王凱軍：雙碳戰(zhàn)略下，固廢產業(yè)占有重要地位，應該即刻行動
時間： 2022-01-19 10:34
來源： 中國固廢網
作者： 王凱軍
2021年10月，國務院印發(fā)2030年前碳達峰行動方案，其中對碳達峰期間需要強制性減排的行業(yè)也做了詳細的目標要求。而固廢行業(yè)作為自愿性減排行業(yè)，在這一時間點上正面臨一個選擇：要不要主動發(fā)力?是現在發(fā)力，還是在2030年碳達峰之后發(fā)力?
2021年12月16日，在“2021年(第十五屆)固廢戰(zhàn)略論壇”上，清華大學環(huán)境學院教授、國家環(huán)境保護技術管理與評估工程技術中心主任王凱軍指出，在甲烷減排和碳中和方面，固廢行業(yè)是最具有潛力作出貢獻的行業(yè)，應該現在就開始發(fā)力。
清華大學環(huán)境學院教授、國家環(huán)境保護技術管理與評估工程技術中心主任 王凱軍
溫室氣體控制歷史悠久，中國打出先手牌
1992年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》開啟了全球應對氣候變化的國際治理進程。1995年起，該公約締約方每年召開締約方會議。1997年，各國簽訂了《京都議定書》，在國家層面首次設定減排目標�！毒┒甲h定書》之后我國和印度是申請CDM最多的國家。歐盟規(guī)定2013 年后將嚴格限制減排量大的 CDM 進入 EU-ETS，只接受最不發(fā)達國家新注冊的 CDM 項目，并且不再接受中國、印度等國家的申請。
第一次提出減排目標時，我國的溫室氣體排放排在全球第三位。2009年哥本哈根大會時，我國已經成為排放第一大國。當時我國和國際上爭論最多的是“人均”、“歷史責任”和“發(fā)展權”等，關系到 “共同但有區(qū)別的責任”原則問題，在客觀上也為我國爭取到很大的時間緩沖。2020年，中國溫室氣體排放量達到新的高度。
2020年，習總書記提出，中國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和目標。“3060”目標的發(fā)布，選擇了非常恰當的時間點，在大家關注中美貿易戰(zhàn)的時候、關注疫情等重大國際事件的時候。中國主動提出了“3060”目標，如果錯后一年，特朗普下臺，拜登上臺之后再發(fā)布，中國就會非常被動。所以，中國“3060”目標的提出，是打了一個先手牌。此外，在爭取了20多年的發(fā)展時間后，我國確實面臨發(fā)展方式和產業(yè)轉型的問題，否則下一步，會給我們帶來很大的壓力。中國碳排放總量遠高于全球其他國家，實現碳中和的堅定決心將深刻影響中國的能源結構。
溫室氣體控制不是人類面臨的唯一問題
1987年由布倫特蘭夫人擔任主席的世界環(huán)發(fā)委員會提出可持續(xù)發(fā)展理念，至今，可持續(xù)發(fā)展概念的提出已經有30多年的歷史。2015年，聯(lián)合國制定了17個可持續(xù)發(fā)展目標(SDGs)，安全飲水和污水處理等都在其中。但是，全球還有22億人缺乏安全的飲用水供應，42億人缺乏安全的污水和衛(wèi)生設施。
王凱軍介紹，“我的博士導師是個荷蘭人，他一貫反對世界上還有數十億人無法滿足生存條件情況下，討論生物多樣性、碳捕捉等問題。”所以，對溫室氣體的控制只是人類社會面臨的重要問題之一。世界各個國家都會根據本國特定的發(fā)展階段和問題，選擇“雙碳”目標下的策略，中國選擇的策略是什么呢?
2021年3月15日，總書記主持召開中央財經委員會第九次會議，把碳達峰碳中和納入生態(tài)文明建設整體布局。強調“要實施重點行業(yè)領域減污降碳行動”，“減污降碳、協(xié)同增效”。這在未來十年到十五年之間都將是中國的主基調，而且這個主基調也是發(fā)展中國家的主基調。
碳達峰”與“碳中和”不同時期廢棄物管理的需求
為什么未來的十年到十五年這將成為主基調?2021年10月，國務院印發(fā)了2030年前碳達峰行動方案，其中對碳達峰期間需要強制性減排的行業(yè)也做了詳細的目標要求。比如汽車、煤炭、鋼鐵、水泥等行業(yè)都在其中，并且占比較大。而固廢行業(yè)作為自愿性減排行業(yè)，在這個時候面臨的選擇是，要不要主動發(fā)力?是現在發(fā)力，還是在2030年碳達峰之后發(fā)力?
