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甲烷减排 | 国家行动计划之下的废弃物管理展望
REEI 2021/12/08

在11月上旬结束的联合国气候变化大会(COP26)上,包括美国以及欧盟在内100多个国家和地区一起签署了全球甲烷承诺(Global Methane Pledge),这代表了全球一半的甲烷排放,也提出了到2030年将全球甲烷的排放量相对于2020年水平减少至少30%的目标[1]。 当然我们也看到一些甲烷排放大国,包括中国、印度和俄罗斯,还没有加入该承诺;不过中国和美国在COP26后半程发表的联合宣言,明确表达将加强在甲烷排放控制方面的合作,并计划在2022年上半年共同召开会议,聚焦强化甲烷测量和减排的具体事宜,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[2]。国内关于能源领域甲烷减排此前就已提到了日程之上[3],COP26中美联合宣言的意义在于其明确了中国将制定甲烷减排国家行动计划,并且提到了如何加强中美合作有效应对能源领域之外的甲烷排放,也就是废弃物以及农业部门这两大甲烷排放源。本文将聚焦于废弃物管理的甲烷减排,通过回顾近期的气候谈判进展以及相关研究,简析未来固体废弃物甲烷减排的关键所在。


甲烷国家行动计划中的废弃物甲烷管理展望

全球来讲,甲烷排放中有将近20%是来自于废弃物处理,主要是来自于固体废弃物填埋以及废水处理过程中的厌氧发酵环节产生的甲烷排放。中国的废弃物甲烷排放占比低于全球的平均水平,大约是12%,能源活动和农业甲烷排放占比都在40%以上,所以目前中国面临甲烷减排的挑战重点可能还是在能源和农业部门,但是随着废弃物产生量的逐年增加,废弃物处理方式差异都会影响甲烷排放的未来比例,笔者判断应该是趋向于20%这一世界平均水平。


生态环境部在11月25日召开的新闻发布会,应对气候变化司领导表示国家的甲烷行动计划正在制定中,将主要从“摸底调研、制定相关标准、加强监测核算、鼓励先行先试和国际合作”等五个方面行动[4],其中的“推动出台中国甲烷排放控制行动方案”部分是最相关的,特别提到关于废弃物甲烷控制的主要有以下三方面:


  •  强调了建立废弃物等领域的减排政策、技术和标准体系;

  •  加强废弃物等领域甲烷排放控制和回收利用;

  • 修订温室气体自愿减排机制管理办法和相关方法学,支持具备条件的甲烷减排项目参与温室气体自愿减排交易。


这三个方面内容体现了目前废弃物甲烷控制的基本思路,根据这些纲领性的文字从内容上看似重点是如何利用技术和市场机制控制甲烷排放,但是核心其实还是在第一点,也就是如何在减排政策层面综合管理废弃物的温室气体排放。这将涉及到目前废弃物温室气体管理目前面临的主要问题:城市管理者的废弃物管理方式会影响甲烷等温室气体的排放量,但是目前废弃物温室气体排放是以国家或省级排放清单方式呈现,对于气候变化的考虑目前并不能作为城市管理者选择何种垃圾处理方式的重要参考。


废弃物甲烷减排的关键点之一:以温室气体排放控制视角设计废弃物管理体系

欧洲国家对于废弃物温室气体排放控制起步较早,也取得了显著的减排效果。研究德国和英国的经验可以大体总结出欧洲国家的控制策略:都依赖于源头垃圾减量和加强回收再利用比例,以预防更多的包括有机废弃物(易降解物质)在内垃圾产生,辅以有效的废弃物回收体系以及焚烧发电技术的应用,并且有成员国已经从立法层面保障未经处理的有机垃圾不允许进行填埋[5]。可以看出,欧洲国家从源头端减少易降解物质进入垃圾填埋场,这对于控制温室气体的产生有重要意义[6]。以此为基础选择合适的垃圾管理方式组合能达到既控制了温室气体和垃圾渗滤液污染等环境问题,也促进了全社会的资源回收,在成本有效的促进资源利用的同时也进一步避免了潜在的环境影响。


反观国内,参考上海市废弃物管理方式对于温室气体排放量的情景分析(图1),能清楚地了解到国内大城市面临垃圾管理的难题,目前以填埋为主的固体废弃物处理,如果考虑气候因素,将会面临着重要的技术和政策抉择,填埋还是焚烧?只考虑末端处理的政策将会控制住垃圾填埋甲烷排放(S1),但这并不足够,应该要考虑前端减量提倡分类的政策(S3)辅以填埋甲烷回收政策才可以获得更大的温室气体减排潜力。关于垃圾焚烧是否低碳的问题在此不做深入讨论,可以参考磐之石此前发布的报告《错误的激励:再论终止垃圾焚烧发电电价补贴政策的必要性》。


