竹浆作为中国造纸业可持续替代原料的经济与环境效益多维度评估

针对中国造纸原料严重依赖进口、废纸禁令加剧供应危机的问题，本研究通过生命周期评估(LCA)和生命周期成本核算(LCC)方法，系统比较竹浆与木浆的环境经济性能。结果显示竹浆吨成本降低19.3%（211美元），但环境表现存在区域差异（-23.6%至+62.8%），技术创新可减排9.2%-12.6%，为实现碳中和目标提供科学依据。

　　

中国造纸工业正面临严峻的原料危机。过去十年间，纸品消费量以年均3%的速度增长，2023年人均消费量达93.4公斤，但仍远低于发达国家150-300公斤的水平。更棘手的是，中国54.4%的木浆依赖进口，2017年废纸进口禁令使原料缺口进一步扩大。这种困境不仅威胁产业稳定，还间接导致全球森林砍伐加剧。在此背景下，生长周期短（可年采）、纤维品质接近硬木的竹材，因其占全球21.6%的竹林资源储备，被视为破局关键。然而，竹浆生产存在碱回收困难、硅积累等技术瓶颈，现有研究对其环境经济性能的评估仍存在两大缺陷：一是忽视竹林碳汇的正面效应，二是缺乏区域差异化分析。

为填补这些空白，国家自然科学基金支持的研究团队在《Environmental Impact Assessment Review》发表重要成果。研究采用标准化生命周期评估(Life Cycle Assessment, LCA)框架，覆盖从竹林培育到废水处理的完整链条，同步引入生命周期成本核算(Life Cycle Costing, LCC)，重点分析四川、贵州等六大竹浆主产区的数据差异。通过构建多技术渗透情景模型，预测不同技术进步路径对环境指标的改善潜力。

关键技术方面，研究团队主要运用：1）基于ISO 14040标准的LCA方法，量化全球变暖潜能值(GWP)等8类环境指标；2）动态LCC模型核算内部成本与外部环境成本；3）蒙特卡洛模拟进行不确定性分析；4）结合中国省级能源结构数据库（2018-2023）进行区域化修正。

关键环境影响的区域差异
数据显示，蒸汽回收阶段对温室气体(GHG)和化石燃料耗竭(FFP)的改善最显著（-50%）。但不同省份表现悬殊：云南因清洁水电占比高，竹浆GWP仅1.25吨CO₂-eq/吨，比贵州低38.7%；而依赖煤电的广西，酸化效应(AP)高出均值62.8%。

经济性比较
LCC分析揭示，竹浆吨成本为881.5美元，较木浆低19.3%。成本优势主要来自原料采购环节——竹材单价（48美元/吨）仅为进口木片（135美元/吨）的35.6%，但化学制剂消耗抵消了部分收益。

技术改进情景
模拟显示，若碱回收率从78%提升至90%，配合生物质锅炉替代燃煤，可使竹浆GWP降至0.98吨CO₂-eq/吨，与木浆（0.95吨）基本持平。

这项研究首次构建了竹浆可持续性评估的多尺度框架。结论表明：在现有技术下，竹浆的经济优势明确，但环境表现存在显著区域异质性；通过重点优化蒸煮和碱回收工艺，有望实现环境经济双赢。该成果不仅为造纸企业原料选择提供决策依据，更通过省级差异化策略，助力"双碳"目标在产业端的落地实施。值得注意的是，研究团队特别指出：未来若将竹林碳汇纳入LCA系统边界，竹浆的环境优势可能进一步凸显，这为后续研究指明了方向。