赵岩：生活垃圾系统的碳排放与可持续发展｜第十届零废弃论坛

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2023年12月15日，第十届零废弃论坛在北京圆满举办。本届论坛以“双碳目标下垃圾管理的长效机制和公众参与”为主题，由阿拉善SEE华北项目中心、天津市西青区零萌公益发展中心、北京市企业家环保基金会（SEE基金会）、深圳壹基金公益基金会、上海虹口绿色产业发展中心联合主办；万科公益基金会、北京自然之友公益基金会支持；上海静安区爱芬环保科技咨询服务中心、芜湖市生态环境保护志愿者协会、深圳市零废弃环保公益事业发展中心协办。

在下午末端处理分论坛上，北京师范大学环境学院副教授，博士生导师，环境工程系主任赵岩围绕“生活垃圾系统的碳排放与可持续发展”主题进行分享，剖析了我国垃圾焚烧行业的现状与问题，以及监督性监测的落实情况。

以下为观点摘录：

当前我国生活垃圾产生量很大，焚烧处理比例达到72%以上。同时填埋仍有一定比例处理能力，并承担了很重要的保障作用。另一方面，生活垃圾中厨余垃圾占比较高，从2019年6月生活垃圾分类工作通知下达后，垃圾分类工作现在实施了4年左右，也取得了很大成效。

我国城市垃圾清运量增长状况（2006-2021）

在这样的背景下，我们又进一步提出无废城市、“双碳”目标建设。无废城市是说持续推进固废源头减量和资源化利用，最大限度减少碳排量，将固废环境影响降至最低的城市发展模式，这里面就要考量固废环境影响是什么，怎么定量评估它，怎么降到最低。

“双碳”目标要求我们固废系统，特别生活垃圾系统也要有低碳发展的模式。这同样需要定量化评估手段，并识别哪些环节对碳排放和减排是重要的。这都要用到工具，即固废全过程管理与生命周期的评估。

固废的生命周期

固废的生命周期评估是从废物产生开始作为初始边界，废物收集、处理、资源化过程，这其中消耗的资源、能量等等带来的一系列排放都是固废生命周期过程中造成的环境影响，能源资源的消耗属于间接的环境影响，直接污染物排放是直接的环境影响。

生活垃圾系统的生命周期环境影响评估（LCA）

固废处理还有可以取得环境效益的环节，最主要就是资源化、能源化。理论上焚烧厂发电之后国家电网就可以少用火电或者其他形式的电，塑料回收可以减少使用原生化石燃料生产新的塑料，这时候原始的材料和能源生产的碳排放就可以被减少。

除此之外，容易忽略的就是固废系统还可以把污染物封存和固定下来，在人类认为比较合理的时间段里不再释放出来，对于当前的环境来说就是减排的效果，比较典型的是填埋场。在这个过程中每个环节进行质量平衡、能量核算、污染排放计算，就可以把固废全生命周期过程的环境影响清晰核算下来，这是它基本的方法。

同时，我们在双碳目标下还必须回答的几个问题：

碳排放是不是指二氧化碳的排放？

首先要区分关于生物碳和化石碳的概念。如果使用了化石燃料，必然造成碳排放。但是对于生物类的碳，通过植物的光合作用固定下来，然后再进入固废系统，再以某种形式释放到大气中，这时候对大气中的二氧化碳浓度在短期内并没有明显影响，所以生物碳对气候变化的影响可以被认为是零。但是甲烷除外，厨余垃圾的生物碳可以以某种形式变成甲烷，再释放到大气中去，它的贡献仍然和甲烷当量一样。

双碳目标下对二氧化碳的核算不是单一指标，而是应该把全部温室气体都考虑进来。

第二，相比焚烧，填埋是不是应该被淘汰？

我们从碳的角度看，填埋混合垃圾时，生物碳随着时间变化逐渐降解，释放的大量甲烷是碳排放的主要贡献者。而难降解的化石碳和部分生物碳会一直存在填埋场中，如果以百年时间尺度作为限定来说，这部分碳被填埋场扣留下来会有一定减排作用。

