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基于模拟的大型循环经济系统有效能分析：锌生产与碲化镉光伏组件生命周期的耦合研究

DOI：10.1007/s40831-019-00255-5 期刊：Journal of Sustainable Metallurgy 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 热力学第二定律（2LT）有助于量化循环经济（CE）在将资源（包括材料、能源或水）转化为产品和残留物（其中部分将不可逆地损失）过程中的极限及资源效率。此外，还会发生材料和能源损失，且产生的残留物和排放物具有环境影响。识别大规模循环经济系统（即流程图）的循环极限对于理解循环经济的可行性至关重要。基于这种深入认知，可进一步探索全面的社会、环境与经济可持续性。作为资源消耗衡量指标的?耗散，结合材料回收率与环境指标，共同为设计资源高效的循环经济系统提供了量化依据。通过连接多达223个详细建模单元操作、860余条物流及30种元素及其所有相关化合物的独特大型模拟模型，应用这种热经济学（基于?）方法揭示：（i）碲化镉（CdTe）光伏（PV）?？檠肪孟低常创涌笫傻浇鹗羯?、光伏组件制造，再到原始金属报废后重新回用于系统的闭环过程）在材料损失与?耗散方面的资源效率极限；（ii）对CdTe光伏系统中锌加工子系统的分析——评估不同加工路线的材料回收率、资源消耗及环境影响，最终选出锌生产过程中残留物产生量最小的最优资源高效方案。本研究还量化了冶金技术在实现可持续发展中的关键作用，从而强调冶金基础设施对循环经济的重要意义远超单纯聚焦元素关键性本身。
作者： A. Abadías Llamas，N. J. Bartie，M. Heibeck，M. Stelter，M. A. Reuter
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究大型循环经济系统的资源效率与环境影响，重点关注与碲化镉光伏组件生命周期相结合的锌生产过程，以理解循环经济系统的可行性与局限性。

研究成果

该研究得出结论：强大且灵活的冶金基础设施对循环经济社会至关重要，但其存在物料与能源损耗、消耗资源并产生次级和三级残留物，这表明循环经济存在明确界限。基于模拟的方法论对这些界限进行了严格量化，从而为社会和政策制定者提供依据，以可持续方式现实地实现循环经济理想。

研究不足

该研究承认循环经济体系中不可避免的资源损耗和残留物产生，强调由于这些无法避免的损耗以及处理残留物所需的额外资源消耗，完全实现循环经济是不可能的。

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