双流化床蒸汽裂解技术实现纺织废料可持续管理：高值化学品生产与碳循环路径探索

针对纺织废料焚烧填埋导致的资源浪费与环境污染问题，本研究通过半工业规模双流化床（DFB）反应器开展蒸汽裂解实验，成功将废弃聚酯/棉织物转化为合成气（H2/CO）、轻质单体（乙烯/丙烯）和BTXS（苯系物），碳回收率达70%，显著优于欧洲现行3%的闭环回收率，为纺织行业循环经济提供创新解决方案。

　　

纺织废料的可持续管理是全球环境治理的难点。随着快时尚产业爆发式增长，全球纺织纤维产量预计2030年将达1.49亿吨，而欧洲每年人均产生15公斤纺织废料中仅1%实现闭环回收。传统机械回收对混合纤维束手无策，焚烧填埋又导致碳排放激增——2018年时尚产业贡献全球4%的CO₂排放。面对这一困境，瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队创新性地将石油化工领域的蒸汽裂解技术应用于纺织废料处理，在《Fuel》发表的研究中揭示了双流化床反应器（Dual Fluidized Bed, DFB）将复杂纺织废料转化为高值化学品的可行性。

研究团队采用12MW生物质供热DFB系统，对三类典型废料（聚酯基家用织物、棉基工装服）进行735-815°C蒸汽裂解实验。通过气相色谱（GC-TCD）和固相吸附（SPA）联用技术，结合高温反应器（HTR）实现碳平衡精确测算。创新性地建立碳键分类框架（C-X/C-AR/C-AL），解析化学结构与产物分布的关联机制。

温度调控揭示产物分布规律。在790°C条件下，聚酯基废料（Batch 2）产生17%碳转化率的BTXS（苯/甲苯/二甲苯/苯乙烯），而棉基废料（Batch 3）展现19%的合成气（CO为主）优势。碳键分析显示，PET的羧基（C=O）更易转化为CO₂（22%碳转化率），而纤维素醚键倾向生成CO。值得注意的是，乙烯/丙烯产量稳定在5.5-7%，与聚乙烯裂解相比虽低但无需原料分选。

碳循环路径经济性评估显示突破性进展。直接回收24%碳为化学品（BTXS+烯烃），结合合成气制甲醇可提升至40%回收率。若整合CO₂捕获利用（CCU），总碳回收率可达69%，较现行欧洲体系提升23倍。研究测算每件衣物回收成本<0.4欧元，且DFB系统可兼容现有石化设施，大幅降低投资门槛。

该研究开创了纺织废料资源化新范式。通过揭示C-O键向CO_x的选择性转化机制（CI指数>1），证实高温（>790°C）有利于最大化CO₂回收而不影响BTXS产量。提出的三路径回收方案（直接分离→合成气转化→CCU）为《巴黎协定》碳预算目标提供关键技术支撑。未来研究需优化含氯/硫杂质的控制策略，但已证明蒸汽裂解在处理复杂废料混合物方面具有无可比拟的工业适应性，为构建纺织-化工循环产业链奠定科学基础。