“无废”与节能低碳的协同互促

2019-07-05孙腾

上海节能 2019年6期

孙腾

上海市节能减排中心有限公司

1 “无废”与节能低碳均是高质量发展的核心内涵

1.1 资源产出率与节能低碳指标共同构成了高质量发展的关键效率指标

资源产出率是“无废”理念的核心指标。2016年1月1日正式生效的《2030年可持续发展议程》要求全球各国采用可持续的消费和生产模式，明确“到2030年，实现自然资源的可持续管理和高效利用”。中国作为落实《方案》的重要组成部分，2017年国家发改委印发《循环发展引领行动》，确立了提升资源产出率的短期目标，明确“到2020年，主要资源产出率比2015年提高15%”。至此，我国能、碳、资源三位一体的高质量发展效率指标体系基本成型。2019年初，国务院办公厅发布《“无废城市”建设试点工作方案》，要求系统构建“无废城市”建设指标体系，为优化完善资源产出率指标体系提供了试验田。

经合组织（OECD）率先建立了“绿色发展指标体系”，其中第二部分即“经济的环境和资源产出率”指标，包括CO2产出率、能源产出率、资源产出率、水产出率和环境调整后的多因素产出率（即环境综合产出率）（见表1）。各国在该指标体系的指导下，结合各自实际制定相应的具体目标。以日本为例，在《建立循环型社会基本法》中提出2025年资源产出率达到49万日元/t，比2015年提高11万日元/t的目标（见图1）。

经合组织（OECD）将资源分为生物质（食物和饲料、木材）、化石能源、非金属矿物（建筑材料、其他非金属矿物）、金属及金属矿物四大类。研究结果显示：2005至2016年，大部分国家的资源产出率均有所增长；金砖国家的资源产出率与OECD国家相比仍有较大差距（见图2）。

图1 日本资源产出率目标

表1 OECD绿色发展指标体系——环境和资源产出率部分

图2 OECD国家与金砖国家的资源产出率（2005年与2016年对比）（USD/kg）

1.2 “无废”的关键举措有助于实现节能低碳

“无废”的关键举措即减量化（reducing）、再利用（reusing）、再循环（recycling）（3R原则）及无害化处置的焚烧（energy recovery）和填埋（disposal）。近年来，“无废”的定义不断演进。零废弃国际联盟（Zero Waste International Alliance）对“无废”的最新定义为“通过负责任的生产、消费、重复使用以及产品、包装和材料的回收来保护所有资源，不使用焚烧，避免任何威胁环境或人类健康的排放”。相应的3R原则也得到了拓展，体现出两大新特点：一是更加重视源头减量，最推荐的举措是在产品设计环节即考虑减少废弃物产生；二是为了减少温室气体排放，焚烧排在填埋之后成为最不推荐的兜底举措（见图3）。

图3 实现零废弃的举措层次

图4 2018年全球物联网数据创新大赛金奖作品——垃圾车路径优化平台

在上述理念的指引下，“无废”与节能低碳的联系更为紧密。一是设计体系在资源使用方面应是闭环而非线性的，在获取原始自然资源之前，先使用既有材料，尤其是应尽量减少不可再生资源的开采。二是产品全生命周期尽可能本地化，通过优化运输路线，减少运输过程的能耗和温室气体排放（见图4）。三是扩展污染者付费的内涵，任何导致环境退化或资源枯竭的人都应承担全部成本，鼓励将包括固废和温室气体排放在内的环境成本内部化。四是尽量减少焚烧方式的能源回收，尽可能提升垃圾焚烧的效率，减少废弃物和温室气体的排放。

2 践行“无废”理念促进节能低碳

在上述衡量资源产出的指标体系中，矿产、油品均为重要组成部分，同时钢铁、石化行业均是产废重点行业和能耗大户，在相关领域贯彻“无废”理念，亦有助于实现节能低碳。

2.1 钢铁行业废钢铁循环利用

铁矿石是最主要的矿产资源之一，废钢铁是最主要的城市矿产之一，以废钢铁的循环利用代替铁矿石的开发利用，是“无废”的重要内容。

钢铁生产工艺主要分为长流程和短流程两大类。长流程工艺指以煤炭、铁矿石为原材料，经过炼焦、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢等工序生产粗钢的工艺。短流程工艺指以废钢铁为原材料，主要通过电炉炼钢生产粗钢的工艺。其中的核心指标即废钢比（废钢铁用量与粗钢产量之比），废钢比越高，说明钢铁生产工艺越偏向于短流程。我国钢铁生产工艺整体偏向于长流程，废钢比在世界主要产钢国中处于最低水平（见表2），因此我国钢铁生产能耗强度和污染物排放强度均偏高［1］。

国际重复利用工业局（BIR）统计显示，回收1t钢可节约1 100kg铁矿石、630kg煤和55kg石灰石，减少58%的CO2、76%水污染物、86%空气污染物和97%采矿废物和2．3m2垃圾填埋空间。“十三五”以来，钢铁生产企业转型升级得到广泛重视。《废钢铁产业“十三五”发展规划》提出，在人均钢铁蓄积量达到较高水平情况下（预计2020年将超过8t/人），2020年力争将废钢比提高到20%。未来一段时期，我国钢铁行业将迎来拐点，把握历史机遇，建立废钢铁回收利用体系、转型短流程炼钢工艺，将有力促进我国减少钢铁生产能耗和碳排放。

