综述：生物废弃物催化热解合成高附加值产品的系统综述

　　这篇系统综述深入探讨了催化热解（Catalytic Pyrolysis）技术在生物废弃物（Bio-waste）转化中的前沿进展，重点分析了催化剂（如沸石ZSM-5、碱金属盐）对产物（生物油Bio-oil、生物炭Biochar、合成气Syngas）的选择性调控作用，及其在实现净零排放（Net Zero）和循环经济中的潜力。文章系统梳理了热化学转化（Thermochemical Conversion）参数（温度、加热速率、反应时间）与反应器设计的协同优化策略，为废弃物资源化提供了技术路线图。

　　

生物废弃物催化热解的价值与挑战

生物废弃物作为可再生的碳资源，其高效转化对实现碳中和目标至关重要。催化热解技术通过引入催化剂（如HZSM-5沸石、CaO等），显著提升了传统热解的产品选择性和能量效率。研究表明，沸石催化剂可将生物油中的氧含量降低30%，同时增加芳烃（如BTX）产量，而碱金属盐（如K₂
CO₃
）则能促进生物炭的孔隙结构发育，使其比表面积提升至800 m²
/g以上。

热化学转化技术对比

在众多转化路径中，催化热解因反应温度适中（400-600°C）、产物多样性高而脱颖而出。与厌氧消化（Anaerobic Digestion）和燃烧（Combustion）相比，其能量回收率提高50%以上，且NO_x
排放减少60%。例如，木质纤维素类废弃物在ZSM-5催化下，生物油产率可达65wt%，且热值提升至35 MJ/kg，接近传统柴油水平。

催化剂设计的突破

最新研究聚焦于双功能催化剂（如Ni/ZSM-5）的开发，通过金属位点促进加氢（Hydrogenation），酸性位点催化裂解（Cracking），实现生物油一步脱氧（Deoxygenation）。实验显示，Ni改性沸石使酚类化合物转化率提高40%，同时抑制焦炭（Coke）生成。此外，生物炭基催化剂因其低成本和高稳定性，在污泥（Sewage Sludge）处理中展现出独特优势。

工业化应用与瓶颈

目前，Ensyn公司的RTP?技术已实现商业化，年产20万吨可再生燃料油（RFO）。然而，催化剂失活（如积碳导致沸石孔径堵塞）和原料变异性（如水分含量波动）仍是规模化应用的瓶颈。未来需结合机器学习（ML）优化反应参数，并开发抗烧结（Sintering-resistant）的纳米催化剂。

环境效益与政策驱动

生命周期评估（LCA）表明，催化热解可使每吨废弃物处理的碳足迹降低1.5吨CO₂
e。欧盟通过“2035年城市固废回收率65%”政策，正推动该技术在垃圾处理厂的集成。在中国，秸秆催化热解项目已纳入乡村振兴绿色能源规划，预计年处理农业废弃物超百万吨。

未来展望

下一代催化体系将关注原子级分散金属催化剂（Single-atom Catalysts）和微波辅助热解（Microwave-assisted Pyrolysis）的联用，以进一步降低能耗。同时，数字孪生（Digital Twin）技术有望实现反应器实时调控，加速技术从实验室到工厂的转化。