碳达峰碳中和视角下中国“无废城市”建设问题及对策

高晨琦 孙英杰 卞荣星 王亚楠 陈纪宏 张听雪

(青岛理工大学环境与市政工程学院,山东 青岛 266003)

“无废城市”是通过促进形成绿色发展方式和生活方式,不断推进固体废物(以下简称固废)源头减量和资源化利用,将固废填埋量降到最低程度,并以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领的城市发展模式[1]。2019年我国在11个地区开展“无废城市”试点建设工作[2]996,“十四五”期间,全国开展“无废城市”建设的地级及以上城市将达到100个左右[3]。由温室效应导致的全球气候变化和生态环境问题是21世纪人类面临的主要挑战之一。作为碳排放大国,中国的碳减排压力巨大。2020年,我国提出“双碳”目标,即碳达峰碳中和:力争到2030年二氧化碳排放达到峰值,2060年实现碳中和。“无废城市”建设涉及工业、农业、生活源等各个层面节能减排,废物处理是重要的温室气体排放源,其温室气体排放量约占全球总量的3.2%[4],若将各固废处置单元全面与减碳结合,全球碳排放量最多可减少20%[5]。因此,在“双碳”视角下进行我国“无废城市”建设对我国生态环境保护意义重大。

1 我国“无废城市”和“双碳”战略实践进展

1.1 我国“无废城市”建设实践进展

2019年,“无废城市”试点建设在全国开展。2022年,生态环境部发布了“十四五”时期“无废城市”建设名单,各省也相继出台“无废城市”建设实施方案。截至2020年底,我国“无废城市”建设从源头减量、无害化处置、资源化利用3方面出发,共安排固废利用处置工程项目500余项[2]996。国外“无废城市”的推进政策与实施措施以“目标导向”为主,我国则是采取了“问题导向”的推进策略[6-7]。我国“无废城市”建设的核心是调控并优化城市建设发展过程中的物质流动,实现城市内资源、环境、产业、经济的可持续发展。自“无废城市”建设开展以来,多市因地制宜、积极探索,构建企业间产业链条、产业循环经济园区,促进工业产废行业实行清洁绿色发展;完善工业源危险废物收集体系,加强监管与风险防控,建立区域联防联控机制[8];促进垃圾分类,实现相关部门对垃圾分类的监督管理[9];广泛开展秸秆高效还田工作,推广种养一体化并建立农业生态循环系统。典型做法与成效如表1所示。

表1 我国“无废城市”建设典型做法与成效Table 1 The typical method and effect of “zero-waste city” construction in China

1.2 我国“双碳”实践进展

全球温室气体猛增会对生态环境造成巨大威胁,自《巴黎协定》签订以来,世界各国逐步完善相关政策,进行技术创新,力促控制升温,实现碳中和。英国、法国等发达国家已建立成熟的碳交易体系并完成相关立法,部分国家和地区对实现碳中和目标的承诺年限与进展如表2所示。

表2 部分国家和地区对实现碳中和目标的承诺年限与进展Table 2 Commitment years and progress of some countries and regions to achieve the goal of carbon neutralization

自“双碳”目标提出,我国“双碳”“1+N”政策体系初步构建完成,充分发挥减污降碳协同效应。“1+N”中“1”指《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,“N”则包括《2030年前碳达峰行动方案》以及重点领域和行业保障措施。2021年7月,我国开展了重点行业建设项目碳排放环境影响评价试点,将“碳评”融入“环评”,其中,有7省纳入试点范围,并以钢铁、化工和电力等企业为主开展,试点地区与行业名单如表3所示。

表3 开展碳排放环境影响评价试点地区与行业Table 3 National pilot areas and industries to carry out environmental impact assessment of carbon emissions

结合相关理论,实现我国“双碳”目标可分三步走:2035年前为碳达峰平台期;2035—2050年为深度脱碳期;2050—2060年为源汇中和期[10]。从实践的角度出发,其重点在于技术创新(动态的节能减排)[11]。主要技术体系包括但不限于零碳动力系统、低碳/零碳终端能源利用技术、负排放和非二氧化碳温室气体减排技术等。在不同阶段的工业化进程中,碳排放强度各异,应根据不同阶段的工业要求进行技术升级、提高能源效率。

2 “无废城市”建设协同推进碳减排

收集 Web of Science 2012—2022年与碳减排研究领域相关的文献,对相关文献的关键词进行分析发现,碳减排研究主要围绕二氧化碳排放、城市发展建设、催化剂等3个领域展开。减少二氧化碳排放是碳减排的主要目标;部分催化剂可将温室气体循环转化,实现碳减排;城市发展建设重在产业规划先行,且要兼顾绿色发展。“无废城市”建设将产业布局及结构调整与生态环境保护相结合,这与推进城市发展建设、促进碳减排密切相关。

“十四五”时期“无废城市”建设方案指标体系中含有工业(重点)企业碳排放强度的可选指标,各地推进“无废城市”建设的同时可助推实现“双碳”目标。两者的高度关联性与协同性还体现在:“无废城市”建设与推动碳减排工作都是我国生态文明建设的重要组成部分,此外,在“无废城市”建设中高效利用物质流分析方法,可确定碳足迹、核算碳排放强度。

协同推进 “无废城市” 建设和“双碳”目标实现的主要措施包括生活垃圾处理碳减排、一般工业固废碳减排、农业领域碳减排。

2.1 生活垃圾处理碳减排

生活垃圾处理过程会产生大量温室气体,我国多省市基于相关生态理念,从多角度出发大力开展生活垃圾低碳化治理[12]718。

在源头减量上,强化垃圾分类与回收。促进餐厨垃圾分离、进行干湿垃圾分类回收是减少生活垃圾处理过程中温室气体排放和降低生活垃圾处理社会成本的有效方式[13]。提高可回收废塑料和废纸的回收率也可大大降低焚烧过程中的温室气体排放,对碳减排起到重要作用[14]。

