废弃聚对苯二甲酸乙二酯变身多孔碳封存 CO2：技术经济与生命周期的深度探索

为解决塑料污染及温室气体排放问题，研究人员开展将废弃聚对苯二甲酸乙二酯（EOL-PET）转化为多孔碳用于 CO2捕获的研究。结果显示投资回收期为 2.5 年，不过多孔碳全球变暖潜势较高。该研究对环保及资源利用意义重大。

　　在现代生活中，塑料可谓无处不在，聚对苯二甲酸乙二酯（PET）更是广泛应用于包装、纺织等诸多领域。然而，PET 废弃物的大量堆积成为棘手难题，它们不仅在海洋、陆地肆意 “安营扎寨”，威胁生态平衡，而且传统的处理方式，如焚烧、填埋，不仅造成资源浪费，还会加剧温室气体排放，让全球变暖的形势雪上加霜。与此同时，为实现净零碳目标，碳捕获和存储（CCS）技术的重要性日益凸显，但如何高效、低成本地进行碳捕获成为关键挑战。在这样的背景下，研究人员开展了将废弃 PET 转化为高附加值产品并用于 CO₂捕获的研究，该项研究成果发表于《Biomass and Bioenergy》。

为解决上述问题，研究人员开展了将废弃的 EOL-PET 转化为多孔碳用于 CO₂捕获的研究。研究结果表明，该转化过程的投资回收期为 2.5 年，不过通过生命周期评估发现，多孔碳的全球变暖潜势高于木质生物质、橄榄渣活性炭（AC）和颗粒活性炭等来源的碳。这一研究为废弃 PET 的资源化利用及 CO₂捕获提供了新方向，在环保和资源循环利用方面意义重大。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先利用 Aspen Plus 软件对从废弃 PET 转化为多孔碳，以及多孔碳用于 CO₂存储的全过程进行建模与模拟，通过该软件评估多种工况，确定理想参数，还借助其经济分析功能进行技术经济可行性分析。此外，运用开源免费的生命周期评估工具 OpenLCA，对该过程进行生命周期评估，考量其对环境的影响。

研究结果

1. PET 和 rPET 生产、消费及市场分析：回收的 PET（r-PET）受关注度日益增加，PET 瓶是回收的关键材料，饮料包装领域对 PET 的使用占比极高。这表明系统收集和回收 PET 瓶至关重要。
2. PET 的热处理技术：热处理是处理 PET 塑料的可行方法，包括焚烧、热解或气化等，能有效减少 PET 塑料的体积。
3. PET 废弃物衍生的多孔碳用于 CO₂捕获应用：化学活化法制备的多孔碳具有高孔隙率和发达的孔结构，更适合 CO₂捕获。在本研究中，选用 KOH 作为活化剂将 EOL-PET 热解后的残渣转化为多孔碳。
4. 建模和模拟：基于 Aspen Plus 的建模与模拟，考虑了技术经济和生命周期因素，为 CO₂存储提供了可行性和可持续性方面的重要见解，有助于构建高效且环保的 CO₂存储解决方案。
5. 结果与讨论：在 Aspen plus V11 中建立模型，将废弃 EOL-PET 转化为多孔 / 活性炭。利用 SOLIDS 属性技术模拟非传统固体，用 Peng-Robinson 属性模型模拟液体和不可凝气体产物，通过该模型对整个转化过程进行深入分析。

研究结论和讨论

本研究聚焦于探索利用 EOL-PET 制备热解油和多孔碳等高附加值产品的技术经济可行性及可持续性，契合可持续发展目标（SDG）中的第 11、13 和 14 项。研究通过热解 EOL-PET，再经 KOH 活化处理，提升了多孔碳的结构性能和 CO₂吸附能力。从经济角度看，2.5 年的投资回收期显示出该项目具有一定的经济可行性；但从环境角度分析，多孔碳的全球变暖潜势较高，这意味着在大规模应用前，还需进一步优化工艺，降低其对环境的负面影响。总体而言，该研究为废弃 PET 的资源化利用和 CO₂捕获开辟了新路径，为后续相关研究和产业实践提供了宝贵的参考，不过也提示研究者在追求经济效益的同时，不能忽视环境成本，需平衡两者关系，推动相关技术的可持续发展。