论文标题：Advancing Municipal Solid Waste Management Through Gasification Technology

论文链接： https://www.mdpi.com/2227-9717/13/7/2000

期刊名： Processes

期刊主页：www.mdpi.com/journal/processes

一、文章导读

随着城市化、人口增长与工业化发展，城市固体废物（Municipal Solid Waste，MSW）的产生量不断增加，传统填埋和焚烧等处理方式的能力接近极限，且其产生的二次污染也可能对环境造成不利影响。气化能在特定条件下实现废物能源化（waste-to-energy，WtE），将废弃物转化为有价值的资源，减少废物处理对环境的影响，成为推动废弃物高效处理的重要技术路径。来自波兰弗罗茨瓦夫理工大学的Ewelina Ksepko教授团队在Processes上发表前瞻性论文，以综合和主题化的方式对城市固体废物气化技术展开评估，系统分析气化技术的基本原理、影响因素、技术优势、存在问题以及未来发展方向。

图1废物能源化方案示意图

二、研究现状与技术发展

城市固体废物（MSW）涵盖城市居民或产品消费者产生的各种废弃物，主要由使用后丢弃的有机和无机材料组成。其产生受到经济活动、人口增长和文化习俗等多种因素的影响，处理不当可能会造成环境污染、健康危害等问题。气化过程是一种热化学过程，主要包括干燥、热解、氧化/燃烧和还原四个阶段，可以将废弃物转化为电力、热能以及具有利用价值的合成气等能源和资源，实现废物的资源化利用。

图2气化过程流程图

在气化过程中，气化反应会受到温度、压力、气化剂（空气、氧气、蒸汽、CO₂）、催化剂（碱金属和碱土金属（AAEM）、过渡金属）、停留时间、当量比等多种操作参数的影响。气化产生的合成气中通常含有一定的杂质和污染物，气体净化则是确保合成气达到预期用途质量要求的关键环节，主要涉及颗粒物、焦油、金属及微量污染物，以及酸性气体（CO₂、H₂S）等的去除。通过对反应参数、净化技术的持续研究与优化，可有效提升固废气化效率和合成气质量，从而最大限度地减少对环境的负面影响。

图3合成气部分污染物

气化处理技术在发展过程中也不断创新，以提升工艺效率、合成气质量和产率，增强环境效益和可持续性，相关创新工艺包括：

• 化学链气化（Chemical Looping Gasification，CLG）

• 等离子气化（Plasma Gasification）

• 结合碳捕获系统的气化

• 太阳能辅助气化 （Solar-Assisted Gasification）

• 基于人工智能（AI）和物联网（IoT）辅助气化

气化技术通过结合不同的技术与工具，正从传统的热能过程向更加智能化、适应性更强的能源平台发展。

三、总结与展望

总体而言，与热解、焚烧等传统热处理方法相比，城市固废气化技术在减排、能源利用效率以及合成气品质等方面具有一定优势。通过对关键反应参数的合理控制，可以在回收有价值材料和能源的同时，减少对环境的影响，实现废物向能源和资源的有效转化。尽管相关技术仍面临成本较高、原料异质性强以及焦油生成等问题，但随着催化剂组成优化、系统集成强化以及混合气化技术等研究领域的不断发展，气化技术的应用潜力有望进一步提升。此外，行业合作、资本投入和政策支持也将为城市固废气化技术的发展提供重要助力，使其成为未来推动循环经济和低碳经济转型的重要技术路径。

Kun, U.H.; Ksepko, E. Advancing Municipal Solid Waste Management Through Gasification Technology. Processes 2025, 13, 2000.

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Giancarlo Cravotto, University of Turin, Italy

Processes 专注于过程工程和系统工程领域，内容涵盖化学，生物，材料，环境，能源，食品，制造，自动化控制等相关过程工程方向。目前已被Scopus，SCIE(Web of Science),Ei Compendex,Inspec等数据库收录。

2025 Impact Factor：3.4

2025 CiteScore：5.7

Time to First Decision：14.7 Days

Acceptance to Publication：2.8 Days