何品晶：固体废物处理技术碳排放核算方法研究与思考

时间： 2021-10-22 14:18

来源：中国固废网

作者：何品晶

生命周期评价

第四种碳排放核算方法是基于生命周期评价的方法。该方法基于生命周期思考(Life Cycle Thinking, LCT)，过程包括“从摇篮到坟墓”，内容涵盖包括环境、经济和社会三方面的影响;目的是减少资源消耗、削减污染排放、提高社会经济效益。

生命周期评价方法不仅可以核算固废处理过程的碳排放情况，还能定量评价多种环境影响类别。以首个综合性的生命周期影响评价(Life Cycle Impact Assessment, LCIA)模型ReCiPe为例，其中的影响类别不仅包含全球变暖潜势(Global Warming Potential, GWP;与碳排放直接相关的指标)，还包含颗粒物排放、对流层臭氧生成、平流层臭氧层破坏和化石燃料耗竭等。

将上述四种核算方法进行比较后可以发现，这些核算方法分别可以适应不同的过程。一般来说，这些方法对于固体废物处理的典型工艺过程都是比较适用的。但是，核算的工作量是有所区别的：有一些方法是比较简单的，相应的，它的过程、结果可能也有疑问，争议比较多;有一些方法比较复杂，需要很多数据，需要模型，结果也更加符合实际。总体来看，全生命周期的方法需要所有环节的参数和可靠的数据库支持。

固废处理碳排放研究

何品晶介绍，近十年来何品晶带领的团队在碳排放研究方面进行了一些探索研究，这些研究针对不同的主题。比如，针对填埋场覆盖土，研究了填埋场覆盖土是否可对甲烷有氧化作用，并尝试计算这一过程中温室气体排放的规律;再比如，针对垃圾焚烧过程，研究了垃圾组分对垃圾焚烧碳排放的影响等。

其中，2012年何品晶团队发表的一篇文章中，依据所收集的当时中国6个城市垃圾焚烧厂的运行数据，通过生命周期的方法核算了各厂的碳排放情况。结果显示，当时我国的垃圾焚烧厂是碳源;而同一时期，欧洲发达国家的研究显示垃圾焚烧厂是碳汇，得到了截然不同的结论。研究发现，垃圾的组分和发电的效率是造成当时我国垃圾焚烧的碳排放和欧洲国家碳排放差异的主要关键因素。另外，根据情景分析结果，如果当时入厂垃圾中的厨余垃圾减半，即含水率下降，可以明显减少碳的排放。

2013年的一篇文章中，何品晶团队研究了填埋过程中的碳排放。文中设定了4个填埋场景，包括简易填埋、卫生填埋无填埋气收集系统、卫生填埋配备填埋气收集系统且气体用火炬焚烧处理、卫生填埋配备填埋气收集系统且气体发电利用。研究结果显示：对于中国来说，填埋气主要源于易腐垃圾;且填埋气如何处理、是否利用，对于碳排放的影响非常大。

次年，何品晶团队针对填埋场的建设和运行过程的碳排放做了单独的系统研究。研究内容包括填埋场场地的准备、填埋主体的建设过程，其他设施的建设以及运行过程(不含渗滤液和填埋气体处理)。结果发现，主体建设、其他设施建设和运行过程当中主要是碳源，主要贡献来源是柴油和水泥的消耗。

上述几篇研究论文证实垃圾成分对碳排放的影响非常大，因此，2018年何品晶团队和丹麦技术大学团队在《Journal of Environmental Science》上发表了一篇封面文章，比较了我们国家的垃圾成分和欧洲国家的垃圾成分差异，初步建立了我国生活垃圾性质数据集。

对于填埋过程来说，吨垃圾渗滤液产生量对填埋过程的碳排放影响较大，所以，团队也对全国各地(西北、北方和南方)填埋场的渗滤液产量建立了预测模型。

近年来，垃圾分类成为新时尚。从碳排放的角度看，垃圾分类对某一个特定的场景或者城市到底有没有影响?这是一个很有趣也很重要的问题。因此，何品晶团队以上海市的垃圾分类为对象，设定不同的场景进行碳排放分析。此次研究中用到的数据都是最新收集的，包括焚烧发电、卫生填埋(现在获得这些实际的运行数据应该说比十年前容易很多)。同时，我们也做了不确定性和敏感性的分析。

研究发现，垃圾分类可以大大减少碳排放。为什么会有这样的结果呢?在上海，现在要求原生垃圾零填埋，前文研究中发现了填埋过程的碳排放非常强烈，因此，原生垃圾的零填埋是碳减排最大的驱动力。另外，针对垃圾分类后的焚烧过程进行分析发现，干垃圾中的塑料织物类成分比例提升，提高了垃圾热值量，但同时化石碳含量也提升了，这两个因素对碳排放起着相反的作用。然而，由于上海电力背景排放值较低，塑料织物类组分的比例提高对焚烧发电厂而言反而使得碳排放增加了。但是，对比前面的案例，焚烧发电的碳排放较2009年和2010年的碳排放值仍然呈现明显的下降趋势。另外，研究发现，现在的计算场景设定沼渣未进一步利用，若沼渣能够土地利用，那么整个垃圾分类过程的碳排放将有望进一步降低。

碳排放研究发展前瞻

这些研究结果给我们很多启示，有一些问题值得进一步讨论。以生命周期评价为例，该方法在研究论文中广泛使用，但这些方法也存在一系列问题。比如说，追溯上游可以是无限的、设定的系统边界带有研究者本身的主观性、不同的废物处理工艺或者废物处理系统需要本土的数据，即前文中多次提到的个性化的数据，而这些数据实际上是缺失的或者不成体系的。

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编辑：赵凡