全球聚合物需求减排潜力评估：基于高分辨率模型的未来需求与回收策略分析

为解决聚合物广泛使用导致的温室气体排放和生态系统污染问题，研究人员开展了一项关于全球聚合物需求减排潜力的研究。通过构建高分辨率模型，量化了14种聚合物在8个地区的生产、消费和积累情况。结果表明，若不采取干预措施，到2100年全球聚合物年需求和废物量将翻倍；而通过限制服务中聚合物存量或最大化机械与化学回收技术部署，可避免需求增长。该研究为制定聚合物减排政策提供了科学依据，对推动行业低碳转型具有重要意义。

　　

合成聚合物的广泛应用带来了前所未有的环境挑战——每年约4%的全球温室气体排放源自其生产和处置过程，微塑料甚至已侵入极地冰雪和人体血液。面对这一紧迫问题，中国科学院上海高等研究院低碳转化科学与工程中心的研究人员Yunhu Gao和André Cabrera Serrenho在《Review of Materials Research》发表研究，首次构建了涵盖14种聚合物在8个区域动态流动的高分辨率模型，揭示了控制需求与强化回收的双轨减排路径。

研究团队整合了1978-2020年ICIS数据库的26种聚合物生产数据，通过联合国商品贸易统计数据库（Comtrade）追踪1197种含聚合物商品的跨境流动，并采用对数正态分布模型计算不同应用场景的产品寿命周期。基于GDP与人均聚合物存量饱和效应的相关性，结合SSP2社会经济路径预测，建立了涵盖生产、贸易、在用存量和废弃物生成的系统动力学模型。

全球聚合物流动图谱

研究绘制了2019年全球聚合物流动全景图：东北亚地区贡献了全球47%的产量和34%的消费量，其聚合物存量达31亿吨，其中建筑领域占比54%。模型预测显示，若维持当前趋势，2100年全球年需求将达820 Mt（95%CI:720-930 Mt），其中南亚和非洲将成为增长主力。

减排策略的量化评估

通过敏感性分析发现：当机械回收次数从1次提升至5次时，配合80%的聚丙烯包装回收率，可使2100年原生聚合物需求降低28%。而将全球人均聚合物存量控制在北美现有水平的30%，可实现45%的需求削减。化学回收技术中，蒸汽裂解技术的应用能将PET、PUR等可解聚材料的回收贡献率提升至58%，但对PE、PP等主流聚合物的处理仍面临选择性低的瓶颈。

行业转型的深层启示

研究表明，仅依靠技术改进难以实现需求绝对量下降——即使部署最先进的机械和化学回收组合，2100年仍需594 Mt原生聚合物。这凸显了必须通过产品设计（如减少复合材质使用）、政策调控（扩大生产者责任）和消费行为改变（推广重复使用模式）等多维度干预。特别值得注意的是，当前仅6%的聚合物废弃物被机械回收的现实，提示需要重建全球废弃物管理体系来支撑技术潜力的转化。

该研究为国际塑料污染条约谈判提供了关键科学依据，其建立的模型框架可继续用于评估生物基材料替代、碳捕获技术等新兴解决方案的协同效应。正如作者指出，聚合物领域的深度脱碳不仅需要技术创新，更将考验人类平衡材料需求与生态保护的智慧。