图1. 上海市不同固体废弃物管理方式下的温室气体排放情景分析

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来源: Xiao S, Dong H, Geng Y, et al. Greenhouse gas emission mitigation potential from municipal solid waste treatment: A combined SD-LMDI model[J]. Waste Management, 2021, 120: 725-733.注:并没有展示所有6个情景,其他两个是经济效应和人口效应情景。


废弃物甲烷减排的关键点之二:如何清晰地展示成本与协同收益

根据联合国环境署(UNEP)的《全球甲烷评估报告——甲烷减排的成本效益分析》,全球废弃物部门预计到2030年可减少甲烷排放量2900-3600万吨/年。减排潜力集中在固体废弃物处置,60%的废弃物减排措施可以负成本或低成本实现,具体减排措施包括垃圾分类与回收利用、避免填埋有机废弃物、填埋气回收处理等措施[7]。这主要是考虑到甲烷减排可以避免甲烷过量排放所带来的潜在危害人类健康和粮食安全等风险导致的成本,也强调了因此带来的健康与粮食方面的收益。


中国垃圾填埋场的甲烷的减排成本比如说协同控制污染物排放,通过比较垃圾填埋场的甲烷减排关键技术(表1),减排成本除了机械生物预处理(MBT)以及好氧-厌氧-好氧三段式反应器之外,大部分减排成本都是在50元/吨甲烷之下的。如果按照目前国家碳市场配额参考价40元/吨二氧化碳当量来计算,得出1120元/吨甲烷这一参考值(甲烷100年尺度的全球暖化潜势是二氧化碳的28倍),所以甲烷每吨减排成本在这之下都应该是合理的。所以,在目前甲烷的减排成本不到碳市场配额十分之一的情况下,填埋场的甲烷回收在未来如果考虑气候因素的话,在减排成本上也是具有成本有效性的一种减排方式,可能不需要借助碳市场的力量,通过垃圾管理费用增加气候成本的考虑,这样就能满足目前的存量填埋垃圾甲烷回收以及未来填埋增量减排的成本需求。如果参考前述UNEP报告中提到的协同收益,垃圾填埋甲烷减排与管理的综合成本其实应该更低。


表1:中国垃圾填埋场甲烷减排关键技术成本和技术现状

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来源:蔡博峰,刘建国,倪哲,高庆先,胡秀莲.中国垃圾填埋场甲烷减排关键技术的成本和潜力分析[J].


结语

中国作为甲烷排放第一大国,15亿吨二氧化碳当量的甲烷排放量在未来或将继续增加,目前国内外对于甲烷减排的信号都相当明确了。COP26的全球甲烷承诺以及中美气候合作都指向了全球温室气体减排的重要一环:如何通过国际合作以及国家承诺实现非二氧化碳类温室气体——甲烷的加速减排?生态环境部最近也进一步明确了甲烷减排国家行动计划正在制定中,也指出了制定计划参考的五个方面。我们特别关注目前占比较小但未来增速仍将较快的废弃物管理甲烷排放,通过国内外文献梳理,提出了未来控制甲烷排放的一点建议,即如何考虑废弃物管理的气候变化成本及其协同收益,将气候因素融入到废弃物管理政策体系中。



注释:

[1] Global Methane PledgeOfficial Website. Link: https://www.globalmethanepledge.org
[2] 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。生态环境部,2021-11-11。链接:https://www.mee.gov.cn/xxgk/hjyw/202111/t20211111_959900.shtml

[3] 解读|中美强化气候行动,甲烷减排从科学共识走向政治共识。澎湃新闻,2021-11-11。链接:https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_15332884

[4] “甲烷国家行动计划”如何起步,环境部列出“五步走”。腾讯网,2021-11-25。链接:https://new.qq.com/omn/20211125/20211125A056RR00.html

[5] 董文娟,孙铄,李天枭,杨秀,李政.欧盟甲烷减排战略对我国碳中和的启示[J].环境与可持续发展,2021,46(02):37-43.DOI:10.19758/j.cnki.issn1673-288x.202102037
[6] 垃圾填埋场:温室气体减排新战场,2018/10/9,科学网。链接:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/10/418430.shtm[7] Global Methane Assessment: Benefits and Costs of Mitigating Methane Emissions, Link: https://www.unep.org/resources/report/global-methane-assessment-benefits-and-costs-mitigating-methane-emissions


作者:林佳乔

编辑:袁雅婷

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