水泥行业CO2资源化利用的生命周期环境与经济可行性研究：以泰国尿素、二甲醚和甲醇生产为例

为解决水泥行业高碳排放问题，研究人员通过生命周期评估（LCA）和成本分析，评估了泰国水泥厂CO2转化为尿素、二甲醚（DME）和甲醇的可行性。结果表明，尿素路径的CO2减排潜力最高（3.47 kg CO2/kg CO2利用），可抵消泰国24%的碳排放，但需政策支持降低可再生能源电价或提供碳信用（74-310 USD/t-CO2）。研究为高碳行业提供了循环经济解决方案，发表于《Sustainable Production and Consumption》。

　　

水泥行业是全球碳排放的“大户”，占人类活动CO₂排放量的8%。如何让这个“排放大户”变身为“资源转化站”，成为低碳转型的关键课题。泰国作为东南亚水泥生产重地，其减排压力尤为紧迫。传统碳捕集与封存（CCS）技术成本高昂且缺乏经济效益，而将CO₂转化为化学品（CCU）的“变废为宝”模式，正成为学界和产业界关注的焦点。

泰国国王科技大学等机构的研究团队在《Sustainable Production and Consumption》发表论文，首次系统评估了泰国水泥厂CO₂资源化的三条技术路径：生产尿素、二甲醚（DME）和甲醇。研究采用固体氧化物电解槽（SOEC）技术，结合生命周期环境评估和成本分析，揭示了不同路径的减排潜力与经济瓶颈。

研究团队采用ISO 14040/14044标准框架，通过生命周期评估（LCA）量化了从CO₂捕集到化学品生产的全链条影响，包括18项中点指标（如全球变暖潜势GWP）和3项终点指标（人类健康、生态系统质量、资源消耗）。经济性分析采用平准化生产成本（LCOP）和盈亏平衡CO₂成本（B）模型，动态模拟了可再生能源价格波动和碳政策的影响。

环境绩效的“三色图谱”
研究呈现了三种化学品的差异化环境表现：尿素在16项指标中领先，尤其在气候变化领域表现突出；DME在13项指标占优，但光化学臭氧生成潜力较高；甲醇则呈现“中性”特征。终点分析显示，所有CCU路径均优于传统化石基工艺，其中尿素的人类健康保护效益最为显著。

惊人的减排杠杆
每利用1公斤CO₂，尿素生产可避免3.47公斤CO₂排放，相当于泰国全国排放量的24%减排潜力。DME和甲醇分别为1.65公斤（11%）和0.77公斤（5%）。这种“四两拨千斤”的效果源于替代了能源密集型的传统生产工艺。

经济可行性的“三重门”
当前DME生产成本高达1544美元/吨，远超传统工艺。研究指出破局关键：可再生能源电价需降至40美元/MWh以下，或碳信用支持达到尿素74美元/t-CO₂、甲醇216美元/t-CO₂、DME 310美元/t-CO₂。泰国特有的光伏资源优势与国际贸易碳溢价结合，可加速技术商业化。

这项研究为发展中国家高碳行业转型提供了精准路线图。尿素路径因其环境经济双优特性，被推荐为泰国优先选项。研究强调，CCU技术不是“万能药”，其规模化应用需要政策设计者、产业界和国际市场的协同创新。正如作者Adeel Rafiq指出：“当CO₂从负债变为资产时，水泥厂的烟囱将成为新的资源矿井。”这一发现对正在制定碳中和路线图的东南亚国家具有重要参考价值。