基于减少环境污染的机动车废旧轮胎不同回收工艺的碳排放模型与评估分析

为何废旧轮胎与气候相关

道路上每辆汽车和卡车最终都需要更换轮胎，磨损的旧胎往往堆入垃圾填埋场或被焚烧处理。这些废旧轮胎不易降解，可能向空气、土壤和水体释放有害物质。本研究提出了一个简单却重要的问题：在考虑轮胎从出厂到报废的整个生命周期时，哪些处理方式产生的温室气体排放最少，哪些回收选项能够最大限度地减少碳排放？

追踪一条轮胎的生与死

研究人员为一条重型卡车轮胎建立了碳排“账本”，跟踪四个阶段的排放：生产、运输、车辆使用阶段和报废回收阶段。他们采用了一种常用方法——碳排放因子法，将各种材料或能量的消耗量乘以其对应的典型碳排放因子。对每个阶段，他们累计了与天然橡胶、炭黑等原材料相关的排放、工厂和运输用电与燃料的排放，以及轮胎在车辆使用过程中消耗柴油所产生的排放。

碳排放的主要来源在哪里

结果显示，轮胎气候影响的绝大部分并非来自工厂。在所研究的轮胎中，约96%的全生命周期排放发生在使用阶段，因为轮胎会影响车辆在数万公里行驶中的燃料消耗。轮胎运输仅贡献约2%的总排放，制造阶段占比略低于2%。这意味着，任何延长轮胎寿命或避免制造全新轮胎的举措，其减排效果通常远大于对工厂或运输的小幅效率改进。

比较废旧轮胎的不同再利用方式

当轮胎使用到第一个生命周期末端时，主要有四条回收路径：翻新使其再次使用；制成再生胶；研磨成胶粉；或通过高温热解（裂解）将其分解。团队在这些路径下考察了八种具体工业工艺，如热翻新与冷翻新、不同的再生胶生产方式，以及多种研磨和热解技术。对于每种工艺，他们不仅计算了运行过程中的排放，还评估了用废胎产品替代新材料或燃料所带来的“碳节约”。

哪些回收选择最能节约碳排放

比较结果显示，翻新在气候效益上最为突出。在所有八种工艺中，冷翻新表现最佳，与制造并使用全新轮胎相比可减少约59%的排放，热翻新紧随其后约为55%。常温研磨成胶粉和大气连续脱硫制备再生胶也能带来显著减排，约为50%左右。相反，高能耗的选项如低温（液氮）研磨和某些形式的热解，其收益要小得多，在某些情况下几乎被自身的能耗抵消。总体上，从减碳效果强到弱的工艺排序为：冷翻新、热翻新、常温研磨、大气连续脱硫、螺旋挤出、大气热解、真空热解和低温研磨。

工厂环节中哪个因素最重要

研究还测试了生产阶段变化对轮胎总排放的敏感性。当轮胎生产中材料用量增加40%时，生产阶段的总排放约上升31.5%。但类似幅度的能耗增加仅使排放上升约9.3%。这表明在工厂内部，减少原材料用量或改用低碳成分，比对电力或燃料使用进行适度调整对气候更为关键。不过由于使用阶段主导总体排放，最大的杠杆仍然是在延长轮胎寿命或避免新轮胎的需求上。

对日常生活与政策的意义

对非专业读者而言，结论很直接：最环保的轮胎是那种能更长时间安全滚动而非被丢弃的轮胎。对旧胎进行翻新，尤其是采用冷翻新工艺，可重复利用原胎胎体的大部分，从而节省材料并避免制造替代品所带来的高碳足迹。作者认为，支持高质量翻新与高效再生胶技术，能显著降低道路运输的气候影响。他们的工作为政策制定者、轮胎制造商和回收企业提供了路线图，指导制定标准和投资，优先支持最有利于气候的选项，使日益增长的废弃问题成为实现实质性碳减排的机会。

引用: Wang, Q., Li, A. Carbon emission model and evaluation analysis of vehicle waste tire different recycling processes based on reducing environmental pollution. Sci Rep 16, 5821 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35688-y

关键词: 废旧轮胎, 轮胎回收, 碳排放, 翻新轮胎, 生命周期评估