从电子垃圾中回收关键材料，实现循环经济
回收电子垃圾中的关键材料可以最大限度地减少产品使用寿命结束时对环境的影响，同时也可以减少对原材料的需求。
正如《2024 年全球电子废弃物监测》所述，2010 年至 2022 年期间，全球每年产生的电子废弃物（或电子废弃物）几乎翻了一番，从 3400 万吨增加到 6200 万吨。其中一半由金属和关键材料组成，而其余部分由塑料 （27%） 和玻璃和复合材料等材料 （23%） 组成。到 2030 年，电子垃圾的数量非但没有减少，反而预计将达到 8200 万吨。
这是一个主要问题，因为电子垃圾可能对环境和人类健康产生破坏性影响，尤其是排放污染空气、土壤和水的有毒污染物。在加纳等国家，电子垃圾回收通常以非正式方式进行，当地居民在拆解电子垃圾时会接触到危险化学品。缺乏保护措施和恶劣的工作条件使工人（通常来自贫困社区）面临严重的健康风险。尽管试图将回收工作正规化，但该行业在很大程度上仍然不受监管，让弱势群体承担环境和社会后果。
回收和再循环电子垃圾是一个关键的解决方案。好消息是：它不仅可以在产品生命周期结束时最大限度地减少对环境的影响，还可以从一开始就减少对原材料的需求。因此，国际能源署估计，“铜和钴的回收数量可以将 2040 年的初级供应需求减少 30%，锂和镍的初级供应需求减少 15%”。
回收电子产品以回收关键材料
在这种情况下，优先回收和再利用大量电子垃圾中包含的关键材料是关键。因为，虽然关键材料对于推进清洁能源技术（包括可再生能源系统和电动汽车）以及推动数字化转型至关重要，但供应链中断的风险很高。这种脆弱性是由于地理集中、有限的替代品以及这些资源的有限性。
遵循促进废物减少、回收和再利用的循环经济原则，钴、镍、铜和稀土元素 （REE） 等元素可以从电子垃圾中回收、再加工并重新用于下一代高性能电子产品、锂离子电池、半导体、电路板和其他电子元件。
法规在遏制电子废弃物的环境和社会影响方面的作用
法规和框架对于塑造电子废物的健全管理和关键材料的回收至关重要。例如，当缺乏正规的回收基础设施时，电子垃圾可以通过非正式渠道处理，使工人在没有适当安全措施的情况下接触到铅和汞等有害物质。
2015 年通过的可持续发展目标 （SDG） 为应对这些挑战提供了广泛的框架。更具体地说，SDG 12（负责任的消费和生产）强调可持续资源管理和减少废物，而 SDG 9（工业、创新和基础设施）则促进电子废物回收技术和资源回收系统的创新。
法规的全球视角
在全球范围内，各种立法都在监管电子垃圾。《巴塞尔公约》是一项国际条约，旨在控制包括电子废物在内的危险废物的越境转移，并确保无害环境处置。在美国，国家电子管理战略 （National Strategy for Electronics Stewardship） 的重点是改善电子垃圾回收基础设施和负责任的材料回收。与此同时，中国的生产者责任延伸 （EPR） 政策要求电子产品制造商负责报废产品管理。此外，欧盟的具体立法，例如《电气和电子设备废弃物指令》（WEEE 指令），要求单独收集、处理和回收电子垃圾，并设定收集和回收目标。最后，《关键原材料法案》旨在通过创建有弹性和可持续的供应链来减少欧盟对进口关键材料的依赖，到 2030 年实现 25% 的回收目标。
虽然 EPR 等授权规定了责任，但财务机制（例如对回收材料使用的减税、对先进回收技术的补贴以及为可持续材料替代品的研究提供资金）可以加速采用。鼓励私营部门对电子废物回收基础设施和材料回收技术进行投资，对于弥合监管和实施之间的差距也至关重要。
尽管采取了这些举措，但仍然存在重大差距：在全球范围内，只有 81 个国家颁布了电子垃圾立法或倡议，而制定正式收集目标的国家更少（46 个国家），而只有 36 个国家设定了回收目标。这凸显了迫切需要加强执法，并更好地使国家和地区的努力与全球可持续发展目标保持一致。
通过循环经济原则实现回收
Circularity 通过鼓励电子制造商采用闭环系统来促进电子垃圾的回收、再循环和再利用。这些系统可以通过使用单一材料和模块化设计来支持，这两者都简化了拆卸并提高回收效率，并将回收材料集成到新设备中。
回收技术的创新
