《Sustainable Production and Consumption》：A multi-cycle life cycle assessment framework for quantifying the trade-off between circularity gains and microplastic fibre emissions in mechanically recycled polyester textiles
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摘要机械回收聚酯被视作实现纺织品循环利用的手段，但反复的机械处理会降低纤维的完整性，进而增加微塑料纤维的释放。现有的生命周期评估通常将回收过程视为独立事件，很少考虑微塑料纤维的排放情况。本研究构建了一个透明的参数化多周期生命周期评估框架，该框架将不同循环阶段的制造负担与微塑料纤维
摘要
机械回收聚酯被视作实现纺织品循环利用的手段，但反复的机械处理会降低纤维的完整性，进而增加微塑料纤维的释放。现有的生命周期评估通常将回收过程视为独立事件，很少考虑微塑料纤维的排放情况。本研究构建了一个透明的参数化多周期生命周期评估框架，该框架将不同循环阶段的制造负担与微塑料纤维释放情况与传统的中间指标、基于MarILCA的淡水微塑料物理效应表征方法以及一种探索性的循环性指标相结合。该框架以可执行模型形式呈现，并作为补充信息2发布，完整的参数文档则位于补充信息1中。评估的功能单位为在特定洗涤周期下相当于1公斤的织物使用量；以30%回收率的面料作为基准，而1:1替代则作为边界情况进行分析。在第一轮循环中，制造过程的全球变暖潜力从3.05降至2.60公斤二氧化碳当量/公斤，而在第二轮和第三轮循环中则分别上升至2.62和2.65公斤二氧化碳当量/公斤。累计微塑料纤维排放量则从8.25克/公斤上升至11.55克/公斤、35.47克/公斤和51.15克/公斤。在规定的筛选范围内，通过10,000次蒙特卡洛模拟可知，第二轮和第三轮循环在制造气候负担和微塑料纤维质量方面都处于第一轮循环的帕累托支配状态。第一轮循环实际上是一种跨类别的权衡：虽然它能使制造过程的全球变暖潜力减少0.45公斤二氧化碳当量/公斤，但同时会使微塑料纤维排放量比基准洗涤程序增加3.30克/公斤。按照当前MarILCA针对10微米纤维的淡水PET微纤维中间因子计算，其增量值为4.26×103 PAF立方米/天，不过该因子的数值存在较大差异，因此无法给出跨类别的单一评分结论。贡献分析显示，烘干环节约占总生命周期全球变暖潜力的50%。因此，该框架能够为第一轮机械回收之后的循环过程提供可重复、无权重偏向的支配关系分析，同时明确展示第一轮循环中的各种权衡。
章节节选
缩写表
| CED | 累积能源需求 |
| CF | 表征因子 |
| GWP | 全球变暖潜力 |
| LCA | 生命周期评估 |
| LCIA | 生命周期影响评估 |
| MarILCA | 生命周期评估中的海洋影响评估 |
| MCI | 材料循环性指标 |
| MEG | 乙二醇 |
| MPF | 微塑料纤维 |
| PEF | 产品环境足迹 |
| PES | 原生聚酯 |
| PET | 聚对苯二甲酸乙二醇酯 |
| PTA | 纯对苯二甲酸 |
| rPES | 机械回收聚酯 |
| rPES-n | 经过n次机械回收的聚酯 |
| SI1 | 补充信息1 |
聚酯及再生聚酯的生命周期评估
现有研究表明，由于电力结构、分配方式、原料来源、地理位置以及工艺边界的不同，关于原生聚酯和再生聚酯从生产到出厂阶段的全球变暖潜力存在较大差异（Shen等人，2010年；Gileno和Turci，2021年；Li等人，2024年）。总体而言，原生聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产在能源消耗和碳排放方面比通过瓶子回收制成纤维的工艺更为密集，而水和能源相关的评估结果则容易受到工艺配置的影响。从生产到最终处置的纺织品生命周期研究还表明
研究目标与范围
本研究旨在量化在考虑微塑料排放的情况下，聚酯纺织品在多次机械回收循环过程中的环境状况变化。该研究属于归因分析类研究，即在固定背景条件下，描述不同产品系统所对应的环境负担。它并不模拟政策带来的市场层面的影响。第5.2节明确阐述了归因分析与后果分析之间的区别，并说明了得出政策相关结论的条件
基准情景对比
表1展示了在30%回收率基准条件下的四种循环情景下的每功能单位评估结果。原生聚酯的制造过程全球变暖潜力在第一轮循环时从3.05公斤二氧化碳当量/公斤下降至2.60公斤二氧化碳当量/公斤，降幅为14.8%，而在第二轮和第三轮循环中则分别上升至2.62公斤二氧化碳当量/公斤和2.65公斤二氧化碳当量/公斤。累计微塑料纤维排放量则从8.25克/公斤上升至11.55克/公斤、35.47克/公斤和51.15克/公斤。按照当前MarILCA推荐的淡水PET微纤维中间因子计算，其对应的物理效应中间值
研究意义：第一轮循环的制造过程全球变暖潜力最低
在所建立的筛选模型中，制造过程全球变暖潜力在第一轮回收循环时达到最低值。最初用原生纤维替代可以降低纤维生产的环境负担，但随着循环次数的增加，制造过程全球变暖潜力会逐渐上升，同时微塑料纤维的释放量也会大幅增加。因此，额外的机械回收循环无法进一步降低制造过程全球变暖潜力，且在制造过程全球变暖潜力以及微塑料纤维质量方面，这些额外循环的表现均不如第一轮循环。但这并不意味着第二轮和第三轮循环没有价值
研究结论
本研究构建了一个可执行的参数化多周期生命周期评估框架，用于分析机械回收聚酯在不同循环阶段的制造负担、累计微塑料纤维释放情况以及基于MarILCA的物理效应特征。通过对四种循环情景的应用分析，在给定的参数范围内可以明确看出：制造过程全球变暖潜力在第一轮循环时达到最低值，而在第二轮和第三轮循环中，其在制造过程全球变暖潜力以及微塑料纤维质量方面都处于第一轮循环的帕累托支配状态，这一结论在所有模拟案例中均成立
原创性声明
作者确认，本稿件为原创内容，此前未曾发表过，也未被其他机构拟录用。
CRediT作者贡献说明
Shahadat Hossain：撰写原始草稿、可视化处理、验证工作、软件应用、项目管理、方法设计、正式分析、概念构思。Md Imran Shekh：撰写内容审核与编辑、验证工作、方法设计、数据整理。Md. Rakibul Hassan：撰写内容审核与编辑、验证工作、相关研究调查。
伦理声明
本研究未涉及人类参与者、人类数据或动物实验，因此无需获得任何伦理审批。
关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明
在撰写本稿件时，未使用任何生成式人工智能工具。
资金支持声明
本研究未获得公共部门、商业机构或非营利组织提供的任何专项资助。
未引用参考文献
Cai等人，2020年
Lavoie等人，2022年
?zkan和Gündo?du，2021年
Saling等人，2020年
Sonnemann和Valdivia，2017年
Woods等人，2021年
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。
Shahadat Hossain|Md Imran Shekh|Md. Rakibul Hassan
孟加拉国拉纳扬甘杰省鲁普甘杰县坎昌市普尔巴查尔美国城，孟加拉国达卡市1461号，孟加拉国绿色大学纺织工程系
