《Frontiers in Sustainability》：Interim tandems of life cycle assessment methods and circularity indicators—elaboration for the circular bio-economy
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引言：向循环经济（CE）的转型是可持续生产和消费的关键策略，但其对可持续性的贡献取决于如何评估。生命周期评估（LCA）为量化环境影响提供了稳健框架，但在建模循环策略（如回收、再生和再利用）时出现挑战。这些挑战包括材料质量退化、跨连续使用的分配，以及捕获生物基材
引言：向循环经济（CE）的转型是可持续生产和消费的关键策略，但其对可持续性的贡献取决于如何评估。生命周期评估（LCA）为量化环境影响提供了稳健框架，但在建模循环策略（如回收、再生和再利用）时出现挑战。这些挑战包括材料质量退化、跨连续使用的分配，以及捕获生物基材料中常见的开环或级联使用模式，这些模式被不同LCA方法以不同方式建模。为应对这些挑战，本文研究了循环性指标（CIs）能否以及如何补充LCA方法，特别关注生物经济。方法：首先，研究人员回顾了48种已识别的循环策略在六种突出LCA方法——产品环境足迹（PEF）、EN 15804、替代点分配（APOS）和后果性LCA（CLCA），以及两种系统扩展方法——中的方面和覆盖情况，同时结合三种独立指标：材料循环性指标（MCI）、循环转型指标（CTI）和ISO 59020:2024。以天然纤维绝缘材料为案例，研究人员展示了不同LCA方法的优势与局限。结果与讨论：结果显示，这48种循环策略在这些LCA方法（覆盖13–42种）和CIs（覆盖9–22种）中的覆盖情况差异显著。CLCA覆盖了最多的循环策略（42种）。仅有五种循环策略未被LCA覆盖，包括具有社会经济含义的策略，这些策略可通过改进的生命周期可持续性评估框架最终解决。在这五种情形下，CIs CTI和ISO 59020:2024可作为临时补充应用于LCA。提出了一套框架，用于针对特定目标和范围选择LCA方法与CIs的组合集。
研究背景：循环经济（CE，一种旨在保持资源流动、减少废物和最大化价值的经济系统）已成为实现可持续生产和消费的关键策略，但其实际可持续性依赖于评估方法。生命周期评估（LCA，一种量化产品系统全生命周期环境影响的框架）在建模循环策略（如回收、再利用和级联使用）时面临挑战，包括材料质量退化、跨多次使用的分配问题，以及生物基材料中常见的开环或级联使用模式。现有LCA指南（如欧盟的产品环境足迹（PEF）指南和循环足迹公式（CFF））存在局限，例如无法考虑多级联循环中的负担与效益。循环性指标（CI，衡量循环程度和策略的指标）如材料循环性指标（MCI）和循环转型指标（CTI）可提供补充视角，但缺乏系统整合指导。为此，本文在《Frontiers in Sustainability》上发表，旨在评估LCA方法与CI的互补性，聚焦循环生物经济领域，以指导实践者做出明智的建模选择。
研究内容：研究人员选取了六种突出的LCA方法——产品环境足迹（PEF）指南、EN 15804标准、替代点分配（APOS）、后果性LCA（CLCA）、回收者/增值者视角的系统扩展方法和多生命周期系统扩展方法；以及三种独立CI——材料循环性指标（MCI）、循环转型指标（CTI）和ISO 59020:2024。通过识别48种循环策略（从9R框架衍生并细化），研究人员分析了各方法对循环策略的覆盖情况，并以天然纤维绝缘材料的概念性案例演示了不同方法的应用。结论表明：CLCA覆盖最多（42种循环策略），PEF指南次之，而回收者视角的系统扩展覆盖最少（13种）。五种循环策略未被任何LCA方法覆盖，包括“从可持续生产中回收能源的比例”“最大化回收潜力至理论极限”“提高收入相对于线性资源流入质量”“使用更少关键原材料”和“限制资源消耗增长与GDP增长比”，这些多涉及社会经济层面，可通过改进的生命周期可持续性评估（LCSA）或临时采用CTI和ISO 59020:2024进行补充。研究人员提出了一个框架，用于根据LCA研究的目标和范围选择LCA方法与CI的组合，以实现全面评估。
关键技术方法（不超过250字）：研究人员通过文献综述识别了48种循环策略，并从LCA方法的分配公式中提取循环属性，将这些属性关联至循环策略。采用概念性案例研究（天然纤维绝缘材料，其纤维素来自废旧报纸）演示各方法的系统边界设定与影响分配。通过构建覆盖矩阵，系统比较了六种LCA方法和三种CI对循环策略的覆盖能力。最终基于目标和范围（产品导向、过程导向、多生命周期；归属性或后果性）提出选择框架。方法中未涉及试剂、培养或质粒构建，亦无样本队列来源。
研究结果：
3.1 生命周期评估方法对循环产品系统的建模评估：研究人员通过概念案例展示了PEF指南、EN 15804、APOS、CLCA、回收者视角系统扩展和多生命周期系统扩展在建模回收、再利用、级联使用等情景时的系统边界与影响/效益分配。例如，PEF指南和EN 15804仅考虑初级材料替代，忽视下游效应（如差异运输或使用）；APOS采用经济分配，需明确“寿命终结”定义；CLCA需市场数据支撑需求约束假设；系统扩展方法避免分配但限制产品水平分析。各方法局限性详见表2–7。
3.2 基于目标和范围的生命周期评估方法选择：研究人员根据LCA目标和范围（系统范围：产品、过程或多生命周期；影响范围：归属性或后果性）提供了选择指南，并形成流程图（图2–4）。例如，产品导向LCA适用PEF、EN 15804或APOS（归属性）或CLCA（后果性）；过程导向LCA适用回收者视角系统扩展；多生命周期导向适用系统扩展方法。
3.3 生命周期评估方法对循环策略的覆盖及循环性指标的补充使用：研究人员将48种循环策略与各方法匹配，发现覆盖范围从13种（回收者视角）到42种（CLCA）。CLCA最全面，PEF指南次之，CI中CTI覆盖22种，MCI覆盖11种，ISO 59020覆盖9种。五种未被LCA覆盖的策略多具社会经济属性，CTI和ISO 59020可临时补充。基于此，提出了组合选择框架（图5），指导针对特定目标和范围选择LCA方法与CI的串联使用。
讨论总结与结论：讨论部分指出，PEF指南和EN 15804在建模中存在错误和不一致，如CFF中收集率与回收效率合并、缺乏回收能源使用参数等，建议引入下游效应参数和更灵活的参数A值。APOS需行业共识验证定义。CLCA面临数据库不足问题。仅在五种循环策略上，LCA方法无法覆盖，可通过LCSA或CI补充。结论翻译如下：本文演示了六种LCA方法在建模循环策略（包括回收、再利用和生物基材料级联使用）中的应用。基于LCA研究的目标和范围定义，提供了选择最合适建模方法的结构化指导。研究进一步阐明了哪些LCA建模方法和循环性指标可用于或组合使用，以展示实施循环策略的潜在效益，其中分析了48种循环策略。分析强调，不同LCA方法对循环策略的覆盖情况差异显著，仅五种循环策略未被任何LCA方法覆盖，且多与经济社会因素相关。提出了一套框架，用于针对特定目标和范围选择LCA方法与循环性指标的组合集。未来工作可扩展评估，纳入更多方法和考虑过程与排放的时间分化等属性。
