美国纸浆造纸业脱碳路径研究:电气化与生物质能推动减排
2025-10-18 10:36
来源:北卡罗来纳州立大学
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一项发表于《清洁生产杂志》的研究指出,美国纸浆和造纸厂可通过能源效率提升、生产流程电气化及生物质能利用实现净零排放。该研究通过构建全厂模拟模型,分析了不同生产结构的造纸企业的脱碳潜力。造纸机中的热干燥滚筒。热干燥是造纸过程中能耗最高的环节。

研究将工厂按原料来源分为原生纤维与再生纤维两类,按生产流程分为综合型与非综合型。原生纤维综合造纸厂占美国纸张年产量30%,其温室气体排放占比达33%。这类工厂虽能利用废木料满足80%-90%的能源需求,仍需要天然气锅炉补充能源供应。非综合型工厂则完全依赖外部电力和天然气。

论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生玛丽亚·E·冈萨雷斯表示:“研究发现干燥前每去除1%的水分,造纸过程的总能源效率就会提高3%。”研究团队通过改进脱水工艺降低热干燥能耗,同时评估了电气化改造的减排效果。

研究人员指出,若将天然气锅炉替换为电锅炉,造纸厂排放量可减少高达61%。该研究的共同作者洛肯德拉·帕尔教授强调:“这些工厂确实有实现零排放的途径,但前提是电网也取得进展。”随着电网清洁化程度提高,电气化改造的减排效益将更加显著。

采用生物质燃料替代化石燃料同样展现出减排潜力。综合型工厂通过利用废木料等生物质资源,可实现24%-48%的脱碳率。虽然生物质路线的减排效果低于全面电气化,但能增强工厂的能源自主性。三种脱碳策略的组合实施,为美国纸浆造纸行业提供了差异化解决方案。

更多信息: Maria E. González 等,《推进美国纸浆和造纸行业的可持续发展:通过提高能源效率、电气化、低碳燃料和排放的社会成本实现脱碳》,《清洁生产杂志》(2025 年)。期刊信息: 清洁生产杂志

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