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9月11日，《自然气候变化》杂志（Nature Climate Change）发表了南开大学环境科学与工程学院曹植教授团队与中国科学院城市环境研究所陈伟强团队联合来自英国伦敦大学学院、加州大学圣巴巴拉分校、日本国立环境研究所、剑桥大学和谢菲尔德大学的国际知名学者关于评估循环经济助力大宗材料脱碳潜力的最新研究成果。
非同“循”常，探寻关键科学问题
循环经济转型已成为全球共识，世界主要经济体均把循环经济作为应对气候变化、资源短缺和废物管理的重要解决方案。它强调以循环发展模式替代线性增长模式，旨在通过减少资源使用、延长产品寿命和提高废物循环利用来促进产品、零部件和材料的“闭路循环”，提高资源的使用效率，最终实现经济增长与低碳发展的双赢。国际权威机构预测全球物质资源的使用量将在2060年翻一番，但其循环利用率在过去五年已从9.1%降低至7.2%。由此可见，加速循环经济转型变得愈加紧迫。
中国是践行循环经济的重要先行者，是评估循环经济碳减排效应的理想试验场。随着城市化和基础设施建设的不断深化，中国的大宗材料消费量稳居世界前列。当前，中国生产了全球约60%的水泥、铝和钢铁，以及全球约30%的塑料。循环经济是中国实现碳中和目标和生态文明的强大支撑。经过多年的发展和实践，我国已经形成了具有中国特色的循环经济立法与政策体系。在绿色低碳发展的新形势下，及时解锁循环经济的新潜力和新困境是推动循环经济转型的重要前提。
穷根“循”叶，锚定中国解决方案
在此背景下，国际联合研究团队开发了物质-能源-碳排放集成模型，即IMAGINE Materials，以探索大宗材料“闭路循环”的可行路径及其对2060年净零排放目标的潜在贡献。研究团队首次量化了13种大宗材料（水泥、钢铁、铝、铜、橡胶、塑料、玻璃、石灰、沥青、沙子、砾石、砖和木材）在103种产品中的生产、使用、报废和再生的全生命周期代谢过程，并针对不同材料评估了3种循环经济策略的碳减排潜力。
研究团队发现，循环经济策略应“因地制宜”，不同地区的碳减排潜力差异较大。在国家层面，2060年废弃物的循环利用可满足75%的原材料需求；在区域层面，循环经济政策的推行时间存在显著差异。东部沿海省份平均比西部省份提前9年进入循环经济全面转型时代。
同时，循环经济策略应“均衡施策”，不同策略的碳减排潜力差异较大。循环利用的减碳潜力是有限的，提高废弃物的循环利用率可使2019-2060年累计碳排放量减少10%。相比循环利用而言，材料高效利用的碳减排潜力较大，可降低21%的碳排放。尽管延长材料使用寿命的碳减排潜力较小，仅为3%，但它是2050年之后重要的碳减排策略。
此外，循环经济策略应“一物一策”，不同材料的最优碳减排策略差异较大。提升废金属（包括铁、铝和铜）循环利用率的碳减排潜力最大，可减少高达80%的碳排放；对于非金属材料（包括水泥、塑料和玻璃等）而言，提升材料的使用效率和延长使用寿命则蕴含更大的减碳机遇。
曹植说：“循环经济转型为我国实现净零排放带来了新的机遇。”他表示，如果生产侧的绿色低碳技术无法降低成本并大规模部署，循环经济转型则是一个重要的减碳替代方案。
研究团队强调，该研究精细刻画了中国省级尺度大宗材料的代谢过程，评估了不同材料和地区循环经济策略的减碳潜力，为我国工业部门碳减排战略和循环经济转型方案的制定提供了数据支持和科学依据。
据了解，该研究成果由7个国内外团队合作完成。中国科学院城市环境研究所宋璐璐副研究员为第一作者，中国科学院城市环境研究所陈伟强研究员和南开大学曹植教授为共同通讯作者。英国伦敦大学学院Stijn van Ewijk助理教授、加州大学圣巴巴拉分校Eric Masanet教授、日本国立环境研究所Takuma Watari研究员、剑桥大学Jonathan M. Cullen教授和谢菲尔德大学Fanran Meng助理教授为共同作者。该研究工作得到了国家自然科学基金委员会国际（地区）合作项目和面上项目、科技部重点研发项目、国家社科基金重点项目和南开大学百名青年学科带头人计划等课题的资助。《自然气候变化》杂志（Nature Climate Change）还邀请研究团队同步在线发表了题为“循环经济助力中国大宗材料碳减排”（Circular economy strategies to decarbonize China’s bulk material cycles）的研究简报文章，充分肯定了该成果的研究价值与推广意义。（环境科学与工程学院供稿）
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