面向循环建筑产业的创新石膏复合材料与塑料废物增值利用

《Current Opinion in Environmental Science & Health》：Innovative Gypsum Composites and Plastic Waste Valorisation for a Circular Construction Industry

　　

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  全球塑料年产量超过4亿吨，其中欧洲地区占5500万吨。
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  建筑业可利用塑料废物骨料生产石膏基复合材料。
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  再生塑料废物骨料可降低石膏材料的热导率。
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  在特定边界和场景下，石膏预制中使用塑料废物有助于降低行业环境影响。
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  循环经济标准是推动可持续建筑产品发展的关键。

引言

塑料废物管理已成为21世纪主要的环境和社会经济挑战之一，因为它对公共健康、陆地和海洋生态系统的完整性以及向更可持续的生产模式转变具有重要意义[1]。全球塑料产量目前已超过每年4亿吨，其中欧盟27国、英国、挪威和瑞士产生的塑料废物约为5500万吨[2]。据估计，全球仅9%的塑料废物被回收，12%被焚烧，其余79%被填埋或积聚在自然环境中[3]。在此背景下，实施循环经济战略以回收、循环利用并将这些废物转化为二次原材料，已成为降低其环境影响及减少对原生化石资源依赖的战略必要举措[4]、[5]。

建筑业为将这种塑料废物作为二次原材料重新引入传统建筑材料的重新设计中提供了一条有前景的途径[6]。鉴于该行业对自然资源的高消耗——约占全球原材料需求量的50%[7]——这一可能性尤为显著。特别是，将这些塑料废物整合到用于预制砌块、板材和面板的石膏基复合材料开发中，引起了科学界越来越多的关注[8]。随着建筑业逐步工业化，开发易于现场安装且产生较少固体废物的新型预制系统已成为一种高附加值的选择方案[9]。此外，在欧洲中部某些地区，石膏的可用性和生产方面的限制进一步提升了该资源的战略重要性[10]。因此，开发通过部分用再生材料替代石膏来减少石膏消耗的解决方案，有助于降低矿物资源需求并促进塑料废物的回收。此外，这些战略还有助于实现可持续发展目标12（SDG 12），包括到2030年对自然资源进行可持续管理和高效利用[11]。

本综述文章分析了近期通过将近塑料废物作为二次原材料整合到石膏基复合材料中来实现回收的最新进展。特别是，本研究围绕两个研究问题展开：(i) 目前正在开发哪些配合比以生产含有塑料废物的石膏基预制产品？以及(ii) 与常规石膏材料相比，这些新型复合材料提供哪些技术性能特性以及社会经济和环境效益？基于这些研究问题，本综述旨在全面概述将塑料废物纳入石膏基体的当前知识现状。虽然早期研究广泛探索了石膏砂浆中的一般废物骨料，但本研究通过提供专门聚焦于塑料废物的最新证据基础，增添了显著价值。此外，本综述创新性地通过技术、社会经济和环境三重视角评估复合材料，以明确识别其对开发符合循环经济原则和行业可持续转型目标的高附加值产品的贡献。

章节摘要

综述方法

采用Web of Science（WoS）数据库进行了全面的文献综述，以识别将塑料废物纳入石膏基复合材料制造的最新研究。为评估当前知识现状，采用了以下基于"主题"的搜索查询：(("石膏"或"石膏板"或"石膏复合材料*"或"硫酸钙") AND ("塑料废物*"或"再生塑料*"或"聚合物废物*"或"再生聚合物*"或"PET"或"聚乙烯"

结果

本节介绍了掺入塑料废物骨料的石膏基复合材料的性能表现，以及在制造过程中使用这些二次原材料所产生的社会经济和环境意义。

讨论

文献综述证实，近年来，将塑料废物骨料纳入石膏基复合材料已成为一种可行策略和一个新兴研究领域[8]。然而，大多数被综述的研究主要从功能角度出发，对这些复合材料进行研究和表征，考察其物理性能、力学性能和微观结构特性等方面。尽管一些研究纳入了环境评估，但这些评估通常...

结论

本综述分析了掺入再生塑料废物骨料的石膏复合材料的最新研究。近年来（2020–2026年）发表的文献重点介绍了利用多种塑料废物作为二次原材料部分替代常规石膏。理想的塑料掺量在很大程度上取决于具体的塑料废物骨料和期望的性能标准。在所有分析的研究中，最佳结合良好...

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本稿件COESH-D-26-00061《面向循环建筑业的创新石膏复合材料与塑料废物增值利用》所报道的工作。

致谢

本工作得到了马德里政府（Comunidad de Madrid-西班牙）的支持，该政府根据与马德里理工大学2023-2026年多年期协议中的A线——新兴博士研究人员项目进行资助。拨款编号为DOCTORES-EMERGENTES-24-NZMO4U-16-3U7Z8W（项目名称：Waste2BuildIns；OTT参考号：M230020126A-DFV）。

Daniel Ferrández|Alicia Zaragoza-Benzal|Diego Corrales Garay|Dzintra Atstaja|Jitka Krejsová