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                    《張江科技評論》

                    開博時間:2019-06-06 14:03:00

                    《張江科技評論》是由上??茖W技術出版社與上海市張江高科技園區管理委員聯合創辦的一本科技評論類雜志。該刊報道評價國內外創新性科學技術的發展趨勢及其商業價值,介紹上海在建設全球領先科創中心進程中的制度成果、技術成果、創業成果,推動產學研密切協作,促進科技成果轉化,服務經濟轉型發展。

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                    垃圾低碳化是實現“碳中和”的必然選擇

                    2021-03-25 19:14:00

                      2020年中央經濟工作會議上,“做好碳達峰、碳中和工作”被列為2021年全年重點任務之一。要實現“碳中和”目標,需要進行能源結構轉型、社會經濟綠色低碳化轉型。其中,垃圾低碳化將是我國實現碳中和愿景的關鍵一環。


                      “碳中和”已成為當下世界發展的主題

                      所謂“碳中和”(Carbon Neutrality),指的是企業、團體或個人測算其在一定時間內直接或間接產生的溫室氣體排放總量,通過植樹造林、節能減排等形式,抵消自身產生的二氧化碳排放量,實現二氧化碳零排放(見圖1)?!疤贾泻汀逼鋵嵤峭ㄟ^擁有等量碳匯或碳信用沖抵自身碳排放,實現碳排放接近于零。


                      2020年9月22日,國家主席習近平在第75屆聯合國大會上宣布:中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現“碳中和”。2020年12月12日,習近平在氣候雄心峰會上進一步宣布:到2030年,中國單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右,森林蓄積量將比2005年增加60億立方米,風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

                      實現“碳中和”目標,需要進行產業結構的深度調整和優化。其中,加快發展新能源是首選,碳捕獲、利用與封存產業將迎來技術革新與增長,造林、農林廢棄物利用、垃圾資源化利用行業將迎來爆發性增長。綠色、低碳技術的開發與應用對減少二氧化碳排放有著重要意義。

                      實現“碳中和”的手段

                      垃圾低碳化是實現“碳中和”的重要方向。2017年歐盟數據顯示,歐盟15國垃圾總量對歐盟溫室氣體減排的貢獻率超過30%。因此,垃圾管理行業碳減排潛力非常大。

                      為了實現垃圾低碳化,眾多企業將逐漸專注于垃圾處理低碳化的技術開發和裝備研制。政府也將出臺垃圾處理相關政策,管控垃圾處理過程,避免二次污染物產生,實現環保與經濟雙贏。

                      ●垃圾焚燒低碳化

                      垃圾焚燒是垃圾低碳化處理的重要方式之一。要實現“碳中和”目標,必須減少化石能源的使用比例,大力發展新能源,減少碳排放,實現能源結構低碳轉型。隨著生活垃圾量的不斷增長,相比填埋,增加生活垃圾處理中焚燒比例是很好的選擇,符合“碳中和”理念。

                      目前,我國生活垃圾無害化處理比例較高。2020年,全國城市垃圾無害化處理中垃圾焚燒占比超過50%,未來還將進一步提升。垃圾焚燒是當前主流的生活垃圾無害化處理方式。焚燒具有處理效率高、占地面積小、對環境影響相對較小等優點,更能滿足城市生活垃圾處理減量化、無害化的要求。利用垃圾焚燒產生的熱能,能實現垃圾的資源化,近些年逐漸得到了較為廣泛的應用與推廣。近兩年,全國各地積極推進垃圾焚燒產能落地,垃圾焚燒發電取得了明顯的環境效果、社會效果,促進了行業高質量發展。各地政府正加速出臺相應規劃,進一步明確各地區垃圾焚燒未來增量空間,企業產能有望加速投放。

                      ●有機垃圾資源化

                      有機垃圾處理減量化、資源化利用是生活垃圾低碳化的重頭戲。有機垃圾又稱廚余垃圾或濕垃圾,是指生活垃圾中含有有機物成分的廢棄物,其主要來源為家庭廚房、餐廳、飯店、食堂、市場等。城市生活垃圾中50%以上為廚余垃圾,其特點是熱值低(約為30%)、含水率高(約為80%)、易腐爛。上述特征表明廚余垃圾具有較高的利用價值,應對廚余垃圾獨立處置,使其實現社會效益、經濟效益和環境效益的統一。

                      廚余垃圾的處理方法主要分為填埋、焚燒和資源化處理。隨著垃圾分類在全國的推進,資源化處理是未來廚余垃圾處置行業的必然選擇。廚余垃圾資源化處理主要有三種模式:堆肥、厭氧發酵、好氧發酵。