表2 2017年主要国家和地区废钢比

2.2 石化行业废渣资源化利用

石化产生的废弃物种类繁多，危险性大。石油渣是炼油过程中的最终剩余部分，汇集了原油中的几乎所有硫和金属成分。石油渣的清洁利用较为困难，一般仅能作为沥青使用或焦化制成石油焦。环保要求的日益提升，高硫、高金属含量产品的出路进一步受到限制。同时，油品升级使石化行业的氢气需求持续提升。IGCC多联产工艺以汽、电、氢、化工产品联产，环保、高效等优点受到关注。IGCC原理是通过化学反应（主要在气化炉内）将煤、天然气、石油渣等富碳燃料转化为能够在联合循环机组中燃烧的合成气（CO和H2混合物）等燃料，将化学能转移到H2上，然后再对CO和H2进行分离［2］，因此适用PCDC（燃烧前脱碳）技术。

目前，国内石化行业已有应用渣油、脱油沥青、石油焦等做原材料的IGCC多联产装置，如福建联合石化一体化IGCC装置［3］等。燃烧前脱碳技术亦有示范应用，如连云港清洁煤能源动力系统研究设施3万t/年碳捕集项目、华能绿色煤电IGCC电厂6-10万t/年碳捕集、利用和封存示范项目等。在炼油和其它领域（如氢燃料电池）H2需求持续提升的背景下，利用IGCC+CCUS技术，以低值石油产品和炼油废弃物为原材料实现汽、电、H2的清洁生产供应，有望在减少石化行业废弃物的同时实现节能低碳。各类碳捕捉技术见图5。

图5 各类碳捕捉技术

3 节能低碳过程中必须贯彻“无废”理念

发展新能源、利用生物质能（如垃圾发电）、推广新能源汽车等，都是当前主要的节能降碳举措，在此过程中，应贯彻“无废”理念，减少“应对气候变化型”废弃物的产生。

3.1 未雨绸缪推进光伏组建、动力电池回收利用

生产者责任延伸制度是指将生产者对产品承担的资源环境责任从生产环节延伸到产品设计、流通消费、回收利用、废物处置等全生命周期的制度。2016年末，国务院办公厅发布的《生产者责任延伸制度推行方案》要求率先对电器电子、汽车、铅酸蓄电池和包装物等4类产品实施生产者责任延伸制度。2019年初，生态环境部等九部委联合发布的《废铅蓄电池污染防治行动方案》，进一步强调落实生产者责任延伸制度，提出到2020年，铅蓄电池生产企业通过落实生产者责任延伸制度实现废铅蓄电池规范收集率达到40%，到2025年废铅蓄电池规范收集率达到70%。

电池、报废汽车、电子电器废弃物等也是欧盟、日本等废弃物管理先进地区的管理重点。近年来，低碳新技术应用带来的新型废弃物开始得到关注。日本方面，《建立循环型社会基本法》对特定品种提出“在商品和服务的整个生命周期中彻底循环资源”，其中一类为“作为应对全球变暖和其它环境问题的措施而被广泛采用的产品和材料”，具体包括光伏发电设施废弃物、锂电池和碳纤维增强材料等。欧盟方面，2011年末修订的《欧盟关于废弃电子电气设备的指令》纳入了光伏设备，规定自2018年8月15日起，大型设备的光伏设备回收利用率至少达到80%，小型设备组成部分的光伏设备回收利用率至少达到55%。《欧盟关于电池的指令》提出，铅酸电池、镍镉电池、其它电池的回收利用率至少达到65%、75%和50%。

3.2 做好垃圾分类，减少垃圾焚烧炉渣

垃圾焚烧发电是可再生能源电力的重要组成部分，是包括日本在内的亚洲地区的废弃物主要处置方式之一。部分代替火电发电量，垃圾焚烧发电整体上实现了减少化石能源使用和温室气体排放的效果。与此同时，垃圾焚烧发电会产生一定比例的炉渣（约占焚烧量的20%-25%）。目前，上海垃圾焚烧炉渣已超过100万t，未来随着“原生生活垃圾零填埋”目标的落实，焚烧炉渣预计还将持续增长。

垃圾焚烧炉渣的主要成分包括陶瓷碎片、砖石、石头、玻璃、熔渣、铁、其它金属等不可燃物［4］。一方面，上海市生活垃圾组分中不可燃部分（见图6）未见明显下降，另一方面，需要与生活垃圾协同焚烧的拆房和装修垃圾残渣居高不下，其中包含较多不可燃物质。上海亟待通过加强垃圾分类减少垃圾焚烧炉渣。近期，《上海市生活垃圾管理条例》的发布迈出了坚实的一步。

欧盟和日本均建立了较好的生活垃圾和建筑垃圾分类回收体系。日本分成5大类、须定时定点投放的生活垃圾管理体系堪称世界标杆。《建立循环型社会基本法》提出的分类回收重点包括塑料、生物质、金属、砖石与建筑材料等。《欧盟废弃物指令框架》［5］要求纸张、金属、塑料、玻璃（截至2015年）、纺织品（截至2024年）必须分类回收，建筑垃圾分类系统至少包含木材、非金属矿物（混凝土、砖块、石头、瓷砖和陶瓷）、金属、玻璃、塑料和石膏。