王凱軍強調，需要了解的是，碳達峰之后，很可能20年前容易減的碳排量基本都減完了。以此為基準，可能2060年碳中和后能源活動中大概有20%左右再也減不下去了。中國到2060年可能還有20億噸碳是減不下去的，這時固體廢棄物的碳排量就成了主要可減的部分。
“碳達峰”目標完成后，能源活動排放明顯削減，廢棄物處理和農業(yè)管理的溫室氣體排放比例相對比例顯著增加，控制這兩部分的溫室氣體排放將成為“碳中和”中不可忽視的方面。
因此，王凱軍認為，在碳中和方面，固廢行業(yè)是最具有潛力作出貢獻的行業(yè)，應該現在就開始發(fā)力。
工農業(yè)生產所產生的固廢以及城市固體廢棄物，在碳減排上包括負碳排上都有很重要的作用，從生物質發(fā)電、清潔供熱、生物質天然氣、生物質液體燃料以及化肥替代、BECCS等方面，都有非常重大的作用。王凱軍指出，這和我們選擇什么樣的固廢處理方式有非常大的關系。如厭氧發(fā)酵、焚燒、沼渣沼液還田等。
在這個主基調下，中國沼氣協(xié)會發(fā)布了中國沼氣行業(yè)雙碳發(fā)展報告，提出中國沼氣行業(yè)的雙碳發(fā)展目標。分析了畜禽糞便、農作物秸稈、城市污泥、垃圾填埋氣、餐廚及廚余垃圾、工業(yè)廢水等有機廢棄物處理對未來碳減排的影響，在未來新的能源結構里，生物質也是可以找到的唯一的零碳燃料。而廢棄的生物質占了生物質總量相當大的一部分，因此以厭氧為核心處理技術產生沼氣和生物天然氣的技術路徑，符合我國“減污降碳、協(xié)同增效”的主旋律。以這個角度來看待固廢處理行業(yè)的作用意義就非同小可了。
城市有機廢物產生可替代能源的潛力
預測2030年和2060年，我國城市有機廢棄物量分別約為5.1億噸和5.7億噸。2060年我國城市有機廢物沼氣產生潛力可達570億立方米，可實現減排1.0億噸二氧化碳當量。
農業(yè)有機廢物產生可替代能源的重要潛力
農業(yè)廢棄物是產生沼氣的主要力量。預測2030年和2060年我國農業(yè)有機廢棄物資源量分別約為54億噸和48億噸。2060年我國農業(yè)有機廢物產生沼氣潛力達2500億立方米，可實現減排4.5億噸二氧化碳當量。
工業(yè)廢水和廢棄物產生可替代能源的潛力
預測2030年和2060年我國工業(yè)廢水量分別約為84億噸和98億噸。2060年我國工業(yè)廢水沼氣生產潛力達600億立方米，可實現減排1.1億噸二氧化碳當量。
有機廢棄物可獲得沼氣生產潛力
2030年和2060年有機廢棄物可獲得沼氣生產潛力分別為1690億和3710億立方米。2060年沼氣潛力相當于可替代2020年全國68%的天然氣消費量，或天然氣進口量的1.5倍以上;發(fā)電可形成7420億千瓦時發(fā)電量，相當于2020年全國用電量近10%。
王凱軍強調，在減碳領域能占到10%以上的行業(yè)，在碳減排過程中就是舉足輕重的行業(yè)。
甲烷減排的機遇和挑戰(zhàn)：固廢行業(yè)責無旁貸
2021年11月2日，在第二十六屆聯(lián)合國氣候變化框架公約締約方會議(COP26)的第2天，包括美國、歐盟等在內的105個國家共同簽署了“全球甲烷承諾(GlobalMethane Pledge)”，即到2030年將全球甲烷排放量在2020年的水平上至少減少30%。“105個國家代表70%以上的世界經濟體量的簽約國共同宣布，全球甲烷承諾正式啟動。”他們還站在非常高的道德高度上說，這項行動可以減少20多萬人的過早死亡以及哮喘病的發(fā)生和糧食的生產。
但中國沒有加入該條約!美歐等國會在氣候變化問題上強化對發(fā)展中國家施壓。在這樣的背景之下，中國不可能長期不作出反應。
在這次會議上，中美聯(lián)合發(fā)布了《中美關于在21世紀20年代強化氣候行動的格拉斯哥聯(lián)合宣言》。中國首次承諾考慮解決甲烷排放問題。聯(lián)合宣言在4月《中美應對氣候危機聯(lián)合聲明》以及9月天津會談的基礎上，進一步提出中美雙方開展各自國內行動、促進雙邊合作、推動多邊進程的具體舉措。
中美兩國特別認識到了甲烷排放對于升溫的顯著影響，認為加大行動控制和減少甲烷排放是21世紀20年代的必要事項。中美計劃在2022年上半年共同召開會議，聚焦強化甲烷測量和減排具體事宜，包括通過標準減少來自化石能源和廢棄物行業(yè)的甲烷排放，以及通過激勵措施和項目減少農業(yè)甲烷排放。
針對《聯(lián)合宣言》的簽訂，我國各部門也迅速反應。在《聯(lián)合宣言》簽署的第二天，相關部門就組織了相關會議，對相關行業(yè)進行了摸底調查。而對我們來講，目前當務之急的任務之一就是摸清底數。針對甲烷的談判，國家可能是需要決策，如果一旦簽署了，30年就要達到消減30%，而現在我們能不能減到30%?
