综述：热解和气化技术回收废塑料资源的研究进展

（编辑推荐）本综述系统阐述了废塑料热解（pyrolysis）和气化（gasification）技术机制，重点分析Ni-Fe/CaO基催化剂在制氢（H2）和CO2捕获中的协同作用，提出废塑料资源化率达90 wt%油或25 wt%氢的解决方案，为碳中和目标下废塑料高效转化提供理论支撑。

　　

废塑料危机与资源化曙光
全球每年产生超4.5亿吨塑料垃圾，仅14%-18%被回收。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚乙烯（PE）等材料在自然环境中需数百年降解，传统填埋和焚烧易造成土壤污染和二噁英排放。

热解：从塑料到能源的魔法
在450-750°C无氧条件下，废塑料通过热解可转化为三类产物：

1. 气体（占产出物30%-50%）：含H₂、CH₄等可燃组分
2. 裂解油（40%-70%）：可作为燃料或化工原料
3. 固体炭（5%-20%）：含碳量达80%

聚丙烯（PP）在500°C时裂解油产率高达82 wt%，而聚氯乙烯（PVC）需先经CaO脱氯处理以减少HCl生成。

气化制氢的催化剂革命
Ni-Fe/CaO复合催化剂展现三重功效：

• Ni/Fe纳米颗粒促进C-C键断裂
• CaO实时捕获CO₂推动水煤气变换（WGS）反应平衡右移
• 反应温度可降低50-100°C

实验数据显示，该体系可使H₂浓度提升至75 vol%，催化剂寿命延长3倍。

工艺创新的未来路径

1. 反应器设计：流化床与微波热解联用可提升传热效率
2. 原料适配：PET与生物质共气化可提高H₂/CO比至2.5:1
3. 碳管理：CaO循环使用次数可达20次以上

挑战与机遇并存
当前瓶颈在于氯腐蚀（PVC处理）和催化剂积碳问题。最新研究发现Fe₃O₄@C核壳结构催化剂可将积碳率降低至1.2 wt%。随着Aspen Plus模拟优化和钙循环（CaL）技术的成熟，废塑料资源化工厂处理成本有望降至$80/吨。

这项技术不仅实现"塑料变石油"的能源转化，更开创了CO₂负排放新模式——每处理1吨废塑料可净减排2.1吨CO₂当量，为全球碳中和目标提供关键技术支撑。