聚对苯二甲酸乙二醇酯废塑料热解燃料生产的生命周期环境效益与经济成本综合分析

本研究针对PET废塑料污染治理与资源化难题，创新性地整合生命周期评价(LCA)和生命周期成本(LCC)方法，对比分析了简单热解(非催化)与先进热解(催化+图像分选)两种工艺。结果显示先进热解具有显著气候效益(-202 kg CO2 -eq/t PET)，且首次将环境损害处置隐性成本纳入OPEX核算，为塑料废物能源化提供了可持续性决策依据。

　　

在全球塑料污染危机日益严峻的背景下，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为饮料瓶和纺织品的主要原料，年产量已突破3530万吨且持续增长。这种轻质耐用的材料在自然环境中可存续数百年，通过微塑料形式进入食物链，或通过焚烧释放二噁英等剧毒物质。尽管欧盟PET瓶回收率达60%，但美国等地区仍低于26%，传统填埋和焚烧处置方式不仅造成资源浪费，更导致土壤污染和201.65 kg CO₂
-eq/t PET的温室气体排放。面对这一全球性挑战，德黑兰大学农业工程学院的研究团队创新性地将热解技术引入PET废料处理领域，通过整合生命周期评价(LCA)和生命周期成本(LCC)方法，在《Sustainable Materials and Technologies》发表了突破性研究成果。

研究采用ReCiPe2016评估体系，以1吨PET废料为功能单位(FU)，对比了简单热解(非催化+人工分选)和先进热解(催化+图像分选自动化)两种工艺。关键技术包括：1)建立包含原料获取、热解反应、副产品处理的全系统边界；2)量化资本支出(CAPEX)中设备购置与图像分选系统安装成本；3)在运营支出(OPEX)中首创性纳入环境损害处置隐性成本；4)通过伊朗Pak Sazane Hasti公司的工业级实验验证(地理坐标：35°79′N,50°58′E)。

环境热点分析显示，先进热解的气候变化效益(-202 kg CO₂
-eq/FU)是简单热解(-47 kg CO₂
-eq/FU)的4.3倍，主要归功于催化剂提升的单体回收率。但热解阶段仍是主要污染源，在人体毒性指标中占比达89%。经济成本核算表明：先进热解的CAPEX(149美元/FU)比简单工艺高50%，主要来自图像处理设备；而简单热解因无需催化剂在OPEX上节省12%。最终LCC显示，简单与先进热解每吨PET净收益分别为-643和-589美元。

结论部分揭示：环境维度上，先进热解在所有18个影响类别中表现更优；经济维度则建议分阶段实施——先引入催化剂提升转化率，再部署自动化分选系统。该研究首次将环境外部性成本纳入LCC模型，为政策制定者提供了兼顾生态效益(减少47-202 kg CO₂
-eq排放)与经济可行性(每吨PET创造589-643美元收益)的塑料升级回收方案，对实现循环经济目标具有里程碑意义。研究团队特别强调，未来应优化催化剂成本并扩大图像分选的规模效应，这些改进可能使先进热解在双重维度上均成为最优解。