王凯军：双碳战略下，固废产业占有重要地位，应该即刻行动
时间： 2022-01-19 10:34
来源： 中国固废网
作者： 王凯军
2021年10月，国务院印发2030年前碳达峰行动方案，其中对碳达峰期间需要强制性减排的行业也做了详细的目标要求。而固废行业作为自愿性减排行业，在这一时间点上正面临一个选择：要不要主动发力?是现在发力，还是在2030年碳达峰之后发力?
2021年12月16日，在“2021年(第十五届)固废战略论坛”上，清华大学环境学院教授、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心主任王凯军指出，在甲烷减排和碳中和方面，固废行业是最具有潜力作出贡献的行业，应该现在就开始发力。
清华大学环境学院教授、国家环境保护技术管理与评估工程技术中心主任 王凯军
温室气体控制历史悠久，中国打出先手牌
1992年《联合国气候变化框架公约》开启了全球应对气候变化的国际治理进程。1995年起，该公约缔约方每年召开缔约方会议。1997年，各国签订了《京都议定书》，在国家层面首次设定减排目标。《京都议定书》之后我国和印度是申请CDM最多的国家。欧盟规定2013 年后将严格限制减排量大的 CDM 进入 EU-ETS，只接受最不发达国家新注册的 CDM 项目，并且不再接受中国、印度等国家的申请。
第一次提出减排目标时，我国的温室气体排放排在全球第三位。2009年哥本哈根大会时，我国已经成为排放第一大国。当时我国和国际上争论最多的是“人均”、“历史责任”和“发展权”等，关系到 “共同但有区别的责任”原则问题，在客观上也为我国争取到很大的时间缓冲。2020年，中国温室气体排放量达到新的高度。
2020年，习总书记提出，中国二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标。“3060”目标的发布，选择了非常恰当的时间点，在大家关注中美贸易战的时候、关注疫情等重大国际事件的时候。中国主动提出了“3060”目标，如果错后一年，特朗普下台，拜登上台之后再发布，中国就会非常被动。所以，中国“3060”目标的提出，是打了一个先手牌。此外，在争取了20多年的发展时间后，我国确实面临发展方式和产业转型的问题，否则下一步，会给我们带来很大的压力。中国碳排放总量远高于全球其他国家，实现碳中和的坚定决心将深刻影响中国的能源结构。
温室气体控制不是人类面临的唯一问题
1987年由布伦特兰夫人担任主席的世界环发委员会提出可持续发展理念，至今，可持续发展概念的提出已经有30多年的历史。2015年，联合国制定了17个可持续发展目标(SDGs)，安全饮水和污水处理等都在其中。但是，全球还有22亿人缺乏安全的饮用水供应，42亿人缺乏安全的污水和卫生设施。
王凯军介绍，“我的博士导师是个荷兰人，他一贯反对世界上还有数十亿人无法满足生存条件情况下，讨论生物多样性、碳捕捉等问题。”所以，对温室气体的控制只是人类社会面临的重要问题之一。世界各个国家都会根据本国特定的发展阶段和问题，选择“双碳”目标下的策略，中国选择的策略是什么呢?
2021年3月15日，总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，把碳达峰碳中和纳入生态文明建设整体布局。强调“要实施重点行业领域减污降碳行动”，“减污降碳、协同增效”。这在未来十年到十五年之间都将是中国的主基调，而且这个主基调也是发展中国家的主基调。
碳达峰”与“碳中和”不同时期废弃物管理的需求
为什么未来的十年到十五年这将成为主基调?2021年10月，国务院印发了2030年前碳达峰行动方案，其中对碳达峰期间需要强制性减排的行业也做了详细的目标要求。比如汽车、煤炭、钢铁、水泥等行业都在其中，并且占比较大。而固废行业作为自愿性减排行业，在这个时候面临的选择是，要不要主动发力?是现在发力，还是在2030年碳达峰之后发力?
