Comparative Sustainability Assessment of Petroleum Epoxy Resin and Hybrid Bio-based Epoxy Systems Synthesized from Renewable and Waste-Derived Feedstocks

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Methodology for multi-metric sustainability assessment can be applied to other material systems and LCA studies.

🏢実務担当者:Procurement teams in construction and coatings can use the SMI to compare sustainable material options.

🏛政策担当者:The Waste Utilisation Index (WUI) could inform circular economy metrics in public procurement policies.

ビスフェノールAジグリシジルエーテル（DGEBA）由来の従来型エポキシ樹脂は、クレードル・トゥ・ゲートのカーボンフットプリントが1kgあたり6.0〜8.5kg CO2換算であり、施工中に測定可能な濃度の揮発性有機化合物（VOCs）を放出し、信頼性の高い使用済み製品の回収経路を欠いている。これらの欠点は、厳格化する環境基準や、循環型マテリアルフローへの建設部門の移行とますます矛盾している。本研究では、4種類のエポキシ配合の持続可能性に関する特性を、単一の統合フレームワーク内で評価する：石油系DGEBAベンチマーク（試料P）、二元系DGEBA–エポキシ化大豆油（ESO）ブレンド（試料PE）、および2種類の四元ハイブリッドバイオベースシステムであり、1つはDGEBA、ESO、サトウキビバガスバイオ炭を含有し（試料B）、もう1つはさらに蜜蝋を添加したもの（試料BB）である。バイオベース炭素含有量は、ASTM D6866に準拠した化学量論的質量バランス計算により決定され、それぞれ0%、9.09%、10.06%、10.46%の値が得られた。揮発性有機化合物含有量は、ASTM D2369に従い、質量減少率として重量法で測定した。試料の指標は、配合シリーズ全体で8.53%（P）から3.49%（BB）へと系統的に減少し、59%の削減に相当する。同様に、クレードル・トゥ・ゲートのカーボンフットプリントは、ISO 14044の境界に従ったプロセスベースの配分により推定され、10.40 kg CO2eq/kg（P）から9.30 kg CO2eq/kg（BB）への減少を示した。循環経済性能は、再生可能投入割合、廃棄物ストリームの転用、回避された化石炭素、および使用済み製品の価値化ポテンシャルを統合した4指標の廃棄物活用指数（WUI）を通じて表現された。試料PはWUI = 0を示し、試料BBは廃棄物由来バイオ炭と養蜂副産物の組み込みによりWUI = 0.043を達成した。全4つの持続可能性の側面を等重みのmin–max正規化で統合する統合持続可能材料指数（SMI）では、試料BBは0.9896を獲得し、試料PEは0.5751、試料Pは0.0000であった。これらの知見は、建設およびコーティング産業におけるグリーン調達の意思決定に直接適用可能な、再現性のある多指標プロトコルを確立するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Convetional epoxy resins derived from diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) carry a cradle-to-gate carbon footprint of 6.0–8.5 kg CO2-equivalent per kilogram, emit measurable concentrations of volatile organic compounds (VOCs) during application and lack credible end-of-life recovery pathways. These drawbacks conflict increasingly with tightening environmental standards and the construction sector's transition toward circular material flows. The present study evaluates the sustainability credentials of four epoxy formulations within a single unified framework: a petroleum DGEBA benchmark (Sample P), a binary DGEBA–epoxidised soybean oil (ESO) blend (Sample PE) and two quaternary hybrid bio-based systems, one containing DGEBA, ESO and sugarcane bagasse biochar (Sample B), and a second further supplemented with beeswax (Sample BB). Bio-based carbon content was determined by stoichiometric mass-balance calculation in accordance with ASTM D6866, yielding values of 0%, 9.09%, 10.06%, and 10.46%, respectively. Volatile organic compound content was measured gravimetrically per ASTM D2369 as percent mass loss. Sample Metrics declined systematically from 8.53% (P) to 3.49% (BB), corresponding to a 59% reduction across the formulation series. Similarly, Cradle-to-gate carbon footprints were estimated by process-based allocation following ISO 14044 boundaries, sshowcaing decrease from 10.40 kg CO2eq/kg (P) to 9.30 kg CO2eq/kg (BB). Circular economy performance was expressed through a four-indicator Waste Utilisation Index (WUI) integrating renewable input fraction, waste-stream diversion, avoided fossil carbon and end-of-life valorisation potential. The Sample P yielded WUI = 0, while Sample BB attained WUI = 0.043, driven by the incorporation of waste-derived biochar and apicultural by-products. In the integrated Sustainable Material Index (SMI), which aggregates all four sustainability dimensions by equal-weight min–max normalisation, Sample BB scored 0.9896 against 0.5751 for Sample PE and 0.0000 for Sample P. These findings establish a reproducible multi-metric protocol directly applicable to green procurement decisions in construction and coatings industries.

• semanticscholar https://doi.org/10.3126/tuj.v41i1.93711first seen 2026-07-17 05:43:12 · last seen 2026-08-10 05:23:41