整合生命周期评价与环境生命周期成本评估废弃食用油价值化路径（Integrated LCA–eLCC of Used Cooking Oil Valorisation Routes）
《Waste Management》：Integrating life cycle assessment and environmental life cycle costing to evaluate used cooking oil valorisation routes
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将生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）与环境生命周期成本（environmental Life Cycle Costing, eLCC）相整合，用于评估废弃食用油（Used Cooking Oil, UCO）的价值化路径。研究结
将生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）与环境生命周期成本（environmental Life Cycle Costing, eLCC）相整合，用于评估废弃食用油（Used Cooking Oil, UCO）的价值化路径。研究结果揭示了UCO能源化与材料化价值化路径之间的权衡关系。生物源二氧化碳（biogenic CO2）的核算方式主导了各路径的全球变暖潜势结果。环境外部成本的内在化使得生物柴油（脂肪酸甲酯，FAME）在经济上不可行。基于UCO的生物塑料展现出循环经济潜力，但缺乏市场竞争力。
以下为论文解读文章：
**一、研究背景与问题**
废弃食用油（UCO）是餐饮、家庭及食品加工业在烹饪和油炸过程中产生的副产物，全球年产量估计在4100万至6700万吨之间，然而仅HORECA（酒店、餐饮和咖啡馆）部门实现了约72%的收集率，家庭收集率仅为5%–10%。大量UCO被不当排入下水道，造成城市排水系统油脂块（fatbergs）堵塞及污水处理厂维护成本上升。尽管欧盟《可再生能源指令（RED III）》将UCO列为附件IX（Part B）的先进生物燃料原料，并允许其贡献在国家可再生能源目标中双倍计数，但不同价值化路径的环境与经济表现缺乏统一的评估框架。已有研究多聚焦单一转化技术，系统边界、功能单位和建模假设差异较大，尤其对燃烧类生物燃料和生物塑料的生命周期末端（End-of-Life, EoL）阶段常被忽略或表征不一致；同时环境外部性未纳入经济评估，妨碍了对UCO回收路径的综合理解。为此，研究人员在统一的“门到grave”（gate-to-grave）框架内，将LCA与eLCC相结合，比较五种代表性UCO价值化路径，以识别环境与经济权衡，为循环经济决策提供依据。
**二、研究内容与结论**
研究人员以1 kg UCO为功能单位，采用归属法（attributional approach）和系统扩展法，评估了五条路径：酯交换制生物柴油（FAME）、加氢处理制生物柴油（HVO）、热电联产（CHP）、焚烧发电以及两种不同构型的聚羟基脂肪酸酯（PHA）生物塑料生产路径（BPs1和BPs2）。LCA采用ReCiPe (H) v1.1中点法，eLCC整合资本支出（CAPEX）、运营支出（OPEX）和环境外部成本（EEC）。研究得出以下主要结论：环境上，CHP和焚烧在大多数影响类别中表现最佳，而生物塑料和FAME表现最差；全球变暖方面，生物塑料排放最低，燃烧类路径则因燃烧排放生物源CO
2而较高。经济上，仅考虑内部成本时FAME和焚烧看似可行，但将EEC内在化后所有路径均出现负收益，FAME的MSP提高82.6%至2.21 �/kg生物柴油，失去竞争力；生物塑料MSP高达6.03–6.21 �/kg，远高于传统塑料。研究强调，采用完整生命周期视角并纳入外部性是评估UCO价值化路径的关键。
