中国焦炭生产全生命周期环境影响的阶段解析与协同减排效益研究

针对焦炭生产高污染高碳排问题，研究人员采用生命周期评价(LCA)方法，系统解析了中国焦炭生产各阶段(含煤炭开采、洗选等5环节)的环境影响，发现煤炭开采洗选阶段贡献了62.2%-97.4%的终点影响。通过情景分析证实：可再生能源电力替代可显著降低环境负荷，焦炉煤气(COG)高值化利用较直接燃烧减少59.8%-84.1%温室气体排放。该研究为焦化行业绿色转型提供了量化依据和政策路径。

　　

在全球钢铁工业持续发展的背景下，焦炭作为不可替代的冶金还原剂，其生产过程中的环境代价日益凸显。中国作为全球最大的焦炭生产国，2023年产量达4.93亿吨，占全球总量过半，但伴随而来的是惊人的环境负荷——年消耗10.4亿吨煤炭，排放3.5186亿吨CO₂
当量温室气体，同时产生NO_x
、SO₂
、H₂
S等有害污染物。更严峻的是，欧盟碳边境调节机制(CBAM)的实施使得中国焦化行业面临国际碳约束压力。尽管已有研究关注焦炭生产的整体环境影响，但缺乏对生产各细分阶段的精准解析，更鲜有探讨省级层面产业转型的协同环境效益。

为此，中国研究人员在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表重要成果，首次通过全生命周期视角系统解构焦炭生产的"黑箱"。研究采用ISO 14040标准框架的生命周期评价(LCA)方法，结合中国省级能源结构数据，构建包含煤炭开采、洗选、备煤、炼焦、熄焦和焦炉煤气净化等5个阶段的精细化模型。通过情景分析法对比不同电力来源和焦炉煤气(COG)利用方式，并选取河南作为案例省份，预测未来产业转型的环境效益。

LCIA结果显示，生产1吨焦炭产生714.29 kg CO₂
当量的全球变暖潜值，其中煤炭开采洗选阶段贡献67.7%，该阶段对终端影响类别（人类健康、生态系统质量、资源稀缺性）的贡献率分别高达62.2%、64.7%和97.4%。物质流分析识别出电力、煤炭、甲烷逃逸、净化焦炉煤气和运输是主要环境热点。情景比较发现：可再生能源电力替代国家电网可降低42.3%的环境影响；COG用于制甲醇、氢气和天然气分别比直接燃烧减少70.5%、84.1%和59.8%的温室气体排放。河南案例表明，产能控制、能效提升和能源转型三管齐下可实现最显著的协同减排效益，特别是在全球变暖与大气污染物之间呈现强协同效应。

这项研究的意义在于：首次建立焦炭生产阶段化环境足迹图谱，为精准减排提供"靶向治疗"方案；证实COG高值化利用的"一石三鸟"效益——既减少甲烷逃逸，又替代化石能源，还能创造经济价值；提出的省级转型路径模型为地方政府制定"双碳"政策提供量化工具。特别值得注意的是，研究发现低碳策略可能引发其他环境风险转移，如可再生能源设备制造带来的金属资源压力，这提示未来政策需兼顾多维度环境协同效益。该成果不仅推动中国焦化行业绿色转型，也为全球高碳工业的可持续发展提供了中国方案。