我们也对比了典型生活垃圾组成下（厨余垃圾占56%，纸类10.5%，塑料24%），填埋主要碳排放贡献是由生物碳降解产生的甲烷在无组织情况下释放出来，其他垃圾这部分，由于有一部分生物碳的存储，可以取得一定减排效益。

焚烧与化石燃料发电、填埋对比

我们看一下焚烧的情况，几乎所有碳都会以二氧化碳的形式随烟气排放出来，这是目前技术水平决定的。但是它跟其他化石燃料发电相比还是有比较明显的优势，也就是说我们用焚烧发电目前替代化石燃料的发电其实是有减排的效益。和填埋相比，焚烧这部分碳排放直接排放是蓝色部分，发电可以有一定的理论减排，最后相互平衡之后结果在零线附近。对于厨余垃圾的部分主要是生物碳，基本也在零附近。

第三，垃圾分类对减排到底有没有作用？

我们花了很大力气做垃圾分类，主要目标是分出厨余垃圾。厨余垃圾可资源化的途径有很多，比较典型的是生物处理的技术。我们做了相应情景设置，发现典型垃圾组分下，填埋每吨释放150千克二氧化碳，转到焚烧的时候可以有200千克二氧化碳当量的理论减排，当我们进行厨余垃圾分类，分出20%后单独进行厌氧消化和沼气利用，又会有一些减排效益。

第四，垃圾系统碳减排，还是碳减排背景下的垃圾系统？

垃圾系统跟能源系统有很密切的关系，我们实现碳减排很重要的方式是让垃圾进入焚烧厂发电，从而替代了电网用化石燃料发电，以取得环境效益。但是我们国家电网能源结构在“双碳”目标下一定会快速发展，根据电力行业发展报告，国家电网的能源结构从2020年到2050年，排放因子也许可以从现在0.7千克二氧化碳当量/千瓦时一直降到0.5、0.3，甚至0.1。

此时，我们会发现焚烧的直接排放部分仍然存在，但是替代发电的减排效益就越来越少。这时候焚烧相关的技术系统综合碳排放会显得更高。从这个角度来说，未来垃圾焚烧的单位碳排放比填埋还要高，这可能是要面临的一个问题。

能源结构发展下焚烧发电替代效益不断减弱

第五，垃圾组分对碳排放有什么影响？

不同垃圾组分对焚烧、填埋、其他的资源化技术都会产生影响，而且是很重要的影响。我们举一个例子，苏州市垃圾组分，2015年-2017年厨余比例是63%，含水率62%，塑料18%左右，整体热值每千克5300千焦。2018年-2019年厨余比例明显下降，含水率也降低，塑料比例明显升高到24%，热值也就相应上来。

组分变化下，我们调研发现这几年焚烧厂单位发电量确实也有增加，但单位发电量只增加了8%，发电效率以热值计算从25.8%降到22%左右，这时候减排能力来说就比原来显得更弱了一些。

能源发展趋势下垃圾组分的影响

在能源发展趋势下，垃圾组分的影响显得更重要一些。当我们能源背景发展越来越清洁的时候，垃圾组分的变化对于整个系统碳排放的影响更加凸显，这时候选择更适合这个城市或者这个地区的垃圾组分特点的技术就会更加重要。

最后是关于生活垃圾系统可持续发展的展望。低碳可持续的生活垃圾系统到底走向何方？

目前我国焚烧技术占比最高，处理量也是最大，碳排放角度来说也最为凸显，它的改造将成为生活垃圾系统低碳发展的排头兵。但是减排效果可能会随着能源发展越来越少，这时候需要有新的技术，比如说CCS（碳捕集与碳存储）等。

塑料废物将成为生活垃圾系统碳排放的众矢之的，碳排放的变化主要也是塑料成分变化带来的，把塑料进行资源化利用，实现产品的替代它是可以实现一定减排效果。原来一直强调可回收物分出多少，但是光分出来还不行，到底替代了多少原生材料才是最主要的，所以应该考虑分出的纯度、分类替代率、市场替代率。