王凯军强调，需要了解的是，碳达峰之后，很可能20年前容易减的碳排量基本都减完了。以此为基准，可能2060年碳中和后能源活动中大概有20%左右再也减不下去了。中国到2060年可能还有20亿吨碳是减不下去的，这时固体废弃物的碳排量就成了主要可减的部分。
“碳达峰”目标完成后，能源活动排放明显削减，废弃物处理和农业管理的温室气体排放比例相对比例显著增加，控制这两部分的温室气体排放将成为“碳中和”中不可忽视的方面。
因此，王凯军认为，在碳中和方面，固废行业是最具有潜力作出贡献的行业，应该现在就开始发力。
工农业生产所产生的固废以及城市固体废弃物，在碳减排上包括负碳排上都有很重要的作用，从生物质发电、清洁供热、生物质天然气、生物质液体燃料以及化肥替代、BECCS等方面，都有非常重大的作用。王凯军指出，这和我们选择什么样的固废处理方式有非常大的关系。如厌氧发酵、焚烧、沼渣沼液还田等。
在这个主基调下，中国沼气协会发布了中国沼气行业双碳发展报告，提出中国沼气行业的双碳发展目标。分析了畜禽粪便、农作物秸秆、城市污泥、垃圾填埋气、餐厨及厨余垃圾、工业废水等有机废弃物处理对未来碳减排的影响，在未来新的能源结构里，生物质也是可以找到的唯一的零碳燃料。而废弃的生物质占了生物质总量相当大的一部分，因此以厌氧为核心处理技术产生沼气和生物天然气的技术路径，符合我国“减污降碳、协同增效”的主旋律。以这个角度来看待固废处理行业的作用意义就非同小可了。
城市有机废物产生可替代能源的潜力
预测2030年和2060年，我国城市有机废弃物量分别约为5.1亿吨和5.7亿吨。2060年我国城市有机废物沼气产生潜力可达570亿立方米，可实现减排1.0亿吨二氧化碳当量。
农业有机废物产生可替代能源的重要潜力
农业废弃物是产生沼气的主要力量。预测2030年和2060年我国农业有机废弃物资源量分别约为54亿吨和48亿吨。2060年我国农业有机废物产生沼气潜力达2500亿立方米，可实现减排4.5亿吨二氧化碳当量。
工业废水和废弃物产生可替代能源的潜力
预测2030年和2060年我国工业废水量分别约为84亿吨和98亿吨。2060年我国工业废水沼气生产潜力达600亿立方米，可实现减排1.1亿吨二氧化碳当量。
有机废弃物可获得沼气生产潜力
2030年和2060年有机废弃物可获得沼气生产潜力分别为1690亿和3710亿立方米。2060年沼气潜力相当于可替代2020年全国68%的天然气消费量，或天然气进口量的1.5倍以上;发电可形成7420亿千瓦时发电量，相当于2020年全国用电量近10%。
王凯军强调，在减碳领域能占到10%以上的行业，在碳减排过程中就是举足轻重的行业。
甲烷减排的机遇和挑战：固废行业责无旁贷
2021年11月2日，在第二十六届联合国气候变化框架公约缔约方会议(COP26)的第2天，包括美国、欧盟等在内的105个国家共同签署了“全球甲烷承诺(GlobalMethane Pledge)”，即到2030年将全球甲烷排放量在2020年的水平上至少减少30%。“105个国家代表70%以上的世界经济体量的签约国共同宣布，全球甲烷承诺正式启动。”他们还站在非常高的道德高度上说，这项行动可以减少20多万人的过早死亡以及哮喘病的发生和粮食的生产。
但中国没有加入该条约!美欧等国会在气候变化问题上强化对发展中国家施压。在这样的背景之下，中国不可能长期不作出反应。
在这次会议上，中美联合发布了《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》。中国首次承诺考虑解决甲烷排放问题。联合宣言在4月《中美应对气候危机联合声明》以及9月天津会谈的基础上，进一步提出中美双方开展各自国内行动、促进双边合作、推动多边进程的具体举措。
中美两国特别认识到了甲烷排放对于升温的显著影响，认为加大行动控制和减少甲烷排放是21世纪20年代的必要事项。中美计划在2022年上半年共同召开会议，聚焦强化甲烷测量和减排具体事宜，包括通过标准减少来自化石能源和废弃物行业的甲烷排放，以及通过激励措施和项目减少农业甲烷排放。
针对《联合宣言》的签订，我国各部门也迅速反应。在《联合宣言》签署的第二天，相关部门就组织了相关会议，对相关行业进行了摸底调查。而对我们来讲，目前当务之急的任务之一就是摸清底数。针对甲烷的谈判，国家可能是需要决策，如果一旦签署了，30年就要达到消减30%，而现在我们能不能减到30%?
