優劣。

由上可見，目前尚未見從生態成本角度對廢紙回收利用體系進行優化分析。而且現有研究多基于生命周期評價方法，對資源消耗量、環境影響分析的結果都是非價值量，與實際生產成本有很大的差距。在指導企業實現經濟發展與環境保護雙贏目標方面，還存在較大困難。此外，廢紙回收利用過程是由一個個生產工序組成的，在回收利用過程中，新物料的投入、不合格產品或廢棄物的循環和排放在生產過程中經常發生，各生產工序內部資源和能源投入量以及廢棄物產生量均隨物料流的改變而產生變化，不僅物料在生產工序中的流動情況對系統的生態負荷有很大影響，而且對生產工序的生態效益也有著至關重要的影響。

因此，將生態成本引入廢紙回收利用體系中，以物質流為載體，構建廢棄物回收利用體系的價值流。在此基礎上，建立起反映廢紙回收利用各工序之間物質流動對環境影響的生態成本核算模型，并以生態成本最小為目標建立優化模型，對廢紙回收利用體系進行優化計算與分析，并提出相關建議。

1 生態成本的界定

生態成本的研究尚處于起步階段，其研究主要集中在農業生產、礦產開采和大型施工工程等對生態環境依賴程度高、生態負荷大的領域。研究內容主要是生產過程造成的環境影響，更側重于環境成本的核算。在生產過程中，資源開采的環境影響與生產過程的環境影響同樣重要。但是，現有生態成本的研究僅局限于生產后端的環境成本，而忽略了生產前端資源開采和使用造成的資源成本[11-12]。

因此，基于前人研究成果，本研究將生態成本界定為：生態成本是指生產過程中，資源使用和生產過程對生態環境造成影響的價值。生態成本是對整個生產過程的生態環境影響的綜合核算，既包括資源使用造成的生態環境影響價值，也包括生產過程造成的環境損失價值。

生態成本按產生源分類可以分為資源成本和環境成本兩類。資源成本是生產過程使用資源所造成的生態環境損害的經濟價值，包括資源的經濟價值、資源耗減成本。環境成本是指生產過程中造成的環境損害價值，是生產過程造成的生態環境損害成本。其中，資源耗減成本是指資源開采過程中因開發利用資源而減少的實體資源數量的價值；生態環境損害成本則是指生產過程中對人類社會和生態系統產生不利影響和損害的貨幣估值。

資源成本與資源本身的性質和生產工藝相關，環境成本則與生產工藝和廢棄物處理水平有關。資源成本、環境成本越高，則生態成本越高，說明該生產過程的資源環境性能越差，反之亦然。

生態成本按成本的性質分類可以分為內部成本和外部成本。內部成本就是指實際生產成本，包括材料成本（Material Cost，M）、能源成本（Energy Cost，E）、廢棄物處置成本（Waste Management Cost，W），分別代表生產過程中資源購置的成本、能源使用的成本、不合格品（廢棄物）的處置成本。外部成本（Outside Cost，O）則包括造成資源耗減、生態環境損害兩部分成本。內部成本和外部成本是基于實物生產量的角度進行計算的，內部成本可以通過企業會計核算獲得，外部成本以資源、能源消耗量為基礎采用特定方法進行核算。因此，通過對內、外部成本進行核算，可以計算出生產過程的生態成本。

2 廢紙回收利用體系生態成本核算方法

2.1 生態成本與物質流的關系

工序是生產過程中的基本單元，工序的成本構成情況既有特殊性，也具有普遍性。圖1顯示了生產流程中某一工序Pi的物質流與價值流之間關系，并給出了工序Pi的生態成本構成情況。

在實際生產過程中，原料投入生產工序后，伴隨著能源、人力的消耗，部分原料得到有效利用產出產品/半成品，另一部分則轉化為不合格制品和廢棄物。在工序Pi的生產過程中，內部成本包括三部分：① 材料成本，即廢紙、脫墨劑、水等原料的費用；② 能源成本，包括煤炭、燃油、電力等能源消耗的成本；③ 廢棄物處置成本，產生廢棄物后無害化、資源化處置費用。外部成本包括兩部分：① 原料和能源的投入造成資源耗減價值，即資源耗減成本；② 不合格產品和三廢處置的環境損害價值，即生態環境損害成本。

