pvc窗框回收的生命周期分析.

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1、本科毕业设计（论文）外文翻译班 级 12热能与动力工程二班 姓 名 杨柳依 学 号 201230251099 指导教师 廖艳芬 填表日期 2016.3.10 中文译名PVC窗框回收的生命周期分析外文原文名Life cycle assessment of recycling PVC window frames外文原文版出处Resources, Conservation and Recycling 71 (2013) 40 47译 文：关键词：环境影响、LCA、材料回收、PVC回收、PVC窗户摘要：本文研究了PVC窗框回收的生命周期影响。后工业用途和后消费用途的废料都可以用于生产白色和非白色的碎片

2、和粉末。结果显示，相较于使用纯净PVC树脂，使用从废旧窗框回收的PVC有明显的环保效果。由于回收金属的不同，回收后消费用废料比回收后工业用途的废料更加节约。例如，回收利用后消费用废弃塑料代替纯净PVC可以减少2tCO2 eq/t PVC，而回收利用后工业用废料只能节约1.8t。回收的结果对运输距离和有效荷载非常敏感。例如，当运输距离从100km增加到500km，并且有效荷载因子从0.7降低至0.2时，非白色的PVC碎片的全球变暖潜能（GWP）会增至原来的1.7倍。回收金属不同会影响环保效果。纯铝回收PVC比回收铝节约54倍的CO2 。正文：1、介绍 聚氯乙烯（PVC）是世界上第三大热塑性塑料，

3、2011年年生产量约3600万吨（Leadbitter，2012），其中约550万吨在欧洲被消费（Plastics Europe，2011）。PVC可以与许多添加剂结合，应用于非常广泛的领域，从坚硬的塑料到可灵活应用的材料等。它的机械强度和化学抗性使它适合建筑领域，所以PVC主要用于窗框、管道、绝缘电缆以及地板（Plastics Europe，2011）。然而最近几年，PVC对环境和健康的影响开始被重视起来，很大程度上是由于在制造过程中使用重金属和邻苯二甲酸盐而且在焚烧PVC废弃物时排放二噁英（Leadbitter，2002；Everard，2008；Azapagic，2011）。因此，九十年

4、代以来全球已有超过60个PVC的生命周期分析来分析不同PVC产品对环境和健康的影响。最近的例子有Paulsen（2003）、EC（2004）Baitz et al（2005）、USGBC（2007）、Bidoli 和Wittlinger（2010）、Plastics Europe（2010）、Carolin et al（2011）以及CCaLC（2011）的LCA研究。 本文关注的是窗框，研究了窗框回收的生命周期对环境的影响。全球每年约消费300万吨PVC用于制作窗框，相当于全球PVC产量的8%（Leadbitter，2012）。从60年代开始共有约4亿吨PVC被消费，其中一般被用于生产窗框等

5、物品，这说明有大量的废旧PVC可以被循环利用，可以明显减少PVC窗框对环境的影响。欧洲PVC工业也可以证实这种潜能，它们回收了大约100kt后商业用的PVC窗框。在英国，2008年包括窗户在内有42730吨消费过的废旧PVC被回收。直到2011年，在欧洲回收窗框（以及其他不规则的PVC废料）会得到PVC制造产业发起的Recovinly的资助，它会支付经济奖励给收集和回收废旧PVC的公司。从2012年开始，Recovinyl转移了对回收的关注，开始通过引导创造市场推动力和增加对回收PVC的需求来鼓励对回收的PVC再次利用。 一些对PVC窗框的LCA研究主要针对含铝PVC和含木材PVC的比较（例如

6、：spindler and Engelmann，1999；Citherlet et al，2000；Asif et al，2002；EC，2004）。然而，还没有LCA相关文献研究PVC窗框回收的问题，这是近来对后工业用和后消费用PVC窗框回收的研究关注的重点。据作者所知，这是首次关于此问题的研究。2、 PVC窗框回收过程的综述 本章节描述了该研究中后工业用和后消费用PVC窗框的回收过程。后工业用废料包含制造过程中的下脚料和次品，后消费用废料代表了在使用过程结束后再次回收的废料。两种废料都会使用同样的回收设备进行处理。 图1表示的是回收处理过程。被运送到回收设备处后，后消费用框架首先被锤式粉碎

7、机粉碎，分离出其中的铝和含铁金属。金属被分离后送去回收。大片的后工业废料需要被切碎（有些片材可能超过6米长）。之后废料被手工分拣为白色和非白色的PVC。前期的后续处理程序包括：（1）PVC造粒成为碎片 指导教师签名： 年 月 日（2）使用静电分离装置分离橡胶垫片（3）使用磁力分离装置移除金属（4）使用图像识别系统移除其他彩色颗粒从金属分离环节出来的废料部分会返回到静电分离环节以提高分离效率，剩下的送入垃圾场。静电分离装置中的粉末可以用于回收非白色PVC。非白色PVC的回收环节没那么复杂，只包含造粒和移除金属两个环节（见图1） 生产的PVC碎片可以用磨粉机磨成合适大小的粉末，可以与其他等级的PV

8、C混合或者适合特定型号的挤出机，因此可以扩大回收的PVC的适用范围。虽然白色和非白色碎片都可以磨成粉末，后者更加普遍而且在本文中被采用。由于有高品质的规格要求，白色碎片可以被应用于窗户并且可以反复回收多次而不丧失性能。等级较低的非白色材料可被用于管道或者窗框中不可见的部分。3、方法、数据和设想 LCA是用于评价遵循ISO14040/44的窗框回收方法的环境影响的工具。研究的目的是评价后工业和后消费用的回收PVC的环境影响。功能单位被定义为“1吨废旧窗框中的回收PVC所产生的产品”。包含以下类型的回收PVC：（1）白色碎片，非白色碎片，回收的后工业废旧窗框生产的非白色粉末（2）回收的后消费用废旧

