歐盟聯合研究中心發布《創新需求或助推交通用塑料及關鍵原材料循環經濟》
2025年2月，歐盟委員會聯合研究中心發布《創新需求或助推交通用塑料及關鍵原材料循環經濟》報告，聚焦于車輛中塑料和關鍵原材料循環經濟的創新要求，對推動歐盟汽車行業的可持續發展與循環性提升具有重要意義，從車輛關鍵原材料和零部件的循環利用角度，為新的車輛法規提案實施提供支持，增強歐盟汽車價值鏈的循環性與競爭力。
一、政策背景
新的《報廢車輛法規》提案(2023/0284/EC)及《關鍵原材料法案》(CRMA)強調提高車輛循環性。本項目在其背景下開展，旨在評估車輛及零部件的循環性措施，涉及關鍵原材料、電動驅動電機和鋁等方面，與多個政策文件緊密相關。
新法規提案的推動：2023 年 7 月發布的《報廢車輛法規》提案(2023/0284/EC)意義重大。與舊指令不同的是，該提案作為一項法規，力求在歐盟范圍內實現更高程度的統一，全面涵蓋車輛的整個生命周期。這一轉變體現了歐盟構建更具韌性和循環性經濟的決心，同時也借鑒了新電池法規(EU)2023/1542 的優勢，充分考慮了車輛電氣化和現代化的發展趨勢。
關鍵原材料的需求與挑戰：向電動汽車的轉型使得歐盟對關鍵原材料的依賴程度日益加深，例如稀土、銅、鋰、鈷和鎳等。這些原材料在電動汽車的多個部件中廣泛應用，如電動驅動電機、電子元件和電池等。然而，歐盟在這些原材料的供應上高度依賴其他國家，且在車輛相關的材料和零部件中，存在著不同程度的循環性問題。這些問題在多個研究中被指出，包括材料回收效率低下、部分材料在報廢車輛處理過程中流失等，嚴重影響了資源的有效利用和歐盟汽車產業的可持續發展。
相關政策的協同作用：《關鍵原材料法案》(CRMA)(EU)2024/1252 在其可持續性章節中，對關鍵原材料的循環性以及特定廢物流(如提取廢物和廢永磁體)的處理提出了要求。由于約 80% 的乘用車電動驅動電機基于稀土永磁體，本項目在支持《報廢車輛法規》提案實施的同時，必須與《關鍵原材料法案》保持一致。此外，歐盟委員會主席宣布的新《循環經濟法案》強調創造二次材料市場和單一廢物市場，將循環性視為提高歐盟經濟競爭力的重要手段，進一步凸顯了循環性在歐盟政策中的核心地位。
國際能源署的建議：國際能源署(IEA)在相關研究中指出，規模經濟是高效回收的關鍵瓶頸，并針對關鍵礦物的回收提出了一系列政策建議，如優化從報廢車輛中收集關鍵原材料的協同效應、支持回收和使用再生材料、鼓勵標簽和信息在價值鏈中的傳遞等。本報告所評估的措施與 IEA 的建議高度契合，為歐盟制定相關政策提供了有力的科學和技術支持，有助于推動歐盟在關鍵原材料回收領域的發展，實現更可持續的資源利用和產業發展。
二、主要研究內容
1、關鍵原材料和戰略原材料在車輛中的循環性現狀
向電動化轉型致使車輛對關鍵原材料的需求劇增，供應風險也相應提高。例如，從內燃機汽車(ICEV)轉換到電池電動汽車(BEV)動力系統時，多種關鍵原材料的使用量顯著變化 ，如銅增加 64kg、鋁增加 42kg 等，這凸顯了對這些原材料的依賴程度。同時，在報廢車輛處理流程中，存在諸多挑戰。當前的回收處理主要集中于確保有害物質處理和回收 bulk 材料，許多其他有價值和戰略意義的材料在功能上被損失，如稀土永磁體(REPM)中的關鍵原材料常作為雜質存在于汽車碎料殘渣中。鋁在車輛中的應用廣泛，但其回收過程存在問題，如部分鋁合金在回收時可能被降級使用，且由于當前的 ELV 處理和向電動化的轉變，鋁合金中寶貴的關鍵原材料損失增加，還可能受到其他元素的污染。這些問題影響了資源的有效利用和行業競爭力。
2、各類措施評估
電動驅動電機永磁體標簽和信息文件夾：相比舊的 ELV 指令，新的 ELV Regulation 提案雖引入了相關措施，但仍存在不足，如信息有限且標簽要求不夠明確。通過文獻回顧和利益相關者咨詢，JRC 提出了更完善的建議。在信息文件夾方面，增加了針對 REPM 的創新信息，涵蓋磁體類型、成分等關鍵內容，幫助廢物管理運營商更好地制定處理策略。在標簽方面，設計了新的格式，明確顯示永磁體的存在及主要關鍵原材料，方便識別和分類。同時，還探討了 CEN 標準對支持永磁體標簽和信息文件夾的必要性，分析了這些措施在材料流、環境、成本效益等多方面的積極影響，且其實施準備度較高。
