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好文推薦 | 全面認識垃圾處理的溫室氣體排放

分類：固廢觀察    發(fā)布時間：2022年7月18日 18:15    作者：固廢觀察公眾號    文章來源：固廢觀察公眾號

我國垃圾焚燒處理的量在過去這幾年保持高速的增長，到2020年城市和縣城焚燒處理總量達到1.6億噸，也就是垃圾焚燒溫室氣體每年排放源的量是1.6億噸。詳見圖1。

圖1.我國生活垃圾年焚燒量

與焚燒相比，我國垃圾填埋排放溫室氣體排放源的量更大。填埋和焚燒不一樣，焚燒之后垃圾變成了飛灰和爐渣，對于填埋而言，廚余垃圾等有機質連續(xù)十年或者更久的時間排放甲烷、一氧化二氮等溫室氣體。用十年期計算我國城市和縣城的填埋存量，2020年高達15億噸。詳見圖2。


圖2.我國生活垃圾10年期填埋存量

與焚燒處理量相對應，2002年到2021年我國垃圾焚燒處理能力呈現(xiàn)出指數(shù)型的增幅。到2021年年底我國垃圾焚燒設計處理能力達到77萬噸/天，2.8億噸/年。有些省份，比如福建、海南等甚至提出了100%焚燒目標，就是將清運垃圾100%送到焚燒爐里面。詳見圖3。

圖3.我國生活垃圾焚燒處理能力的增長情況（2002-2021）
這樣爆發(fā)式的增長也帶來了負面的后果，區(qū)域分布不均衡、不協(xié)調、過度超前建設的現(xiàn)象開始出現(xiàn)等等。浙江省、山東省等十個省區(qū)市出現(xiàn)了垃圾焚燒處理能力超過垃圾清運量的情況，浙江省表現(xiàn)得最為突出，每天超出的量達到2.75萬噸，處理能力和清運量不匹配導致焚燒爐閑置，沒有垃圾可燒，也可能出現(xiàn)為了滿足焚燒的需求，對垃圾分類處理或者減量產(chǎn)生負面的鎖定效應。詳見圖4。

圖4.2022年部分省份垃圾焚燒處理能力超出清運量的值（噸/日）

二、垃圾焚燒的溫室氣體排放

（一）對垃圾焚燒發(fā)電“碳減排”的質疑

為什么焚燒技術受到如此的熱捧？有三個先導條件：第一，垃圾焚燒被國家定義為生物質發(fā)電，可以獲得高額的電價補貼；第二，部分專家所謂的雙重降碳，相對于填埋場來說控制甲烷排放，還能夠替代發(fā)電；第三，如果能獲得國家核證自愿減排量（CCER），在碳市場進行交易就能獲得一定的收益。我們在此分別提出質疑。

第一個質疑，為什么垃圾焚燒發(fā)電不完全屬于生物質發(fā)電？圖5非常清楚展示了生活垃圾和生物質之間的關系。生活垃圾里面有一部分是生物質包括了廚余，還有一部分是塑料、橡膠、紡織物等富含化石源碳的原料?！犊稍偕茉捶ā罚?009）也明確規(guī)定“生物質能利用自然界的植物、糞便、城鄉(xiāng)有機廢物轉化能源”。而焚燒處理的生活垃圾不僅包括生物質，所以生活垃圾發(fā)的電也不完全是生物質的電。詳見圖5。

圖5.生活垃圾和生物質資源的關系
第二個質疑，以CCER方法學為例，垃圾焚燒真的是雙重降碳嗎？CCER項目核算碳減排量的公式三個部分，一是項目絕對碳排放量，二是項目發(fā)電替代的碳排放量，三是基準線排放，詳見公式1。以下分別提出疑問。

公式1：
碳減排量=絕對碳排放量-發(fā)電替代碳排放量-基準線項目碳排放量

首先是對絕對碳排放量的疑問，CCER項目是否存在著數(shù)據(jù)造假的情況？圖6展示了一項針對我國垃圾組分的調查，結合公式2，可以得出結論“我國的垃圾里面塑料、橡膠和紡織物等貢獻主要的熱值，也貢獻了主要的化石源碳”，這和第一個質疑討論到《可再生能源法》中生物質發(fā)電的概念相互呼應——垃圾發(fā)電事實上不是主要靠生物質，而是靠高熱值的塑料、橡膠和紡織物，因此這部分垃圾發(fā)出來的電當然不能被認定為生物質能源。

公式2：
絕對碳排放量=重量x碳含量的比例x化石碳占總碳含量的比例x燃燒效率（EFF）

圖6.某研究中我國生活垃圾中各個組分的比例、熱值和化石源碳含量
CCER垃圾焚燒項目的案例，圖7表中塑料的干重的比例是1%，實際貢獻63%的化石源碳，說明塑料是重要的垃圾焚燒的化石原碳的來源。我們收集了2016—2017年間29個垃圾焚燒CCER項目，看到圖8一開始覺得很樂觀，比如說廣元市垃圾里面就沒有塑料，昆山也沒有塑料，只有0.25%，說明分類做得好或者回收做得好。我們再看圖9，根據(jù)學術研究，垃圾中塑料的比例普遍會達到百分之十幾，上海等經(jīng)濟發(fā)達城市可能會更高。CCER中關于塑料的報告值和研究值也在揭露一個問題，這里面是否存在著數(shù)據(jù)造假的情況。

