清華新聞網(wǎng)5月29日電（通訊員 張嘉惠）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(guān)鍵，鋼鐵-焦化產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)了全球工業(yè)碳排放量的30%，其伴生的高溫熔渣（1600℃）與工藝尾氣（含CO/H?/CH?）蘊(yùn)含大量熱能與碳?xì)滟Y源，物質(zhì)-能量協(xié)同減碳潛力尚未充分開發(fā)。
近日，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院、碳中和研究院魯璽教授與山西大學(xué)資源與環(huán)境工程研究所程芳琴教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在產(chǎn)業(yè)廢棄物資源增效減碳方面取得重要進(jìn)展，建立了“化工-環(huán)境-經(jīng)濟(jì)”融合的動(dòng)態(tài)混合評(píng)估模型，構(gòu)建了覆蓋全國(guó)361家鋼鐵廠、331家焦化廠、1531家水泥廠的點(diǎn)源數(shù)據(jù)集及空間匹配模型，系統(tǒng)量化了焦?fàn)t煤氣-廢渣協(xié)同脫碳潛力，闡明了當(dāng)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。
圖1.氣-渣協(xié)同循環(huán)技術(shù)方案與產(chǎn)業(yè)共生模式
該研究構(gòu)建了以吸附重整技術(shù)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(shù)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%提升至65%。基于此研究框架評(píng)估我國(guó)煤-焦-冶-建-化產(chǎn)業(yè)共生潛力，碳減排潛力可達(dá)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(shù)適配煤基產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，實(shí)現(xiàn)資源增效減碳。
圖2.企業(yè)點(diǎn)源排放數(shù)據(jù)集與碳減排效益
該研究構(gòu)建了“尾氣-熔渣協(xié)同循環(huán)體系”并提出了分階段脫碳技術(shù)路線圖，量化評(píng)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(jì)發(fā)展提供了借鑒。
相關(guān)研究成果以“氣-渣協(xié)同減排鋼鐵工業(yè)碳排放”（Synergistic gas-slag scheme to mitigate CO2 emissions from the steel industry）為題，于5月28日發(fā)表于《自然·可持續(xù)性》（Nature Sustainability）。
魯璽教授和程芳琴教授為論文通訊作者，山西大學(xué)資源與環(huán)境工程研究所狄子琛副教授（清華大學(xué)博士后）為論文第一作者。合作者還包括山西大學(xué)2021級(jí)博士生王彥霞、2021級(jí)碩士生常成功和宋慧平教授。
研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目、“碳中和與能源智聯(lián)”項(xiàng)目等的支持。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41893-025-01572-2
供稿：環(huán)境學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
