深共熔溶剂回收在油棕空果束制备结晶纳米纤维素中的作用：技术经济可行性与生命周期评估研究

这篇研究通过技术经济分析(TEA)和生命周期评估(LCA)，系统探讨了深共熔溶剂(DES)回收对油棕空果束(OPEFB)制备纤维素纳米晶(CNC)的经济与环境效益。研究发现，溶剂回收使单位生产成本从4.75美元/千克降至3.56美元/千克，全球变暖潜能值(GWP)从64降至18 kg CO2-eq/kg CNC，显著提升了工艺的可持续性，为工业级生物质废弃物高值化利用提供了关键技术支撑。

　　

Highlight

深共熔溶剂(DES)回收显著提升了油棕空果束(OPEFB)制备纤维素纳米晶(CNC)的可持续性表现。通过技术经济分析(TEA)发现，溶剂回收使生产成本降低25%，投资回报率(ROI)提升至21.5%，内部收益率(IRR)达28.3%。生命周期评估(LCA)显示全球变暖潜能值(GWP)降低72%，同时大幅改善了生态毒性、酸化和富营养化等环境指标。

Process flow of CNC production

CNC生产工艺采用创新性的DES（氯化胆碱:乳酸=1:9）结合脉冲电场(PEF, 6 kV/cm, 3分钟)预处理OPEFB，随后通过H₂O₂漂白和超声处理获得纤维素纳米晶。该组合工艺可实现78%固体回收率、75%纤维素回收率和79%木质素脱除率，为后续规模化生产奠定基础。

Process flow and mass balance of CNC production

质量平衡分析显示，每处理1000kg OPEFB可产出156kg CNC。溶剂回收单元使DES循环利用率达85%，大幅减少新鲜溶剂用量。关键能耗环节集中在PEF处理(占总能耗32%)和干燥过程(占45%)，通过热集成设计可进一步优化能效。

Conclusions

DES回收策略使CNC生产的碳足迹降低至18 kg CO₂-eq/kg，同时保持工艺经济性。该研究为生物质纳米材料工业化提供了兼具成本效益和环境友好的解决方案，有望纳入碳交易体系，推动循环经济发展。