聚碳酸酯和聚乳酸的生命周期评价

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作者：

孟宪策

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摘要：

聚乳酸、聚碳酸酯(部分石油基,非石油基)等生物降解高分子材料废弃后能在自然环境中短时间内降解成水和二氧化碳,解决了聚乙烯(PE)等传统高分子材料废弃后不易降解(降解时间100~200年)所带来的白色污染等一系列的环境问题,因此受到了人们的广泛关注。然而,大量的研究仅仅指向生物降解材料的制备方法和性能的提升,对于材料整个生命周期过程的环境负荷状况、与传统塑料的环境负荷相比有无优势以及优势方面的体现等问题则鲜见报道。 针对这一状况,本文首先运用生命周期评价(LCA)方法,对部分石油基聚碳酸酯—聚碳酸亚丙酯(PPC)、聚乳酸(PLA)和非石油基聚碳酸酯(NPC)三种生物降解材料进行了全生命周期研究,得到了三种材料全生命周期的环境负荷。三种生物降解材料全生命周期过程的主要环境负荷类型均为温室效应和酸化效应,这两种环境影响分别占到PPC、PLA和NPC环境负荷总量的86.26%,79.14%,81.81%。对三种材料的生命周期中各阶段环境负荷进行深入分析,结果表明,三种材料的主要环境负荷阶段均为材料的生产阶段;并找出了每种材料生产阶段的主要环境负荷工序及其相应的主要环境负荷类型:一,PPC的主要环境负荷工序为环氧丙烷生产工序,该工序的主要环境负荷类型为温室效应;二,PLA的主要环境负荷工序为乳酸生产工序,主要环境负荷类型为温室效应;三,NPC的主要环境负荷工序为糠醛和呋喃甲基缩水甘油醚生产工序,两工序的主要环境负荷类型均为温室效应。 在此基础上,本论文对PLA、PPC、NPC以及PE的五种环境负荷类型所对应的环境负荷进行了对比分析。结果表明,PLA的人体健康损害和酸化效应相应的环境负荷均最大,PE的光化学效应和不可再生资源消耗相应的环境负荷最大,PPC的温室效应所对应的环境负荷最大,而NPC的各种环境负荷均最小。在总的环境负荷方面,PLA的环境负荷最大,较PE大29.48%,PPC次之,但也比PE大13.79%,NPC的环境负荷最小,只有PE的34.18%。 最后,研究针对环境负荷较大的PLA和PPC进行了工艺上的分析,提出了一些改进建议,并对两种材料的环境负荷改进潜力进行了讨论,以期为提高两种材料的环境性能提供帮助。

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关键词：

生物降解 生命周期评价 聚碳酸亚丙酯 聚乳酸 Biodegradation Life Cycle Assessment PPC PLA

DOI：

CNKI:CDMD:2.2010.107996

被引量：

8