翻新卡车轮胎的从摇篮到坟墓生命周期评估：意大利工业案例研究

《Journal of Cleaner Production》：Cradle to grave life cycle assessment of retreaded truck tyres: an industrial case study in Italy

　　

摘要翻译：轮胎脱碳是实现交通脱碳的必要条件。翻新是一种旨在节省原材料的可行技术，可使轮胎寿命延长一倍或两倍。双次翻新可使气候变化影响类别降低50%。同时，翻新还能减少对天然橡胶进口的依赖。

论文解读：翻新卡车轮胎的生命周期环境效益——基于意大利工业案例的从摇篮到坟墓评估

随着全球轮胎产量持续增长，轮胎行业面临着原材料消耗和碳排放的双重压力。目前，欧盟报废轮胎的有效回收率极低，多数所谓的“材料回收”实际为降级循环，真正用于原用途的再生比例仅约2%。在此背景下，翻新作为一种成熟的重制造技术，能够通过更换胎面来延长轮胎使用寿命，理论上可减少约四分之三的原材料消耗，但受低价进口轮胎冲击及安全性认知偏差影响，欧洲卡车轮胎翻新率仅22%–30%且呈下降趋势。已有生命周期评估（LCA）研究大多忽略翻新环节或缺乏原始数据。为此，研究人员以意大利Marangoni S.p.A.公司为案例，采用从摇篮到坟墓的LCA方法，基于2021年企业原始数据，比较单次翻新卡车轮胎与全新轮胎的环境影响，旨在为政策制定提供量化依据。

该研究遵循轮胎产品类别规则（PCR，UL 10006 v3.05），使用SimaPro 9.6.0.2软件和Ecoinvent 3.10数据库，功能单位为一条轮胎行驶1000 km。研究对象为385/65R22.5长途拖车轮胎，新胎参考使用寿命160,000 km，单次翻新后总寿命320,000 km，因此需两条新胎才能与“一条新胎+一次翻新”的行驶距离相当。研究系统边界涵盖原材料供应（A1）、运输（A2）、制造（A3）、使用（B1，仅胎面磨损）及报废处理（C2、C3），假设新胎与翻新胎滚动阻力相同，不考虑燃油消耗差异。主要数据来自企业提供的一次数据，新胎成分参考日本汽车轮胎制造商协会（JATMA）指南，工艺能耗与排放引自de Bortoli（2018）。评估方法采用Environmental Footprint 3.1、ReCiPe 2016 Midpoint (H) v1.1及ReCiPe 2008 Midpoint (H) v1.13，并进行了敏感性分析。

生命周期影响评估结果显示，单次翻新在所有影响类别中均优于新胎（除土地利用类别为负值外）。其中气候变化影响降低37.9%，化石资源消耗降低39.4%，矿产资源消耗降低37.1%，水资源消耗降低41.2%，PM_2.5和PM₁₀颗粒物排放分别降低7.6%和27.4%。从绝对数值看，新胎每行驶1000 km排放2.88 kg CO₂ eq，单次翻新后降至1.79 kg CO₂ eq。天然橡胶用量从两条新胎所需的57.8 kg降至单次翻新系统的38.0 kg，降幅35%，且行驶里程、性能与安全性均无差异。归一化结果显示，五个最关键影响类别依次为：人体毒性（致癌）、颗粒物形成、人体毒性（非致癌）、光化学臭氧形成和化石资源消耗。

针对新胎生命周期的贡献分析表明，原材料获取阶段是最大环境影响来源，占气候变化影响的69.6%、自然资源消耗的79.5%和化石资源消耗的76.1%。运输贡献可忽略；胎面磨损主要影响颗粒物和人体毒性（非致癌）；制造阶段对电离辐射、资源和水消耗影响显著；报废阶段对多数类别影响有限，但气候变化受其影响较大。气候变化影响的具体过程排序显示，橡胶种植园森林转化导致的土壤有机碳损失贡献最大（16.8%），其次为报废橡胶焚烧（14.6%）、新胎制造能耗（13.1%）、炭黑生产（10.0%）和钢帘线生产（7.7%）。

针对单次翻新轮胎的生命周期贡献分析表明，新胎生命周期对总影响起主导作用，以气候变化为例，新胎贡献67%，翻新过程贡献16%，胎面磨损与报废合计贡献15%。过程排序基本与新胎相似，主要差异来自翻新制造阶段能耗和运输。翻新轮胎的原材料采购阶段仍是多数影响类别的主要贡献者，而制造阶段影响较小。

关于研究假设的讨论指出，使用特定企业数据和特定轮胎规格虽限制结果普适性，但保证了结果对当前工业现状的代表性。所选用轮胎尺寸（385/65R22.5）为意大利最常见规格之一，约占欧盟C3类卡车轮胎注册量的9.6%。160,000 km的使用寿命和单次翻新属于保守假设。翻新胎与新胎的安全等效性得到文献支持——美国道路失效轮胎研究表明，轮胎失效主因是路面危害（38%）而非制造缺陷，独立实验室测试也表明Marangoni翻新胎的滚动阻力可达欧盟燃料效率等级A。地理局限性方面，因翻新技术与美国、加拿大相同，结果可部分外推。

敏感性分析显示，若采用双次翻新（总寿命480,000 km，对应三条新胎），气候变化影响比新胎降低50.3%，化石资源消耗降低52.5%，水资源消耗降低54.9%，天然橡胶消耗降低46%，绝对气候变化值降至1.43 kg CO₂ eq/1000 km，与Bridgestone报告的双次翻新减排51%相符。不同磨损率（8.5%–18%）对气候变化影响很小，主要影响PM_2.5排放。使用寿命则显著影响结果：新胎服务寿命从110,000 km增至220,000 km时，气候变化影响从4.55降至2.07 kg CO₂ eq；单次翻新系统从2.83降至1.28 kg CO₂ eq。

研究结论强调，翻新相对于使用新胎具有显著环境效益，平均可避免约三分之一的总环境影响。单次翻新使气候变化影响降低37%，双次翻新降低50%；天然橡胶消耗分别减少35%和46%。原材料供应阶段（尤其是天然橡胶）是轮胎生命周期环境影响的主要来源，其次为制造阶段。为推广翻新轮胎，应通过立法干预促进卡车翻新轮胎的大规模应用，并推动将翻新技术扩展到轿车轮胎领域。该研究基于企业原始数据，从摇篮到坟墓地量化了翻新轮胎的环境优势，为轮胎行业循环经济转型和脱碳政策提供了科学依据。