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污泥處理處置碳排放研究系列——碳排放研究背景及方法
發(fā)布日期:

 1.中國(guó)2060的碳中和目標(biāo)
  2020年9月22日,國(guó)家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話強(qiáng)調(diào),中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。9月30日在聯(lián)合國(guó)生物多樣性峰會(huì)上通過視頻發(fā)表重要講話,國(guó)家主席習(xí)近平再次強(qiáng)調(diào)了“中國(guó)將秉持人類命運(yùn)共同體理念,繼續(xù)做出艱苦卓絕努力,提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,為實(shí)現(xiàn)應(yīng)對(duì)氣候變化《巴黎協(xié)定》確定的目標(biāo)做出更大努力和貢獻(xiàn)?!边@是中國(guó)在巴黎協(xié)定之后第一個(gè)長(zhǎng)期氣候目標(biāo),也是第一次提到碳中和。目前中國(guó)最大的排放源來自電力及熱力生產(chǎn)、工業(yè)及交通,而中國(guó)作為全球最大的排放主體,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)仍然需要考慮其他碳排放,在快速推廣現(xiàn)有成熟低碳方案的同時(shí)積極尋找新途徑、發(fā)展新技術(shù)。
  2.短期氣候污染物——甲烷
  第21屆聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)特別提出應(yīng)重視短期氣候污染物(SLCP),以獲得快速的氣候響應(yīng)。甲烷作為最為重要的一種SLCP,其溫室氣體效應(yīng)是二氧化碳(CO2)的25倍,成為全球應(yīng)對(duì)氣候變化的減排新戰(zhàn)略中的重點(diǎn)對(duì)象之一。據(jù)估測(cè),人類活動(dòng)給全球氣候變化帶來的影響有25%來自于甲烷排放。另一方面,歐洲國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明,生物甲烷是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期氣候目標(biāo)關(guān)鍵的下一步,主要是由于當(dāng)生物甲烷通過能源利用并最終以CO2的形式進(jìn)入環(huán)境中,則這部分溫室氣體被稱為“備案項(xiàng)”,不計(jì)入總排放中;但是如果這部分生物質(zhì)能以非CO2的其它溫室氣體形態(tài)進(jìn)入環(huán)境,則需要按照不同的溫室熱效應(yīng)計(jì)入溫室氣體總排放。
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 圖1 SLCP對(duì)于2050年全球溫度控制的貢獻(xiàn)
  中國(guó)是世界上甲烷排放量最高的國(guó)家(世界銀行數(shù)據(jù)),約占全球甲烷排放總量的五分之一,其中廢棄物和污泥的甲烷排放量約占全國(guó)排放量的10%,預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到全國(guó)排放量的15%,因此有機(jī)廢棄物能源化將成為我國(guó)甲烷減排的重要手段。據(jù)此,我們應(yīng)該意識(shí)到有機(jī)廢棄物處理行業(yè)蘊(yùn)含的高效減排潛力,并探索出了一些可行的碳減排路徑。
  3.碳排放計(jì)算方法
  盡管研究發(fā)現(xiàn)有許多對(duì)氣候系統(tǒng)產(chǎn)生影響的氣體,但只有6種主要類型的溫室氣體包含在京都協(xié)議中,并包含在碳排放評(píng)估中,他們是CO2、CH4、N2O、HFCs、PCFs和SF。為了量化和對(duì)比各種溫室氣體的影響,采用二氧化碳當(dāng)量(CO2-e)來計(jì)算碳排放。該當(dāng)量根據(jù)不同溫室氣體的全球制暖潛能,測(cè)量并對(duì)比不同溫室氣體的排放。6種主要類型的溫室氣體,每一種都有相關(guān)的全球致暖潛能指數(shù),氣體排放的噸數(shù)乘以相關(guān)的全球致暖指數(shù)便可以得到二氧化碳當(dāng)量值。
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  表1 溫室氣體全球制暖潛能指數(shù)
  目前,關(guān)于碳排放計(jì)算的方法和導(dǎo)則主要基于大型組織的程序或數(shù)據(jù)庫(kù)。其中包括政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC),美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(USEPA),歐洲環(huán)境保護(hù)局(EEA)等。IPCC向所有聯(lián)合國(guó)和世界氣象組織成員開放,目前已經(jīng)有194個(gè)國(guó)家加入。IPCC發(fā)布了國(guó)際性的清單性質(zhì)的碳審計(jì)方法(如《2006年國(guó)家溫室氣體清單導(dǎo)則》),作為所有溫室氣體清單的基礎(chǔ),確保他們具有可對(duì)比性并易于理解。2011年我國(guó)頒布《省級(jí)溫室氣體清單編制指南(試行)》,其以IPCC發(fā)布的《2006年國(guó)家溫室氣體清單導(dǎo)則》為基礎(chǔ),給出了能源活動(dòng)、工藝生產(chǎn)過程、農(nóng)業(yè)、土地利用變化和林業(yè)、廢棄物處理五個(gè)部分的碳審計(jì)辦法。
  4.污泥處理工藝路線中的碳排放評(píng)價(jià)
  碳排放可以作為評(píng)價(jià)污泥技術(shù)路線的一項(xiàng)新參數(shù),它反映了污泥處理處置過程中可能排放的溫室氣體和相關(guān)的氣候變化影響,以“噸二氧化碳當(dāng)量/年”來計(jì)算。
  本系列文章的碳排放研究范圍如圖2所示。
  范圍1直接排放——從系統(tǒng)邊界內(nèi)的處理設(shè)施直接排放的溫室氣體,包括所有污泥處理設(shè)施、能源回收設(shè)施、土地利用等(藍(lán)色實(shí)線區(qū)域)。
  范圍2間接排放:電——邊界內(nèi)處理設(shè)施和用電(及向外部電網(wǎng)供電)相關(guān)的間接溫室氣體排放(及補(bǔ)償)。
  范圍3間接排放:其它——本次研究還將重點(diǎn)考慮其它所有的重要的間接排放。包括污泥土地利用排放的N2O,取代原材料的處理后污泥的碳值(污泥替代氮肥)(黃色虛線區(qū)域)。
  注:鑒于不同工程的土建及運(yùn)輸存在較大區(qū)別,因此與土建及運(yùn)輸有關(guān)的排放不包含在本研究的碳排放計(jì)算中。
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圖2 污泥碳排放系統(tǒng)邊界
  來源: 城建水業(yè) 紀(jì)莎莎