王凱軍：雙碳戰(zhàn)略下，固廢產(chǎn)業(yè)占有重要地位，應(yīng)該即刻行動
時間：2022-01-18
來源：中國固廢網(wǎng)
2021年10月，國務(wù)院印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動方案，其中對碳達(dá)峰期間需要強制性減排的行業(yè)也做了詳細(xì)的目標(biāo)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(xiàn)在發(fā)力，還是在2030年碳達(dá)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(xué)環(huán)境學(xué)院教授、國家環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理與評估工程技術(shù)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(xiàn)的行業(yè)，應(yīng)該現(xiàn)在就開始發(fā)力。
清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授、國家環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理與評估工程技術(shù)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(yīng)對氣候變化的國際治理進(jìn)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(shè)定減排目標(biāo)�！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(yán)格限制減排量大的 CDM 進(jìn)入 EU-ETS，只接受最不發(fā)達(dá)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(biāo)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(jīng)成為排放第一大國。當(dāng)時我國和國際上爭論最多的是“人均”、“歷史責(zé)任”和“發(fā)展權(quán)”等，關(guān)系到 “共同但有區(qū)別的責(zé)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(dá)到新的高度。
2020年，習(xí)總書記提出，中國二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。“3060”目標(biāo)的發(fā)布，選擇了非常恰當(dāng)?shù)臅r間點，在大家關(guān)注中美貿(mào)易戰(zhàn)的時候、關(guān)注疫情等重大國際事件的時候。中國主動提出了“3060”目標(biāo)，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(biāo)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(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)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(yuǎn)高于全球其他國家，實現(xiàn)碳中和的堅定決心將深刻影響中國的能源結(jié)構(gòu)。
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(dān)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(jīng)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(biāo)(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(yīng)，42億人缺乏安全的污水和衛(wèi)生設(shè)施。
王凱軍介紹，“我的博士導(dǎo)師是個荷蘭人，他一貫反對世界上還有數(shù)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(jù)本國特定的發(fā)展階段和問題，選擇“雙碳”目標(biāo)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(jīng)委員會第九次會議，把碳達(dá)峰碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局。強調(diào)“要實施重點行業(yè)領(lǐng)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(diào)，而且這個主基調(diào)也是發(fā)展中國家的主基調(diào)。
碳達(dá)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(diào)?2021年10月，國務(wù)院印發(fā)了2030年前碳達(dá)峰行動方案，其中對碳達(dá)峰期間需要強制性減排的行業(yè)也做了詳細(xì)的目標(biāo)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(xiàn)在發(fā)力，還是在2030年碳達(dá)峰之后發(fā)力?
王凱軍強調(diào)，需要了解的是，碳達(dá)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(zhǔn)，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(dá)峰”目標(biāo)完成后，能源活動排放明顯削減，廢棄物處理和農(nóng)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(rèn)為，在碳中和方面，固廢行業(yè)是最具有潛力作出貢獻(xiàn)的行業(yè)，應(yīng)該現(xiàn)在就開始發(fā)力。
工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的固廢以及城市固體廢棄物，在碳減排上包括負(fù)碳排上都有很重要的作用，從生物質(zhì)發(fā)電、清潔供熱、生物質(zhì)天然氣、生物質(zhì)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(guān)系。如厭氧發(fā)酵、焚燒、沼渣沼液還田等。
在這個主基調(diào)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(biāo)。分析了畜禽糞便、農(nóng)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(jī)廢棄物處理對未來碳減排的影響，在未來新的能源結(jié)構(gòu)里，生物質(zhì)也是可以找到的唯一的零碳燃料。而廢棄的生物質(zhì)占了生物質(zhì)總量相當(dāng)大的一部分，因此以厭氧為核心處理技術(shù)產(chǎn)生沼氣和生物天然氣的技術(shù)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(jī)廢物產(chǎn)生可替代能源的潛力
預(yù)測2030年和2060年，我國城市有機(jī)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(jī)廢物沼氣產(chǎn)生潛力可達(dá)570億立方米，可實現(xiàn)減排1.0億噸二氧化碳當(dāng)量。
農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物產(chǎn)生可替代能源的重要潛力
