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一、为什么越来越多的顶刊需要生命周期分析（Life Cycle Assessment: LCA）和技术经济性分析（Techno-economic Analysis: TEA）？
但是如何向顶刊编辑和审稿人证明您的工作满足“碳中和“和”产学研“的要求？
二、接下来，让小编介绍LCA＆TEA在以下这几个领域应用的最新成果吧！
电化学 CO2捕集或利用 塑料合成/降解 废物处理 有机物合成 发电
01
1.氮氧化物离子还原反应[1]
将La1.5Sr0.5Ni0.5Fe0.5O4钙钛矿氧化物作为催化剂，用于pH=0的NOx-RR。为了以环保和具有成本效益的方式补充传统的HB工艺，团队进行了技术经济分析和生命周期评估。结果显示，PE-N2RR在HB工艺中表现出显著的环境效益，对18个环境因素的影响较小。与Haber-Bosch工艺相比，PE-N2RR系统显著降低了初始资本成本、分散潜力、按需可操作性、环境可持续性和完全电气化，从而获得了巨大的效益。
[1] X. Guo, Z. Wang, Y. Gao, C. Zhang, S. Zhang, S. Sang, J. Ma, S. Sun, D. Y. Murzin, J. Low, T. Shao, Y. Xiong, Angewandte Chemie International Edition, n/a, e202410517.
2.电催化乙醇酸/甲酸的生产[2]
该团队对一种用于甘油氧化的碱性电化学工艺进行了分析，结果表明该工艺存在重大的经济障碍，其中大于60%的资本成本、70%的原材料成本和64%的总能源成本都归因于下游产品的分离。在催化剂开发阶段，这些与酸碱反应化学有关的挑战往往被忽视，造成研究资源的严重浪费。
Fig.4 Schematic of electrochemical GA/FA production.
Fig 5. Techno-economic analysis of the production of GA/FA
Fig 6. Sensitivity analysis illustrating the impact of changes in key parameters on lev lized cost
[2] Nabil S K, Muzibur Raghuman M A, Kannimuthu K, et al. Acid–base chemistry and the economic implication of electrocatalytic carboxylate production in alkaline electrolytes [J]. Nature Catalysis, 2024, 7(3): 330-337.
3.过氧化氢的电合成[3]
该团队设计了镍锰双金属和洋葱碳催化剂来催化 ORR 转化为 H2O2 和乙二醇电氧化。技术经济演化突显了ORR || PET 升循环方案比 HER || PET和 ORR || OER 更高的利润。从产品经济价值的角度来看，从废 PET 到 PTA 和甲酸盐的升级远远超过了O2，实现了废塑料的升级循环，同时提高了电解系统的经济竞争力。
Fig 8. Techno-economic analysis of H2O2 electrosynthesis from ORR with different
condition.
[4] Lee B-H, Shin H, Rasouli A S, et al. Supramolecular tuning of supported metal phthalocyanine catalysts for hydrogen peroxide electrosynthesis [J]. Nature Catalysis, 2023, 6(3): 234-243.
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02
1.CO2电还原法生产甲酸[5]
该团队在MEA上连续电化学还原CO2生产甲酸，并进行了全面的技术经济分析和生命周期评估，结果表明他们的方法有可能替代传统的甲酸甲酯水解法进行工业甲酸生产。与传统方法相比，该系统的资本支出低，静态投资回收期短，这凸显了该系统在FA生产方面的经济优势。在生命周期评估方面，该系统显示出减少碳排放的巨大潜力。由此可见，与传统方法相比，该系统不仅在经济上是一种更优越的选择，而且也是一种环境友好型技术。
[5] Zhang C, Hao X, Wang J, et al. Concentrated Formic Acid from CO2 Electrolysis for Directly Driving Fuel Cell [J]. Angewandte Chemie International Edition, 2024, 63(13): e202317628.
2.在强酸中电解二氧化碳生成多碳产品[6]
二氧化碳电还原（CO2R）是一种将碳排放转化为有价值的化学品和燃料的途径，但CO2被有效还原的比例通常很低。为了评估 CO2 交叉引起的能源损失和相关成本，该团队考虑了文献中的两个基准系统：中性和碱性 CO2R 电解槽。 对碱性二氧化碳电解槽进行的技术经济分析表明，超过 50% 的输入能量用于再生碳酸盐中损失的二氧化碳。
[6] Huang J E, Li F, Ozden A, et al. CO2 electrolysis to multicarbon products in strong acid [J]. Science, 2021, 372(6546): 1074-1078.
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03
1.通过循环碳经济实现塑料GHG净零排放[7]
该团队开发了一个模型，代表了全球 90% 塑料的生命周期，以研究实现塑料净零排放的途径。结果表明，通过将生物质和CO2的利用结合起来，可以实现塑料的净零排放。净零排放塑料的运营成本与采用碳捕集与封存技术的线性化石生产成本相同，甚至可以大幅降低。与线性碳途径相比，通过机械和化学回收的循环途径可减少64% 的温室气体排放。生物质途径最多可减少95%的温室气体排放，其中生物质吸收可回收二氧化碳，弥补了主要因焚烧塑料废物和生产石脑油等化石原料造成的排放。
[7] Meys R, Kätelhön A, Bachmann M, et al. Achieving net-zero greenhouse gas emission plastics by a circular carbon economy [J]. Science, 2021, 374(6563): 71-76.