稀土永磁體更具雄心的循環性要求：為支持 ELVR 提案和 CRMA 的相關目標，通過文獻綜述、數據收集和構建物質流分析(MFA)模型，對永磁體的循環性措施進行評估。模型考慮了多個層面，包括不同的車輛類別、動力系統、產品和材料等，時間跨度從 2010 - 2040 年。研究發現，設定回收含量(RC)目標在技術上具有一定可行性，但從 M1 和 N1 車輛的范圍來看，在 2040 年實現 CRMA 中 25% 的 RC 基準值頗具挑戰。不過，在中長期內，通過實施 ELVR 中的相關措施，如標簽和信息提供，有望提高永磁體的回收和循環利用。研究還指出，應進一步研究確定合適的目標水平，考慮不同材料的回收特點和市場供需平衡 。
電動驅動電機再利用至工業應用的潛力：當前對 REPM 回收技術存在局限性，而將電動驅動電機再利用至工業應用具有一定潛力。通過文獻分析、市場分析和利益相關者訪談，對這一應用進行評估。對比工業和電動驅動電機在電壓、功率等多方面的異同，發現兩者在部分技術規格上存在兼容性問題，但在某些工業應用場景中仍具有適配可能。市場分析通過估算工業電機的市場和報廢量，與電動驅動電機的供應量進行比較，發現再利用在短期內可能有限，但從長期看，隨著市場發展可能會增加機會。同時，分析了再利用面臨的技術可行性和經濟 viability 挑戰，以及對環境和社會經濟的潛在影響 。
人機協作拆卸電動汽車電機回收永磁體的可行性：采用 Re - DiM 指標，通過結構化訪談、比較案例研究和文獻綜述等方法，對人機協作拆卸電動汽車電機回收永磁體進行評估。研究發現，從車輛上分離電機的過程受車輛設計影響較大，目前該任務勞動強度大且依賴人工經驗，信息獲取存在困難。在轉子拆卸環節，以豐田和馬自達的電機為例，發現現有設計在連接器、部件抓取等方面存在挑戰，導致拆卸時間長且效率低。為此提出了一系列設計指南，如固定部件和連接器位置、標準化螺絲等，以優化拆卸過程。在永磁體回收方面，分析了不同回收策略的優缺點，并提出了相應的建議，如在子組件級別進行拆解、在惰性氣氛中退磁等 。
增加鋁廢料循環性的額外措施：新的車輛法規提案提出了一系列旨在提高鋁在車輛中循環性的措施。通過文獻篩選、利益相關者咨詢和工廠訪問，對這些措施進行評估。確定了部分應在粉碎前拆除的部件，如電動馬達、車輪等，以減少鋁廢料污染并提高功能回收，但同時也指出需要進一步分析其成本效益和對不同廢料流的影響。對于粉碎后鋁流的進一步分類，提出了更細致的分類建議，如針對 5xxx 和 6xxx 鍛造系列合金，并考慮設定鑄造合金中雜質的最大含量，以提高鋁廢料的質量和數量。還對鋁回收含量的可行性進行了初步分析，探討了其面臨的挑戰和機遇，如合金成分變化對機械性能的影響、不同來源廢料的可用性等 。
電動驅動電機監測報告：通過分析現有政策文件，發現當前關于電動驅動電機和 REPM 的報告存在不足，如責任不明確、數據表格未涵蓋關鍵內容等。為此，JRC 建議在 ELVR 提案的相關條款中增加對電動驅動電機和 REPM 的報告要求，明確不同經濟運營商的責任，包括在市場投放、收集、處理等階段的報告義務。同時，分析了這些建議可能帶來的影響，包括對材料流和循環性的積極影響，以及在社會經濟和行政負擔方面可能面臨的挑戰 。
三、建議與協同效應
各項活動的建議包括完善法規、制定標準、開展可行性研究等。這些活動與其他歐盟法規(如 CRMA、ESPR、WFD 等)具有協同效應，共同促進歐盟關鍵原材料的循環利用和行業競爭力提升。
1、各項活動的建議
