16、印度电子设备废弃物与关键高科技矿物的现状及未来趋势-优快云博客

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印度电子设备废弃物与关键高科技矿物的现状及未来趋势

1. 关键高科技矿物与电子设备废弃物背景

关键高科技矿物（CHTMs）是未精炼的物质，对未来清洁能源转型和高品质产品制造至关重要。电子设备作为快速发展的电子产品之一，含有各种CHTMs。自2019年起，印度超越美国，成为全球第二大电子设备市场，预计未来将产生大量不合理的电子设备废弃物。

2. 研究方法与概念界定

研究方法 ：采用物质流分析方法和威布尔分布来研究印度电子设备废弃物及其中所含CHTMs的数量，同时运用市场供应模型预测未来趋势。
概念界定
- 物质流分析（MFA） ：用于剖析任何基于物质的系统的流和负载，产品生命周期涵盖从进入市场到退出市场的全过程，即“从摇篮到坟墓”的过程。
- 电子设备生命周期 ：指电子设备为客户提供服务的正常时长。
- CHTMs定义 ：不同国家对CHTMs的定义不同，在中国，它包括17种稀土金属等；在印度，钽、钨、钡、钴等多种矿物被视为关键高科技矿物。
- 矿物资源可获取性 ：指特定矿物可能为社会提供的二次资源储备。

3. 系统边界

研究的地理范围限定在印度，印度电信市场的电子设备主要分为电子小工具和功能手机两类，这两类设备中CHTMs的含量差异显著。CHTMs先作为原材料进入电子设备生产环节，在设备使用阶段存在于其中，设备使用寿命结束后，所含CHTMs可作为二次矿物资源回收利用，形成“从摇篮到坟墓”的循环过程。

4. 电子设备寿命分布与废弃物产生量估算

电子设备寿命分布 ：运用双参数威布尔分布，借助Minitab 17.0分析电子设备在指定年份的寿命分布。
废弃物产生量估算 ：依据国际数据公司（IDC）公告获取印度两类电子设备的发货数据，以史蒂文斯的数据为基础确定印度电子设备的平均使用寿命。考虑到COVID - 19疫情影响，预计2020年电子设备发货总量下降10%，2020 - 2022年发货增长率分别为35.5%、17.75%和8.88%，之后恢复正常。对于功能手机，采用10年平均增长率（3.86%）；对于电子小工具，采用2年平均增长率（10.82%），并假设这些增长率在2035年前保持不变。

5. 结果分析

废弃物产生量
- 历史时期（2009 - 2019年） ：废弃物电子设备数量从2010年的约165万部快速增长到2019年的约1.57亿部，总数超过6.32亿部。其中，约1.34亿部为电子小工具，4.99亿部为功能手机。功能手机废弃物呈“持续增长改进”趋势，电子小工具废弃物数量从2010年的略超4.66万部增长到2019年的4800万部。
- 未来时期（2020 - 2035年） ：预计2020年废弃物电子设备产生量约为1.81亿部，2035年达到2.24亿部，累计总量将超过33.4亿部。其中，功能手机约17亿部，占比51.02%；电子小工具约16.4亿部，占比48.98%。功能手机废弃物呈“适度增长下降”趋势，2023年达到顶峰1.32亿部，2035年降至7750万部；电子小工具呈“适度增长”趋势，从2020年的6173万部增长到2035年的1.4687亿部。
CHTMs含量
- 历史时期（2009 - 2019年） ：废弃物电子设备中储存的钯和钴的社会存量分别约为6.5吨和2738.7吨。2019年，印度废弃物电子设备中储存的钯超过1.7吨，约占全球（除加拿大、俄罗斯、南非、美国和津巴布韦外）钯产量的21.13%；钴含量超过713.9吨，占2016年中国废弃物电子设备中钴含量的22.84%。
- 未来时期（2020 - 2035年） ：预计废弃物电子设备中储存的钯和钴总量分别约为46.4吨和19525.6吨。此外，电子小工具中还含有锑、铍、钕、镨和铂等CHTMs，历史时期（2009 - 2019年）累计含量为20.2吨，未来时期（2020 - 2035年）预计将超过247.1吨。