圖7.馬鞍山市垃圾焚燒CCER項目垃圾里的干重1%塑料貢獻了63%的化石源碳
圖8.29個CCER項目設計文件中估算的塑料比例
圖9.學術研究中我國生活垃圾中塑料比例
其次是對發(fā)電替代排放量的質疑，垃圾焚燒低水平的能源效率條件下可以對煤電實現(xiàn)替代減排嗎？我們參照發(fā)電行業(yè)對于能源效率的計算方式，根據(jù)有限的公開數(shù)據(jù)對我國主要焚燒發(fā)電企業(yè)能源效率進行計算。圖10展示了我國主要焚燒發(fā)電企業(yè)能源效率，普遍低于65%基準線，按照歐盟優(yōu)先次序原則，低于65%基準線的垃圾焚燒將被定義為“垃圾末端處置”，高于65%基準線才能被定義為“能量回收”。

圖10.我國主要垃圾焚燒發(fā)電企業(yè)的能源效率還普遍處于較低水平（2019-2021）
事實上，我國垃圾發(fā)每度電的單位二氧化碳排放量遠高于煤電。圖11比較了不同發(fā)電方式電網(wǎng)排放因子，也就是每發(fā)一度電排放二氧化碳的量，可以發(fā)現(xiàn)我國垃圾焚燒發(fā)電的電網(wǎng)排放因子遠高于煤電發(fā)電的平均值，這樣的結果直接否定了垃圾焚燒發(fā)電替代煤電能夠實現(xiàn)碳減排的假設。

另外一個有待進一步探討的問題是，如果說垃圾焚燒發(fā)電替代了煤炭發(fā)電排放，替代真的發(fā)生了嗎？也就是在現(xiàn)實中是否會出現(xiàn)多造了一個垃圾焚燒發(fā)電廠就少造了一部分火電廠產(chǎn)能的情況呢？
圖11.不同發(fā)電方式電網(wǎng)排放因子比較

最后是對基準線選擇的質疑。基準線是CCER項目在計算減排量時的參照線——減排量等于CCER項目排放量減去基準線項目排放。2016年到2017年審定29個項目全部選擇了M3，也就是“沒有填埋氣捕捉系統(tǒng)的填埋場處理新鮮垃圾”作為基準線。這樣的選擇其實存在兩個問題，第一個問題是這個選擇很不準確，因為基準線不符合當時的情況，比如城市已經(jīng)有了焚燒或者主要是焚燒，甚至M3這種方式已經(jīng)不存在了，那就沒有替代可言了。第二個問題是基準線的更新很不及時，垃圾焚燒CCER項目周期可能長達十年，如果十年期內基準線都不更新的話，基準線實際可能已經(jīng)不存在了。詳見圖12。

圖12.基準線（替代方案）的具體描述和當下的現(xiàn)實情況

垃圾焚燒真的是雙重降碳嗎？我們分析之后得到了以下結論，第一個否定的結論是垃圾焚燒CCER項目絕對碳排放量可能存在造假；二是垃圾焚燒發(fā)電能源效率很低，平均電網(wǎng)排放因子遠高于煤電，不可能實現(xiàn)替代后的減排，目前也沒有證據(jù)證明CCER項目替代煤電項目的實際操作；三是基準線選擇不準確、更新不及時，可能會計算出虛假的碳減排量。

（二）焚燒“碳排放量”的準確性值得推敲

如圖13所示，我國政府向公約秘書處遞交了《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》（2018）（下簡稱《報告》），2014年城市生活垃圾處理排放了1億噸左右二氧化碳當量，其中二氧化碳的量是2000萬噸二氧化碳當量。不足的是，報告沒有把縣城和鄉(xiāng)村生活垃圾處理產(chǎn)生的溫室氣體納入核算，后續(xù)隨著我國垃圾收運、焚燒體系發(fā)展，我國垃圾焚燒處理對氣候變化實際影響會越來越大，垃圾焚燒碳排放量逐漸快速增長的過程。

圖13.《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》（2018）

如何減緩垃圾焚燒的溫室氣體排放？一是源頭角度，提高塑料等化石源碳材料分出比例，提高對廚余垃圾等有機質的分出比例，減少進入焚燒爐的量。二是從運行角度，通過垃圾分類管理、全鏈條管理、AI等技術改造不斷提高垃圾焚燒廠能源效率，從而通過提高發(fā)電量，替代減緩溫室氣體排放。

三、垃圾填埋的溫室氣體排放

在去年中美共同發(fā)布《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》后，甲烷的關注度不斷突破。計算垃圾填埋碳排放量的公式包括三個部分，一是排放量，二是如果說有填埋氣回收裝置，能夠實現(xiàn)的替代排放量，三是碳封存的量。詳見公式3和圖14。