農(nóng)業(yè)廢棄物是產(chǎn)生沼氣的主要力量。預(yù)測2030年和2060年我國農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源量分別約為54億噸和48億噸。2060年我國農(nóng)業(yè)有機(jī)廢物產(chǎn)生沼氣潛力達(dá)2500億立方米，可實現(xiàn)減排4.5億噸二氧化碳當(dāng)量。
工業(yè)廢水和廢棄物產(chǎn)生可替代能源的潛力
預(yù)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(chǎn)潛力達(dá)600億立方米，可實現(xiàn)減排1.1億噸二氧化碳當(dāng)量。
有機(jī)廢棄物可獲得沼氣生產(chǎn)潛力
2030年和2060年有機(jī)廢棄物可獲得沼氣生產(chǎn)潛力分別為1690億和3710億立方米。2060年沼氣潛力相當(dāng)于可替代2020年全國68%的天然氣消費量，或天然氣進(jìn)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(dāng)于2020年全國用電量近10%。
王凱軍強調(diào)，在減碳領(lǐng)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(jī)遇和挑戰(zhàn)：固廢行業(yè)責(zé)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(nèi)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(jīng)濟(jì)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(chǎn)。
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(yīng)。
在這次會議上，中美聯(lián)合發(fā)布了《中美關(guān)于在21世紀(jì)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(yīng)對氣候危機(jī)聯(lián)合聲明》以及9月天津會談的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出中美雙方開展各自國內(nèi)行動、促進(jìn)雙邊合作、推動多邊進(jìn)程的具體舉措。
中美兩國特別認(rèn)識到了甲烷排放對于升溫的顯著影響，認(rèn)為加大行動控制和減少甲烷排放是21世紀(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(nóng)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(yīng)。在《聯(lián)合宣言》簽署的第二天，相關(guān)部門就組織了相關(guān)會議，對相關(guān)行業(yè)進(jìn)行了摸底調(diào)查。而對我們來講，目前當(dāng)務(wù)之急的任務(wù)之一就是摸清底數(shù)。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(dá)到消減30%，而現(xiàn)在我們能不能減到30%?
中國沼氣學(xué)會正在組織編制《中國沼氣行業(yè)---甲烷減排年度報告》，根據(jù)中國政府2014年溫室氣體清單(如下圖)，細(xì)化其中農(nóng)業(yè)活動和廢棄物處理行業(yè)甲烷排放量最新數(shù)據(jù)。
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(xiàn)，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(jī)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(jù)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(chǎn)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(nóng)村生活垃圾一起統(tǒng)計，我國生活垃圾填埋占比達(dá)到70%。
這對于行業(yè)來講是一個機(jī)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(shù)的迅速普及，這是行業(yè)的一個發(fā)展契機(jī)。
與其他處理方法相比，垃圾焚燒已經(jīng)有比較成熟的CDM方法。在廚余垃圾處理領(lǐng)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(jì)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(shù)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(shù)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(chǎn)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(guān)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(dāng)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(fù)責(zé)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(dāng)量人口);進(jìn)水水質(zhì)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(xué)藥劑除磷。污泥處理包括：剩余污泥厭氧消化產(chǎn)沼氣、沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)、消化后污泥繼續(xù)干化、焚燒用于能量回收。
雖然沒有達(dá)到碳中和，但該污水廠已經(jīng)達(dá)到了100%的能源、能量自給。但是，僅僅相當(dāng)碳中和不到50%。
從歐洲的經(jīng)驗看，在比較先進(jìn)的污水處理廠中，污泥焚燒也占到碳減排量的70%以上，現(xiàn)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(shè)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(nóng)業(yè)碳減排是中美都比較關(guān)注的重點。王凱軍指出，農(nóng)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(chǎn)過程的肥料管理，優(yōu)化農(nóng)田中的肥料和水的使用可以大大減少作物生產(chǎn)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(chǎn)低排放因子的有機(jī)肥料來顯著減少溫室氣體的間接排放，目前國際上已經(jīng)形成了不同的畜禽廢棄物管理模式。
王凱軍最后總結(jié)，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(fù)碳”領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)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(shè)取代填埋的政策，推動焚燒產(chǎn)業(yè)發(fā)展。第三，要研究制定有機(jī)肥替代方法學(xué)，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(xué)。
這些是行業(yè)需要做，并且需要盡早著手做的事情。
