在碳中和长期目标背景下，生物基可降解塑料成为市场关注度较高的“新宠”。目前发展较为成熟的生物基可降解塑料聚乳酸（PLA）面临的主要问题是价格高，阻隔性能较差，为解决这一问题，可以将PLA与碳酸钙、淀粉、纤维素等功能填料共混。而填料的使用是否会影响PLA基包装容器的环境负荷，需要准确的量化容器制造过程的污染物排放。目前缺少与之相关的污染物核算模型和不同填料的对比数据。

　　近期，大连工业大学吕艳娜副教授（通讯作者），硕士研究生郭鑫（第一作者），钱方教授等在国家重点研发计划项目（2018YFD0400703）的资助下，基于生命周期评价方法（LCA），对吉林中粮生化有限公司研发的PLA基食用油瓶（PLA瓶、PLA/CaCO3瓶、PLA/Fibers瓶）生产过程中的碳足迹和相关环境影响进行了研究和对比分析，建立了PLA基食用油瓶清单数据库，确定改进PLA基包装容器环境负荷潜力最大的填料，并通过ECER-135和灵敏度分析指出当前潜在的改进之处和改进潜力。相关成果发表在国际期刊Science of the Total Environment上。

　　图文解读

　　已有关于PLA材料和制品的生命周期评价的研究主要集中在对未改性PLA材料的温室气体（GHG）排放指标上，忽略了改性PLA材料及制品中所添加的功能填料引起的环境影响以及其可能带来的重大环境问题的转移。本文设定了多指标情景，通过特征化分析和归一化分析，进行了PLA瓶、PLA/CaCO3瓶、PLA/Fibers瓶三种食用油瓶的生命周期分析。功能单位与基准流设定为1000只900毫升PLA基食用油瓶。系统边界为“从摇篮到大门”，包括PLA颗粒生产，包装瓶成型工艺和运输。结果表明，PLA基食用油瓶对初级能源消耗（PED）指标的贡献占全球变暖潜力（GWP）指标的159％至192％，这一结果可能被之前的研究所忽略。

　　与PLA和PLA/纤维瓶相比，PLA / CaCO3瓶在大多数类别的环境影响指标中具有较低的环境影响，且有最低的综合指标。就PLA / CaCO3瓶而言，PLA颗粒和电力对于综合指标的贡献最大，分别占63.09％和28.26％。研究结果表明在PLA瓶中使用填料可有效降低环境影响，尤其是使用碳酸钙填料。在对PLA基食用油瓶进行环境生命周期分析时，诸如PED，SO2和NOx排名在CO2前的影响指标都应进行计算，从而避免环境问题转移。

　　Global warming potential of three kinds of PLA-based bottles.

　　三种产品的全球暖化潜值（GWP）指标的量化结果分别为0.277,0.250和0.255 kg CO2 eq.。其中，PLA /Fibers和PLA / CaCO3的GWP结果相比PLA瓶降低了9.65％和7.92％。PLA / CaCO3瓶的GWP值显著高于PLA /Fibers瓶的GWP值。因为碳酸钙生产过程使用石灰石作为原料，在900℃的温度下的石灰石煅烧产生氧化钙并释放CO2，这是GWP的主要贡献，且水是其生产过程的主要消耗，因此PLA / CaCO3对IWU指标的贡献显著，高达13％。

　　ECER indicator results of (a) PLA, PLA/Fibers and PLA/CaCO3bottles, Pareto-Chart analysis of the ECER indicator (b) PLA, (c) PLA/Fibers and (d) PLA/CaCO3projects.

　　另外，根据国家节能减排政策目标(ECER)，文中选择了PED, CO2, IWU ,COD, NH3-N, SO2 和 NOX进行归一化分析。ECER指标结果显示PLA/Fibers和PLA/CaCO3瓶的综合指标ECER-135分别比PLA瓶低4.25%和10.84%。PLA/CaCO3瓶的综合指标比PLA/Fibers瓶低6.59%。整个环境影响的主要来源是PLA颗粒生产过程中使用的丙交酯原料。

　　最后，作者建议通过填料减少PLA颗粒的输入，从而最小化产品的整体环境影响。如果PLA颗粒减少5％，PLA/CaCO3瓶的ECER指标将减少3.42％。CaCO3作为一种PLA瓶的理想填料，可进一步优化CaCO3填料的填充率减少PLA基瓶带来的环境问题。并使用由更环保的方法产生的电力，即风电和水电，亦可减少环境问题，但是其经济效益需要进行评估。

　　相关研究成果对于生物基可降解塑料及制品的低碳生产具有指导意义，为企业在碳中和目标下开展全生命周期碳减排提供有价值的参考。