由圖1可知，內外部成本既相互獨立，又有著內在的統一，兩者的大小都取決于生產過程的價值流動情況。價值流描述的是物質在流動過程中價值的變化情況。生態成本的核算過程就是對價值的重新分類、歸集、分配和處理。價值是物質與生態成本之間的橋梁，物質流是價值流的載體，同時價值流則是物質流動在經濟層面的體現，價值流分析為生態成本核算提供支撐。生態成本的大小與物質流動的情況關系密切，與生產過程的資源、能源投入，以及生產流程中的廢棄物（不合格產品）的排放、循環情況等息息相關。

2.2 廢紙回收利用體系生態成本核算模型

由上可知，在廢紙回收利用體系中，生態成本為材料成本、能源成本、廢棄物處置成本及外部成本之和，見公式（1）。

式中，EC為生態成本；M為該生產過程的材料成本；E為生產過程的能源成本；W為生產過程的廢棄物處置成本；O為生產過程的外部成本。

值得注意的是，材料成本、能源成本和廢棄物處置成本是對工序內投入資源、能源和排放污染物的價值核算。本研究以物質流分析方法為基礎，以各個生產過程中實物量為紐帶，通過各項物質的質量乘以其相對應的價位，而后分別加和進行計算。環境負荷的核算采用定量化價值計算的方法進行，日本開發的LIME環境影響評價方法（lifecycle Impact Assessment Method based on Endpoint Modeling）是LCA的一部分，基本符合我國廢紙回收行業的現狀。因此，本研究采用LIME方法核算資源耗減和生態環境損害所引起的生態成本。

式中，m為各種物質的質量；e為各階段消耗的各種能源；V為各種物質在生產過程中的價位；K為各種物質對應的LIME系數；j、h、l為該生產階段的各項投入的原料、投入的能源和產生的廢棄物。

3 廢紙回收利用體系的優化分析

3.1 邊界范圍確定

紙張經過使用變成廢紙后的主要流向有3個：回收利用、焚燒和廢棄。圖2所示為我國廢紙的主要流向情況。相關研究表明，焚燒的比例為18.75%，填埋比例為46.70%，回收利用的比例為31.44%，其他利用比例為3.11%[13]。

可見，由于焚燒、填埋過程的污染大、資源效益低。廢紙經回收生產再生紙是今后廢紙處置的重點方向。因此，本研究針對廢紙回收、分揀、打包、運輸、生產整個過程，建立生態成本核算體系，定量分析廢紙回收利用過程對生態環境的影響。此外，本研究只考慮在國內回收、生產所造成的生態環境影響，從境外進口的廢紙不考慮其運輸過程造成的成本和環境損害。在再生紙生產的過程中，使用的原生木漿也不考慮其運輸的生態成本。

3.2 變量選擇

本研究以廢紙生產箱紙板為例，并結合廢紙回收利用體系實際情況，確定優化模型的變量。

（1）箱紙板各原料質量和占比

國產廢紙m11、美國廢紙m12、原生木漿my，以及此3種原料的添加比例x1、x2、x3。由于不同原料生產出的箱紙板的性能、產品的出售價格存在差距，所獲得的經濟效益也不一樣。同時由于原料不同，產品生產過程的生態成本和產生的環境效益也不相同。

（2）不同打包廠所占比例

大型打包廠占比y1、中型打包廠占比y2和小型打包廠占比y3。3種打包廠使用打包機械差距很大，隨著“兩網融合”、再生資源產業集約化發展等因素的影響，各打包廠的占比將會產生變化。

（3）碎漿、篩選、抄紙階段的電耗和煤耗

碎漿階段的噸紙電耗e1，篩選階段的噸紙電耗e2，抄紙階段的噸紙電耗e3和煤耗mc。由于不同原料的生產過程對能源的需求情況不同，所以將碎漿、篩選、抄紙階段的電耗和煤耗作為變量進行優化分析。

（4）抄紙階段COD排放量

抄紙階段的COD排放量mCOD，與原料種類關系較大，以國產廢紙為原料產生的COD最大，進口廢紙其次，商品漿抄紙的COD產生量最小。

（5）廢紙價格

廢紙價格Vwp波動較大，最低時價格低于1000 元/t，最高時達1700 元/t以上。雖然價格是由市場供需決定的，但可以通過優化建模確定一個比較合理的價格趨勢，通過宏觀政策調控使實際市場價格在優化價格附近波動，從而促進廢紙回收利用體系健康發展。

