基于區塊鏈技術的生活垃圾生態循環系統構建研究

李雅婷 郭春榮 章璐馨

（寧波工程學院，浙江 寧波 315211）

一、引言

為了應對全球環境發展問題，實現綠色經濟增長，2015 年，巴黎氣候變化大會達成了《巴黎協定》，2016 年，中國加入《巴黎氣候變化協定》，將節能、減排、增效等綠色指標納入中國經濟的發展目標[1]。作為擁有14 億人口的大國，如何處理生活垃圾成為其中一個必需攻克的難題。2017 年，《生活垃圾分類制度實施方案》正式實施，為中國垃圾分類制定了行動路線及具體措施。2019 年，中國出臺了《上海市生活垃圾管理條例》，拉開了中國垃圾分類行動的序幕[2]。

目前，生活垃圾分類活動已經遍布全國各個城市。作為循環經濟的源頭之一，垃圾分類的重要性毋庸置疑，但垃圾分類的意義卻體現在實施的效果及垃圾的何去何從，即垃圾是否真正實現了科學分類，分類后的垃圾是否納入了生態循環系統[3]。眾所周知，垃圾的生態循環利用一直具有集中化及技術密集型特點[4]，而廣大城鄉居民又呈現出分散的點狀分布，增加了生活垃圾分類及可再生利用的復雜性。構建基于區塊鏈技術的信息系統，從技術及制度兩個方面探索解決生活垃圾的有效分類及循環處理問題。

二、生活垃圾分類中存在的問題

我國生活垃圾分類依靠立法及各層級的宣傳，具有一定的強制性并制定了相應的處罰措施，這樣做的優勢是具有一定的輻射面且會產生立桿見影的效果，但自覺分類投放垃圾的良好習慣，應加強激勵機制。雖然在具體實施過程中產生了“搭把手”等智能投遞方法，方便城鄉居民投放可回收利用垃圾，產生了良好的社會效應，缺乏激勵機制、化被動分類為主動投放而言，缺乏更加廣泛的輻射效應。

在現實生活中會產生這樣的現象，盡管經過居民對垃圾的一次分類，但要真正實現垃圾生態循環利用仍然需要經過一定的二次分類[5]。主要原因如下，首先，目前所采用的垃圾回收設施相對比較簡單，導致垃圾分類出錯的概率較大。其次是垃圾分類運輸設施不足，混裝運輸現象時有發生，使垃圾的一次分類意義大打折扣。此外，垃圾分類標準及細化知識宣傳缺乏智能化手段及設施加以輔助，居民在具體分類過程中常常需要憑借自己的經驗做出判斷，難免會發生分類錯誤現象。

居民在進行垃圾分類時需要投入一定的時間成本，而且垃圾分類越細花費的時間越多。不同城市及同一城市不同居民的時間的機會成本不同，對于生活在如上海、北京這樣大城市的工作強度較大的一些人來說，垃圾分類質量很難持續性保持，因此，一些社區不得不設置分類指導人員指導垃圾分類，同時花費時間進行二次分揀，在一定程度上增加了社會負擔。

三、基于區塊鏈的垃圾生態循環信息系統建立

（一）確定垃圾生態循環信息系統主體

實現生活垃圾的生態循環利用首先要厘清系統的主體，從而將所有的主體都以系統節點形式對等建構于統一的垃圾生態循環信息系統中。生活垃圾生態循環系統涉及主體：居民所在的社區及負責處理垃圾的有資質的企業，他們建立倉庫或回收站點，同時對于特定垃圾提供上門回收服務；環境保護部門，他們設置減量中心等機構負責處理垃圾；資源回收處理企業，他們收集一些可以再生利用的垃圾，變廢為寶；購買經過處理的垃圾的企業，實現垃圾的再利用。