然而，挑战仍然存在。首先，电子垃圾的回收和再循环需要更加高效和经济可行。事实上，许多产品结合了难以分离的材料，而一些关键材料的低回收价值降低了回收的经济动机。为了解决这些问题，回收技术的创新应运而生，提高了从电子垃圾中回收材料的效率、精度和盈利能力。
材料回收的关键过程包括拆卸，这是将富含材料的关键组件与设备分离并隔离可回收部件的基础步骤。化学加工通过将有价值的元素与不可回收或有害的成分分离，在从电子垃圾中提取材料方面起着至关重要的作用。此外，生物技术通过生物浸出为关键材料回收提供了可持续的解决方案，生物浸出是一种使用微生物提取材料的工艺，进一步增强了回收方法。除了流程之外，投资于高效的收集和分拣基础设施可以提高回收电子垃圾的数量和质量。
改善电子垃圾中关键材料的回收和再循环反过来可以通过促进专业回收公司的发展和实现二次原材料的生产来创造新的商机。公司可以利用可持续的供应链，提供由回收组件制成的环保电子产品，而初创公司可以探索先进的分拣、精炼和再制造技术。此外，循环经济模式可以推动制造商、回收商和政策制定者之间的合作，从而为翻新电子产品、闭环生产系统和可持续产品设计服务开辟新市场。
利用虚拟孪生改进回收流程
借助虚拟孪生技术，电子产品制造商可以通过对复杂的材料价值链进行建模、优化回收途径和实施数据驱动的决策来改进回收流程。虚拟孪生体验可实现利益相关者之间的无缝协作，提高资源利用率，并增强运营的可持续性。
从根源上处理电子垃圾：通过生态设计减少对关键材料的依赖
通过重新思考产品设计，电子产品制造商可以从一开始就解决关键材料的依赖问题并减少电子垃圾。做到这一点的一种有效方法是生态设计，这种方法将可持续性原则整合到产品开发中，以最大限度地减少整个产品生命周期中的浪费和环境影响。达索系统的生命周期评估 （LCA） 解决方案使制造商能够实施生态设计原则。
通过实施生命周期评估，制造商可以通过以下方式从根本上解决电子垃圾问题：
耐用性设计：通过坚固的组件和模块化设计延长产品的使用寿命，减少更换频率，从而遏制废物的产生。更耐用的电子设备意味着更少的废弃设备，以及更低的对新材料或设备的需求
可修复性设计：简化产品、标准化组件和提供维修手册使消费者和技术人员能够轻松修复和升级产品。此外，模块化设计允许更换单个部件而不是整个设备，从而随着时间的推移显著减少关键原材料的消耗。
拆卸设计：确保电子设备在其生命周期结束时可以轻松拆卸，有助于废物处理、有效回收和回收有价值的材料。周到的设计选择使材料分离更简单、更有效
整合回收材料： 将回收的关键材料整合到新的电子设备中有助于降低对环境的影响、降低成本并支持循环利用。通过投资回收技术，制造商可以以更高的纯度和效率从电子垃圾中回收关键材料。此外，建立使用回收材料的行业标准可确保始终如一的质量和可靠性
材料创新：探索可持续替代品
除了重新设计产品之外，材料创新是我们从一开始就减少对关键材料依赖的另一种方式。对生物基材料和稀土元素的合成替代品的研究可以为电子应用提供可行的替代方案。例如，石墨烯正在被探索作为某些导电材料的潜在替代品，而新合金则寻求在不影响性能的情况下减少对稀缺元素的依赖。
材料加工的创新，如增材制造，允许精确的材料使用，最大限度地减少浪费和关键材料的消耗。
达索系统通过其协作式 3DEXPERIENCE 平台和高级仿真功能，使制造商能够显著减少电子垃圾并开发更具可持续性的电子产品。通过促进整个价值链的协作，达索系统将制造商与回收商、供应商和其他利益相关者联系起来，以构建高效的循环和低排放供应链，从而提高材料回收率并最大限度地减少危险废物。
达索系统支持虚拟原型设计，允许制造商在实际生产之前以数字方式创建和测试产品。这减少了浪费，优化了材料使用，并增强了产品的可持续性。Virtual Twin 技术通过以下方式进一步支持减少电子垃圾：
简化制造：识别生产流程中的低效率，以最大限度地减少材料浪费
优化回收流程：模拟材料回收场景以提高效率并降低成本
加强维修和保养：提供数据驱动的见解，以设计具有更好可维修性和可维护性的产品
达索系统对循环性的承诺也体现在它在 EECONE（greeN Electronics 的欧洲生态系统）项目中的领导作用中。通过带头创建一个全面的知识中心，达索系统确保所有利益相关者都能访问基本资源，例如生态设计工具、指标、数据库和指南。这促进了协作并加速了整个电子行业对可持续实践的采用。
