商业规模食物垃圾资源化产品生命周期评估及其作为蛋鸡可持续饲料的潜力研究

《Cleaner Environmental Systems》：Life cycle assessment of a commercial-scale valorized grocery food waste product and its potential use as a sustainable feed input for egg production

　　本研究针对食物浪费和畜禽养殖双重可持续性挑战，通过LCA方法评估了美国宾州商业化食物垃圾转化为家禽饲料的环境效益。结果表明，在无填埋气收集假设下，该系统对气候变化和富营养化产生净环境效益；以5%比例添加该产品可使加拿大鸡蛋生产在11项影响类别中10项实现减排，其中20年尺度气候变化影响降低17%。研究强调了绿色能源利用和工艺优化对提升系统可持续性的关键作用，为食物垃圾资源化提供了重要科学依据。

　　

在全球食物浪费问题日益严峻的背景下，每年有大量食品在零售环节被丢弃，这些垃圾通常通过填埋处理，产生大量甲烷排放——如果食物浪费是一个国家，它将成为全球第三大温室气体排放源。与此同时，鸡蛋作为重要的动物蛋白来源，其全球需求持续增长，而饲料生产正是蛋鸡养殖过程中最大的环境负担环节。面对这两大可持续性挑战，将食物垃圾转化为畜禽饲料被视为双赢解决方案，但现有研究多集中于实验室或中试规模，缺乏商业化系统的实证评估。

在这项发表于《Cleaner Environmental Systems》的研究中，加拿大不列颠哥伦比亚大学奥卡纳干分校食品系统PRISM实验室的Shaiyan Siddique等学者，对美国宾夕法尼亚州一个商业化运营的食品杂货垃圾转化为家禽饲料系统进行了从摇篮到大门（cradle-to-gate）的生命周期评估（LCA）。研究团队采用ISO 14044标准框架，建立了包含垃圾收集、分选、热处理、干燥等环节的完整模型，重点分析了每吨资源化饲料产品的环境足迹，以及以5%比例添加该产品对加拿大常规鸡蛋生产的环境影响。

关键技术方法包括：（1）基于实地调研和厂商数据建立商业化规模的生命周期清单；（2）采用TRACI 2.1和IPCC AR6（2021）影响评估方法进行多指标分析；（3）通过贡献分析识别环境热点；（4）设置区域化情景（安大略、魁北克、不列颠哥伦比亚和艾伯塔省）、填埋气收集率变化（0%、50%、100%）和生物质能源利用等情景进行敏感性分析；（5）使用蒙特卡洛模拟（1000次运行）进行不确定性评估。

研究结果：

3.1 资源化饲料产品系统环境影响

每吨资源化饲料在宾夕法尼亚州生产条件下，因避免填埋排放而在GWP₂₀（-2392 kg CO₂ eq.）和富营养化（-1.93 kg N eq.）类别呈现净环境效益。贡献分析显示运输（31%）、电力（28%）和天然气（25%）是主要热点，反映了当前系统的工艺效率局限。

3.2 饲料生产环节比较

与传统饲料相比，含5%资源化产品的调整饲料在GWP₂₀上降低17%（从980降至812 kg CO₂ eq.），但化石燃料消耗增加97%。这种差异主要源于资源化生产过程的能源需求与避免填埋甲烷排放的效益之间的平衡。

3.3 鸡蛋生产环节影响

使用调整饲料后，每吨鸡蛋的GWP₂₀影响降低17%（从2562降至2127 kg CO₂ eq.），饲料转化率改善7%（从1.90降至1.78 g feed/g egg），进而减少粪便排放74 kg/t egg。然而化石燃料消耗增加57%，凸显了能源结构优化的必要性。

3.4 情景分析启示

在清洁电网省份（如魁北克），资源化饲料的GWP₂₀效益可提升至-4205 kg CO₂ eq.；而依赖化石燃料的艾伯塔省则可能出现净正影响（117 kg CO₂ eq.）。当采用生物质能源替代天然气时，系统可在即使无填埋气减排信用情况下仍实现环境效益。

研究结论强调，商业化食物垃圾饲料化路径在特定条件下具有显著环境优势，但其可持续性高度依赖区域能源结构、工艺效率和运输优化。敏感性分析表明，当前研究的填埋减排效益估算相对保守，实际潜力可能更大。未来需结合生命周期成本分析（LCC）和消费者接受度研究，推动该技术在实际应用中的可持续发展。这项研究为政策制定者和产业界提供了科学依据，指出通过绿色能源利用、高效干燥技术和物流优化，食物垃圾资源化可在循环经济框架下发挥重要作用。