美国聚羟基脂肪酸酯生命周期末端气候影响：原料变异与时间动态作用的系统评价

为评估生物基可降解塑料聚羟基脂肪酸酯(PHAs)的可持续性，研究人员系统分析了美国境内不同生命周期末端(EoL)路径(填埋、回收、焚烧、堆肥、厌氧消化)的气候影响，结合WARM/SimaPro/GREET模型及GWP20/100/500时间尺度，发现原料类型仅影响回收路径，而时间动态显著改变填埋与AD路径的甲烷效应，为碳中和材料选择提供科学依据。

　　

随着全球塑料年产量突破4亿吨且回收率不足10%，传统石油基塑料造成的环境危机日益严峻。聚羟基脂肪酸酯(PHAs)作为生物基可降解塑料的代表，其生命周期末端(EoL)处理方式的气候影响评估成为实现碳中和的关键。美国研究人员通过系统分析WARM、SimaPro和GREET模型数据，揭示了原料类型与时间动态对PHAs气候效应的差异化影响。

研究采用文献计量法筛选2015-2025年美国境内PHAs相关LCA研究，重点分析三类技术路径：物理化学处理（填埋/焚烧）、生物处理（堆肥/AD）和机械回收。通过敏感性分析量化GWP_20/100/500时间尺度下不同EoL路径的碳足迹差异，并建立决策树模型指导路径选择。

当前认知状态
PHAs根据碳链长度分为短链(SCL)、中链(MCL)和长链(LCL)三类，其中PHB和PHBV的降解速率差异显著。微生物合成途径（如Cupriavidus necator）与化学合成法（如ROP）产生的PHAs在热机械性能上存在本质区别，直接影响EoL处理效率。

EoL气候影响变异因素
原料类型仅对回收路径产生显著影响：玉米秸秆基PHAs通过机械回收可获得0.8kg CO₂-eq/kg的碳信用，而甘蔗渣基仅0.3kg。时间尺度效应在填埋路径中表现突出，GWP₅₀₀下甲烷排放贡献比GWP₁₀₀高47%。厌氧消化(AD)的碳封存效益随时间延长而增强，但美国现有模型对此缺乏准确表征。

决策框架与未来趋势
研究构建的EoL选择树优先区分原料来源（作物基/废弃物基），其次考量聚合物循环次数。对于MCL-PHAs，多次循环后化学回收比机械回收降低32%碳排放；而SCL-PHAs在单次使用场景下，工业堆肥比AD减少19% GWP₁₀₀。

该研究首次系统量化了美国背景下PHAs的EoL气候效应时空异质性，指出当前AD模型缺失与欧洲数据的断层。成果为《Polymer Degradation and Stability》提供了生物塑料可持续性评估的新范式，其建立的GWP多尺度比较框架可直接指导美国农业部(USDA)生物经济政策的制定，推动PHAs在包装、医疗等领域的精准应用。