论文标题：From Industrial Symbiosis to Carbon-Hydrogen-Oxygen Symbiosis Networks: A System-Level Roadmap to 2035

论文链接：https://www.mdpi.com/2227-9717/14/1/25

期刊名：Processes

期刊主页: https://www.mdpi.com/journal/processes

研究概述

在全球实现碳中和的背景下，碳-氢-氧共生网络（CHOSYNs）作为一种将原子级靶向与多尺度工艺系统工程整合的先进框架，弥补了传统工业共生难以实现多设施协调优化的局限，实现大规模脱碳的能力。来自墨西哥米却肯州圣尼古拉斯·德·伊达尔戈大学的Fabricio Nápoles-Rivera教授与José María Ponce-Ortega教授联合研究团队在Processes期刊发表前瞻性论文，对CHOSYNs框架进行了系统梳理，并就其未来十年发展进行阶段性指导与部署。

CHOSYNs研究从基础概念到人工智能驱动发展

现阶段研究

作者将CHOYSNs的研究发展分为4个阶段：基础期（2015-2017年）、扩张期（2018-2019年）、涌现期（2020-2022年）和巩固期（2023-2025年）。从聚焦原子靶向和化学计量一致性的模型，逐渐发展到集成热力学、经济学和环境标准的先进尺度模型。随着不断发展，这一框架的应用不再局限于单一工业领域，而是逐步适应能源转型、化工制造、废弃物增值和生物基生产系统等多种背景。然而，CHOYSNs现阶段发展仍处于理论建模时期，仍面临着概念框架向实践过渡的挑战。

CHOSYNs的当前状况、关键挑战以及面向2035年的赋能策略

发展局限性

在实际发展中，CHOSYNs框架面临着诸如技术可扩展性、计算可处理性、数据透明度、系统韧性、整体治理和监管可行性等多元的局限。具体而言，可以通过开发可扩展性算法、创建标准化数据集、建立共享平台、制定治理与分配公平机制、促进相关政策监管以及推动跨学科研究等，实现结合建模科学、流程控制和机构设计的系统创新予以突破。

推动CHOSYNs发展的跨领域挑战的要素

未来展望

作者探讨了与CHOSYNs可扩展性、验证、治理和运营稳健性相关的关键挑战，提出了一条三步演变路线图，以指导面向2035年的发展和实际部署。如果转型成功，到2035年，CHOSYNs有望成为可持续流程集成的标准设计和决策支持方法论。

短期数字示范、中期试点验证以及长期全面工业部署串联起CHOSYNs通往2035年的路线图

研究总结

碳–氢–氧共生网络（CHOSYNs）是基于工业共生与工艺集成基础形成的统一框架。通过引入原子级目标定位，将工艺系统工程的原理与循环经济和脱碳目标相结合，实现效率、排放与资源利用的协同优化。该方法在单一建模架构中整合经济、环境与运行指标，能揭示传统厂级分析难以识别的资源协同效应和跨部门联络，具有重构低碳和循环配置的战略意义。

目前，研究仍以理论模型为主，且受限于缺乏实证数据、保密性、监管碎片化等因素。未来发展需要加强产学政协作，推动数据共享、构建通用指标，并公开生命周期评价标准；同时，应提升技术计算的可扩展性，融合动态仿真、控制理论与系统韧性评估方法，并引入治理机制与公平性标准，以增强其在现实中的可行性与适用性。总体而言，CHOSYNs与实现碳中和和循环资源管理理念高度一致，有望成为设计高效、具有环境完整性和长期韧性的重要战略方法论。

Processes 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，主题内容涵盖化学、生物、材料、环境、能源、食品、制药、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, CAPlus/SciFinder、Inspec 等数据库收录。