Markus，您的职业生涯几乎全部奉献给了冶金、回收利用和循环经济。您曾在大学和研究机构任职，现在在西马克集团从事产品设计。这个领域有哪些有趣之处？
Markus Reuter：将人们视为消费后产品或简单废品的物品，以纯金属或其他材料形式从其复杂功能组合中回收，是一项令人着迷的工作。回收利用的复杂性远超将一杯咖啡分解为其原始成分：纯净水、糖、牛奶和咖啡，再重新创造出一杯芳香四溢的新咖啡。我们的金属轮简明扼要地展示了提取冶金学中的这一复杂难题。
在金属回收过程中，必须整合大量的专业知识，以恢复其达到生产新型高科技产品所需的功能纯度。这涉及循环经济模式下的模拟和数字孪生技术、冶炼炉的设计与优化、自动化和数字化系统的应用、产线的建设与调试，以及基于人工智能的代理功能的应用，并将其与消费品设计相结合。这些工作不仅充满活力和创造性，而且绝不乏味。将其纳入循环经济范畴是一个重要且意义深远的目标，对整个社会有积极的贡献！
我正在用智能手机记录我们的对话。如果几年后我购买新设备，这台旧设备可以被回收利用吗？
Markus Reuter：每部智能手机是由金属、材料、塑料和玻璃等主要成分构成的复杂功能组合。由于这些成分的功能紧密相连，将其进行物理和化学分离以回收金属是一项极其复杂的任务。
2017 年，我与一位同事合作开展了一项与智能手机制造商 Fairphone 的研究。我们发现，即使采用模块化设计，材料回收率也仅能达到 30% 至 40%。我们在 2019 年进行的第二项研究表明，通过适当修改设计，回收率可以提高到 50% 至 60%。这表明我们距离实现真正的循环利用还有很长的路要走。然而，在功能性限制下，我们仍然可以将回收利用推进到物理极限的边缘。这就是为什么我们必须正视循环经济中的“困难之处”。
这些 "困难之处 "是什么？
Markus Reuter： 在营销和政治领域，循环经济常被视为流行词，但他们往往忽视了其背后的物理学原理。作为冶金学家，我们必须优先考虑在反应器、轧机等限制条件下的物理学。热力学第二定律无处不在，它决定了持续的再利用、再加工、再生和无损耗回收是不可能实现的——我们通过火用来衡量工艺效率。虽然损失和残留可以降到最低，但无法彻底消除；残留总是存在。一个环路的闭合可能以另一个环路为代价；材料环路的闭合往往依赖于在其他地方打开一个能量环路。因此，我们必须始终将材料和能量结合考虑，而火用是衡量这一点的最佳标准。这里没有简单的答案——在某些情况下，消耗的能量可能超过了可提取金属成分的价值。
虽然产品可以完全由回收材料制成，但在材料回收过程中会产生损耗。由于这些无法回收的损失，成品永远不可能完全被回收利用。忽视这一原则将阻碍有影响力的创新——只有在将损耗考虑在内的情况下，才能准确评估实际的资源效率。
基于这一考虑，我们的目标是不断将复杂资源、废料和报废产品的回收率及金属回收率推向热力学、技术和经济的极限。这是我们成为回收和加工冶金工艺设备技术领导者和供应商的先决条件。尽管如此，冶金也仅仅是循环经济轮盘中的一部分而已。
还有谁需要做出贡献？
Markus Reuter： 循环经济需要整个供应链转变观念。以产品设计为例，尽管我们无法实现对任何特定产品的 100% 回收，但通过将产品设计与冶金知识相结合，并事先详细计算可回收的产品成分，我们可以最大限度地回收金属、合金和材料。当然，我们也必须认识到，并非所有材料都能重新转化为高质量材料。在许多情况下，产品中复杂的塑料混合物可能被用作能源或用于增强提取的化学物质。如果产品设计得当并实现模块化，原材料就能合理分布，使每个模块通过合适的技术和适当的拆卸直接回收。这将简化许多贵重金属的回收过程，同时最大限度地提高能源效率。然而，由于功能复杂性，过程中总会存在一定的损耗。
此外，政策也必须发挥重要作用。为何不引入一种标签，在良好的供应链数字孪生基础上，向消费者提供产品的可回收性信息呢？我们开发了模拟模型，对整个价值链进行数字孪生，以计算并改进产品的实际可回收性。这提高了消费者的透明度，帮助他们做出基于事实的决策。借助西马克的技术专长，我们能够生成有意义的数据，从而优化供应链的环境绩效。
遗憾的是，政策制定者有时忽视了工艺物理学的现实。铅就是一个典型的例子，欧盟曾讨论过禁用铅。诚然，铅是有毒的。然而，从冶金学的角度看，铅与铜一样，在多金属冶金回收中作为金属收集器至关重要，如金属轮所示。因此，基础金属是循环经济的重要推动力，因为它们有助于回收金、银、铋和锑等有价值的金属。因此，禁用铅可能不利于循环经济模式。我们必须清楚认识到，冶炼设备是关键冶金设施的重要组成部分，确保了原材料的供应。
学习冶金学，帮助世界变得更好！
西马克在循环经济中扮演什么角色？
Markus Reuter：金属加工技术和数字化是循环经济的关键推动因素，在各个领域中具有战略意义。因此，工艺诀窍和对流程图的深入理解是提高回收率的重要基础。这些要素构成了工厂设计、工厂自动化、数字化系统和项目实施的核心——也是西马克的核心竞争力。
数字孪生提供了一个理想的平台，用于基于不同参数的模拟结果，与内部和外部利益相关者进行沟通。因此，我们正在努力深入了解循环利用的每一个细节，并在数字孪生中实施这些技术诀窍。数字孪生不仅是成本定义的基础，也是我们与客户共同做出明智决策的依据，同时还是准确预测碳足迹和规划整套产线的精确工具。
您认为下一代的未来是否乐观？
Markus Reuter：青年人需要一把火炬，而西马克有能力点燃这把充满创造力的火炬。我们有责任为下一代改善世界。我们可以帮助传递这把火炬，而老一代人则可以注入创造力，让这把火炬继续熊熊燃烧。如今，我们在许多前景广阔的领域取得了进展。其中最令人振奋的项目之一是我们为美国 Aurubis 公司提供的全球最大电子废料回收工厂，该工厂将显著提高此类材料的回收能力。此外，我们还在扩大催化剂、炉渣、电池、含金属废料和矿物等材料的回收产品组合。
最后，金属和报废产品的循环经济首先需要冶金学家的参与。我们需要具备创造性和深入的冶金学知识，并将其融入循环经济思维，以提高金属回收和加工的效率及效益。这就是为什么我在德国弗莱贝格大学教授工艺和系统仿真，并在澳大利亚科廷大学教授系统火用。我常常对学生们说：“学习冶金学，帮助世界变得更好！” 来参与开发循环经济模式下的新工艺方案吧，这个有价值的职业方向在过去的 45 年里、在许多方面丰富了我的生活！
