碳回收

碳资源循环利用是指高效利用二氧化碳、生物质和塑料废弃物等碳资源，将其转化为合成燃料、化学品、各类材料或能源，并实现这些资源的循环再生。（图 1：碳资源的循环利用）

二氧化碳回收技术涵盖合成燃料生产、甲烷化制取甲烷，以及通过人工光合作用制备氢气与化学品。目前正在开展利用可再生能源制取的氢气和回收的二氧化碳生产合成燃料与合成甲烷的研发与示范项目。

除传统的原料和堆肥用途外，生物质循环还可用于发电和交通燃料生产。特别是生物质制成的燃料有望成为"即用型燃料"，无需改造内燃机即可与传统燃料混合使用。

塑料废弃物的回收利用包括：材料回收，即将塑料废弃物重新加工成新塑料的原材料；化学回收，即通过气化处理生产氢气和合成气用于化工和钢铁生产；以及热能回收，即利用塑料废弃物作为燃料用于不同类型的发电和能源回收。

为建立有效的碳资源循环体系，必须加速并扩大二氧化碳、生物质和塑料废弃物的回收利用，同时降低生产成本并提升产品质量。特别是提高碳资源循环技术所用催化剂的性能、成本效益和耐久性至关重要。因此，从研发到产品制造的整个过程中，催化剂分析与评估发挥着关键作用。

目录

• CO₂ 回收
  • 合成燃料
    • 合成气生产
    • 合成气制液体合成燃料 
  • 人工光合作用光催化剂表征
• 生物质循环利用
  • 生产交通工具所用的液体燃料
  • 生物质与沼气发电
  • 新材料（纤维素纳米纤维）
• 塑料废弃物回收
  • 材料回收
  • 化学回收
    • 气化制氢与合成气
    • 高炉还原剂与焦炉原料
• 热回收
  • 固体燃料（RPF）
  • 工业废物/垃圾焚烧发电
  • 水泥制造（煅烧工艺）
• 碳资源循环与催化剂
• 工程支持

CO₂ 的回收利用

典型的二氧化碳回收利用方式包括：利用可再生能源电解水制取的氢气与回收的二氧化碳反应生成“合成燃料”；通过“甲烷化”过程生产甲烷（CH₄）；以二氧化碳为原料生产化学品；以及结合阳光、水和二氧化碳进行“人工光合作用”生产氢气和有机化合物。

欲了解更多关于二氧化碳捕集技术的信息，请点击此处。

合成燃料的生产主要围绕两个核心过程展开。一是利用二氧化碳与氢气或水反应生成合成气（氢气和一氧化碳），二是将生成的合成气进一步转化为合成燃料产品。

合成气生产

合成气（氢气和一氧化碳）生产技术包括将二氧化碳转化为一氧化碳的"逆水煤气变换反应"、通过电力将水分解为氢气和氧气的"水电解法"，以及同时电解二氧化碳和水的"共电解法"。为推进这些技术的实际应用与优化，当前正开展多项研发工作，重点优化氢气与一氧化碳的生产比例、提高生产能效、降低包括设备在内的生产成本，并提升系统耐久性。在利用水电解氢气和二氧化碳合成甲烷的"甲烷化"领域，相比萨巴蒂埃反应废热损失更小的共电解甲烷化工艺，其实用化与优化进程也在持续推进。例如，采用固体氧化物电解池（SOEC）进行共电解的研发中，需通过多种环境与测试条件评估 SOEC 性能，以实现氢气和一氧化碳的高效生产。 此外，为优化甲烷化反应中的 Sabatier 过程，必须提高合成甲烷的产率及所用催化剂的耐久性。

HORIBA 通过提供从合成气（H₂和 CO）生产及甲烷化的研发到商业化的多种分析、测量、测试与评估解决方案，助力客户解决问题。甲烷化过程需要对高浓度氢气和 CO 原料以及合成的甲烷气体浓度进行测量与监控。Evaluator EC / ES 水电解堆评估系统通过流通多种气体，来评估固体氧化物电解池（SOEC）的产氢性能与耐久性。

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研发应用

高速多组分气体同步测量： 傅里叶变换红外法废气分析仪 FTX-ONE 系列
多种痕量气体组分测量： 多组分气体分析仪 VA-5000 系列

工业应用

主要气体成分测量：防爆气体分析仪 51 系列

合成气制液体合成燃料

在利用合成气生产液体合成燃料的过程中，首先通过费托合成（Fischer-Tropsch，FT）从合成气产出合成原油，再运用常规炼油生产工艺对该合成原油进行精制加工（升级改质），最终制得所需的液体合成燃料（即用型燃料）。HORIBA 凭借其在美国多年积累的石油精炼分析与测量技术专长，通过提供相关产品、工程及服务，持续推动液体合成燃料生产技术的进步。

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炼油工艺流程测量解决方案

人工光合作用光催化剂的表征

阳光包含多种波长的光，利用高能量的短波长区域固然重要，但同时也不应忽视近红外等长波长区域的利用。要评估用于人工光合作用的复合光催化剂性能，关键在于测量其宽波长范围内的激发和荧光发射特性。

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荧光吸收光谱仪 Duetta 能够评估 1000 纳米以上近红外区域的发光特性，有助于提高催化材料的反应效率。

