能源可行性计算

数据来源[1]赵志强.张宣 科技电弧炉高效低耗生产实践[J].河北冶金,2026,(4):67-73.DOI:10.13630/j.cnki.13-1172.2026.0410.

按照人均400kg年均用钢计算，可生产3216人所需；满足立方所需之后每年还可出口486.4吨钢铁

1. 机械加工：能耗2.5Wkwh/year 按照cnc加工，去除率20%计算，大概为16.2 kWh/吨，年加工1543吨金属，能耗为2.5万kwh每年
2. 生活用电：600Wkwh/year，按照2020年代中国城镇家庭平均生活用电量进行计算
3. 石化：每年约需原油100吨，电力20W kWh。（认为标准是可较为容易实现的数据，由此计算）

国家市场监督管理总局， 国家标准化管理委员会. 炼化行业单位产品能源消耗限额：GB 30251-2024[S]. 北京： 中国标准出版社， 2024.

国家质量监督检验检疫总局， 国家标准化管理委员会. 聚丙烯单位产品能源消耗限额：GB 31826-2015[S]. 北京： 中国标准出版社， 2015.

国家市场监督管理总局， 国家标准化管理委员会. 化学纤维单位产品能源消耗限额：GB 36889-2025[S]. 北京： 中国标准出版社， 2025. 

工业和信息化部. 废塑料综合利用行业规范条件：工业和信息化部公告2015年第81号[A/OL]. (2015-12-04)[2026-10-11]. https://policy.mofcom.gov.cn/claw/clawContent.shtml?id=7366. 

湖南省市场监督管理局. 大米单位产品能源消耗限额及计算方法：DB43/T 1773-2020[S]. 长沙： 湖南省市场监督管理局， 2020. 

佛山市顺德区发展和改革局. 关于广东金禾面粉有限公司年加工42万吨小麦技术改造项目节能报告的审查意见[A/OL]. (2025-06-15)[2026-10-11].

176kg H2/年（哈伯-博世法）à多级循环，转化率95% 1052 kg NH₃ ≈10000kWh/年 多余氨需求可以通过豆类植物根部固氮来补齐，考虑规模效应，给与10wkwh

文献一：高效电解水

Lim, H., Park, S., Choi, J., Shim, J., Surendran, S., & Sim, U. (2026). 2D catalysts for assisted water electrolysis: Mechanistic insights and theoretical perspectives for industrial hydrogen generation. Industrial Chemistry & Materials, *4*(4), 434–456. https://doi.org/10.1039/D5IM00116A 

文献二：哈伯-博世法合成氨

Shen, Y., Sementa, L., Johnson, D. D., Fortunelli, A., An, Q., & Goddard, W. A., III. (2025). Revolutionizing ammonia synthesis: FeCoNiAlSi high-entropy alloy catalyst for low-pressure, low-temperature applications. Journal of the American Chemical Society, *147*(17), 14541–14553. https://doi.org/10.1021/jacs.5c00606 

文献三：豆科植物根部固氮

Cameron, T. C., Broad, R. C., Smith, P. M. C., & Reid, D. (2025). Opportunities and challenges to optimise symbiotic nitrogen fixation. Trends in Microbiology, *33*(12), 1344–1353. https://doi.org/10.1016/j.tim.2025.06.005 

文献一：高转化率合成PLA

Sohail, S., Yuan, R., Mahmood, Q., Ma, Y., Zhang, S., Zhang, W., & Sun, W.-H. (2026). Carbocyclic-Fused Amino/iminopyridine-Iron Catalysts for Controlled Lactide Ring-Opening Polymerization. Polymer Science & Technology. https://doi.org/10.1021/polymscitech.6c00015 

📄 文献二：高转化率合成生物基尼龙

Zhao, Y., Zhang, X., Ma, H., Gao, Z., Zhang, F., Wu, H., Guo, X., Zhang, Y., Wang, Q., Li, D., & Feng, J. (2025). Tandem Synthesis of Biobased Nylon Monomer via Dynamic Hydrogen Management through Medium Entropy Alloy. ACS Catalysis, *15*, 14366–14379. https://doi.org/10.1021/acscatal.5c02316 

📄 文献三：高转化率合成木质素基塑料

Li, N., Yan, K., Rukkijakan, T., et al. (2024). Selective lignin arylation for biomass fractionation and benign bisphenols. Nature, *630*(8016), 381–386. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07446-5 

📄 文献四：高转化率合成PBS塑料

Flores Fernández, Y., Pacheco-Romeralo, M., Mboumba, E., Alla, A., Lagaron, J. M., López Granados, M., Martínez de Ilarduya, A., Perret, N., & Torres-Giner, S. (2025). High-Pressure Catalytic Hydrogenation of Renewable Succinic Acid to 1,4-Butanediol for the Synthesis of Fully Bio-Based Poly(butylene succinate). ACS Sustainable Chemistry & Engineering, *13*(22), 8220–8233. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c10409 

口腔清洁用品消费：Doumit, M., & Al Sayah, F. (2018). The trends in consumption patterns of toothbrushes and toothpastes in Lebanon. Eastern Mediterranean Health Journal, *24*(2), 216–220.

