傳統(tǒng)的沸石制造工藝是高度能源密集型的，并且會產(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，以實現(xiàn)更可持續(xù)的沸石生產(chǎn)：從對現(xiàn)有單元操作的簡單優(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)晶和固熱路線及其工業(yè)適用性。這些努力有助于全球努力通過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)的催化劑類別之一。它們在可變框架幾何形狀、可調(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)過程中用作催化劑或吸附劑（Yilmaz 和 Müller，2009 年），預(yù)計它們將在未來的可持續(xù)產(chǎn)業(yè)中進(jìn)一步發(fā)揮關(guān)鍵作用。在過去 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，涉及多個制造步驟，其中幾個以批處理模式運(yùn)行，其他則以連續(xù)模式運(yùn)行。作為一個典型的例子，鋁硅酸鹽沸石的合成將從 (1) 通過混合二氧化硅 + 氧化鋁、有機(jī)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑 (OSDA) 和無機(jī)礦化劑制備凝膠開始。通過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。上述過程通常也適用于非鋁硅酸鹽，盡管可以跳過一些處理步驟，例如離子交換。
沸石制造通常是一個高度能源密集型過程，步驟 2 + 4 + 5：結(jié)晶、干燥和煅燒分別是主要的能源消耗者，因為這些特殊物質(zhì)需要長時間的高溫單元操作。盡管基于沸石的催化劑在其使用壽命期間對更高效的化學(xué)過程做出了重大貢獻(xiàn)，但反過來又減少了大型工業(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，減少了柴油汽車和卡車以及固定裝置的有害氮氧化物排放來源；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，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 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：
- 配方的時空產(chǎn)率：主要表示為每單位合成反應(yīng)器體積和時間的千克產(chǎn)品。這給出了合成產(chǎn)量的指示，較低的值表示合成時間長（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，使用氟化物或其他無機(jī)物等礦化劑會帶來 EHS 和廢氣/廢水處理方面的問題。原材料可能是沸石制造中CO?2足跡的重要來源；雖然，他們不會成為過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程中的穩(wěn)定性和熱/催化分解的風(fēng)險，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。
