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我院楊志峰院士團隊周雅教授課題組在Science of The Total Environment期刊發表題為“Comparative life cycle assessment of PBAT from fossil-based and second-generation bio-based feedstocks”的研究論文。第一作者為22級碩士研究生羅宸垲，通訊作者為周雅教授，合作單位包括中國科學院長春應用化學研究所、四川大學、北京交通大學、北京工業大學。

文章導讀

快速增長的塑料生産與消費正加劇氣候變化、生物多樣性喪失、塑料污染三大全球性危機。包裝行業是塑料消費的主要領域，随着電子商務的快速發展，外賣、快遞行業塑料包裝消費量與産廢量指數增長。生物降解塑料可生物降解成二氧化碳和水，被認為是傳統塑料的綠色替代品。

聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT）以己二酸（AA）、1,4-丁二醇（BDO）和對苯二甲酸（PTA）為原料制備而成，是當前發展最快、技術相對成熟、産業化規模最大的生物降解塑料，廣泛用于一次性塑料消費品，如購物袋、垃圾袋、農業地膜等。中國已成為全球PBAT主要生産國和出口國，歐洲是主要出口地。2022年，中國PBAT産能達到114.3萬噸，占全球産量83%，另有在建産能1814.3萬噸。

當前PBAT環境影響研究主要聚焦石油基PBAT，通過Aspen化工流程模拟，或PET/PE合成技術替代等方式評估PBAT氣候變化影響、化石燃料耗竭、陸地酸化、富營養化和生态毒性等影響。缺乏PBAT生産單元過程數據，影響生命周期清單編制和評價結果的可靠性，進而影響生物降解塑料環境影響評估。目前市場消費的PBAT主要以石油基為原料，以非糧生物質如農作物稭稈和林業廢棄物為原料的第二代生物制造技術已成為當前技術開發的重點。本研究基于中國PBAT及其原料的工業生産技術，開展中國PBAT“搖籃到大門”生命周期評價，探究PBAT環境影響以及第二代生物基原料替代、能源轉型等環境緩解潛力，為生物降解塑料環境影響評價及一次性塑料綠色替代提供依據。

論文摘要

随着塑料需求持續攀升，塑料污染日益嚴峻。作為傳統塑料綠色替代品，生物降解塑料環境影響備受關注。作為生物降解塑料的主導品種，聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT）已應用于包裝和農業領域。PBAT及其第二代生物基原料的環境表現尚未受到關注。本研究編制中國PBAT“搖籃到大門”生命周期清單，開展生命周期評價，探究相較石油基PBAT及傳統塑料，以第二代生物基原料的PBAT環境表現及潛力優勢。結果顯示，在18個環境影響指标中，石油基PBAT的原料貢獻率超過70%。相比之下，采用第二代生物基原料生産PBAT在16個環境影響指标上實現15-85%的降低，若PBAT生産開展可再生能源替代能進一步減少10%環境影響。生物基PBAT在16個環境影響指标中表現優于傳統塑料（PVC、PP、HDPE、LDPE 和 PET），其環境影響比傳統塑料低15-80%。生物基 PBAT全球變暖潛能值GWP為3.72kg CO₂eq，比傳統塑料低18-32%。鑒于上遊原料合成在PBAT生命周期環境影響中的主導地位，研發生物合成技術可以顯著降低生物降解塑料環境影響，提高塑料行業可持續性。研究結果為生物基生物降解塑料的環境影響及其緩解策略提供科學依據，為PBAT行業可持續發展提供建議。

該研究得到國家重點研發計劃（2022YFC3901800）和國家自然科學基金項目（52222007，52170179）的支持。