                      堆肥是將有機垃圾堆積成堆,保溫至70℃儲存、發酵,借助垃圾中微生物分解的能力,將有機物分解成無機養分。經過堆肥處理后,廚余垃圾變成衛生的、無味的腐殖質,既解決垃圾的出路,又可達到資源化再利用的目的。但是,生活垃圾堆肥量大,養分含量低,長期使用易造成土壤板結和地下水質變壞?,F有的堆肥技術形成的大部分肥料產品很難被農戶接受,造成肥料產品大量殘存并再次成為垃圾。因此,接種對應的微生物來強化蛋白質降解的堆肥技術,可實現有機垃圾的資源化。

                      厭氧發酵是指將有機物在特定的厭氧環境下,利用微生物將有機質分解,其中部分碳水化合物轉化成甲烷和二氧化碳的過程。厭氧發酵技術有多種分類,在工程應用中根據不同的廚余垃圾特點可選擇合適的厭氧發酵處理工藝。厭氧發酵是一種成熟的垃圾能源化技術,利用厭氧微生物的轉化作用,將垃圾中大部分可生物降解的有機物質進行分解,轉化為沼氣,便于輸送和儲存,熱值高,燃燒污染小,處理徹底,資源化和無害化程度高,產品多樣化,經濟價值有保證。

                      對環境最友好的方式是高溫好氧微生物發酵處理技術,采用集分選、油水分離、破碎、發酵等功能為一體的裝備,其基本原理是選取高溫好氧微生物菌種,通過高溫好氧微生物新陳代謝作用及降解技術,使有機物降解,分解成二氧化碳、水和固態有機質。二氧化碳和水以氣體的形式排出,固態有機質作為有機肥基肥。高溫好氧發酵法相比于普通的堆肥,其優點體現在:設備占地面積小,可集中或就地分散處理;耗能低,無污水或有害氣體排放,不產生二次污染;有機廢棄物減量率達到90%;資源化程度高,有機廢棄物經高溫發酵降解成有機肥料,從而大幅度降低了二氧化碳排放。

                      厭氧發酵和高溫好氧處理裝備中均需同時配置預處理系統和污水處理系統。預處理系統主要將油水進行分離,污水處理系統則主要處理生產過程中的廢水,利用生物處理完成廢水的達標排放。

                      綜合以上幾種處理方式,政府主管部門應加大對廚余垃圾資源化處理管控力度,完善管理和處理體系,加強政府引導,強力推進應用資源化技術專業處置,建設“前端分類+就地處理+資源化利用”的全鏈條產業模式,實現廚余垃圾的高效回收及高產值利用,從而實現最大程度的有機廢棄物減量。由于省卻了運輸環節,消除了對環境的二次污染,碳減排效果大大提升。

                      ●環衛管理數字化

                      隨著各地垃圾分類政策的陸續落地,垃圾處理市場空間被進一步打開。環衛作為垃圾處理的重要環節,伴隨著城市、鄉鎮都出現垃圾產生量持續增長的狀態,環衛服務作業量不斷增加,環衛管理中技術落實的緊迫性也日益顯現。

                      智能化是環衛低碳化的重要手段。在政策和需求的雙重推動下,我國環衛專用車輛設備總數穩步增長。政策支持公共服務領域車輛智能化轉型,要求重點區域使用比例達到80%。環衛專用車輛智能化已經成為趨勢,是數字化轉型的重要手段。

                      數字化是實現垃圾低碳化的關鍵要素。環衛管理要建立垃圾低碳化計量平臺和實時監測平臺,為碳足跡數字化平臺提供基礎數據服務。通過對生活垃圾全生命周期的數據采集(包括垃圾重量,環境參數,二氧化碳、一氧化碳、甲烷等氣體排放量),建立區域以及城市生活垃圾的生命周期清單。通過采集監測生活垃圾全流程的碳排放因子,計算得出每一個步驟的實際碳排放量,進而得出垃圾全生命周期的碳排放結果。同時,可采用區塊鏈技術確保數值安全、可信。垃圾低碳化數字化平臺將實現垃圾碳排放數據的精準測量和實時傳輸,為管理部門監控碳減排工作的成效提供依據,有利于推動我國在廢棄物處理領域溫室氣體排放計量核算與管理數字化轉型,促進碳交易的達成,推動環衛行業早日實現“碳中和”。

                      “碳中和”意味著更經濟、更清潔和更安全的能源結構,這也意味著能源結構轉型、社會經濟綠色低碳化轉型等將面臨更大的壓力和時間上的壓縮。環衛行業不僅需要考慮控制碳排放強度,而且需要加快籌劃控制碳排放總量。這意味著環衛行業的垃圾低碳化勢在必行。

                      徐擁軍,江蘇現代低碳技術研究院執行院長,江蘇省城市管理與行政執法學會國際合作與科技發展專委會主任,國家發改委2030能源戰略專家,國家電網新能源云平臺顧問,中國綠色能源產業技術創新戰略聯盟秘書長。

                      文/ 徐擁軍

                    本文來自《張江科技評論》

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