REPM標簽和信息文件夾：該活動建議具有高度可行性，可直接實施。通過在車輛中應用 REPM 標簽和信息文件夾，能顯著提升廢物管理運營商對相關材料的認知，為其處理含 REPM 的電動驅動電機提供有力支持。同時，現有標簽站經改造可用于生產相關標簽和信息，這一舉措得到了利益相關者的廣泛認可，有助于推動 REPM 材料的有效回收和再利用，進而增強歐盟在相關領域的競爭力。
REPM更高循環性措施：通過設定回收效率(RE)、材料回收水平(MRL)和 / 或回收含量(RC)目標，有望提升 REPM 的循環性。然而，目前在確定合適的目標水平、評估供需平衡以及確保收集和回收過程的經濟可行性等方面，仍面臨諸多挑戰，需要進一步深入研究。建議在后續研究中，充分考慮這些因素，為政策制定提供更堅實的依據，以推動 REPM 循環利用的有效實施。
e - drive電機再利用：當前，e - drive 電機在工業應用中的再利用面臨技術和經濟方面的障礙，短期內難以大規模實現。為促進其發展，建議開展更多案例研究，深入評估再利用的技術可行性、經濟 viability 和整體性能。此外，若未來再利用市場逐漸形成，應根據進一步研究結果，制定相應的具體規定或激勵措施，以推動 e - drive 電機在工業領域的廣泛應用，提高資源的循環利用率。
人機協作拆卸e - drive電機：在 e - drive 電機的拆卸過程中，引入人機協作技術具有一定的潛力，但目前相關設施在 ATFs 中的應用尚未普及，且存在安全和數字鎖等問題，影響了其推廣。因此，建議進一步評估人機協作設施在 ATFs 中的部署可行性，加強對永磁體退磁和物流安全方面的研究，同時關注數字鎖對拆卸組件循環利用的影響，以完善相關技術和措施，提高 e - drive 電機的拆卸效率和回收效果。
鋁的更高循環性措施：為提高鋁在車輛中的循環性，建議在車輛報廢處理前，對特定鋁部件進行手動拆除，并結合后粉碎處理技術(PST)，以提高鋁廢料的質量和數量。此外，設定鋁回收含量的措施在技術上具有一定的合理性，但需要通過進一步的可行性研究，明確相關參數，并充分考慮潛在風險和挑戰，如鋁廢料過剩和出口問題，確保措施的實施既能提高鋁的循環利用，又能保障行業的穩定發展。
e - drive電機監測報告：為加強對 e - drive 電機的監測，建議在與 ELVR 提案相關的二級立法中納入相關報告要求。通過明確報告責任和內容，提高 e - drive 電機及其零部件的可追溯性，從而有效支持更高循環性措施的實施。同時，在實施過程中，應注重避免給汽車行業帶來過多的行政負擔，確保報告要求的合理性和可操作性。
2、協同效應分析
REPM標簽和信息文件夾：該措施與支持 e - drive 電機更高循環性的措施協同作用顯著，如促進電機的單獨拆除、收集、拆解和回收。同時，與 CRMA 的相關措施(如 Article 28)高度契合，兩者相互促進，有助于統一標簽格式和數據載體標準，推動 REPM 材料在整個歐盟市場的有效管理和循環利用，提升歐盟 REPM 價值鏈的競爭力。
REPM更高循環性措施：與 ELVR 提案中的現有措施(如永磁體標簽、電機拆除和回收相關規定)以及 CRMA 中的循環性措施緊密配合，共同推動歐盟 REPM 回收價值鏈的發展。然而，目前面臨著報廢廢物出口和缺乏磁體廢物代碼等問題，需要在《廢物框架指令》《循環經濟法案》和《清潔工業新政》等相關政策框架下，進一步研究解決方案，以確保 REPM 循環利用的可持續發展。
e - drive電機再利用：再利用措施與 ELVR 提案中的信息、設計和循環性策略等條款協同發展，為 e - drive 電機的再利用提供支持。通過提供資金支持開展可行性研究，明確再利用的具體要求，吸引汽車和工業領域的各方參與，將有助于推動這一循環策略的有效實施，提高資源利用效率，降低行業成本。
人機協作拆卸e - drive電機：該措施與 ELVR 提案中相關條款(如 Articles 7, 11, 和 31)協同，有助于優化 e - drive 電機及其組件的拆卸過程，提高永磁體的回收效率。同時，相關經驗和技術可推廣到其他 REPM 基產品，支持歐盟 REPM 價值鏈的整體發展，提升歐盟在相關領域的技術創新和資源回收能力。