其中高值塑料可以进行物理回收，低值的塑料是不是也可以某种形式进行回收，比如化学回收的技术，垃圾热解的技术在目前来说跟焚烧相比，碳排放基本相当，但是随着能源背景越来越清洁，资源回收就比能源回收更重要了。

未来我们还面临着许多挑战与机遇。第一，当前新的购物模式、饮食习惯和商品包装形式，导致垃圾组分显著变化。第二，能源系统越来越清洁，也会改变固废处理方式，向资源化、能源化产物的选择倾向也会有变化。第三，线性经济逐渐减少，循环经济的增加意味着可回收物替代的原生材料可能会减少，材料进入循环之后会多次使用，品质也会逐渐降低。

废物资源化不一定是环境友好可持续的，固废系统技术与发展应该从“重过程”向“重效果”转变。

生活习惯、商业模式、技术发展、管理水平、国家战略等等各种各样的因素都在同时改变，旧系统已经被打破，新系统也正在建立过程中，必须从系统层面认识和解决这些问题。

生命周期评估作为定量化的技术，在技术的比选、系统优化、政策制定的早期介入，可以搭建技术和管理之间的桥梁，提供更科学和引导的决策支撑。

补充资料：

提问：有一个技术性问题，焚烧发电减排效应主要是来自替代煤电，替代的理论是怎么建立的？我感觉在我们国家现实中是为满足电力的增量需求，焚烧发电建了，煤电也建了，这个替代性在研究中怎么建立的？

赵岩教授：我们理论上认为焚烧发电其实可以减少社会上的电网发电量，但实际过程中并不是完全一比一的操作，因为毕竟电网有稳定运行的状态，它的各种结构有它的状态，而且当上网电量不足以影响电网系统的时候，并没有取得很好的替代效果，电网该怎么发怎么发，多的这一点点可能在电网使用过程中根本显现不出来。我们从理论来说它是有这样替代的作用，所以实际效果仍然会有折扣，如果从电网角度来说，把垃圾焚烧行业所有电的稳定运行发电可以纳入电网中考虑，而且有一定占比的时候，在电网调配过程中就把它吸收进来作为重点考虑，这时候可能替代效果才会变得更加稳定和明显。

提问：关于替代我们自己想了好几年了，它是理论值，焚烧直接排放就排放了，咱们算出来替代或者替代后的减排都是理论情况。因为焚烧发电主要满足增量电网需求，现在所有新增发电方式主要是风电和光伏，这种情况下您算出来现在还是偏高的吗？

赵岩教授：对，这也是刚才衍生的问题，它到底替代什么样的电力，是值得商榷和讨论的，在不同地区如果针对一个城市可能就更明确更具体，有了焚烧发电，是不是可以减少其他电的建设，增量替代什么，原来准备建什么，但是对于一个行业来说没办法明确这么具体，往往会用平均电网或者地区内平均电网做简单理论的计算，所以这也是针对具体技术做更具体和更落地的方式，是用什么计算会有不同情景。

提问：我认为垃圾焚烧发电是垃圾不应该被优先的方式，而在中国现实中是被优先的，你们现在又讲替代理论，那是不是将会强化对垃圾焚烧发电价值的正面评估，对于零废弃、无废城市优先次序会形成阻碍？

赵岩教授：我们从这上面做的评估也好，定量核算也好，是基于我们国家现在发展现状，目前来说焚烧比例达到72.5%，处理生活垃圾的比例，已经处在很高位水平了，并不是我们促进了它，而是焚烧已经先发展成目前的状况了。我在最后一两张片子也提到我们还是希望提倡资源化优先的理念，固废管理层级也好，还是碳排放角度，都是资源化的层级优先，资源化回收不了的垃圾，没办法材料回收的垃圾，再进入能源化系统，能源化系统后，是填埋等最终处置。

其实事情并不是矛盾的，我们是评估现状的情况，它已经这样了，我们反过来再希望能够给大家提供的理念就是资源化越发展，资源回收的减排效果就越优先于能源回收。

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