The global exponential increase in annual photovoltaic (PV) installations and the resultant levels of PV waste is an increasing concern. It is estimated by 2050 there will be between 60 and 78 million tonnes of PV waste in circulation. This review will investigate and establish the most efficient routes to recycle end-of-life modules. It will consider current design constraints, focusing on the maximum recovery of constituents from the module, reporting on some of the latest advancements in recycling methodology at both industrial and laboratory scale. Circular challenges, opportunities, models and arguments are presented for critical analysis of closed-loop recycling alongside alternative open-loop cascading options. Adopting circular economy principles will help offset environmental factors such as emissions associated with the manufacturing stages and increase recycling & recovery rates. First-generation crystalline silicon (c-Si) modules have had an 80–90% market share over the last 40 years and will constitute the majority of the impending PV waste stream. These PV modules are composed of several material types such as glass, metal, semiconductor and polymer layers in a strongly bound laminate. This design makes reusing and maintaining these modules difficult and limits potential recycling options. Here we provide guidance for understanding the c-Si PV module manufacturing process and how to best approach the challenge of recycling this vast and inevitable waste stream. In conclusion, pyrolysis offers the best potential for the optimum recovery of material and energy found in first-generation c-Si modules to help promote a truly circular economy within the well-established PV industry.

High energy consumption is a major barrier to the large-scale deployment of carbon capture processes from flue gases or air (direct air capture, DAC). The non-aqueous amines reported in literature possess a high energy efficiency for CO2 capture from flue gases, they struggle with gas streams containing ultra-dilute CO2, like air, due to poor absorption kinetics. This study developed novel 2-PE (2-piperidineethanol)/APZ (Aminoethylpiperazine) based CO2 absorbents to address these problems. The experiments and MD simulation results showed that the 2-PE/APZ-based absorbents possessed a superior absorption performance both in flue gas and air. Among the developed absorbents, when 2-PE/APZ mixed with DMF (Dimethylformamide), the CO2 loading reached to 1.004 mol/mole, as the theoretical maximum. In DAC tests, 87.31 % CO2 from the air was captured in 24 h experiments. The regeneration heat duty of 2-PE/APZ/DMF decreased to 1.694 KJ/g CO2, a 55.89 % reduction compared to the benchmark 30 wt% MEA. The CO2 absorption/desorption mechanism was analysed by NMR, In-situ FT-IR, and DFT calculation. It indicated that this significant improvement in CO2 absorption performance and the reduction in energy consumption are due to the synergistic effect of 2-PE and APZ. During CO2 absorption, CO2 reacts with APZ forming APZ zwitterion rapidly, then deprotonation to the 2-PE. The formation of protonated 2-PEH+ ion pairs with APZCOO- reduces hydrogen bonds and van der Waals forces among the amine-CO2 complex, facilitating easy regeneration at mild conditions while maintaining high reactivity. The combination of theoretical and experimental results indicates that 2-PE/APZ-based absorbents can serve as a promising alternative for carbon capture from flue gas to air with low energy usage.

Abstract The downstream processing of biocrudes obtained from direct biomass pyrolysis poses significant challenges due to stability issues, necessitating costly upgrading for further coprocessing with refinery feeds. This study examines the impact of torrefaction pretreatment on pyrolysis product distribution and biocrude composition using sawdust (SD) and groundnut shell (GS) feeds. Torrefaction was conducted at varying temperatures (200, 250 and 300°C) for 30 min under different reactor conditions. Increasing the severity of torrefaction resulted in decreased biocrude yields with reduced water content and gas formation, particularly evident with GS. A torrefaction temperature of 250°C and 30 min of pretreatment yielded higher phenolics and hydrocarbons. This increase in phenolics can be attributed to lignin enrichment during torrefaction, which, in the presence of a catalyst, undergoes deoxygenation leading to hydrocarbon formation. The influence of feed particle size, whether in powder or pellet form, on biocrude yield and composition was found to be minimal. Catalytic pyrolysis of SD using molecular sieve catalysts yielded the highest hydrocarbon (42%) and aromatic content (44%) at catalyst to biomass ratios of 1:1 and 2:3. The combination of torrefaction and pyrolysis was shown to enhance the quality of biocrude by increasing its hydrocarbon content, but at the expense of lower liquid yields. Experimental observations were supported by statistical analysis tools such as principal component analysis, which assessed pyrolysis product yields and composition.

