Ici la valeur de la variable contient un caractère /, pour que la commande de substitution fonctionne sans erreur, on utilise un caractère différent comme séparateur:

export TZ='Europe/Paris'
 
cat file.txt | sed -i -e "s|TZ_PLACEHOLDER|$TZ|"

• https://stackoverflow.com/questions/584894/environment-variable-substitution-in-sed