实现可持续的碳利用:对二氧化碳衍生聚合物的集成LCA-TEA评估
Seyedmehdi Sharifian1, Zohreh Iranmanesh1, Neda Asasian-Kolur2
1Department of Mining and Metallurgical Engineering, Mackay School of Earth Sciences and Engineering, University of Nevada, Reno, 89557, NV, United States.
本研究评估了三种二氧化碳 (CO2) 聚合物生产方法. 与PTMC和PPP聚合物相比,聚酸 (PHB) 显示出最好的经济可行性和较低的环境影响,尽管初始成本较高.
科学领域:
- 绿色化学和可持续的聚合物
- 化学工程和过程分析分析.
- 环境科学与政策
背景情况:
- 通过聚合物合成利用二氧化碳 (CO2) 是一种可持续的途径,但其环境和经济可行性需要彻底评估.
- 现有的二氧化碳衍生聚合物在可扩展性和市场竞争力方面面临挑战.
- 生命周期评估 (LCA) 和技术经济分析 (TEA) 对于评估新兴化学过程的整体性能至关重要.
研究的目的:
- 进行对三种不同的基于二氧化碳的聚合物生产工艺的环境和经济比较评估:聚三甲烯碳酸 (PTMC),可调节的聚烯碳酸/聚氧化/聚乳酸 (PPP) 和聚氧化 (PHB).
- 在可持续性和经济可行性方面确定最有前途的二氧化碳利用途径.
- 分析环境和经济结果对关键过程参数 (如化学剂使用) 的敏感性.
主要方法:
- 实施生命周期评估 (LCA),使用 TRACI 2.1 来量化环境影响,包括全球变暖潜力.
- 技术经济分析 (TEA) 的应用用于模拟资本投资,运营成本和财务指标 (净现值,投资回报率).
- 使用蒙特卡洛模拟来评估参数变化的影响,并提高发现的稳定性.
主要成果:
- 可调节的聚烯碳酸/聚烯氧化物/聚乳酸 (PPP) 工艺表现出最高的全球变暖潜力 (6tCO2e/t) 由于大量的电力和化学剂需求.
- 由于营养密集型发酵,聚甲基酸盐 (PHB) 生产的成本更高 (5千美元/),导致了优化和酸化影响的权衡.
- 所有评估的途径都需要大量的资本投资 (4-550万美元) 并在有利的市场条件下证明可行性,PHB在更高的产品价格下表现出优越的经济表现 (NPV: 68万美元,ROROI: 30%).
结论:
- 聚乙酸 (PHB) 成为研究过程中最具经济可行性和最有利于环境的二氧化碳衍生聚合物途径,特别是在市场价格上的情况下.
- 化学剂的选择显著影响环境足迹和经济结果,突出了过程优化的领域.
- 综合LCA/TEA为评估聚合物生产中二氧化碳利用技术的可持续性和经济可行性提供了一个全面的框架.
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