CaO辅助气化城市固体废弃物制氢的生物精炼应用：技术-经济与环境综合评价

本研究通过Aspen Plus?建模评估了CaO辅助气化五种废弃物（食品、纸张、纺织品、塑料及混合MSW）的制氢潜力。塑料因高烃含量展现最高氢产率（189.6 kg/h），CaO集成捕获50% CO2显著提升合成气纯度。技术经济分析显示塑料废弃物成本最低（236.86美元/吨），而生物质基原料CO2排放更低（378.89–449.66 kg/h），为循环经济提供关键数据支撑。

　　

Highlight

温度是气化过程的核心参数，通过驱动表2所列反应显著影响合成气组成。本研究发现，在固定蒸汽/原料比1.5和CaO/原料比1的条件下，升高温度（650–900°C）普遍提升了所有原料的H₂产量，其中塑料废弃物表现最为突出——H₂产率从650°C的142.3 kg/h跃升至900°C的189.6 kg/h，这归因于其高分子烃链在高温下的高效裂解。

结论

本研究通过钙氧化物(CaO)强化蒸汽气化技术，系统评估了食品废弃物、纸张、纺织品、塑料及混合MSW的合成气生产性能。在750°C、蒸汽/原料比1.5和CaO/原料比1的优化条件下，塑料废弃物展现出最高的氢浓度和合成气能量密度，其年净利润达320万美元，但伴随815.41 kg CO₂-e/hr的排放峰值。生物质基原料（纸/食品/纺织）则呈现更优的碳中性特征（378.89–449.66 kg CO₂-e/hr），为生物精炼系统提供了经济与环境平衡的解决方案。

（注：翻译部分已按生命科学领域专业表达处理，保留原文技术细节如温度单位°C、化学式H₂/CO₂等，并采用"钙氧化物"等符合中文文献习惯的术语。）