Integrated techno-enviroeconomic and life-cycle assessment of a solar–green hydrogen hybrid system with industrial wastewater reuse

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:The integrated TEA-LCA methodology with wastewater reuse provides a novel framework for analyzing closed-loop hydrogen systems.

🏢実務担当者:Corporate sustainability teams in water-intensive industries can use the cost-benefit analysis to justify investments in on-site hydrogen and water recycling.

🏛政策担当者:Policymakers in semi-arid regions can reference this replicable model to design incentives for industrial decarbonization and water circularity.

気候変動と産業用水不足という二重の圧力は、電力供給の脱炭素化と淡水依存度の低減を同時に実現する統合的ソリューションを必要としている。本研究は、パキスタンのカラチにあるGul Ahmed Textilesに併設されたクローズドループ型太陽光–グリーン水素ハイブリッドシステム（SGHHS）の、サイト固有の技術・環境経済性およびライフサイクル評価を提示するものであり、22.75 MWの太陽光PV、2.25 MWのPEM電解装置、450 kgの水素貯蔵、および1 MWのPEM燃料電池を統合し、夜間の需要低減下でディスパッチ可能な24時間クリーン電力を供給する。淡水入力を仮定し、水処理をシステム経済性から切り離すほとんどのSGHHS研究とは異なり、本研究は、燃料電池凝縮水回収を伴う統合型廃水–超純水ループ（MBR→RO→DI）を、統一されたTEA–LCAフレームワーク内で定量化する。新規構成は、1日あたり4,050 Lの繊維廃水を処理してPEM適合性のある超純水を生成するとともに、施設内での再利用のために清浄水を回収・再循環させ、敷地内で利用可能な約400,000 L/日のより広範な廃水を活用する。25年のプロジェクト期間にわたり、統合水ループは、淡水調達および廃水管理コストの回避を通じて、均等化発電原価（LCOE）をUSD 0.10/kWhからUSD 0.0866/kWhへ低減する。ライフサイクル評価は、157,000トン超のCO₂換算排出量を回避できる可能性を示している。提案されたフレームワークは、複数の持続可能な開発目標（SDGs）を支援し、半乾燥・資源制約地域における循環型水–エネルギー統合および産業脱炭素化のための、再現可能でデータ駆動型の経路を提供する。補足情報 オンライン版には、10.1038/s41598-026-44016-3で入手可能な補足資料が含まれている。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The dual pressures of climate change and industrial water scarcity demand integrated solutions that jointly decarbonize power supply and reduce freshwater dependency. This study presents a site-specific, techno-enviroeconomic and life-cycle evaluation of a closed-loop Solar–Green Hydrogen Hybrid System (SGHHS) co-located with Gul Ahmed Textiles in Karachi, Pakistan, integrating 22.75 MW solar PV, a 2.25 MW PEM electrolyser, 450 kg hydrogen storage, and a 1 MW PEM fuel cell to deliver dispatchable, round-the-clock clean electricity under reduced nighttime demand. Unlike most SGHHS studies that assume freshwater inputs and decouple water treatment from system economics, this work quantifies an integrated wastewater-to-ultrapure-water loop (MBR→RO→DI) with fuel-cell condensate recovery within a unified TEA–LCA framework. A novel configuration treats 4,050 L/day of textile effluent to produce PEM-compatible ultrapure water while recovering and recirculating clean water for reuse within the facility, leveraging a broader on-site effluent availability of ~ 400,000 L/day. Over a 25-year project horizon, the integrated water loop reduces the Levelized Cost of Electricity (LCOE) from USD 0.10/kWh to USD 0.0866/kWh through avoided freshwater procurement and effluent-management costs. Life-cycle assessment indicates the potential to avoid over 157,000 metric tons of CO₂-equivalent emissions. The proposed framework supports multiple Sustainable Development Goals (SDGs) and provides a replicable, data-driven pathway for circular water–energy integration and industrial decarbonization in semi-arid, resource-constrained regions. Supplementary Information The online version contains supplementary material available at 10.1038/s41598-026-44016-3.

• semanticscholar https://doi.org/10.1038/s41598-026-44016-3first seen 2026-05-15 19:46:55 · last seen 2026-08-11 05:02:43