（二）設計垃圾生態循環信息系統智能合約

通過分析生活垃圾分類中存在的問題不難發現，有效的激勵機制及透明的信息對于建立高效的垃圾生態循環系統至關重要。將區塊鏈智能合約引入垃圾生態循環信息系統，從而保證生態循環系統主體能夠公平對等交易。區塊鏈智能合約的主要功能是以數字形式定義垃圾生態循環系統各個主體的權利及義務并由計算機系統自動執行。智能合約模塊負責提供系統數據交互接口，包括了合約生成和合約執行兩個子模塊，合約生成子模塊負責在一定的法律體系下，將合約代碼寫入區塊鏈系統底層，完整地保存整個系統主體的數據，并針對不同用戶提供了不同程度的數據查詢功能，不僅能保證數據公開透明、可追溯、不可篡改，同時也兼顧了隱私數據的加密保護；當有上傳、查詢等操作時，合約執行子模塊負責運行智能合約代碼。自動執行機制保證無論何種條件下相應的系統交易活動都會發生，有效地避免了由信用問題引起的糾紛。

（三）構建垃圾生態循環信息系統平臺

垃圾生態循環信息系統平臺是整個系統的神經中樞，發揮信息接收、處理及分析功能，系統主體協同制定的各種激勵機制也通過此平臺加以具體實施（見圖1）。信息平臺以區塊鏈技術為介質，將用戶、政府及企業等生態系統主體加以對等連接，使垃圾分類、回收、再生、處理、再利用整個生命周期的具體情況以可視的狀態加以呈現[6]。通過信息系統的有效運行，提升垃圾生態利用率，用戶知道了垃圾的何去何從，以生動的形式激勵用戶從源頭減少垃圾的產生量。而且，各級生態主體的交易信息也被完整記錄、保留在信息平臺，以供各方查閱及調用，同時為政府相關部門監管核查及法律糾紛的處理提供證據鏈[7]。

圖1 垃圾生態循環信息系統平臺運行流程

四、基于區塊鏈技術的垃圾科學分類激勵機制設計

（一）基于共識機制確定垃圾生態循環系統目標

區塊鏈技術實現了在不可信信道上傳輸可信信息及價值轉移，而區塊鏈的共識機制解決了在垃圾生態循環這種分布式場景下達成一致性的問題。所以，區塊鏈系統的共識機制基于去中心化思想使生活垃圾生態循環系統節點間眾多節點能夠在生態區塊鏈上達到一種相對穩定的平衡狀態，因此不再需要考慮相互信任問題。在“共識機制”下，垃圾生態循環各主體的運營遵循的是一套協商確定的流程，而非依靠壟斷企業的調度協調，由于信息足夠透明，彼此足夠信任，可以在滿足系統節點企業之間利益的同時提升系統運行效率。

（二）基于對等原則組織垃圾生態循環服務系統參與者

把區塊鏈技術與物聯網技術結合起來，架構端至端對等網絡，解決垃圾生態循環的服務創新問題具有重要意義。各級垃圾生態循環節點服務企業能夠在對等自治關系下分散運作，即根據垃圾生態循環市場端進行預測與定位，根據垃圾再生產品端開展垃圾生態循環的創意及研發并制定一系列實現計劃，根據物流端完成高效合理的交付并平衡庫存，其中不但涉及物流、資金流及信息流的智能流動，而且基于區塊鏈技術等的知識流也貫穿于整個流程，使垃圾的生態循環及回收產品的交付充分體現了顧客的意愿。

（三）基于透明原則記錄垃圾生態循環全過程

利用區塊鏈技術記錄垃圾生態循環整個生命周期過程，包括垃圾產生、分類、處理及循環利用。在此過程中，區塊鏈技術允許系統多方訪問同一數據庫以進行跟蹤、記錄和審核垃圾循環利用的具體效果，極大地提升了垃圾處理的透明度。而更加透明的生活垃圾處理流程將幫助廣大居民和企業識別垃圾對環境的危害，并在此基礎上優先考慮進一步減少垃圾的產生量。而且，利用區塊鏈技術為生態體系主客體交互數據、選擇性公開透明信息架構起完整流暢的信息流，在這種情況下，即使涉及多個組織，任何一方都不能在不被注意的情況下操縱信息，使垃圾生態循環中事件的記錄具有可信度。

五、結語

生活垃圾的生態循環問題需要社會的持續關注及居民的長期堅持，利用區塊鏈技術建立垃圾生態循環信息系統平臺，并設計相應的激勵機制，使系統各參與方都掌握垃圾的去向，從而將被動的垃圾分類轉變為主動的生態行動，為根本解決生態環境問題、促進人類與自然和諧發展提供一種新思路[8]。