中国沼气学会正在组织编制《中国沼气行业---甲烷减排年度报告》，根据中国政府2014年温室气体清单(如下图)，细化其中农业活动和废弃物处理行业甲烷排放量最新数据。
对比欧盟与我国生活垃圾处理方式及甲烷排放情况可以发现，欧盟28国1996年垃圾填埋排放的甲烷量人均300Kg，到2016年减少了50%以上。我国城市有机固废处理方式包括：焚烧、厌氧、填埋、堆肥。从各种方式来算，填埋是甲烷排放量最大的一种处理方式。
垃圾填埋场是甲烷最大的人类活动释放源，据估计全球每年垃圾填埋场释放的甲烷为10~70Tg，约占人为排放甲烷的11%(城市生活垃圾产生的约占3%~4%)，占总甲烷排放的8%。我国城市生活垃圾填埋占比45%，若将未处理的农村生活垃圾一起统计，我国生活垃圾填埋占比达到70%。
这对于行业来讲是一个机会，行业可以尽量借助甲烷排放，来呼吁推动垃圾焚烧技术的迅速普及，这是行业的一个发展契机。
与其他处理方法相比，垃圾焚烧已经有比较成熟的CDM方法。在厨余垃圾处理领域，以城市餐厨与厨余处理工艺全过程的碳核算为例，依托山东十方生物能源有限公司在济阳的餐厨垃圾处理示范工程项目，集中式餐厨厌氧处理流程，可以减排217.5kgCO2/t餐厨。考虑到餐厨垃圾无油脂回收或者回收数量比较少等因素，大概减排30.44kgCO2/t餐厨。但如果不是全量，效率低一些，这个数值马上就会变成正值，这是行业的问题。
行业还有另外一个问题就是沼渣沼液如何处理?污泥问题是目前一直没有解决的问题，一旦餐厨垃圾全量化，沼渣沼液的产生量将是污泥量的3-5倍，这也是行业将要面临的问题。
同时，污水处理中甲烷生成与控制也是行业需要关注的问题。推测我国城市污水系统碳排放量超过1亿吨CO2当量，减排的出路是在污泥的处理。
以德国最大污水处理厂为例，该污水厂负责处理周边200万居民生活污水以及欧洲第三大海港工业废水。处理水量：38.2×104 m³/d(规模约为240万当量人口);进水水质为：COD=850mg/L，TN=67 mg/L，TP=9.4 mg/L。改造前是该市最大公共能源消耗单位之一。主流处理工艺为活性污泥法，生化段出水投加化学药剂除磷。污泥处理包括：剩余污泥厌氧消化产沼气、沼气热电联产、消化后污泥继续干化、焚烧用于能量回收。
虽然没有达到碳中和，但该污水厂已经达到了100%的能源、能量自给。但是，仅仅相当碳中和不到50%。
从欧洲的经验看，在比较先进的污水处理厂中，污泥焚烧也占到碳减排量的70%以上，现在污泥焚烧厂是碳消耗的厂，在各种污泥处理方式中碳消耗相对较大，我们采用新型的高压立式脱水设备，可大幅度降低污泥焚烧的能耗，未来碳减排的空间巨大。在国际上来讲，污泥焚烧在碳减排上也将起到非常大的作用。
农业碳减排是中美都比较关注的重点。王凯军指出，农业碳减排畜禽粪便利用与管理措施是重点，首先是作物生产过程的肥料管理，优化农田中的肥料和水的使用可以大大减少作物生产系统中的温室气体排放。其次是粪肥管理，优化牧场管理、生产低排放因子的有机肥料来显著减少温室气体的间接排放，目前国际上已经形成了不同的畜禽废弃物管理模式。
王凯军最后总结，固废行业可以取得后发优势，是完全可以在“双碳”、“甲烷减排“和“负碳”领域做出贡献的行业!其次，垃圾处理行业要“乘势而为”，尽快制定加速焚烧建设取代填埋的政策，推动焚烧产业发展。第三，要研究制定有机肥替代方法学，解决分类厨余垃圾出路问题。第四，要重点研究沼渣沼液还田BECCS问题，确定排放因子建立中国碳捕捉、碳封存的方法学。
这些是行业需要做，并且需要尽早着手做的事情。