中國沼氣學會正在組織編制《中國沼氣行業(yè)---甲烷減排年度報告》，根據中國政府2014年溫室氣體清單(如下圖)，細化其中農業(yè)活動和廢棄物處理行業(yè)甲烷排放量最新數據。
對比歐盟與我國生活垃圾處理方式及甲烷排放情況可以發(fā)現，歐盟28國1996年垃圾填埋排放的甲烷量人均300Kg，到2016年減少了50%以上。我國城市有機固廢處理方式包括：焚燒、厭氧、填埋、堆肥。從各種方式來算，填埋是甲烷排放量最大的一種處理方式。
垃圾填埋場是甲烷最大的人類活動釋放源，據估計全球每年垃圾填埋場釋放的甲烷為10~70Tg，約占人為排放甲烷的11%(城市生活垃圾產生的約占3%~4%)，占總甲烷排放的8%。我國城市生活垃圾填埋占比45%，若將未處理的農村生活垃圾一起統(tǒng)計，我國生活垃圾填埋占比達到70%。
這對于行業(yè)來講是一個機會，行業(yè)可以盡量借助甲烷排放，來呼吁推動垃圾焚燒技術的迅速普及，這是行業(yè)的一個發(fā)展契機。
與其他處理方法相比，垃圾焚燒已經有比較成熟的CDM方法。在廚余垃圾處理領域，以城市餐廚與廚余處理工藝全過程的碳核算為例，依托山東十方生物能源有限公司在濟陽的餐廚垃圾處理示范工程項目，集中式餐廚厭氧處理流程，可以減排217.5kgCO2/t餐廚�？紤]到餐廚垃圾無油脂回收或者回收數量比較少等因素，大概減排30.44kgCO2/t餐廚。但如果不是全量，效率低一些，這個數值馬上就會變成正值，這是行業(yè)的問題。
行業(yè)還有另外一個問題就是沼渣沼液如何處理?污泥問題是目前一直沒有解決的問題，一旦餐廚垃圾全量化，沼渣沼液的產生量將是污泥量的3-5倍，這也是行業(yè)將要面臨的問題。
同時，污水處理中甲烷生成與控制也是行業(yè)需要關注的問題。推測我國城市污水系統(tǒng)碳排放量超過1億噸CO2當量，減排的出路是在污泥的處理。
以德國最大污水處理廠為例，該污水廠負責處理周邊200萬居民生活污水以及歐洲第三大海港工業(yè)廢水。處理水量：38.2×104 m³/d(規(guī)模約為240萬當量人口);進水水質為：COD=850mg/L，TN=67 mg/L，TP=9.4 mg/L。改造前是該市最大公共能源消耗單位之一。主流處理工藝為活性污泥法，生化段出水投加化學藥劑除磷。污泥處理包括：剩余污泥厭氧消化產沼氣、沼氣熱電聯(lián)產、消化后污泥繼續(xù)干化、焚燒用于能量回收。
雖然沒有達到碳中和，但該污水廠已經達到了100%的能源、能量自給。但是，僅僅相當碳中和不到50%。
從歐洲的經驗看，在比較先進的污水處理廠中，污泥焚燒也占到碳減排量的70%以上，現在污泥焚燒廠是碳消耗的廠，在各種污泥處理方式中碳消耗相對較大，我們采用新型的高壓立式脫水設備，可大幅度降低污泥焚燒的能耗，未來碳減排的空間巨大。在國際上來講，污泥焚燒在碳減排上也將起到非常大的作用。
農業(yè)碳減排是中美都比較關注的重點。王凱軍指出，農業(yè)碳減排畜禽糞便利用與管理措施是重點，首先是作物生產過程的肥料管理，優(yōu)化農田中的肥料和水的使用可以大大減少作物生產系統(tǒng)中的溫室氣體排放。其次是糞肥管理，優(yōu)化牧場管理、生產低排放因子的有機肥料來顯著減少溫室氣體的間接排放，目前國際上已經形成了不同的畜禽廢棄物管理模式。
王凱軍最后總結，固廢行業(yè)可以取得后發(fā)優(yōu)勢，是完全可以在“雙碳”、“甲烷減排“和“負碳”領域做出貢獻的行業(yè)!其次，垃圾處理行業(yè)要“乘勢而為”，盡快制定加速焚燒建設取代填埋的政策，推動焚燒產業(yè)發(fā)展。第三，要研究制定有機肥替代方法學，解決分類廚余垃圾出路問題。第四，要重點研究沼渣沼液還田BECCS問題，確定排放因子建立中國碳捕捉、碳封存的方法學。
這些是行業(yè)需要做，并且需要盡早著手做的事情。
