城市路面生命周期评估:废淤泥掺入热拌沥青对环境影响的深度解析

【字体: 时间:2025年06月23日 来源:Science of The Total Environment 8.2

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  针对建筑废弃物资源化难题,意大利研究团队创新性地将废淤泥作为填料替代石灰石应用于热拌沥青(HMA)生产,通过生命周期评估(LCA)对比四种混合料的环境效益。研究发现,虽然废淤泥掺入在短期生产阶段具有环保优势,但传统石灰石填料因更长使用寿命(30年周期)展现出更优的可持续性,为道路工程废弃物再利用提供了关键数据支撑。

  

随着全球城市化进程加速,道路建设带来的环境压力日益凸显。建筑废弃物年产量已突破22亿吨,其中90%来自拆除活动,而传统沥青生产依赖的石灰石填料开采加剧了资源消耗。废淤泥作为建筑和疏浚工程的副产品,因其高含水率和细颗粒特性面临处置难题,但将其转化为道路建材的尝试仍缺乏系统性环境评估。意大利博洛尼亚大学等机构的研究团队在《Science of The Total Environment》发表论文,首次通过全生命周期视角比较了废淤泥改性沥青与传统材料的长期生态效益。

研究采用"摇篮到大门"(cradle-to-gate)和"摇篮到坟墓"(cradle-to-grave)两种LCA方法,结合ReCiPe中点评估体系,分析了四种HMA混合料:传统石灰石填料(HMA C)、普通废淤泥(HMA NS)、静态煅烧淤泥(HMA CS)和闪烧淤泥(HMA F-CS)。关键数据来自意大利本土供应链,包括227公里运输距离的石灰石骨料和12公里来源的废淤泥,通过SimaPro 9.3软件建模计算。

研究结果部分,"4.1. 摇篮到大门"显示:HMA NS在单一生产阶段表现最优,其全球变暖潜势(GWP)比对照组低15%,非可再生累积能源需求(nr-CED)减少12%。但煅烧工艺使HMA CS的GWP激增30%,主要源于750℃持续2小时的热处理能耗。生态毒性指标中,废淤泥材料使陆地生态毒性降低18-22%,印证了废弃物再利用的环保价值。

"4.2. 摇篮到坟墓"的30年模拟颠覆了短期结论:由于HMA NS每8年需翻修(对照组12年),其累计GWP反超传统材料24%。HMA C凭借更长服役周期,在人类致癌毒性等6项指标中均保持最低负荷。值得注意的是,闪烧技术虽缩短处理时间,但HMA F-CS与静态煅烧产品的生命周期影响差异不足5%,提示工艺优化空间有限。

结论指出,废淤泥作为填料虽在单次生产中体现环境优势,但机械性能缺陷导致的频繁翻修会抵消其生态效益。该研究首次量化了材料耐久性对LCA结果的杠杆效应,为SDG12(负责任消费与生产)目标提供了道路工程领域的实证数据。未来需结合实地监测验证实验室老化模型,并探索可再生能源驱动的煅烧工艺,才能真正释放废弃物的可持续潜力。

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