热解混合塑料废弃物制备低成本吸附剂的可持续性评估：生命周期视角下的环境效益与优化路径

《Process Safety and Environmental Protection》：Sustainability assessment of low-cost adsorbent production from pyrolyzed post-consumer mixed plastic waste

为解决塑料废弃物管理难题，研究人员开展了热解后混合塑料废弃物制备低成本吸附剂(AMPW)的生命周期评估(LCA)研究。结果表明活化阶段(耗电43.26 kWh/kg、K2CO3使用)是主要环境影响源，其全球变暖潜势达17.99 kg CO2eq。相较椰壳活性炭(ACCS)和煤基活性炭(GAC)，AMPW环境性能暂显不足，但通过可再生能源替代可降耗30%。该研究为塑料化学回收的绿色升级提供了量化依据。

　　

全球塑料污染危机正以前所未有的速度加剧——数据显示，到2060年塑料使用量可能较2019年增长两倍，而目前全球塑料回收率仅约9%。难以回收的消费后混合塑料废弃物往往最终被填埋，尤其在发展中国家形成严重的环境隐患。面对这一挑战，热解技术作为化学回收的重要路径，不仅能有效处理混合塑料废弃物，还可将其转化为具有工业应用价值的气体、液体油和固体炭。其中，热解炭经活化处理后可作为吸附剂用于捕获有害气体和净化废水，实现"变废为宝"的循环经济模式。

在《Process Safety and Environmental Protection》最新发表的研究中，格拉纳达大学团队首次对"从热解混合塑料废弃物制备低成本吸附剂(AMPW)"进行了全生命周期评估(LCA)。研究人员采用国际标准化的LCA框架，以1 kg AMPW为功能单位，系统量化了从原料获取到产品生产的全过程环境足迹。关键技术方法包括：基于实验室数据构建生命周期清单，使用EF 3.1和CML-IA两种影响评估方法进行交叉验证；通过与椰壳活性炭(ACCS)、煤基活性炭(GAC)和橄榄渣活性炭(ACOWC)的对比分析，建立可比的环境绩效基准。

生命周期影响评估结果

• •
  活化阶段贡献55-95%的环境影响，主要来自电网电力消耗(43.26 kWh/kg)和碳酸钾(K₂CO₃)生产
• •
  洗涤过滤阶段影响集中于臭氧消耗(44%)和生态毒性(42%)，主因盐酸(HCl)使用量达53.3 kg/kg
• •
  干燥环节影响可忽略(<4%)，印证了热能优化空间有限

横向对比分析

• •
  与工业化生产的GAC和ACCS相比，实验室规模的AMPW环境性能落后2-3倍
• •
  但与同属实验室制备的ACOWC相较，AMPW在非生物资源消耗、酸化和淡水生态毒性等类别表现更优
• •
  标准化为1.1 km²比表面积时，AMPW的CO₂吸附容量达270 g/单位，证明其功能等效性

优化路径验证

• •
  采用光伏电力可使总体环境影响降低30%，尤其在电离辐射和化石资源消耗类别改善显著
• •
  盐酸回收率若达99.5%，将大幅削减水体富营养化影响
• •
  过程集成与连续化操作有望将能耗降至工业AC水平

该研究首次揭示塑料热解炭基吸附剂的环境短板集中于化学活化工艺，而非原料本身。通过将LCA前置于工业放大阶段，为优化活化剂选择、能源结构升级和循环工艺设计提供了量化依据。值得注意的是，AMPW在多次吸附-再生循环中保持稳定性能的特性未被纳入本次评估，未来需结合实际应用场景开展功能单位重构。这项研究不仅为塑料化学回收产业链的绿色设计提供了科学支撑，更探索了废弃物资源化过程中环境效益与技术可行性平衡的新范式。