厨房/农业废弃物热水解转化生产生物油的生命周期评估

《BioEnergy Research》：Life Cycle Assessment of Kitchen/Agricultural Waste Hydrothermal Conversion For Bio-Oil Production

厨房垃圾与农业固废共热水解液化产生物油的环境影响研究。该工艺通过温和热水解转化有机固废为生物油，缓解传统 lignocellulosic 生物质加工的环境问题，但产率与热值越高环境负面影响越显著（41.41%-55.24%）。水解液化阶段贡献最大（42.26%-56.55%），涉及显著 Maillard 反应的组别 net CO2 排放量达 25.05 kg·kg?1，且二氯甲烷消耗占比最高。降低水解阶段能耗可显著减少化石燃料消耗，而研磨和过滤环节影响较小。本研究为工业级资源化转化提供参考。

　　

摘要

厨房废弃物和农业固体废弃物的处理是城市和农业环境保护面临的两大挑战。通过温和的水热方法将有机固体废弃物转化为生物油，不仅可以缓解传统木质纤维素生物质处理所带来的环境问题，还能为燃料油的可持续生产提供技术支持。以往关于有机固体废弃物水热转化的研究主要集中在催化剂和水热参数等方面，而对其环境影响评估的研究相对较少。本研究首次建立了一种厨房废弃物与农业固体废弃物生物质共水热转化的工艺，目标产物为生物油。分析结果表明，生物油的产量和热值越高，其对环境的负面影响也越大，这部分影响占总影响的41.41%至55.24%。发生更显著美拉德反应的组别虽然生物油产量较高，但净二氧化碳排放量也更高，最高达到25.05千克二氧化碳每千克生物油。在矿物资源、化石资源和可再生资源的消耗方面，二氯甲烷是最大的贡献因素。总体而言，在所有工艺阶段中，水热液化阶段对环境的影响最大，占总影响的42.26%至56.55%。肥料施用量的变化对矿物资源、化石资源和可再生资源消耗以外的其他影响类别也有一定影响。降低水热液化的能耗可以显著减少其对化石燃料和其他能源的消耗，而研磨和过滤过程的能耗变化对环境的影响较小。本文的研究内容将为从工业角度出发，高效转化厨房废弃物和农业固体废弃物提供一些参考。