In the contemporary discourse of sustainable development, the phenomenon of energy poverty emerges as a formidable challenge to the trajectory of human progress in the 21st century. Employing a comprehensive four-period longitudinal dataset spanning from 2018 to 2021, which encapsulates the national key ecological function zones (NKEFZs) in Northeast China, this study utilize two-way fixed effects models and mediating effect model to disentangle the intricate relationship between social capital and energy poverty, while also elucidating the fundamental mechanisms that underlie this association. This study shows that social capital has an inhibitory effect on energy poverty among residential households, a result substantiated by a series of robustness checks. And social capital can indirectly alleviate households' energy poverty by fostering their borrowing and lending behavior and enhancing their energy service perception. Additionally, the impact of social capital on households' energy poverty exhibits heterogeneity contingent upon their information access, business engagement, and housing conditions. This study contributes significantly to the accurate measurement of the magnitude and distribution of multidimensional energy poverty among residential households in NKEFZs in Northeast China. Furthermore, it offers valuable insights for the design of a social capital framework aimed at reducing household energy poverty.

As a common vegetable variety, asparagus is rich in B vitamins, vitamin A, and trace elements such as folate, selenium, iron, manganese, and zinc. With the increasing market demand, China has become the world’s largest cultivated area for asparagus production and product exportation. However, traditional asparagus grading mostly relies on manual visual judgment and needs a lot of manpower input to carry out the classification operation, which cannot meet the needs of large-scale production. To address the high labor cost and labor-intensive production process resulting from the large amount of manpower input and low accuracy of existing asparagus grading devices, this study proposed an improved asparagus grading system and method based on TOPSIS (Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution) objective evaluation and SVM (support vector machine) prediction. The key structure of classification device was analyzed first, the key components were designed, and the structural parameters were determined by theoretical calculation. Through analysis of the factors affecting asparagus quality, three key attributes were determined: length, diameter, and bruises, which were used as reference attributes to conduct experimental analysis. Then, the graded control groups were set up, combining the TOPSIS principle with weighting, and a score for each asparagus sample was determined. These scores were compared with those of a graded control group to derive the grade of each asparagus, and these subsets of the dataset were used as the training set and the test set, excluding the error caused by the subjectivity of the manual judgment. Based on a comparison of the accuracies of different machine learning models, the support vector machine (SVM) was determined to be the most accurate, and four SVM methods were used to evaluate the test set: linear SVM, quadratic SVM, cubic SVM, and medium Gaussian SVM. The test results showed that the grading device was feasible for asparagus. The bruises had a large influence on asparagus quality. The training accuracy of the medium Gaussian SVM method was high (96%), whereas its test accuracy was low (86.67%). The training accuracies and test accuracy of the quadratic and cubic SVM methods were 93.34%. The quadratic SVM and cubic SVM were demonstrated to have better generalization ability than the medium Gaussian SVM method for predicting unknown grades of asparagus and meeting the operational requirements of the asparagus grading.

Abstract The development and design of parabolic trough solar thermal collectors (PTC) need to comprehensively consider the influence of optic, thermodynamic, layout, and other factors. The optics and thermodynamic analysis of PTC with different configurations was carried out, and the influence of layout on heat collection was studied. In the case of determined PTC aperture size, the distribution trend of solar irradiation flux density of different HCE diameters is the same, and the peak value of solar irradiation flux density is higher when the concentration ratio is larger. For the PTC with the same concentration ratio, with the incidence angle increase, the intercept rate and optical efficiency of the PTC decrease, the thermal energy loss rate increases, and the thermal efficiency decreases. Under the same incidence angle, with the increase of concentration ratio, the PTC’s intercept rate and optical efficiency decrease gradually, and the average efficiency of the PTC increases first and then decreases. In the process of PTC design and selection, considering the concentration ratio, latitude, and cost factors, the aperture size of 8.2 m and the HCE of the inner diameter of 90 mm can be used as the recommended configuration scheme for subsequent HCE development.