传统炼油厂（石油炼制厂）的生产线和工艺同样适用于利用生物质生产燃料的过程。HORIBA 凭借其在美国多年积累的石油精炼分析与测量技术专长，提供相关产品、工程及服务，为移动出行所需的液体燃料生产贡献力量。当生物燃料等新型燃料实际应用于移动出行时，对移动工具本身的性能与耐久性进行全面评估至关重要。

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炼油工艺流程测量解决方案
车辆与发动机评估系统

生物质与沼气发电

生物质发电可通过直接燃烧生物质、高温热解生物质产生热解气体以及发酵沼气等方式实现。HORIBA 提供全面的分析与测量解决方案系列产品，包括提高发电效率的设备、运营管理废气处理装置的设备，以及针对沼气中含硅氧烷等特殊气体的连续分析设备，从而助力解决生物质发电相关难题。

生物质发电

沼气发电

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生物质与沼气发电的详细测量解决方案

当在垃圾处理场或垃圾焚烧厂燃烧不可回收的生物质材料以热能形式回收能量时，可能会出现与以塑料废物为燃料进行热能回收发电时相同的问题。了解更多信息，请点击此处： 废物发电的分析与测量解决方案

塑料废弃物回收利用

将塑料废弃物作为资源进行积极再利用（回收）有望减少新化石资源的使用和二氧化碳排放，从而促进碳资源的循环利用。

塑料资源的有效循环利用主要通过以下三种方式实现：物理回收将废弃塑料再生为塑料制品的原料；化学回收生产化工及炼钢原料、氢气与合成燃料；热回收则对不适合物理/化学循环的废塑料进行焚烧并转化为能源回收利用（详见下表）。

化学回收

在化学回收过程中，塑料废弃物被重新用作化学品和单体的原材料，或气化生成合成气。此外，塑料废弃物还用于高炉的还原剂以及钢铁厂焦炉的原料。

气化法制氢与合成气

以塑料废弃物为主要原料通过气化工艺可生产包括氢气在内的多种合成气。这些合成气中的甲烷(CH₄)和氢气可用作燃料及化工原料。

高炉还原剂与焦炉原料

将废塑料作为高炉还原剂和焦炉原料使用，可减少炼钢所需的资源量。持续监测高炉和焦炉中产生的气体，有助于了解使用废塑料的影响。

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点击 此处 查阅钢铁行业分析测量方案

热能回收

在三种回收方式中，热能回收是目前应用最广泛的一种。由塑料废弃物和回收纸张制成的固体燃料（RPF）以及塑料废弃物，可通过在垃圾焚烧厂和工业废弃物处理厂作为发电燃料实现能源回收。要提高热能回收的能量利用率，必须优化焚烧设施、气化设施及发电设施等各环节的运行条件。HORIBA 将持续开发创新的测量方法与分析仪器，为热能回收提供解决方案。

固体燃料（RPF）

RPF（废纸塑料衍生燃料）是一种主要由废纸和塑料制成的固体燃料，也被用作发电和塑料废弃物气化的燃料。

RPF 中氯含量的筛选分析

RPF 可能含有氯（Cl），这是导致焚烧炉劣化的原因之一。在使用 RPF 作为焚烧炉燃料前，可通过检测并去除氯含量来防止焚烧炉劣化。

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用于 RPF 中氯含量筛选分析的设备：台式 X 射线荧光分析仪: 台式 X 射线荧光分析仪  MESA-50

水泥制造（煅烧过程）

在水泥生产的煅烧工艺中，塑料废弃物和生物质被用作临时燃烧炉的燃料，为预热器和回转窑提供热能。部分工厂还配套了甲烷化设施，将煅烧工艺排放的 CO₂作为原料加以利用。HORIBA 提供包括连续气体分析仪在内的丰富分析仪器产品线，这些设备对提升生产效率、运营管理废气处理装置至关重要，从而助力解决水泥生产中的难题。

碳资源循环与催化剂

为实现碳资源循环利用，必须加速并扩大二氧化碳回收、生物质循环利用以及塑料废弃物再生。碳资源循环利用中的共性问题包括降低制造成本与提升最终产品质量。其中，提升各制造工艺所用催化剂的性能、成本效益及耐久性，与解决这些问题直接相关。因此，碳资源循环与催化剂技术密不可分，需要在催化剂研发、各工艺示范验证、社会推广应用及工厂产品制造的每个阶段，持续对催化剂进行性能评估与优化改进。具体而言，保障碳资源品质、稳定工艺流程运行并消除杂质以防止催化剂因积碳中毒导致的性能衰减与劣化，具有关键意义。

HORIBA 通过多元化的分析、检测、测试与评估解决方案，为基于催化剂的碳循环技术提供全链路支持——从催化剂研发到最终产品的工业化生产。

咨询分析和合同分析服务

我们长期致力于先进材料的分析和评估。您的样本由我们应用中心训练有素的成员测量，并以正式报告的形式呈现，包括方法，观察结果，结果和数据解释协助。

除了为分析仪器的选择提供咨询服务外，我们还利用作为分析仪器制造商的专业知识和技能，通过与客户和学术界联合研究，提供分析技术服务。

分析中心与服务