傳統(tǒng)的沸石制造工藝是高度能源密集型的，并且會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳足跡。在這里，我們討論了主要的能源消耗者和潛在的替代品，以實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)的沸石生產(chǎn)：從對(duì)現(xiàn)有單元操作的簡(jiǎn)單優(yōu)化工作到新的和新穎的制造概念，例如沸石的連續(xù)結(jié)晶和固熱路線(xiàn)及其工業(yè)適用性。這些努力有助于全球努力通過(guò)將溫室氣體排放量減少到盡可能接近于零，將化學(xué)品和催化劑的制造轉(zhuǎn)變?yōu)閮袅悱h(huán)境。

沸石粉仍然是化學(xué)和石化行業(yè)最相關(guān)的催化劑類(lèi)別之一。它們?cè)诳勺兛蚣軒缀涡螤睢⒖烧{(diào)成分和分子尺寸的可接近孔結(jié)構(gòu)方面的固有特性使它們能夠在許多工業(yè)相關(guān)過(guò)程中用作催化劑或吸附劑（Yilmaz 和 Müller，2009 年），預(yù)計(jì)它們將在未來(lái)的可持續(xù)產(chǎn)業(yè)中進(jìn)一步發(fā)揮關(guān)鍵作用。在過(guò)去 70 年中，與工業(yè)相關(guān)的沸石骨架的傳統(tǒng)生產(chǎn)變化不大，涉及多個(gè)制造步驟，其中幾個(gè)以批處理模式運(yùn)行，其他則以連續(xù)模式運(yùn)行。作為一個(gè)典型的例子，鋁硅酸鹽沸石的合成將從 (1) 通過(guò)混合二氧化硅 + 氧化鋁、有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑 (OSDA) 和無(wú)機(jī)礦化劑制備凝膠開(kāi)始。通過(guò)在加壓高壓釜中施加水熱條件，使所得凝膠經(jīng)受(2)結(jié)晶步驟。根據(jù)所得天然沸石晶體的粒徑，在沸石被制服到 (3) 固/液分離和洗掉過(guò)量的 OSDA 和其他副產(chǎn)物之前，需要任選的附聚。為了燒掉占據(jù)沸石骨架孔結(jié)構(gòu)的有機(jī)模板，所得濾餅首先需要進(jìn)行 (4) 干燥，然后進(jìn)行 (5) 高溫煅燒。翻新的沸石粉末通常需要進(jìn)一步的下游加工步驟：活性催化劑通過(guò)一或兩次后續(xù)的 (5) 離子交換獲得，然后是另一次 (6) 固/液分離加上洗滌步驟和連續(xù)的 (7) 干燥和任選的 ( 8）煅燒（方案1）。對(duì)于催化領(lǐng)域的大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用，生成的沸石粉末需要進(jìn)一步進(jìn)行成型或涂層工藝，以磨光催化劑的成品形式。上述過(guò)程通常也適用于非鋁硅酸鹽，盡管可以跳過(guò)一些處理步驟，例如離子交換。

沸石制造通常是一個(gè)高度能源密集型過(guò)程，步驟 2 + 4 + 5：結(jié)晶、干燥和煅燒分別是主要的能源消耗者，因?yàn)檫@些特殊物質(zhì)需要長(zhǎng)時(shí)間的高溫單元操作。盡管基于沸石的催化劑在其使用壽命期間對(duì)更高效的化學(xué)過(guò)程做出了重大貢獻(xiàn)，但反過(guò)來(lái)又減少了大型工業(yè)相關(guān)應(yīng)用的總體 CO?2足跡，并在環(huán)境催化中發(fā)揮了重要作用，減少了柴油汽車(chē)和卡車(chē)以及固定裝置的有害氮氧化物排放來(lái)源；人們強(qiáng)烈希望采用更可持續(xù)的沸石制造工藝。

主要受學(xué)術(shù)研究的推動(dòng)，合成了約 246 種沸石骨架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不包括共生結(jié)構(gòu)。這些材料可以以各種成分生產(chǎn)，另外假設(shè)有超過(guò) 20,000 種結(jié)構(gòu)是已知的。盡管如此，只有不到 15-20 種沸石結(jié)構(gòu)進(jìn)入了工業(yè)應(yīng)用。除了可能缺乏應(yīng)用之外，將沸石配方從早期學(xué)術(shù)環(huán)境轉(zhuǎn)移到工業(yè)設(shè)置中也并非易事。以下是一些在學(xué)術(shù)界最常被忽視但與工業(yè)相關(guān)的方面：

• 配方的時(shí)空產(chǎn)率：主要表示為每單位合成反應(yīng)器體積和時(shí)間的千克產(chǎn)品。這給出了合成產(chǎn)量的指示，較低的值表示合成時(shí)間長(zhǎng)（高能耗）或較低的反應(yīng)物產(chǎn)量（大量廢水）。
• 原料選擇：一些合成涉及昂貴且復(fù)雜的有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，這將需要復(fù)雜的合成程序，產(chǎn)生大量廢物/高能耗。有時(shí)，使用氟化物或其他無(wú)機(jī)物等礦化劑會(huì)帶來(lái) EHS 和廢氣/廢水處理方面的問(wèn)題。原材料可能是沸石制造中CO?2足跡的重要來(lái)源；雖然，他們不會(huì)成為過(guò)程本身的直接排放者。
• 合成凝膠的能量在學(xué)術(shù)界常常被忽視：這是指原料在水熱合成過(guò)程中的穩(wěn)定性和熱/催化分解的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致壓力增加或反應(yīng)失控。

在本文中，我們提出了可以提高沸石制造步驟（如合成、干燥和煅燒）可持續(xù)性的概念。