T-reX工具：量化生命周期评估数据库中的废弃物与材料足迹以推动循环经济发展

本研究针对循环经济中废弃物与材料流动量化难题，开发了基于Python的T-reX工具，集成Brightway和premise框架，实现供应链废弃物与关键材料需求的动态追踪。通过锂离子电池案例，揭示了NMC811电池高达50kg/kg的固体废弃物足迹，为资源效率优化和可持续决策提供新方法，填补了LCA中废弃物足迹(WF)与材料足迹(MF)的量化空白。

　　

在应对全球资源危机和气候变化的背景下，循环经济已成为实现可持续发展目标的核心战略。然而，当前生命周期评估(LCA)体系存在显著缺陷：废弃物(Waste)仅被视为"负价值材料"，其环境意义被简化为处理过程中的排放；关键材料流动缺乏系统追踪，特别是欧盟30种关键原材料(CRM)的供应链风险难以量化。这种认知局限严重制约了资源效率优化决策，正如Ellen MacArthur基金会指出的——没有精准的废弃物与材料流动数据，就无法真正实现"减量化(re-X)"战略。

针对这一挑战，国外研究团队开发了创新性Python工具T-reX。该工具深度整合Brightway开源LCA框架和premise前瞻模型，通过独创的"伪生物圈数据库"技术，首次实现供应链全周期废弃物与材料流动的精细化计量。研究以锂离子电池为样本，发现NMC811电池每千克竟产生50.9kg固体废弃物，其中钴锂镍开采环节占比超60%。更值得关注的是，通过REMIND模型模拟显示，碳捕集与封存(CCS)技术的应用将导致CO₂废弃物量在2040年前激增300%，这一发现颠覆了传统环境评估结论。

关键技术方法包括：(1)基于wurst包的数据库解构技术，将LCA数据库转化为可编辑交换清单；(2)创建20类废弃物和59种材料的"伪LCIA"计量体系；(3)整合premise的IAMs模型实现2050-2100年情景预测；(4)采用CPC编码系统进行产业链贡献度分析。样本数据来自ecoinvent 3.9.1数据库的5类锂离子电池全球市场清单。

主要研究发现包括：
废弃物足迹量化：通过Sankey图可视化显示，NMC811电池的固体废弃物足迹达50.9kg/kg，远超LiMn₂O₄电池的4kg/kg，其中钴开采环节贡献率达38%。
时间维度演变：SSP2情景下，石墨需求在2050年增长225%，主要源于硅生产供应链的电气化转型，而非电池电极本身。
方法学对比：与传统EDIP 2003方法相比，T-reX揭示的镍需求呈现负值，反映出LCA分配模型中伴生产品的替代效应。
行业贡献分析：CPC编码显示，电子集成电路部门对LFP电池天然气足迹的贡献从2020年11%降至2100年8%，反映能源结构转型趋势。

研究结论指出，T-reX的创新性在于突破传统LCA的三重局限：首次实现废弃物生成量的直接计量而非仅评估处理影响；建立材料流动的"技术圈内"追踪体系；开发可自定义的前瞻性分析模块。该工具已被联合国采纳为SDG 8.4/12.2核心指标的计算基础。值得注意的是，研究团队预警当前前瞻数据库存在严重偏差——过度关注能源钢铁领域而忽视废弃物处理技术演进，这可能造成循环经济决策的系统性误差。这项发表于《Resources, Conservation and Recycling》的成果，为破解"降碳"与"减废"的协同优化难题提供了关键方法论突破。