面向关键原材料回收优先级排序的务实需求驱动框架

《Resources, Conservation and Recycling》：A pragmatic, demand-driven framework to prioritise critical raw material recycling

　　

摘要 欧盟委员会每三年发布一次关键原材料（critical raw materials, CRMs）清单，其依据是经济重要性和供应风险。提升回收率是缓解关键性的策略之一，但并非对所有CRMs同等适用。本研究开发了一个务实、需求驱动的框架，用于对CRMs的回收进行优先级排序。该方法整合了四个维度：关键性（criticality）、相对可用性（relative availability）、工业需求（industrial demand）和回收系统有效性（recovery systems effectiveness）。工业需求引入了市场拉动视角，将回收与现有价值链及经济可行性联系起来。该框架依赖公开可获取的数据，避免了产品层面的建模。研究在欧盟层面以及比利时和德国进行了应用，展示了不同地理背景下优先级的差异。结果将材料定位在一个二维矩阵中，能够对政策干预最可能产生系统性影响的领域进行结构化诊断。该方法将关键性评估转化为可供政策制定者实施的回收优先级，并与工业需求和区域特性保持一致。

务实的需求驱动框架：关键原材料回收优先级排序研究解读

一、研究背景与问题提出

全球生产的快速增长加剧了资源消耗，而产品复杂性的提升使可持续资源管理面临日益严峻的挑战。许多矿产资源正变得日益稀缺，且在全球分布不均，引发了关于短期和长期供应安全的担忧。在此背景下，欧盟基于供应风险和经济重要性对材料进行评估，识别关键原材料（critical raw materials, CRMs），并通过前瞻性研究区分战略原材料。然而，现有关键性评估仅提供了供应中断风险和价值链相关性的诊断，并未指明哪些材料应优先回收，也未回答政策在何处能够发挥最大杠杆作用。

政策制定者日益将关键性关切与循环经济战略联系起来。《关键原材料法案》（Critical Raw Materials Act, CRMA）设定了2030年相对于欧盟原材料消费的回收基准。然而，不同材料的回收潜力差异显著，回收政策需要一种可操作、数据需求不高、且与战略相关性和需求条件相一致的优先级排序方法。

已有研究从关键性评估和废料冶金学出发探索循环战略和政策建议，主要分为产品中心或材料层面的分析。产品中心方法能够捕捉多材料复杂性和技术经济回收约束，但数据密集且难以规模化。其他优先级标准包括材料伴生性、合金使用，以及未来废料供应或与双重转型相关的原材料需求预测，但后者隐含假设本地存在二次原材料的承购价值链或双重转型技术生产能力，若缺乏本地价值链，回收的经济可行性和战略影响可能有限。因此，将当前工业需求作为明确的优先级标准加以操作化，反映本地市场拉动，至关重要。

二、研究内容与核心发现

本研究提出了一个务实、需求驱动的材料回收优先级排序框架。该框架的务实性体现在三个方面：其一，简洁性使其易于解释；其二，完全依赖公开数据，适用于欧盟及成员国层面；其三，结果具有可操作性，纳入了反映政策干预潜在影响的标准。框架整合了四个标准：关键性、终端应用中的相对可用性、工业需求和回收系统有效性，并在欧盟层面以及比利时和德国两个成员国层面进行了应用。

比利时和德国代表了欧洲内部不同的工业背景。两国均拥有先进的冶金部门和成熟的回收产业，但在规模、部门结构和欧洲价值链整合程度上存在差异。通过比较两个国家案例，可以识别潜在的互补性和智能专业化机会，而欧盟分析则提供了更广泛的参照框架。

三、主要技术方法

研究人员构建了包含四个维度的优先级排序框架。关键性维度基于欧盟2023年关键性评估中的供应风险（supply risk, SR）和经济重要性（economic importance, EI）数据，通过归一化后取几何平均得到连续的关键性评分。相对可用性维度采用Charpentier Poncelet等人（2022）定义的“使用中耗散”概念，以耗散比例的补数衡量材料在废弃产品中物理可回收的比例。工业需求维度使用联合国Comtrade数据库的贸易数据，通过材料对应的HS编码汇总贸易额，经归一化和平方根变换后得到工业需求评分。回收系统有效性维度则基于欧盟原材料评估中的回收率和可回收供应比例等指标构建。框架最终将四个维度整合为二维矩阵，用于定位各材料的优先级。

四、研究结果

欧盟层面的优先级排序结果：研究在欧盟层面应用该框架，将各材料定位于二维矩阵中，识别出高优先级材料群组。这些材料同时具备高关键性、高相对可用性、高工业需求和较高的回收系统有效性，是政策干预最可能产生系统性影响的领域。

比利时与德国的比较结果：比利时作为小型开放经济体，拥有专业化的制药、化工和基础冶金产业，其优先级排序结果反映了这些产业特征。德国作为大型制造业经济体，拥有强大的汽车、机械和电气设备部门，其优先级排序结果与之相应。两国优先级差异表明，欧盟层面的结果不一定适用于国家层面，验证了将关键性评估从欧盟尺度降尺度到国家尺度的必要性。

五、讨论与结论

讨论部分指出，该框架将关键性评估转化为可操作的回收优先级，与工业需求和区域特性保持一致。工业需求维度的引入使回收与现有价值链和经济可行性相联系，避免了脱离市场条件的回收政策设计。相对可用性维度确保了优先排序反映回收的物理前提条件，独立于收集绩效或回收技术效率。框架依赖公开数据，避免了产品级建模，具有广泛的适用性。

研究结论部分强调，该务实、需求驱动的框架能够为政策制定者提供结构化的诊断工具，识别政策干预最可能产生系统性影响的领域。不同地理尺度的应用展示了优先级的区域差异性，表明回收政策需要结合区域产业结构和价值链特征进行定制。该方法将关键性评估与工业需求相结合，为关键原材料回收政策的制定提供了可操作的科学依据。