《South African Journal of Chemical Engineering》：Conformal mapping-based fuzzy analysis of the sustainability of extracting precious metals from waste printed circuit boards
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电子废弃物是增长最快的废物流，但低回收率导致了巨大的资源损失，特别是贵金属。本研究采用定性与定量相结合以及定性的方法，评估了将废旧印刷电路板（WPCBs）再制造成电子元器件、非金属和金属粉末以按市场价格出售的可持续性。假设加工能力为250–800 kg/h W
电子废弃物是增长最快的废物流，但低回收率导致了巨大的资源损失，特别是贵金属。本研究采用定性与定量相结合以及定性的方法，评估了将废旧印刷电路板（WPCBs）再制造成电子元器件、非金属和金属粉末以按市场价格出售的可持续性。假设加工能力为250–800 kg/h WPCBs，对市场上可买到的工业规模机器进行了技术和经济分析，结果显示潜在的日利润为13,615–44,944 USD/day。将WPCBs再制造成贵重材料在技术、环境、经济和社会方面的可行性指数分别为0.93、0.96、0.95和0.89，从而获得了0.93的高总体定性-定量可持续性指数（SI）。由于WPCBs再制造被认为是固体废物管理（SWM）的一个子集，研究人员对SWM文献进行了广泛审查，以提取重要的可持续性参数和趋势，随后将其应用于WPCB再制造。使用模糊分析生成了700种SWM备选方案，并使用共形映射将其简化为16个值。从这些值中，为WPCB再制造案例研究选择了三种再制造备选方案，得到定性SI为0.95，表明两种建模方法之间具有高度一致性。这些发现为决策者提供了有价值的信息，并表明WPCBs再制造有助于实现三项联合国可持续发展目标（负责任的消费和生产；气候行动；体面工作和经济增长；以及可持续城市和社区）。然而，需要开展试点项目以验证WPCB再制造在特定本地市场的盈利能力和影响。
随着全球电子产品更新换代的加速，电子废弃物已成为世界上增长最快的废物流之一。电子废弃物中含有大量贵金属，而废旧印刷电路板（WPCBs，即废弃的印刷电路板，含有铜、金、银等有价金属及非金属成分）作为其中的高价值组成部分，却因回收率低下面临巨大的资源流失。中国传统上将废弃电路板非金属组分进行填埋或焚烧，这不仅引发了土壤、水源的严重污染，还制约了循环经济的发展。当前，城市采矿（从固体废弃物中提取金属）备受瞩目，WPCBs中贵金属的浓度往往高于原始矿石，如何高效且可持续地从中回收资源成为亟待解决的课题。然而目前存在回收技术复杂、数据庞杂且难以直观分析，以及经济与环境效益难以协同权衡等问题。为此，开展本项研究旨在通过定性与定量相结合的方式，全面评估WPCBs再制造（涵盖电子元器件回收与非金属/金属粉末提取）的技术、环境、经济及社会综合可持续性，为相关行业决策提供科学参考。该论文已发表在《South African Journal of Chemical Engineering》。
研究团队采用的关键技术方法包括：首先广泛查阅固体废物管理（SWM，即固体废物的收集、运输、处理和处置全过程）文献并提取评价指标，运用模糊多准则决策（MCDM，一种处理不确定性和多重冲突准则的决策方法）结合逼近理想解排序法（TOPSIS）将主观评价去模糊化转化为精确值；随后引入黎曼共形映射这一复变函数数学工具，将庞大且难以直观分析的700组数据表现转化为简单的正交抛物线网格，并映射至正方形平面进行降维浓缩；最后采用加权求和法与回归分析将各维度的满意度因子归一，结合四种特征得到综合性的定量-定性可持续发展指数。
在技术可行性研究方面，研究人员参考商业级再制造机器供应商的数据，以机器成本、功耗、占地面积及所需工人数量等为评价指标。通过拟合判定系数（R2）作为技术满意度因子，计算出技术可行性指数为0.928，这超过了实现盈利所必需的最低阈值0.6。这表明目前的机械破碎、气流与静电分离技术已经具备足够的技术成熟度，能够高效分离WPCBs上的树脂粉末与导电铜粉，为实际的工业应用奠定坚实的工程基础。
在环境可持续性研究方面，依据世界银行收入分类标准对不同地区的废弃量与减排潜力进行了系统评估。结果表明，通过再制造回收废弃电路板构件，可显著替代原生材料的生产，避免大量隐含能耗的消耗与二氧化碳排放。经过模型测算，环境可持续性指数高达0.95，远超最低达标要求的0.7。这说明WPCBs的再制造是减轻填埋环境压力、缓解温室气体排放的有效途径，具有极高的生态效益。
在社会经济可行性研究方面，通过对六种备选方案进行经济指标分析发现，仅在回收网板上进行金属与非金属粉末的简单处理并不具备盈利能力；必须耦合针对电子元器件中贵金属的深度提取工艺，项目才能实现正向收益。产能最高的方案日利润可达44,944 USD/day，经济可持续性指数达到0.96。同时，尽管高度自动化的技术可能会对人工需求产生挤出效应，但多产线和高产能配置创造了高质量的劳动岗位并带来了优厚的劳动力报酬。最终测算出社会可持续性指数为0.89，说明项目在促进区域人力资本发展方面具有高度贡献且具备现实的可落地性。
在定性可持续性评估研究方面，研究人员将经过共形映射降维处理得到的绝对贴近系数与三个具备经济可行性的WPCBs再制造方案进行匹配叠加。计算得出定性可持续发展指数为0.95，与定量与定性结合算得的0.93指数仅有极小的误差，充分验证了两种建模方法之间具有绝佳的一致性。这进一步证明利用共形映射压缩宏观固体废物管理文献参数以指导微观废弃电路板再制造评估是完全可靠与可行的。
在讨论与研究结论部分，研究表明WPCBs再制造不仅能将废弃物从填埋场分流，减少有害物质渗出与贵重金属流失，还能提供就业岗位促进区域发展。综合结果证实，WPCBs再制造过程有效契合了联合国关于负责任的消费和生产、气候行动、体面工作和经济增长、以及可持续城市和社区等多项可持续发展目标。研究结论强调，本研究所用的模糊分析与共形映射方法能够高效压缩海量文献数据并提取趋势，为固体废弃物资源化领域的评估推广提供了新范式。然而，尽管一般性结果验证了技术潜力与极高盈利水平，研究也明确指出，为将这些通用成果适应特定区域环境，决策者仍需结合当地实际固废产出率、市场价格波动等条件落实具体的试点工程项目，从而切实推进城市矿山资源的高效回收。
