引言
随着电子信息产业的快速发展,LED显示屏凭借其高分辨率、低能耗和长使用寿命,已在广告、交通、文化娱乐等领域得到广泛应用(Zhang, 2019)。其尺寸不断增大、应用范围持续扩展,导致报废LED显示屏数量日益增加,使废弃LED显示屏成为一类新兴的电子废弃物(Gayral, 2017)。
LED显示屏主要由塑料外壳、印刷电路板(PCBs)和LED灯珠组成(Yang, 2013)。PCBs和LED灯珠中含有铜、金、银和镓等 valuable 金属,表明其具有较高的回收潜力。同时,它们也含有铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)和溴化阻燃剂(BFRs)等有害物质,若未妥善处理,可能对生态系统和人类健康构成风险(Lim et al., 2013, Ilankoon et al., 2018, T?hk?m?, 2013)。
近年来的研究越来越关注LED产品的环境可持续性和生命周期影响。T?hk?m?(2013)报告指出,与传统光源相比,LED在气候变化和化石资源耗竭方面表现更优,但其环境影响受能源使用和材料组成的影响很大。Rahman等人(2021)进一步强调了产品设计和报废拆解对LED照明产品的重要性。随着LED产品报废量不断增加,其资源价值和回收技术也引起了关注。Cenci等人(2020)和Rebello等人(2020)报道,废弃LED灯具中含有金、银、铜和镓等有价值的关键金属。在回收技术方面,焙烧-酸浸和生物浸出已应用于从废弃LED灯具中回收镓、铜、镍等金属,但能耗、试剂使用和副产品排放仍是工业应用中的重要挑战(Zhou et al., 2019, Pourhossein and Mousavi, 2018, Pourhossein and Mousavi, 2019)。Pourhossein和Mousavi(2018)引入生物浸出法从废弃LED灯具中浸出金属,显著提高了铜、镍和镓的浸出效率。此外,Pourhossein和Mousavi(2019)优化了生物浸出条件以提高铜、镓等金属的回收率,同时强调了工业应用中能耗高和副产品排放的挑战。总体而言,以往研究主要聚焦于LED照明产品,而废弃LED显示屏在结构和材料组成上与之存在显著差异,相关研究仍不充分(Chancerel et al., 2013)。因此,有必要在当前技术条件下评估不同废弃LED显示屏回收策略的环境和经济绩效。
LCA和LCC广泛用于评估废弃物回收策略的环境和经济绩效。LCA是一种系统方法,用于量化产品、服务或过程在整个生命周期中的环境影响。近年来,它在废物管理和资源回收领域得到了广泛应用,用于识别环境热点并比较替代处理途径,包括电子废物的机械分选、湿法冶金浸出和热处理(Liu et al., 2025, Yuan et al., 2024, Christensen et al., 2020, Hong et al., 2015, He et al., 2024)。此外,LCA与技术经济分析(TEA)的整合已成为同时评估回收技术环境和经济绩效的一种重要方法(Wang et al., 2025)。LCC是一种基于生命周期的方法,用于量化与产品、项目或系统相关的所有成本,特别适用于废物管理和资源回收系统(Shu and Zhang, 2003)。它被广泛应用于识别拆解、运输、预处理和回收过程中的成本贡献,从而为成本优化和情景分析提供定量依据(Shu and Zhang, 2003, Di Vittorio et al., 2023, Hou et al., 2025, Liu et al., 2020)。在许多废弃物回收研究中,LCC与LCA结合形成集成决策框架。例如,Di Vittorio等人(2023)采用集成LCA-LCC框架比较了不同电池包设计,识别出环境影响和生命周期成本更低的方案。Hou等人(2025)进一步通过生态效率指标将LCA和LCC耦合,比较了退役动力电池回收技术的综合绩效,识别出环境和经济更优的方案。类似地,Liu等人(2020)将LCA和LCC相结合,评估了废弃物回收系统中减排的成本效益,揭示了环境效益与经济绩效之间的权衡关系。总体而言,LCA和LCC的整合为环境绩效和经济绩效的联合优化提供了有效依据。
为了系统评估废弃LED显示屏回收策略的环境和经济绩效,本研究建立了一个集成LCA-LCC框架,覆盖整个回收过程。以典型的全彩LED显示屏为案例研究,首先量化了不同策略的环境影响和经济绩效。随后采用生态效率(EE)、效益成本比(BCR)和多准则决策(MCDM)方法进行综合评估。该框架用于比较替代回收策略,为废弃LED显示屏的可持续管理和资源导向型回收提供科学支持。