基于本体驱动的PVC复合材料可持续制造语义仿真研究：生命周期评估方法及农业工业废弃物填充剂的工业案例分析

《Polymers》：Investigation on Ontology-Driven Semantic Simulation of PVC Composite Sustainable Manufacturing: Lifecycle Assessment Approach and Industrial Case Study with Reinforced Agro-Industrial Waste Fillers Alexander Chinaka Chidara, Kai Cheng and David Gallear

　　

摘要

本研究开发并评估了以农业工业废弃物作为填充剂的可持续聚氯乙烯（PVC）复合材料，通过基于本体的生命周期评估框架来提升可持续性评价水平。研究考察了稻壳灰、椰壳纤维、竹纤维和木粉等农业废弃物填充剂在改善PVC的机械性能和环境性能以及推动循环经济目标方面的作用。研究将英国PVC窗户制造领域的实证数据与Granta EduPack、Eco Design、Eco Audit、OpenLCA和Protégé等工具结合，构建了一个多层语义分析体系，该体系可将材料、工艺和环境指标相互关联。结果表明，这类含有农业废弃物填充剂的复合材料相比玻璃纤维基复合材料具有更低的能量消耗和二氧化碳排放量，其中PVC加30%木粉的配方效率最高。该本体框架包含25个类别、7个对象属性、26个个体、16个数据属性以及218条公理（这些公理由Protégé的指标功能自动生成，并通过Pellet推理工具进行验证），从而确保了不同数据集之间的语义互操作性和一致性验证，使得可持续性分析更加透明且可追溯。总体而言，将工业数据与数字化生命周期评估及本体推理相结合，为实现符合净零目标的可持续PVC复合材料制造提供了可行的路径。