9、窗框生产的白色碎片 系统的生命循环如图1所示。可以看到，系统边界是从摇篮到大门，包含废物收集和运输到回收设备处，然后利用废旧窗框生产PVC碎片和粉末。窗框上的玻璃被移除至其他地方（由于健康及安全的原因）因此不被包含在系统边框内。 这个研究是基于一个在英国的回收设备上的，该设备拥有年回收50000吨废旧PVC窗框的能力。由于这里采用的机械回收过程与其他地方回收废旧PVC窗框的方法相似，所以本次研究的发现和结论可以广泛适用。 研究中使用的数据如表1所示。这些数据直接来源于回收公司。对于把废旧PVC运送到回收设备的运输过程，平均距离是160km，使用一辆22t的货车，假定有效荷载因子为0.3。所有回

10、收过程中产生的废弃物都假定填埋处理，除了从后消费用废料中回收的金属（对于金属回收进一步的假设和系统因子，见章节4.2）。假设将废弃物运送至填埋场的距离为20km。 LCA模型可以利用CCaLC（2011）建立。背景数据来源于CCaLC（2011）和Ecoinvent（2009）数据库。CML2011方法可以用于估计环境影响。以研究回收后消费用框架为例子和数据的CCaLc模型被认为是可行的，见http:/www.ccalc.org.uk/pvcsustainability.php.4、结果与讨论 本章节首先列出了回收后工业用废料的结果，之后是后消费用废料，最后一部分比较了废料和纯净PVC。 4.

11、1、后工业用废料中的PVC 后工业用废料回收的环境影响如图2所示，三种不同的PVC产品为白色碎片、非白色碎片和非白色粉末。结果与回收过程中使用的能量直接相关，所以平均而言，在所有类别中非白色碎片的产品环境影响最低而粉末的最高。粉末的影响比非白色碎片的影响高约30%。这很大程度上是由于粉碎碎片所需的额外的电能。白色粉末的影响只比粉末的影响略低一点（平均6%）：虽然白色碎片的产品不需要粉碎，其回收步骤比用于生产粉末的非白色碎片更复杂（见图1） 对环境的影响主要来源于回收过程和将废料运输到回收设备处的过程；废料处理对总体影响不大。例如，对贡献值的分析显示在图3上，它表明在对环境的影响上，回收过程平均

12、贡献了67%，运输为32%，废料处理只有不到1%。有一个例外是在水体富营养化方面废料运输起主要作用（64%，由于NOx排放），其次是回收过程（35%）。另一个例外是臭氧层损耗，主要是由回收过程造成（99%），原因是在此过程中使用的电力的生命循环也包含在内。相似的趋势在另外两种PVC产品中也可以体现。 鉴于运输在其中的重要贡献，探讨距离和货车有效荷载的改变所带来的影响是非常重要的。为达到这个目的我们考虑两个代表性的影响：全球变暖潜能（GWP）和富营养化潜能（EP），前者是因为它相当于运输对总体影响的平均贡献（33%），后者是因为运输对这一值得影响最大。非白色碎片也在此被考虑作为一个例子。 如图4

13、所示，非白色碎片的GWP在距离从100km增加到500km时增加了1.7倍（从64到107kgCO2 eq./t），而EP增至原来的三倍（从40到120kgCO2 eq./t）。因此，结果对于运输距离非常敏感，所以优化收集物流是减少PVC回收的影响的决定性因素。 另外，由于废料体积庞大，它可以显著地影响卡车的有效荷载因数和因此能被运输的废料数量（货车的运输能力是受废料的体积的约束而不是质量）。同样地，如果废料在运输前能被粉碎成更细小的碎片，就能达到更高的有效荷载因数。 在0.1到0.7范围内的不同有效荷载因数的参数对非白色碎片的GWP和EP的影响如图5所示。可以看到，有效荷载因子从0.3降到0

14、.1会使EP增加一倍，GWP增加为原来的1.5倍。相较于0.3的有效荷载因数，有效荷载因数为0.2将使GWP（和大多数其他影响）因素）增加10%并且EP将增加20%。另一方面，有效荷载因数从0.3增加至0.7可以使GWP减少1.4倍，EP减少1.8倍。相似的结果在其他环境类别中也可以发现。 因此，如这些分析所示，较长的运输距离和较低的有效荷载因数的联合影响可以显著提高PVC回收的影响因素。虽然只考虑了后工业废料的例子，对于后消费废料也是相同的。然而，在下文的讨论中，即使在更糟糕的情况下，这些影响因素仍比纯PVC树脂的低很多。在那之前，首先呈现的是后消费废料回收的结果。 4.2、后消费用废料 后

15、消费用废料制成的白色PVC碎片的环境影响如图6所示。按照规则ISO14040/44，该系统已经标记了金属回收，通过使用减去系统中初次或二次金属影响的避免负担法（对于避免负担法的解释，见e.g. Azapagic and Clift,1999）。在英国，由于几乎100%的建设领域的钢铁都被回收和再利用，该系统可以被认为使用的是二次利用钢铁。在英国大约75%的铝会被回收，所以该系统可以被认为使用的是75%的二次利用铝和25%的初次用铝的混合平均铝。 如图6所示，后消费用废料的白色碎片所有的环境影响都是负值（除了臭氧层消耗），表明了在无机资源和环境影响方面的节约。例如，从后消费用窗框回收PVC，每回收1tPVC可以节约相当于1.18kg锑的无机资源（ADP），相当于146kgCO2的GWP和相当于334tDCB的的海洋生态毒性（MAETP）。这些节约很大程度上来自于金属回收和不考虑替代纯PVC带来的节约，这