《Cleaner Environmental Systems》：Sustainability indicators for accelerating the production of Man-made Cellulosic Fibers
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本文系统回顾了人造纤维素纤维（MMCF）在技术经济（TEA）、生命周期评估（LCA）及社会层面（SLCA）的可持续性研究，指出当前评估多集中于环境影响（如温室气体排放、水资源利用），而经济可行性（如溶解浆价格、溶剂回收）与社会维度研究严重缺失，亟需开发涵盖三重底线（TBL）的关键可持续性指标（KSI）以支持其绿色规模化发展。
1. 引言
全球纺织业作为经济支柱之一，其增长伴随着巨大的环境与社会压力。聚酯和棉花等传统纤维在生产过程中存在高水耗、化学品使用及温室气体排放等问题。人造纤维素纤维（Man-made Cellulosic Fibers, MMCF）因其源自可再生生物质（如木材、农业残余物）且性能接近棉或丝，被视为化石基合成纤维的潜在可持续替代品。然而，MMCF的规模化生产仍面临可持续性挑战，需从经济、环境和社会三重底线（Triple Bottom Line, TBL）角度系统评估。本文通过综述现有科学文献，旨在识别支持MMCF技术放大的关键可持续性指标（Key Sustainability Indicators, KSI），并揭示研究空白。
2. 方法
本研究采用范围综述方法，检索Scopus、Web of Science等数据库中2010年后的同行评议文献，聚焦MMCF的环境生命周期评估（LCA）、技术经济评估（TEA）和社会生命周期评估（SLCA）。最终纳入22篇文献，其中19篇涉及环境评估（以LCA为主），3篇涉及经济评估，未发现专门针对MMCF生产的社会评估研究。文献筛选遵循结构化流程，确保分析基于可靠方法论（如ISO 14040/14044标准），但非同行评议报告也被纳入以补充数据缺口。
3. MMCF价值链概述
MMCF价值链具全球性特征，涵盖木材 feedstock 供应（如俄罗斯、巴西）、浆粕生产（集中于巴西、印尼等地）、纤维纺丝（以亚洲为主导，中国占全球产量60%以上）、织物加工及成衣制造。主要MMCF类型包括粘胶（Viscose）、莱赛尔（Lyocell）、莫代尔（Modal）等，其中粘胶为商业化主导。价值链的复杂性体现在地理分散性、运输碳排放（如空运比海运碳足迹高35%）及劳动成本差异。推动MMCF可持续化需各环节协同减少资源消耗（水、能源、化学品）与废弃物。
4. 可持续性评估结果
4.1. 经济可持续性
仅有的3项TEA研究显示，MMCF生产成本主要受溶解浆价格、溶剂回收效率（如NMMO或离子液体的补充成本）、资本支出（CAPEX）和能耗驱动。例如，莱赛尔纤维生产成本估计为2.81–3.84 �/kg，优化溶剂回收系统可显著降低费用。使用农业残余物（如燕麦壳、小麦秆）作为替代 feedstock 可能降低成本，但技术可行性尚待验证。经济指标间存在交互关系（如能源成本影响操作费用），但缺乏公开的工艺数据阻碍深入分析。
4.2. 环境可持续性
LCA研究（共19篇）多采用“摇篮到大门”（cradle-to-gate）范围，功能单位常设为“1吨纤维”。核心环境影响指标包括：
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气候变化：碳排放范围广（-2 至 13 kg CO2eq/kg纤维），取决于能源结构（如奥地利莱赛尔使用废热发电碳足迹低，亚洲粘胶依赖煤炭则较高）。
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水资源利用：工业水耗为0.263–0.740 m3/kg，远低于棉花灌溉水耗。
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其他指标：非生物资源消耗（关联化石能源）、富营养化、酸化和土地利用变化。
方法学差异（如分配方法、生物碳处理方式）导致结果难以直接比较。新兴 feedstock（如纺织废料回收、细菌纤维素）显示环境潜力，但多处于实验室阶段。
4.3. 社会可持续性
暂无MMCF专属社会评估研究。纺织业通用SLCA指出热点问题包括劳工权益（工资、工时）、职业健康（接触有毒化学品）及性别歧视，主要集中于原材料获取和生产环节。数据缺失与方法论挑战（如站点特异性数据不足）限制社会维度的深入分析。
5. 关键分析：MMCF可持续性的复杂性
当前研究严重失衡：环境评估较多，经济与社会维度薄弱，且无工作整合三重底线。可持续性指标存在交叉性，如能源与水资源消耗同时影响环境和经济；溶剂回收率关涉环境安全与经济成本。政策（如欧盟纺织战略）推动MMCF本地化与循环经济（如纤维到纤维回收），但技术放大需克服投资壁垒、工艺优化及消费者对高价绿色产品的接受度。未来需开发统一KSI，结合前瞻性LCA/TEA/SLCA，以支持全价值链可持续决策。
6. 结论与建议
MMCF作为生物基替代品，其可持续性评估尚处早期阶段。环境指标（碳排放、水耗等）相对明确，但经济（溶解浆成本、CAPEX）和社会指标（劳工条件）研究匮乏。建议未来研究：
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加强TEA与LCA的整合，识别环境经济权衡；
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扩展LCA范围至产品使用与废弃阶段；
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推动社会评估与站点特定数据收集；
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建立跨维度KSI，应用于现有工业案例与新兴技术验证。
最终，需政府、产业与科研协同，攻克MMCF规模化中的技术与可持续性瓶颈。
