基于温和过乙酸处理的工业纳米纤维素生产生命周期评价与改进

《Journal of Cleaner Production》:Life cycle assessment and improvement of industrial nanocellulose production via mild peracetic acid treatment

【字体: 时间:2026年09月14日 来源:Journal of Cleaner Production 10.7

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  •基于实验室数据放大的过乙酸(PAA)法纤维素纳米纤维前瞻性生命周期评价(LCA)。 •过乙酸处理在所有影响类别中均为主要热点。 •与基线相比,连续投加结合化学品回收可将全球变暖潜势(GWP)降低高达74.9%。 •结果对过乙酸的上游清单假设较为敏

  
•基于实验室数据放大的过乙酸(PAA)法纤维素纳米纤维前瞻性生命周期评价(LCA)。
•过乙酸处理在所有影响类别中均为主要热点。
•与基线相比,连续投加结合化学品回收可将全球变暖潜势(GWP)降低高达74.9%。
•结果对过乙酸的上游清单假设较为敏感。
化石基塑料在提供材料性能与成本优势的同时,也造成严重的环境负担。全球塑料生命周期排放目前约1.8 Gt CO2-eq,预计到2060年将增至4.3 Gt(OECD, 2022)。塑料在自然环境中难以降解,威胁生物多样性。因此,需要寻找性能相当但环境影响更低的替代材料。生物基纳米材料(BNMs)因可再生原料、可降解性和良好性能成为前景广阔的替代方案,但其生产往往能源密集,需评估可持续性。纳米纤维素(NC)是一类BNMs,其中纤维素纳米纤丝(CNF)直径小于100 nm,长度数微米,具有高强度和比表面积,可应用于包装膜、复合材料等。传统CNF生产包括三步:化学纯化去除抽出物和木质素,化学或酶预处理,以及机械原纤化。纯化常需高温和有毒化学品,而原纤化能耗可高达75,000 kWh/t。尽管预处理旨在降低原纤化能耗,但整体过程仍资源密集。
已有多个CNF的LCA研究,但多使用kraft pulp为原料,且预处理如TEMPO氧化、羧甲基化等存在过滤时间长、腐蚀性、毒性等问题。温和过乙酸(Peracetic acid, PAA)脱木质素被提出为更可持续的替代路线,可在较低温度(65–90°C)、较低化学品量(
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