近日，山西大学资源与环境工程研究所程芳琴教授团队与清华大学鲁玺教授联合在产业废弃物资源增效减碳方面取得重要进展。研究成果以“Synergistic gas-slag scheme to mitigate CO₂ emissions from the steel industry”为题发表于Nature Sustainability（影响因子：26.2）。

工业废弃资源循环利用是产业可持续发展的关键，钢铁-焦化产业贡献了全球工业碳排放量的30%，其伴生的高温熔渣（1600°C）与工艺尾气（含CO/H₂/CH₄）蕴含大量热能与碳氢资源，物质-能量协同减碳潜力尚未充分开发。针对这一问题，研究团队建立了“化工-环境-经济”融合的动态混合评估模型，构建覆盖全国361家钢铁厂、331家焦化厂、1531家水泥厂的点源数据集及空间匹配模型，系统研究了焦炉煤气-废渣协同减碳效益，阐明了当前产业布局与资源约束下，煤-焦-冶-建-化产业链共生的脱碳潜力。

图1. 气-渣协同循环技术方案与产业共生模式

论文构建了以吸附重整技术链接“渣热回收-吸附重整-高炉喷吹-建材利用”全流程的能-质循环技术体系，通过气-渣组分协同调控与能质耦合，突破传统气/渣单一循环模式瓶颈，将碳减排潜力由15%-28%提升至48%，固废利用率由30%提高到65%。基于此研究框架，评估我国煤-焦-冶-建-化产业共生潜力，碳减排潜力可达63%-92%。在现有产业布局和资源潜量约束下，气-渣协同循环技术适配煤基产业集聚区，实现资源增效减碳。

图2. 企业点源排放数据集与碳减排效益

该研究构建了“尾气-熔渣协同循环体系”并提出分阶段脱碳技术路线图，量化评估了煤基产业内源能质循环的深度减碳潜力，为高碳工业低碳转型与循环经济发展提供了借鉴。

山西大学资源与环境工程研究所程芳琴教授和清华大学环境学院鲁玺教授为论文通讯作者，山西大学资源与环境工程研究所狄子琛副教授为论文的第一作者。合作者还有山西大学王彦霞博士、常成功硕士和宋慧平教授。

该研究工作得到国家自然科学基金区域创新发展联合重点项目（U21A20321），国家杰出青年科学基金项目（72025401）等支持。

Nature Sustainability是国际资源环境领域顶级期刊，聚焦于可再生能源、可持续性与环境，刊登高质量前沿研究成果。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41893-025-01572-2

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