城市固体废弃物气化制化学品：环境经济效益量化分析与循环经济路径探索

为解决全球垃圾处理不当造成的环境危害及化工行业线性经济转型需求，研究人员通过耦合市政固体废弃物(MSW)气化与甲醇/烯烃(MTO)/乙醇生产工艺，系统评估了其环境经济成本(EEC)。研究发现：配备碳捕集封存(CCS)的气化路线盈亏平衡费用低于填埋/焚烧，甲醇路径EEC最低(-￡0.21/kgMSW )；碳捕集利用(CCU)虽需政策支持但短期可行性更高。该研究为废弃物资源化与化工低碳转型提供量化依据。

　　

全球每年产生约20亿吨城市固体废弃物(MSW)，填埋和焚烧等传统处理方式不仅占用土地、释放甲烷等温室气体，更导致二噁英等有毒物质污染。与此同时，化工行业90%的原料仍依赖化石资源，加剧碳排放危机。如何将废弃物转化为化学品，实现"变废为宝"的循环经济模式，成为可持续发展的重要命题。

英国研究团队在《Sustainable Production and Consumption》发表的研究，首次系统量化了MSW气化联产化学品的三条技术路线——甲醇、经甲醇制烯烃(MTO)和乙醇的环境经济效益。通过Aspen Plus流程模拟结合生命周期评价(LCA)，创新性引入环境终点损害货币化方法，构建了涵盖建设投资、运营成本、碳税、产品收益等多维度的EEC评估模型。

研究方法与技术路径
研究基于英国废弃物成分数据建立气化模型，对比CCS（将CO₂
地质封存）与CCU（将CO₂
转化为化学品）两种碳管理策略。通过蒙特卡洛分析量化不确定性，关键参数包括：气化效率(72-78%)、绿色H₂
价格(￡3.5-6/kg)、碳税(￡50-100/t CO₂
eq)等。

经济性能分析

1. 资本支出：气化-甲醇路线需￡2.3亿投资，是焚烧厂的2.5倍
2. 盈亏平衡点：CCS模式下气化路线(￡21-46/t MSW)已接近填埋(￡28/t)，CCU因需额外H₂
   导致成本激增(￡89/t)
3. 政策敏感性：碳税达￡100/t时，CCU-MTO路线可降低EEC达32%

环境效益评估

1. 碳足迹：甲醇路径CCS方案实现-0.38kg CO₂
   eq/kg_MSW
   ，较填埋减少260%
2. EEC排序：甲醇-CCS(-￡0.21/kg) > MTO-CCS(-￡0.18) > 乙醇-CCU(￡0.05) > 焚烧(￡0.12)
3. 协同效益：每吨MSW气化可替代0.25吨石油基化学品

技术可行性比较
甲醇-CCU因无需CO₂
管道基建，成为近期最可行方案，但需配合￡75/t碳税和￡40/t填埋税。MTO路线虽环境效益显著，但依赖乙烯/丙烯市场价格波动。

该研究证实MSW气化可作为化工脱碳的关键过渡技术，尤其适合缺乏化石资源但废弃物密集的地区。通过建立EEC量化框架，为政策制定者提供了兼顾环境目标与经济可行性的决策工具，其方法论亦可拓展至塑料、生物质等其他废弃物资源化评估。未来需重点突破低成本电解水制氢技术，以解决CCU路线的绿色H₂
供给瓶颈。