《ACS Omega》：Environmental Impacts and Life Cycle Assessment of Recycled Plastic Bricks
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本研究评估了由海滩收集与设施来源塑料废弃物制造的再生塑料块体的力学性能、污染物释放与生命周期影响。研究人员评价了结合聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、砂与玻璃的四种配方。未风化块体抗压强度为20.6–24.3
本研究评估了由海滩收集与设施来源塑料废弃物制造的再生塑料块体的力学性能、污染物释放与生命周期影响。研究人员评价了结合聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、砂与玻璃的四种配方。未风化块体抗压强度为20.6–24.3 N/mm2，适用于铺装应用；较高塑料掺量导致强度降低与孔隙率升高。紫外(UV)风化使强度降低6–12%，金属浸出增加最高约400%。全氟和多氟化合物(PFAS)浓度峰值为13.8 ng/L；因聚合物光氧化与脆化增强吸附滞留，风化后浓度略有下降。较低塑料含量（约33%）配方具有更高强度与更低浸出。生命周期评价(LCA)确定挤出与废塑料处理是对气候变化（0.12 kg CO2-eq/kg block）和颗粒物（0.42 x 10–3 kg PM10-eq/kg block）的主要贡献过程，由化石基能源使用与工艺排放驱动。较高塑料比配方环境负荷更大，与浸出趋势一致。结果表明，将废弃塑料纳入建筑材料可支持废物管理与基础设施，但耐久性、污染物释放与加工排放对配方敏感。优化塑料—骨料比并提升加工效率可改善耐久性并降低环境与健康风险。
论文《Environmental Impacts and Life Cycle Assessment of Recycled Plastic Bricks》发表于《ACS Omega》。当前全球仅约9%塑料废弃物被回收，大量进入填埋或环境，将废塑料用于砖和铺块被视为废物管理策略。但既有研究多关注未风化塑料砖的力学性能，对紫外诱导退化下的长期性能、污染物释放及整体环境负荷认识不足；同时挤出与粉碎过程会带来空气微粒与气体排放，洗涤和冷却环节也可能向水体释放多环芳烃(PAH)、多氯联苯(PCB)、多溴二苯醚(PBDE)与重金属。为此，研究人员以东帝汶生产的废塑料—砂—废玻璃铺块为对象，综合评价力学表现、污染释放与生命周期影响。
作者为开展研究用到的主要关键技术方法包括：从制造商处获取四种配方块体并进行加速风化（Q-U-V，UVA-340，500 h，约对应3–4年户外UV暴露）；采用无侧限抗压试验评价结构性能，用X射线显微镜(XRM)与场发射扫描电镜(FE-SEM)分析孔隙和断裂形貌；按美国环保署毒性特征浸出程序(TCLP)开展无机金属、PAH、PFAS及非靶向有机物浸出分析，仪器含电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、气相色谱质谱(GCMS)与高分辨质谱(QTOF-HRMS)；生命周期评价(LCA)依ISO 14040/44，用ReCiPe中点法、Ecoinvent 3.8与Brightway 2.4.1，功能单位为1000块铺块。
化学组成 of Brick Samples：研究人员通过能量色散X射线荧光(EDXRF)与衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)确认各配方含Si、K、Ca、Al及PET、HDPE、LDPE、砂、玻璃；Br可能来自溴代阻燃剂，Cr、Pb、Cu等与回收塑料添加剂有关。
Structural Performance Analysis：无侧限抗压显示未风化块体强度20.6±1.37至24.3±0.57 N/mm2，约33%塑料的Composition 1强度最高、孔隙最低；UV暴露后强度降6–12%，高塑料配方损失更明显。XRM定量显示未暴露孔隙3.2–4.5%，风化后增6–10%；孔隙与强度呈反向关系。FE-SEM表明破坏为热塑性黏结剂延性变形、颗粒—基体界面脱粘、颗粒拔出与微裂纹聚合共同作用的混合断裂机制。
Environmental Performance Analysis：TCLP浸出中Al、Cr、Cu、Fe、Mn、Pb、Ti、Zn在所有配方检出，UV后金属浸出显著升高，部分达约400%。16种优先PAH均低于检测/定量限。PFAS在54种目标物中检出14种，未老化ΣPFAS为6.9–11.8 ng/L，峰值13.8 ng/L；风化后多数配方PFAS略降，因聚合物氧化粗糙化增强吸附滞留，Composition 4反而升17.7%。非靶向分析显示配方间有机物谱差异与组成和金属背景有关。
LCA Methodology与结果：LCA覆盖原料与制造，重点看气候变化(GWP100)、人毒(HTPinf)、海洋富营养化(METPinf)、颗粒物(PMFP)。结果显示挤出和废塑料处理是主要贡献过程；较高塑料比配方在多项影响类别负荷更大，与浸出趋势一致；气候变为0.12 kg CO2-eq/kg block，颗粒物为0.42 x 10–3 kg PM10-eq/kg block。
讨论部分指出，废塑料制砖可服务废物管理与铺装基础设施，但配方决定耐久性、释放与排放：塑料过高会削弱强度、增加孔隙与金属/PFAS管理风险；废玻璃与砂提升刚度并抑制部分释放。UV风化虽使某些PFAS因吸附增强而浸出略降，但总体促进聚合物脆化、孔隙化和金属释放。
结论部分译为：将废弃塑料纳入建筑材料可支持废物管理与基础设施，但耐久性、污染物释放和加工排放对配方敏感。较低塑料含量（约33%）配方具有更高强度与更低浸出；挤出和废塑料处理因化石能源与工艺排放成为气候变化与颗粒物形成的主导贡献项；较高塑料比配方环境负担更大，与浸出趋势一致。优化塑料—骨料比并改进加工效率，可在提升耐久性的同时降低环境与人体健康风险。
