山西大學程芳琴教授團隊在產(chǎn)業(yè)廢棄物資源增效減碳方面取得重要進展
未來網(wǎng)高校2025-05-31 17:47
近日，山西大學資源與環(huán)境工程研究所程芳琴教授團隊與清華大學魯璽教授聯(lián)合在產(chǎn)業(yè)廢棄物資源增效減碳方面取得重要進展。研究成果以“Synergistic gas-slag scheme to mitigate CO2 emissions from the steel industry”為題發(fā)表于Nature Sustainability（影響因子：26.2）。
工業(yè)廢棄資源循環(huán)利用是產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵，鋼鐵-焦化產(chǎn)業(yè)貢獻了全球工業(yè)碳排放量的30%，其伴生的高溫熔渣（1600°C）與工藝尾氣（含CO/H₂/CH₄）蘊含大量熱能與碳氫資源，物質(zhì)-能量協(xié)同減碳潛力尚未充分開發(fā)。針對這一問題，研究團隊建立了“化工-環(huán)境-經(jīng)濟”融合的動態(tài)混合評估模型，構(gòu)建覆蓋全國361家鋼鐵廠、331家焦化廠、1531家水泥廠的點源數(shù)據(jù)集及空間匹配模型，系統(tǒng)研究了焦爐煤氣-廢渣協(xié)同減碳效益，闡明了當前產(chǎn)業(yè)布局與資源約束下，煤-焦-冶-建-化產(chǎn)業(yè)鏈共生的脫碳潛力。
論文構(gòu)建了以吸附重整技術鏈接“渣熱回收-吸附重整-高爐噴吹-建材利用”全流程的能-質(zhì)循環(huán)技術體系，通過氣-渣組分協(xié)同調(diào)控與能質(zhì)耦合，突破傳統(tǒng)氣/渣單一循環(huán)模式瓶頸，將碳減排潛力由15%-28%提升至48%，固廢利用率由30%提高到65%。基于此研究框架，評估我國煤-焦-冶-建-化產(chǎn)業(yè)共生潛力，碳減排潛力可達63%-92%。在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)布局和資源潛量約束下，氣-渣協(xié)同循環(huán)技術適配煤基產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，實現(xiàn)資源增效減碳。
該研究構(gòu)建了“尾氣-熔渣協(xié)同循環(huán)體系”并提出分階段脫碳技術路線圖，量化評估了煤基產(chǎn)業(yè)內(nèi)源能質(zhì)循環(huán)的深度減碳潛力，為高碳工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型與循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展提供了借鑒。
山西大學資源與環(huán)境工程研究所程芳琴教授和清華大學環(huán)境學院魯璽教授為論文通訊作者，山西大學資源與環(huán)境工程研究所狄子琛副教授為論文的第一作者。合作者還有山西大學王彥霞博士、常成功碩士和宋慧平教授。
該研究工作得到國家自然科學基金區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合重點項目（U21A20321），國家杰出青年科學基金項目（72025401）等支持。
Nature Sustainability是國際資源環(huán)境領域頂級期刊，聚焦于可再生能源、可持續(xù)性與環(huán)境，刊登高質(zhì)量前沿研究成果。（通訊員：張穎）