2.废塑料回收[8]
该团队介绍了将塑料废弃物升级再循环为高附加值高性能材料、精细化学品和特别聚合物的最新方法，并通过对三种升级再循环案例的碳足迹计算提供了见解。结果表明，三种不同的升级再循环方案都能产生环境效益，将 PET 废料转化为玻璃钢复合材料显示出最有利的环境平衡。虽然碳足迹是针对三种特定工艺计算的，但结果表明，聚合物升级再循环可能对环境产生有益影响，并减少CO2的总体排放量。
[8] Jehanno C, Alty J W, Roosen M, et al. Critical advances and future opportunities in upcycling commodity polymers [J]. Nature, 2022, 603(7903): 803-814.
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04
1.耕地氮污染缓解的成本效益[9]
耕地是全球氮污染的主要来源，为此该团队确定了11项关键措施，可将耕地向空气和水中的氮损失减少30-70%，同时将作物产量和氮利用效率分别提高10-30% 和 10-80%。这些变化可为粮食供应、人类健康、生态系统和气候带来4760±1230亿美元的全球社会效益，而净减排成本仅为190±50亿美元，其中节省化肥的150±40亿美元可抵消总减排成本的44%。
[9] Gu B, Zhang X, Lam S K, et al. Cost-effective mitigation of nitrogen pollution from global croplands [J]. Nature, 2023, 613(7942): 77-84.
2.用于脱氮的金属有机框架膜[10]
脱氮是分离出高纯度甲烷的重要条件。该团队报告了一种基于富马酸盐（fum）和中康酸盐（mes）连接体（Zr-fum67-mes33-fcu-MOF）的混合连接体金属有机框架（MOF）膜，该膜具有特定的孔径形状，可有效去除天然气中的氮气。技术经济分析表明，与低温蒸馏和基于胺的二氧化碳捕集相比，该团队的膜在脱氮方面可将甲烷净化成本降低约 66%，在同时去除二氧化碳和脱氮方面可降低约 73%。
[10] Zhou S, Shekhah O, Ramírez A, et al. Asymmetric pore windows in MOF membranes for natural gas valorization [J]. Nature, 2022, 606(7915): 706-712.
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05
1.电合成正丙醇[11]
该团队报告了通过计算筛选确定的催化剂，这些催化剂可同时促进多种碳碳耦合、稳定 C2 中间体并促进 CO 吸附，从而改善正丙醇的电合成。基于试验系统性能的技术经济分析预测了盈利能力。根据TEA 计算显示，在 Ag-Ru-Cu 电极上以 300 mA cm-2 的速度生产 1 吨正丙醇以及相应数量的乙醇、乙烯和 H2 的工厂平准化成本预计将低于其参考价格之和。这一结果表明，在上述条件下，Ag-Ru-Cu 电极上的 CORR 前景看好。
[11] Wang X, Ou P, Ozden A, et al. Efficient electrosynthesis of n-propanol from carbon monoxide using a Ag–Ru–Cu catalyst [J]. Nature Energy, 2022, 7(2): 170-176.
2.开发了一类新的非均相双原子催化剂[12]
通过生命周期评估量化了非均相双原子催化路线与传统均相合成相比的环境效益。这项分析对所有反应成分的影响进行了详细的 "从摇篮到终点 "评估，结果显示，异质催化剂的环境足迹大幅减少，并突出了配体在均相体系中的主要贡献。此外，对生命周期评估结果进行的敏感性分析表明，由于催化剂和溶剂对异构体系总影响的贡献已经很低，因此很难找到一种环境性能更好的同质催化剂。
[12] Hai X, Zheng Y, Yu Q, et al. Geminal-atom catalysis for cross-coupling [J]. Nature, 2023, 622(7984): 754-760.
3.从热解油中生产一元醇和二元醇[13]
该团队开发了一个利用加氢甲酰化技术从热解油中生产一元醇和二元醇的工艺模型，并利用该模型对经济性和环境影响进行了估算。技术经济潜力在很大程度上受到一元醇和二元醇销售价格的影响。使用该技术回收 1 kg塑料废物的温室气体排放量为 1.6 kg二氧化碳当量，比焚烧 1 kg塑料废物的温室气体排放量低约 50%。与采用 传统方法从化石原料中生产相同数量的化学品相比，这项技术可减少 60% 的温室气体排放。
[13] Li H, Wu J, Jiang Z, et al. Hydroformylation of pyrolysis oils to aldehydes and alcohols from polyolefin waste [J]. Science, 2023, 381(6658): 660-666.
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06
1.光伏和风力发电[14]
该团队展示了通过单独优化部署 3844 个新的公用事业规模光伏电站和风力电站，光伏发电和风力发电的容量可从9 PWh/y提高到15 PWh/y，同时将平均减排成本从每吨二氧化碳 97 $降至 6 $。该研究结果凸显了通过建设储能系统、扩大输电能力和调整需求侧电力负荷来升级电力系统，从而降低光伏发电和风力发电部署的经济成本，实现中国碳中和的重要性。
[14] Wang Y, Wang R, Tanaka K, et al. Accelerating the energy transition towards photovoltaic and wind in China [J]. Nature, 2023, 619(7971): 761-767.
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