公式3：
碳排放量=排放甲烷（CH4）和一氧化二氮（N2O）折算為二氧化碳（CO2）量-能量回收替代排放量-碳封存量

圖14.不同技術條件下對溫室氣體排放系數(shù)的計算方法（單位：千克二氧化碳/噸垃圾）

我們比較關注的能量回收替代排放量大概是負46.6千克二氧化碳/噸垃圾，是一個比較大的值。而我國普遍填埋場的填埋氣回收情況卻比較悲觀，根據(jù)2019年的數(shù)據(jù)，我國縣城填埋場1200座，城市填埋場650座，2019年大概216座填埋場有填埋氣回收裝置。詳見圖15。

圖15.城市生活垃圾填埋場在2019-2025年逐漸實現(xiàn)裝備填埋氣回收裝置實現(xiàn)的減排量（黃色部分）

《報告》中垃圾填埋溫室氣體排放的核算周期存在明顯的不足。《報告》按照一年期而不是按照十年期對填埋溫室氣體排放進行劃算，也沒有將縣城垃圾填埋產(chǎn)生的溫室氣體納入核算范圍，其結果，我國垃圾處理對氣候變化實際影響可能遠高于報告值，報告值是8300萬噸二氧化碳當量，我們團隊估算值是5.5億噸二氧化碳當量。

如果考慮不同溫室氣體全球增溫潛力的不同計算方式，實際影響更加嚴重。按照IPCC方法學，以100年周期計算甲烷的增溫潛力是21，而按照Nature最新的計算結果，甲烷排放的前20年增溫潛力是二氧化碳的80倍，填埋排放的甲烷溫室氣體對全球變暖的影響更加嚴峻。

垃圾填埋如何實現(xiàn)減排？一是源頭角度。因為填埋場甲烷主要來自于廚余垃圾或者有機質，最好的辦法是減少食物浪費，其次通過分類讓廚余垃圾進入廚余垃圾處理系統(tǒng)；從運行角度來說，甲烷有回收利用的潛力，CDM機制或者百川暢銀為代表的企業(yè)在填埋氣體回收在不斷地探索和實踐。

四、垃圾處理的“碳排放量”存在低估

圖16顯示我國城市和縣城生活垃圾焚燒填埋處理排放的總量，我國政府向公約秘書處提交的值是2014年1億噸二氧化碳當量，項目團隊估算值是2014年約5.7億噸二氧化碳當量，以2014年我國共排放111億噸二氧化碳當量為基數(shù)，僅垃圾處理這一項的占比至少達到5%。

由于過去的幾年隨著焚燒的發(fā)展和填埋氣回收比例的提高，項目團隊估計城市和縣城垃圾焚燒、填埋的總排放量在2019年實現(xiàn)了達峰，在7.5億噸左右。

圖16.2014-2020年我國城市和縣城垃圾焚燒、填埋“碳排放量”

五、基于環(huán)境風險和氣候變化平衡的建議

有人認為填埋排放溫室氣體多，焚燒產(chǎn)生的溫室氣體少，填埋垃圾挖出來送去燒就能實現(xiàn)減排，這在在國內形成新的行業(yè)趨勢“開挖焚燒填埋垃圾”，國際上稱“填埋場開采”，以浙江省金華市的實踐為例，當?shù)卣J為該開挖焚燒填埋垃圾的項目實現(xiàn)了26萬噸二氧化碳當量減排。詳見圖17。

圖17.浙江省金華市垃圾填埋場開挖現(xiàn)場 圖源：浙江省金華市住房與城鄉(xiāng)建設局

開挖焚燒填埋垃圾的方式是否值得鼓勵呢？我們認為需要十分謹慎。由于開挖填埋垃圾可能會形成二次環(huán)境風險，尤其是在沒有進行有效環(huán)境評估的情況下，可能會出現(xiàn)比如說滲濾液泄漏、甲烷爆炸、危險廢物污染等問題，再考慮到我國目前“填埋場開采”相關的專項技術標準和監(jiān)管還處于缺失狀態(tài)，開挖和焚燒填埋垃圾應當非常謹慎。

六、總結與期待

基于對垃圾焚燒減排計算方式以及數(shù)據(jù)公開性、準確性的質疑，項目團隊認為垃圾焚燒并不是像CCER方法學標稱的那么完美，能否實現(xiàn)所謂雙重降碳也是非常值得探討。而在垃圾處理過程當中，從污染物控制和減排的角度，100%選擇焚燒的路徑是非常值得推敲的。參照圖18。

在“雙碳”、“循環(huán)經(jīng)濟”和中美格拉斯宣言的背景下，二氧化碳和甲烷的問題受到了更加廣泛的關注，充分認識垃圾焚燒、填埋的氣候影響后，留給我們的問題是，如何才是一組最佳的垃圾處理行動路徑？

圖18.廢棄物管理優(yōu)先次序


來源 | 零廢棄聯(lián)盟、天下無焚 
作者 | 李嘉誠
編輯 | 匡宋堯

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