清华新闻网5月29日电（通讯员 张嘉惠）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℃）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。

近日，清华大学环境学院、碳中和研究院鲁玺教授与山西大学资源与环境工程研究所程芳琴教授团队联合在产业废弃物资源增效减碳方面取得重要进展，建立了“化工-环境-经济”融合的动态混合评估模型，构建了覆盖全国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，系统量化了焦炉煤气-废渣协同脱碳潜力，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

该研究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%提升至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”并提出了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。

相关研究成果以“气-渣协同减排钢铁工业碳排放”（Synergistic gas-slag scheme to mitigate CO₂ emissions from the steel industry）为题，于5月28日发表于《自然·可持续性》（Nature Sustainability）。

鲁玺教授和程芳琴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（清华大学博士后）为论文第一作者。合作者还包括山西大学2021级博士生王彦霞、2021级硕士生常成功和宋慧平教授。

研究得到国家自然科学基金区域创新发展联合重点项目、“碳中和与能源智联”项目等的支持。

论文链接：

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

供稿：环境学院

编辑：李华山

审核：郭玲