钙催化生物质与废塑料共热解行为研究：ReaxFF分子动力学模拟与实验验证

研究人员针对城市固体废弃物(MSW)能源化利用难题，采用流化床气化系统探究煅烧橄榄石催化蒸汽气化制富氢合成气(H2-enrich syngas)的工艺优化。通过调控温度(700-850°C)、蒸汽/MSW比(SMR 0.25-1.0)及催化剂粒径(100-400μm)，发现煅烧橄榄石使焦油产率降低62%，H2含量提升至37.74vol%，为废弃物资源化提供绿色解决方案。

　　

随着城市化进程加速，全球每年产生约20亿吨城市固体废弃物(MSW)，传统填埋处理不仅占用土地，更造成资源浪费和环境污染。如何将"垃圾围城"的困境转化为"城市矿山"的机遇，成为可持续发展的重要课题。四川城市职业学院智能制造与交通学院的研究团队在《Journal of the Energy Institute》发表论文，创新性地采用煅烧橄榄石作为催化剂，通过流化床气化技术将MSW转化为高附加值富氢合成气，为废弃物能源化提供了新思路。

研究团队运用实验室规模流化床气化系统，结合多参数调控策略，系统考察了催化剂处理方式、操作条件和物料特性对产气性能的影响。关键技术包括：(1)橄榄石煅烧预处理；(2)700-850°C梯度温度控制；(3)0.25-1.0蒸汽/MSW比(SMR)调节；(4)100-400μm粒径分级实验；(5)气相色谱分析产物组成。

【Effect of gasification temperature on product distribution】
温度升高显著促进吸热反应：当温度从700°C升至850°C时，水煤气反应(C + H₂O → CO + H₂)和甲烷重整反应(CH₄ + H₂O → CO + 3H₂)的平衡向右移动，使煅烧橄榄石组的H₂产率提升28%，焦油含量从4.15g/Nm³降至1.51g/Nm³。

【Characteristics of MSW and olivine sample】
通过 proximate analysis（工业分析）和 ultimate analysis（元素分析）确认MSW样品具有32.5%挥发分和18.6MJ/kg热值，煅烧后橄榄石比表面积增加3倍，Fe₂O₃活性位点暴露更充分，这是催化性能提升的结构基础。

【Conclusions】
煅烧橄榄石展现出三重优势：(1)焦油裂解效率提高62%；(2)最大H₂产率达37.74vol%；(3)干气产率比未处理组高15%。虽然粒径减小(300→100μm)仅使焦油降低15%，但SMR从0.25增至1.0可使H₂产量翻倍，说明蒸汽输入量是比粒径更关键的操作参数。

该研究突破传统废弃物处理模式，将MSW转化为清洁能源载体，其创新点在于：(1)验证煅烧活化天然矿物的催化潜力；(2)建立SMR-温度协同优化模型；(3)阐明Fe基催化剂在复杂组分体系的作用机制。这不仅为分布式能源系统提供技术参考，更对实现"双碳"目标具有重要实践意义。