以下是印度电子设备废弃物产生量和CHTMs含量的变化情况表格：
|时期|废弃物电子设备产生量|钯含量（吨）|钴含量（吨）|其他CHTMs含量（吨）|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|2009 - 2019年|超过6.32亿部|约6.5|约2738.7|约20.2|
|2020 - 2035年|预计超过33.4亿部|约46.4|约19525.6|预计超过247.1|

下面是印度电子设备废弃物处理流程的mermaid流程图：

graph LR
    A[CHTMs原材料] --> B[电子设备生产]
    B --> C[电子设备使用]
    C --> D[设备寿命结束]
    D --> E[废弃物回收]
    E --> F[CHTMs二次利用]
    F --> B

6. 敏感性分析

评估结果存在一定的不确定性，敏感性分析对于数值模型的评估和未来预测至关重要。主要考虑两个关键因素：
- 电子设备寿命分布 ：电子设备寿命分布是影响废弃物产生量预测结果的重要因素，在威布尔分布函数中，对其进行±1.0年的范围分析。功能手机平均寿命在7 - 9年变化时，年废弃物数量波动在3.21% - 1.52%；电子小工具平均寿命在5 - 7年变化时，未来年废弃物数量变化为6.93%和6.85%。
- 材料组成 ：不同类型电子设备中CHTMs的含量差异明显，假设评估时平均材料含量比例恒定，但实际情况可能导致CHTMs含量出现偏差，通过情景3和情景4考虑不同CHTMs含量进行敏感性分析。

印度电子设备废弃物与关键高科技矿物的现状及未来趋势

7. 讨论

7.1 废弃物电子设备估算数量

敏感性分析表明，电子设备寿命是影响废弃物数量的关键因素。不同国家和地区的电子设备寿命差异显著，例如捷克共和国平均约7.99年，巴西约4.5年，伊朗约3年，中国部分地区不到3年甚至不到2年。而在印度，电子小工具普及速度快，但消费者处理电子垃圾的行为差异大，大部分人会使用电子设备直到损坏或有性价比高的新技术出现，且非正规经济规模大，使得印度电子设备平均寿命比其他国家和地区长得多，约为6 - 8年。

已有研究中，很少考虑功能手机和电子小工具的差异来评估印度电子设备废弃物的产生和未来趋势。研究估算，2009 - 2019年，功能手机和电子小工具的废弃物总量分别约为4.989亿部和1.338亿部；2020 - 2035年，预计分别达到17亿部和16亿部。这些结果为印度电子设备废弃物管理提供了坚实基础，但提高评估精度需要更好的质量数据。

以下是部分国家电子设备平均寿命对比表格：
|国家|电子设备平均寿命|
| ---- | ---- |
|捷克共和国|约7.99年|
|巴西|约4.5年|
|伊朗|约3年|
|中国部分地区|不到3年甚至不到2年|
|印度|约6 - 8年|

7.2 高科技矿物的战略价值

随着全球自动化、电信和电子设备技术的发展，印度电子行业成为发展最快的行业之一，电子设备成为人们生活中几乎不可或缺的物品。在此期间，电子设备中CHTMs的含量发生了巨大变化。

CHTMs是许多全球新兴产业的重要原材料，由于电信和电池技术的快速发展，对各种CHTMs的需求预计将持续增长。然而，CHTMs的稳定供应可能受到多种因素影响，如特定载体矿物的供应限制，以及像COVID - 19疫情这样的全球性突发事件对供应链的冲击。在极端情况下，电子设备废弃物成为丰富的二次CHTMs储备库，具有重要的战略价值。例如，2019年印度电子设备废弃物中储存的钴累计超过2738.7吨，预计2035年将超过16786.8吨，且废弃物中钴的品位远高于天然矿物。因此，合理处理和回收电子设备废弃物中的CHTMs具有重大战略意义。

7.3 印度与中国的比较

中国和印度是目前全球最大的两个活跃互联网市场，每年产生大量电子设备废弃物。据报道，未来几年两国的电子垃圾产量预计将翻倍。在中国，1987 - 2016年产生了约23亿部功能手机和10亿部电子小工具废弃物，可回收超过1.5万吨CHTMs；预计2035年将产生超过10亿部电子设备废弃物，储存超过9万吨CHTMs。