**三、主要技术方法**
研究基于SimaPro 10.2.0.3软件构建生命周期清单（LCI），背景数据来自Ecoinvent v3.11。UCO收集后的预处理、转化和EoL阶段的前景数据来自中试实验、同行评审文献和技术资料。FAME路径清单依据Gupta等（2022），HVO路径依据Ajeeb等（2025）和Yano等（2015），燃烧排放数据采用Sheehan等（1998），CHP和焚烧清单分别改编自Lombardi等（2018）和Foo等（2021）。PHA生产基于PRETENACC专利技术的中试数据，按Piccinno等（2016）方法放大至工业规模，并采用两种构型（单反应器BPs1和双反应器BPs2）。经济评估采用eLCC框架，CAPEX按设备成本和年折旧计算，OPEX包含公用事业、材料、人工和维护成本，UCO原料成本设为0.985 �/kg，EEC通过将ReCiPe中点影响货币化获得。不确定性采用10,000次蒙特卡洛模拟和±20%局部敏感性分析。
**四、研究结果**
**4.1 环境表现**
LCA结果显示，生物塑料路径在18个影响类别中占主导13个，FAME占5个，CHP和焚烧在多数类别中表现最佳。贡献分析表明，生物塑料的高负荷并非来自单一过程，而是PHA生产、提取、复合和成型各阶段共同贡献，其中电力和热力需求、PLA颗粒及其玉米上游供应链是主要驱动因素。蒙特卡洛模拟显示能源回收路径和生物柴油的95%置信区间窄，结果稳健；生物塑料在毒性类别中分布较宽，但全球变暖结果系数变异低于6%。±20%敏感性分析不改变总体排序。
**4.2 全球变暖深度分析**
采用+1生物源碳核算（计入生物源CO
2排放，不计入生物源CO
2吸收）后，FAME碳足迹最高（3.75 kg CO
2-eq/kg UCO），HVO为3.40 kg CO
2-eq/kg UCO，CHP和焚烧分别为3.31和3.18 kg CO
2-eq/kg UCO，而BPs1和BPs2仅为2.23和1.92 kg CO
2-eq/kg UCO，且其排放主要来自化石能源和化学品。文献中较低的全球变暖值多源于门到门边界或默认生物源CO
2中和的假设，本研究结果相对保守且边界一致。
**4.3 微塑料物理效应**
生物塑料路径中，虽然仅25%进入水生环境，但其引起的潜在受影响比例（PAF）远高于陆地环境，归因于微塑料在水中的流动性和生物可利用性更高。BPs2的PAF（7.63E-15 PAF·year/kg UCO）略高于BPs1（7.52E-15 PAF·year/kg UCO），因其产量更高导致更多材料进入EoL。该效应因缺乏货币化因子未计入EEC，因此生物塑料路线的经济结果为保守估计。
**4.4 经济可行性**
仅考虑CAPEX+OPEX+UCO成本时，FAME接近盈亏平衡（-9.887E-04 �/kg UCO），BPs1和BPs2亏损0.25–0.32 �/kg UCO，HVO、CHP和焚烧亏损0.89–1.11 �/kg UCO。加入EEC后所有路径亏损扩大，FAME和CHP降幅最大。最低售价（MSP）计算显示：不含EEC时FAME为1.21 �/kg，含EEC为2.21 �/kg，超过市场价1.125 �/kg；HVO含EEC为3.30 �/kg；CHP含EEC为25 �cts/kWh，高于市场区间上缘；焚烧含EEC为115 �cts/kWh；BPs1和BPs2含EEC分别为9.13和8.83 �/kg，远高于PHA市场价（4.88–5.88 �/kg）。UCO价格敏感性分析表明，即使UCO免费，含EEC后MSP仍大幅高于常规水平，EEC是决定经济可行性的关键因素。
**五、讨论与结论总结**
讨论部分强调，与文献结果的差异主要源于系统边界和生物源碳核算假设。本研究采用的核算方式避免了引入上游碳吸收信用，虽导致绝对排放值升高，但增强了路径间比较的一致性。研究者指出，生物塑料路径虽在气候变化方面表现较好，但其高生产成本和缺乏类似RED III的监管激励（PPWR仅关注再生含量和可回收性）使其市场竞争力不足。能源回收路径虽环境表现良好，但产品价值低，对原料价格和转换效率敏感。
结论部分翻译：本研究表明，在考虑全生命周期影响和环境外部性时，没有一种UCO价值化路径能同时实现优异的环境绩效和经济可行性。CHP和焚烧在大多数环境影响类别中表现最佳，而生物塑料和FAME影响较高；气候变化方面生物塑料排放最低，但微塑料泄漏可能造成显著生态影响。经济上，仅考虑内部成本时FAME和焚烧看似可行，但EEC内在化后所有路径均出现负收益。这些发现凸显了在政策制定和废物管理决策中采用综合性生命周期方法的必要性。