（6）增值稅退稅比例

根據國家有關規定，廢紙占產品原料70%以上且滿足行業污染排放要求，可享受退稅50%的優惠政策。但是，此政策是否能最大效力地提高廢紙回收利用水平尚需進一步驗證。本研究在原有政策的基礎上進行修改，退稅金額SA由增值稅退稅比例T確定，即為式（3）。

式中，P為箱紙板產品的售出價格；17%是增值稅繳費比例。

由調研知，廢紙的回收主要力量仍是回收小販，實際生產的細節情況難以收集，優化難度較大。因此，不作為優化建模的重點。

3.3 目標函數建立與約束條件確定

3.3.1 目標函數建立

以第2節生態成本核算模型為基礎，建立以生態成本最小為目標函數的廢紙回收利用體系優化模型，即式（4）。

3.3.2 約束條件確定

結合廢紙回收利用體系的特點，確定三類約束條件：一是企業經濟效益不降低；二是等式約束，即生產過程的物料守恒與能源平衡；三是不等式約束，即依據國家、行業和企業的標準、規程等要求，確定廢紙回收利用體系中新鮮水消耗量、廢水產生量、COD排放量等的上下限值。

3.3.2.1 經濟效益

此外，由調研知，實際生產過程的能耗在10%的范圍內波動。再有，因為箱紙板采用掛面漿生產，不同漿種通過不同網層分開抄造，所以分別調研不同原料的生產數據，并在此基礎上確定約束條件。此外，還有較多涉及生產企業工藝參數的約束條件，出于保密原因，在此不一一列舉。

3.4 數據來源

箱紙板主要是以廢紙為原料生產的再生紙，本研究選取箱紙板的生產過程為研究對象。此外，以北京地區紙張的廢棄、回收、分揀，并運輸到周邊省市生產箱紙板的過程為例，開展廢紙回收利用體系的生態成本優化計算與分析。廢紙回收利用體系主要包括：回收、分揀、運輸、碎漿、篩選、抄紙等主要的生產工序。在中國再生資源協會廢紙分會的幫助下，本課題組到相關廢紙回收利用企業調研，進行數據收集。限于篇幅，在此不一一列舉相關數據。

3.5 廢紙回收利用體系優化計算與分析

在上述分析基礎上，以廢紙回收利用體系生態成本最小為目標函數，在滿足相關約束條件下，通過運行Lingo軟件進行優化求解。優化結果如表1所示。

由表1可知，優化后的廢紙回收利用體系生態成本為1385.69 元/t，相比優化前生態成本1842.49 元/t，下降了456.8 元/t，降幅達24.79%。與此同時，優化后的廢紙回收利用體系經濟效益達到了1326.95 元/t，比優化前提高了158.02 元/t，升幅達13.51%。可見，在廢紙回收利用體系生態成本降低的同時，可有效提高其經濟效益。以下分別就原料比例、能耗及污染排放、大中小型打包廠比例、廢紙價格和增值稅退稅比例進行優化前后的對比分析，并結合實際提出相關建議。

3.5.1 原料比例

由表1可知，優化前后生產箱紙板的原料均為100%國產廢紙，國產廢紙的投入量由原來的1.15 t/t降為1.12 t/t。表明使用國產廢紙是我國造紙業今后發展的方向。雖然添加進口廢紙和原生木漿能夠提高產品售價，但是也增加了生產成本?？梢姡瑖掖罅Πl展廢紙回收利用、限制廢紙進口的政策，符合我國廢紙回收利用的發展方向。因此，國家應進一步鼓勵使用國產廢紙進行再生紙生產。此外，原材料投入量由優化前的1.15 t/t降低到1.12 t/t，進一步說明提高箱紙板生產的成品率、生產效率，降低企業生產過程中的排渣率，避免在疏解、排渣過程中將合格的制漿纖維帶出，可減少原材料的投入量。因此，在回收、分揀過程中提高分揀效率，將廢紙中摻雜的沙石、塑料等分揀出，規避不法商販為提高自身收益在打包紙中摻雜各種廢渣的行為，將有助于減少原材料投入量。