在印度，2009 - 2019年累计产生超过6.327亿部电子设备废弃物，包括约4.99亿部功能手机和1.338亿部电子小工具，可回收超过2765.4吨CHTMs；预计2020年产生1.812亿部，2035年达到2.244亿部，储存超过1.70738万吨CHTMs。

值得注意的是，未来几年中国功能手机废弃物产量预计将迅速下降，而在印度，功能手机仍将在电子设备市场中发挥重要作用，可能是因为大部分印度民众在将功能手机升级为电子小工具时面临限制。

以下是中国和印度电子设备废弃物及CHTMs含量对比表格：
|国家|2009 - 2019年废弃物数量|2009 - 2019年CHTMs含量（吨）|2020 - 2035年预计废弃物数量|2020 - 2035年预计CHTMs含量（吨）|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|中国|约33亿部|超过1.5万|超过10亿部|超过9万|
|印度|超过6.327亿部|超过2765.4|预计约4.056亿部|超过1.70738万|

8. 结论与建议

8.1 结论

研究目的是估算2009 - 2035年印度电子设备废弃物及其所含CHTMs的历史和未来数量。通过物质流分析和威布尔分布，分别考虑电子小工具和功能手机，得出以下结论：
- 电子设备废弃物含有各种CHTMs，且电子小工具和功能手机中的CHTMs含量不同。
- 2009 - 2019年，印度累计产生超过6.327亿部电子设备废弃物，包括约1.3亿部电子小工具和5亿部功能手机，可回收超过2.7万吨CHTMs。未来，预计2020年产生超过1.8亿部，2035年超过2.2亿部，储存超过17万吨CHTMs。
- 印度电子设备废弃物数量总体呈上升趋势，表明电子设备废弃物中潜在的各种CHTMs应得到适当回收或再利用。

8.2 建议

为了改善印度电子设备废弃物管理，提出以下建议：
- 政府层面
- 制定全面的计划，完善重要的电子电气设备（WEEE）回收法律法规，特别是针对电子设备废弃物回收。目前印度主要的电子垃圾回收方式是非正规的，对环境和人类健康有害，需要对电子设备回收行业进行规划和监管。
- 认识到电子设备废弃物中各种CHTMs的战略重要性，它们是国家安全至关重要的潜在高科技矿物储备库。
- 实施循环和可持续的WEEE回收系统政策，并投入政府资源支持在线WEEE回收活动。
- 企业层面
- 制造企业应优化产品生态设计，确保未来的电子设备废弃物能够以标准结构进行拆解或回收。研发型企业应投入足够的资源进行研发，改进拆解或精炼技术。
- 国内企业应吸引外国投资，通过各方的深入合作，鼓励企业积极收集电子设备废弃物并进行适当处理，将带来长期利益。
- 消费者层面
- 印度消费者应提高电子设备废弃物回收意识，从传统的方式转向注重环境保护和效率。
- 通过提高意识改变实际的电子设备使用行为，如果社会上大部分消费者成为积极的榜样，电子设备的报废回收利用率有望提高。

9. 局限性与未来研究方向

本研究存在一定的局限性和不确定性。由于时间和数据获取的限制，电子设备寿命信息来自以往文献，可能不适用于印度；评估和预测结果是理论性的，尽管基于公认的数值模型，但仍可能存在偏差；材料组成可能随时间变化，但研究使用了文献中公布的固定值，难以准确预测未来变化；缺乏从关键矿物上下游产业角度分析关键金属来源和供应对电子设备的影响的数据。

未来研究应开展全国性问卷调查，直接从印度电子设备消费者获取电子设备寿命信息；同时考虑先进电子设备的设计，因为它们可能具有不同的CHTMs组成。

下面是未来研究方向的mermaid流程图：

graph LR
    A[开展全国性问卷调查] --> B[获取电子设备寿命信息]
    C[考虑先进电子设备设计] --> D[分析不同CHTMs组成]
    B & D --> E[完善研究结果]