鋁的更高循環性措施：與 ELVR 提案中的現有措施(如處理要求和部件拆除規定)協同，共同促進鋁在車輛中的循環利用。汽車價值鏈各方積極支持這一舉措，并計劃制定相關路線圖，通過加強信息共享和利用數字工具，提升廢物管理運營商對鋁材料的認知。此外，開發與廢料質量和回收設計相關的標準，將進一步推動鋁的循環利用，減少資源浪費，降低行業對初級鋁的依賴。
e - drive電機監測報告：該報告措施對 e - drive 電機及其零部件和材料的現有及未來措施提供有力支持，與 ELVR 提案中關于電機收集和拆除的相關條款協同作用，提高 REPM 材料流的可追溯性，促進其在歐盟 REPM 價值鏈中的有效整合。然而，目前面臨著缺乏特定廢物代碼的挑戰，需要在后續工作中加以解決，以完善監測報告體系，推動 e - drive 電機的循環利用和行業可持續發展。
四、結論與展望
1、研究結論
歐洲汽車價值鏈在關鍵原材料、電動驅動電機和鋁的循環利用方面存在顯著問題，包括信息不暢、市場機制不完善以及相關技術和政策的不足。針對這些問題，項目開展了一系列研究活動：
標簽和信息文件夾：開發與 e - drive 電機和 REPMs 相關的標簽和信息文件夾措施具有可行性，能顯著提升廢物管理運營商的認知，且利益相關者對此持積極態度，現有標簽站可用于相關生產，同時標準化工作將推動其在汽車及其他產品領域的應用。
REPM更高循環性：通過引入回收效率、材料回收水平和 / 或回收含量目標來提高 REPM 循環性在技術上可行，但仍需深入研究供需平衡和確定合適的目標水平，為新車輛法規提案中相關可行性研究奠定基礎。
e - drive電機再利用：e - drive 電機的再利用和再制造在當前預期有限，將 REPM e - drive 電機從報廢電動汽車再利用到工業應用在短期內也受限，但未來可通過制定特定規定或激勵措施來推動市場發展，提高永磁體的循環利用率。
電機拆卸與永磁體回收：e - drive 電機及其組件的拆卸工作可從 ELVR 提案的相關措施中受益，汽車行業若能在設計上更注重可拆解性，將有助于提高永磁體的回收效果。
鋁的循環利用：對鋁的去除和處理要求的探索明確了更多在粉碎前需拆除的零部件，并對提高鋁廢料的分揀潛力提供了見解，為設定合理的鋁回收含量目標提供了方向，同時需確保與其他歐盟政策文件保持一致。
e - drive電機監測報告：當前對 e - drive 電機和 REPMs 的監測報告存在不足，加強相關報告工作可提高 REPMs 的可追溯性并支持其回收，相關工作可納入與 ELVR 提案相關的二級立法及附件中。
2、未來展望
持續支持車輛循環性研究：JRC 將繼續致力于通過采取更具雄心的回收和材料恢復措施，支持車輛的循環性發展，特別是在稀土永磁體的回收方面加大研究力度。未來還可能考慮納入新的材料流，進一步拓展研究范圍，以適應不斷變化的行業需求和技術發展。
加強與利益相關者的對話：持續與利益相關者保持密切對話，尤其是在再利用、再制造等循環策略方面，廣泛收集各方意見和建議，促進產學研合作，共同推動行業的可持續發展。通過加強溝通，確保研究成果能夠更好地應用于實際生產和政策制定中。
為相關政策做準備：積極為即將出臺的《循環經濟法案》做準備，使研究工作與歐盟新的政治指導方針保持一致，突出循環性在促進經濟競爭力和可持續資源利用方面的重要性。通過提前規劃和研究，為政策的制定和實施提供科學依據和技術支持。
助力歐洲汽車行業轉型：JRC 在汽車領域循環性方面的研究成果，將與歐洲汽車行業未來戰略對話緊密相關。通過提供基于證據的建議，支持新的循環和競爭性商業模式，為確保歐洲汽車行業的彈性、競爭力和可持續性做出貢獻，推動其向更循環、碳中和和數字化的經濟模式轉型。
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