链接：https://applications.emro.who.int/emhj/v24/02/EMHJ_2018_24_02_216_220.pdf 

维生素摄入：Zhang, X., Su, C., Zhang, J., et al. (2024). Dietary Vitamin Intake Among Chinese Adults — 10 PLADs, China, 2022–2023. China CDC Weekly, *6*(51), 1365–1369.

链接：https://weekly.chinacdc.cn/fileCCDCW/journal/article/ccdcw/2024/51/PDF/CCDCW240487.pdf 

药品使用：Italian Medicines Agency (AIFA). (2024). National Report on Medicines Use in Italy (OsMed) — Year 2024.

链接：https://www.aifa.gov.it/en/-/rapporto-osmed-2024-uso-farmaci-italia 

少量的工业

一、基础化工与生物合成门类

1.1基础化学合成: 4833 kWh/年

电解水à氧气（医疗1.41 吨 O₂/年+焊接需求1.41 吨 O₂/年）1.81 吨O₂/年 × 2,670 kWh/吨O₂ = 4,833 kWh/年

à0.228 吨 H₂/年

1.2生物合成：3090kWh/年

合成氨(需要350 kg/年)      61.6kgH₂/年（哈伯-博世法）à多级循环，转化率95%331.6 kg NH₃ ≈3090kWh/年

多余氨气需求可以通过豆类植物根部固氮来补齐

1.3生物基材料制造：1292940kWh/年

1.3.1利用农业废弃物（秸秆、稻壳）和微生物发酵，生产生物塑料（PHA/PLA）

塑料需求：100吨/年 

全年农业废弃物：2920吨/年

日常塑料70吨/年  61%农业废弃物à 356吨PLA/年 437880kWh/年

特种塑料30吨/年  39%农业废弃物à 生物基尼龙13.7%  345320kWh/年                                à木质素基塑料13.7%  340000kWh/年

                               àPBS 11.6%  169740kWh/年

共1292940kWh/年

其他石油原料（100年）：约为 2,663 吨。若计入回收再生，实际携带量可控制在 1,300–1,500吨 左右。

1.3.2生物纤维和菌丝体材料

精细日化用品（洗涤用品、口腔清洁用品、香味剂和除臭剂、驱虫灭害产品）

精细化工（药品，维生素）

文献一：高转化率合成PLA

Sohail, S., Yuan, R., Mahmood, Q., Ma, Y., Zhang, S., Zhang, W., & Sun, W.-H. (2026). Carbocyclic-Fused Amino/iminopyridine-Iron Catalysts for Controlled Lactide Ring-Opening Polymerization. Polymer Science & Technology. https://doi.org/10.1021/polymscitech.6c00015 

文献二：高转化率合成生物基尼龙

Zhao, Y., Zhang, X., Ma, H., Gao, Z., Zhang, F., Wu, H., Guo, X., Zhang, Y., Wang, Q., Li, D., & Feng, J. (2025). Tandem Synthesis of Biobased Nylon Monomer via Dynamic Hydrogen Management through Medium Entropy Alloy. ACS Catalysis, *15*, 14366–14379. https://doi.org/10.1021/acscatal.5c02316 

文献三：高转化率合成木质素基塑料

Li, N., Yan, K., Rukkijakan, T., et al. (2024). Selective lignin arylation for biomass fractionation and benign bisphenols. Nature, *630*(8016), 381–386. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07446-5 

文献四：高转化率合成PBS塑料

Flores Fernández, Y., Pacheco-Romeralo, M., Mboumba, E., Alla, A., Lagaron, J. M., López Granados, M., Martínez de Ilarduya, A., Perret, N., & Torres-Giner, S. (2025). High-Pressure Catalytic Hydrogenation of Renewable Succinic Acid to 1,4-Butanediol for the Synthesis of Fully Bio-Based Poly(butylene succinate). ACS Sustainable Chemistry & Engineering, *13*(22), 8220–8233. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.4c10409