高碳产业低碳转型新方案：气渣协同循环系统

5月28日，山西大学资源与环境工程研究所教授程芳琴团队与清华大学环境学院教授鲁西联合在《自然可持续性》中(Nature Sustainability)该期刊发表了最新的研究成果。该成果构建了“尾气-熔渣协同循环系统”，提出了分阶段脱碳技术路线图，系统研究了焦炉煤气-废渣协同减碳效益，阐明了煤焦冶建设-化工产业链在当前产业布局和资源约束下共生的脱碳潜力。

工业废物资源的回收是工业可持续发展的关键。钢铁焦化行业贡献了全球工业碳排放量的30%，伴随着高温熔渣(1600°C)工艺废气(包括一氧化碳、氢、甲烷等)中含有大量的热能和碳氢资源，但物质能量协同减碳的潜力尚未得到充分发展。

针对这一问题，研究小组建立了“化工环境经济”一体化动态混合评价模型，建立了361家钢铁厂、331家焦化厂、1531家水泥厂点源数据集和空间匹配模型，系统研究了焦炉煤气废渣协同减碳效益，阐明了当前产业布局和资源约束下煤焦冶炼建设化工产业链共生的脱碳潜力。

论文构建了以吸附重组技术链接“渣热回收-吸附重组-高炉喷射-建材利用”全过程的能质循环技术体系，突破了传统气体/渣单一循环模式的瓶颈，将碳减排潜力由15%-28%提高到48%，固体废物利用率由30%提高到65%。

基于这一研究框架，在评估了我国煤炭-焦炭-冶炼-建筑-化工的共生潜力后，发现碳减排潜力可达63%-92%。在现有产业布局和资源潜力的约束下，气渣协同循环技术适应煤基产业集聚区，提高资源效率，减少碳。

该研究系统量化了煤基工业废物能质循环的深度脱碳潜力，为高碳工业低碳转型和循环经济发展提供了参考。

程芳琴、鲁西是论文通讯作者，山西大学副教授狄子辰是论文第一作者。

该研究得到了国家自然科学基金区域创新发展联合重点项目和国家优秀青年科学基金项目的支持。