近期，漫画人 杨志峰院士团队周雅教授课题组在Journal of Environmental Management期刊发表题为“Revealing optimal end-of-life options for biodegradable plastic bags: A cradle-to-grave life cycle assessment”的研究论文。周雅教授为论文通讯作者，硕士研究生张野为论文第一作者，合作单位包括北京工业大学、四川大学、中国科学院长春应用化学研究所。

成果简介

近年来，外卖、快递等新兴领域推动一次性塑料袋需求激增。在塑料污染治理及“双碳”目标下，生物降解塑料已成为传统塑料的绿色替代品，已用于商超购物袋、一次性餐具、食品包装膜、快递袋等领域。按照原材料来源不同，生物降解塑料可分为石油基、生物基和二氧化碳基三种，聚对苯二甲酸己二酸丁二酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）和聚碳酸亚丙酯（PPC）是三种来源生物降解塑料的主要商业化品种。由于PLA透明度好、强度高、韧性较差，PBAT延展性好，PPC水氧阻隔性好、韧性佳，生物降解塑料通常共混使用，使其具有良好的强度和韧性。

然而，生物降解塑料环保性及其最优末端处置路径尚存争议。现有研究多聚焦PBAT、PLA及其共混物，PPC/PLA共混袋环境表现不明晰，PLA环境影响研究多基于全球巨头美国NatureWorks企业数据，缺乏中国本土化生命周期数据，难以准确揭示生物降解塑料环境影响。此外，由于系统边界、数据来源与末端处置情景（降解条件、持续时间与降解率）等不一致，研究结果的差异较大、可比性不足。

针对上述问题，本研究基于中国PLA、PBAT、PPC工业生产技术，构建中国生物降解塑料生命周期清单数据库，选取市场主流的PBAT/PLA（80/20）与PBAT/PLA/CaCO₃（67/3/30）共混袋以及具备应用潜力PLA/PPC（50/50）、PLA/PPC（70/30）共混袋为研究对象，采用ReCiPe 2016 Midpoint (H)方法，通过建立统一系统边界、功能单位和评价指标，量化四种典型生物降解塑料共混袋在工业堆肥、厌氧消化、焚烧与填埋四类典型末端处置方式全生命周期环境影响，识别不同来源生物降解塑料最优末端处置场景，揭示在快递与外卖行业中生物降解塑料袋替代传统塑料袋的环境效益。

结果表明，增加无机填料减少了生物降解塑料树脂及其原料消耗，PBAT/PLA/CaCO₃（67/3/30）塑料袋在陆地酸化、海洋富营养化、生态毒性、人类致癌毒性、化石资源耗竭、土地利用、光化学臭氧形成等10个环境影响指标上表现最佳，比其他3种共混塑料袋低8%-48%。由于PPC“固碳”效益减少石油资源依赖，PLA/PPC共混塑料袋在气候变化、平流层臭氧消耗、电离辐射、颗粒物形成、矿产资源耗竭等其余7个环境影响指标表现更优。PLA/PPC（70/30）塑料袋全生命周期气候变化影响为4.22 kg CO₂eq/kg，比PBAT/PLA/CaCO₃（67/3/30）塑料袋低26%。

厌氧消化、焚烧分别是PLA/PPC及PBAT/PLA塑料袋最优末端处置方式，生物降解塑料在工业堆肥是环境表现最差。在快递行业开展生物降解塑料绿色替代具有显著环境效益，相比PVC塑料袋其在9个环境影响指标低16%-97%；在外卖行业中开展生物降解塑料绿色替代的环境效益有限，相比HDPE塑料袋其在5个环境影响指标低3%-96%。研究结果为一次性塑料包装绿色替代、包装废弃物管理提供方法支撑、数据基础和科学依据。

图1 生物降解塑料袋全生命周期环境影响评价系统边界图

图2 焚烧处置方式下生物降解塑料袋全生命周期环境影响

图3 四种终端处置方式下生物降解塑料袋全生命周期环境影响比较（深蓝色柱子表示“摇篮到大门”环境影响，浅蓝色、橙色、黄色、红色柱子分别表示工业堆肥、厌氧消化、焚烧和填埋处置方式）

图4 生物降解塑料袋终端处置过程的参数敏感性

图5 生物降解塑料袋与传统塑料袋全生命周期环境影响比较

致谢：本研究得到国家自然科学基金（52170179、52222007）、国家重点研发计划（2022YFC3901800）的支持。

论文链接：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479726000599

此前，周雅教授联合中国科学院长春应用化学研究所、四川大学、北京师范大学、普立思生物科技有限公司、北京工业大学、中国科学院过程工程研究所、珠海金发生物材料有限公司等11家单位专家共同编制的生物降解塑料首个环境影响评价技术规范《生物降解塑料及制品生命周期评价技术规范》团体标准正式发布。该标准规定了生物降解塑料及制品生命周期评价的基本要求、评价方法等，为我国生物降解塑料及制品的碳足迹核算、全生命周期资源环境影响评估提供标准规范，助力企业工艺优化，引导产业合理布局，推动产业绿色低碳转型和高质量发展。

供稿：周雅

初审：陆丽莹

复审：梁赛

终审：马金星