3.5.2 能耗及污染排放

由表1可見，每生產1 t箱紙板抄紙工序的煤碳消耗量由優化前的285 kg/t，降低到優化后的283 kg/t，降幅達0.70%，下降幅度較低。碎漿、篩選和抄紙能耗分別由優化前的20 kWh、80 kWh和230 kWh，下降到優化后的19.61 kWh、72.00 kWh和207 kWh，降幅分別為1.95%、10%和10%。CODCr排放量由優化前的20 kg/t，下降到優化后的13.59 kg/t，下降了12.05%，降幅度較大。由上可見，提高生產工藝水平和管理水平，是優化廢紙回收利用體系的重要途徑。因此，加快開發和引入新設備、新工藝，提高廢紙回收利用的創新意識；加速廢紙回收利用產業與新興產業的融合，結合物聯網、云計算技術、現代物流業等新技術、新平臺，提高廢紙回收利用體系的回收效率；淘汰落后產能，提高能源利用效率，降低生產過程的資源、能源浪費，將是降低廢紙回收利用體系生態成本和環境影響的重要途徑。

3.5.3 大、中、小型打包廠的比例

由表1可知，大、中、小型打包廠的比例由優化前1∶3∶6，變為優化后的1∶0∶0。可見，廢紙回收利用體系應以大型打包廠為主，逐步淘汰中、小型打包廠。雖然現實回收利用體系難以實現上述理論結果，但這是一種發展趨勢，建議有條件的地方企業先行先試。因為大型打包廠采用全自動打包機，其噸紙的生產功率為0.4 kWh，低于手動打包機的0.5 kWh和半自動打包機的0.44 kWh。而且大型打包廠的處理能力250 t/d，也遠高于手動打包機的20 t/d和半自動打包機的90 t/d，大型打包廠帶來的規模化效應也會大大促進廢紙回收產業正規化、環?；?、高效化發展。此外，在大型打包廠分揀打包，不僅能最大程度地提高分揀效率，而且可最大程度地遏制不法商販為提高自身收益在打包紙中摻雜各種廢渣的行為。

因此，在今后發展中要著力提高回收產業的集約度，逐步提高全自動打包設備的比例。國家和地方政府應出臺相關政策，建立合理有序的回收體系，加大對無照回收游商的清理整頓力度，建立大型廢紙物流中心，并設置激勵政策鼓勵回收散戶向廢紙回收中心集中。

3.5.4 廢紙價格

廢紙價格由市場的供需關系決定。本研究通過優化計算確定的價格僅為宏觀調控廢紙價格所給出的方向性數據。由表1可知，廢紙價格由優化前的1200 元/t，降低到優化后的1100 元/t?？梢?，當廢紙價格較低時，再生紙生產企業使用國產廢紙的積極性較高；當國產廢紙價格高于進口廢紙時，企業更傾向于使用價格較低的進口廢紙，對國內廢紙回收利用的發展不利。因此，國家可通過宏觀調控降低廢紙價格過高帶來的負面影響。出臺相關標準，使行業發展有據可依。與此同時，要嚴厲打擊惡意炒作廢紙價格的違法行為，例如當廢紙價格過高時，政府可通過行政手段適度加以干預。

3.5.5 增值稅退稅比例

由表1可知，增值稅退稅比例由優化前的50%，上升到優化后的62.20%。從另一個側面反映國家應加大對廢紙造紙的企業的鼓勵力度。政府對廢紙回收利用的財政補貼能夠提高經濟效益，提高企業使用國產廢紙的積極性，從而促進廢紙回收利用體系的健康發展。因此，在國家政策允許的范圍內，適度提高增值稅退稅比例，以提高企業廢紙回收利用的積極性。

4 結 論

（1）界定了廢紙回收利用體系的生態成本，它既包括資源使用造成的生態環境影響價值，也包括生產過程造成的環境損失價值。

（2）以生產1 t箱紙板為例，當國產廢紙投入量分別為1.12 t，煤炭消耗量283 kg/t，碎漿、篩選、抄紙能耗分別為19.61 kWh、72.00 kWh、207 kWh，CODCr產生量17.59 kg/t時，生態成本達到最小值1385.69 元/t，與優化前相比下降了456.8 元/t，降幅達24.79%。與此同時，經濟效益上升為1326.95 元/t，比優化前提高了13.51%。

（3）加強廢紙回收打包企業集約化發展，提高大型打包廠的比例；適當控制廢紙價格，避免廢紙價格過高；國家對廢紙回收利用企業進行適度經濟補償，以促進廢紙回收利用體系持續健康發展，將促進廢紙回收利用體系經濟發展與生態環境的雙贏。

參 考 文 獻

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（責任編輯：常 青）