在资源化利用上,主要措施包括:提取垃圾中有机物质用于蚯蚓养殖、打通产业链、促进再生资源和废旧物资回收利用等。其中,餐厨垃圾占城市生活垃圾比重较大,因而要大力发展其资源化利用技术,如餐厨垃圾废油脂的高值化利用技术、制备饲料蛋白及中链脂肪酸技术、制备生物燃料等可再生能源技术等,实现餐厨垃圾最大化的资源化利用[15]。

在最终处置上,我国主要采取堆肥、焚烧和填埋等方式处置生活垃圾。填埋场已成为最重要的人为甲烷排放源[16]。在焚烧技术上,降低垃圾的含水率、提高其热值、进行机械/生物干燥预处理及采用热电联产等措施,均可增大垃圾焚烧过程中的碳减排效益[17]。堆肥可使生活垃圾中的生物质进入生态循环系统,将厌氧发酵产气用于发电也会促进碳减排[12]719。各地应大力发展垃圾焚烧技术、垃圾堆肥技术,逐步实现原生垃圾零填埋。

2.2 一般工业固废碳减排

一般工业固废减量化和资源化是推进“无废城市”建设的重要举措,也是落实国家碳减排计划的重要途径[18]。电力、钢铁和化工行业在生产过程中会排出大量的温室气体,这3大行业为减碳的关键。

钢铁和化工等企业区别于电力行业,其温室气体排放不仅包括能源使用环节,生产工艺也会对碳排放产生影响,低碳炼钢炼铁技术会大大降低碳排放强度[19]。目前,碳捕集利用与储存技术是新型化工企业实现碳减排的主要技术,部分地区的煤化工企业已开始运用此技术[20]。

各地应推动行业实施清洁生产、进行绿色改造。钢铁行业可优化开发新技术或用清洁能源来逐步替换煤炭、焦炭的使用,以实现在源头上减少二氧化碳排放及炉渣等废物产生[21]。电力行业应优化调整能源结构,积极推进绿色清洁的供热系统建设[22]。化工企业应引入先进清洁生产设备,提高工业固废处置能力[23],还应充分借助金融工具获得资金支持实现绿色改造,降低碳排放。

2.3 农业领域碳减排

农业领域碳减排主要包括农业生产过程中化肥、农药等使用控制以及秸秆、畜禽粪污等农业废弃物的资源化利用两部分。

化肥、农药等大量使用会对土壤和地下水造成不同程度的污染。推进化肥、农药减量增效是固碳减排、发展绿色农业的重要举措。其主要内容为:开展生物防控,推广生物农药,精准高效施药,施用有机肥、微生物肥料等绿色新型专用肥料,优化施肥结构,发展水肥一体化技术[24]。

秸秆焚烧会产生二氧化碳等温室气体并造成土壤板结,危害生态环境。在“无废城市”建设与碳减排协同推进方面,推进秸秆回收与利用是重点。具体包括“五料化”利用[25]、发展秸秆青黄贮技术、完善建立秸秆收储运网络等。畜禽粪污处置不当会产生甲烷、氧化亚氮等温室气体。各地可根据实际情况进行有机肥加工、沼气利用或推广使用畜禽粪污发酵膜等[26]。此外,种养循环等生态养殖模式也逐渐成为新的固碳模式。北京市于2019年实施《农业有机废弃物(畜禽粪便)循环利用项目碳减排量核算指南》(DB11/T 1561—2018),为此类项目碳减排核算提供技术支撑。

3 存在的问题

3.1 顶层设计不完善

我国各“无废城市”建设实施方案中,虽有少数城市将规划目标定至2030年及以后,但大多数城市的目标仅限于2025年,且与“双碳”的协同规划部署尚不完善。“无废城市”建设不应该是短期、阶段性的,应贯穿到各省市的长期发展中。此外,还缺乏跨领域治理机制。“无废城市”建设涉及工业固废(含危废)、生活源固废、农业废弃物、建筑垃圾、海洋废弃物等多个方面,但多数城市只对某一个或某几个领域进行单独规划。

3.2 技术、市场和金融等激励措施不足

部分资源化回收利用企业在“无废城市”建设协同推进碳减排中起关键作用,但由于金融、市场等方面激励机制不足,会在一定程度上降低资源化回收利用企业的积极性。此外,推进固废源头减量和资源化利用要借助先进的工程技术,但一些资源化回收利用企业在关键技术创新方面有所欠缺,与高校或科研院所的合作不充分。

3.3 指标、评估体系尚未完善

在试行的指标体系中,与碳排放相关的指标只有相关工业(重点)企业的碳排放强度,且为可选指标。推进“无废城市”建设还要考虑后期效果评估问题,构建“无废城市”建设评价指标体系关系到综合评估“无废城市”的建设成效,而目前我国尚没有统一、严谨、完备的评估体系[27]。

4 对策与建议

(1) 在政策制度、全面监管(参与)上:积极出台相应政策,完善顶层设计,倡导各地大力开展协同治理。此外,“无废城市”建设指标体系应结合碳减排情况进行调整,包括但不限于对已有指标的合并、增加碳减排相关指标等。建立科学的指标体系对每年度的建设效果进行评估。各地应强化各部门联合监管及智慧监管能力提升,充分利用互联网大数据完善固废源头碳减排及碳交易过程监管、构建环境风险监测预警网络[28]。此外,充分利用融媒体平台进行“无废”宣传和引导,提升公众参与度,鼓励垃圾焚烧厂主动开放参观渠道,避免“邻避效应”[29]。

(2) 在技术创新层面上:企业要加大科研投入,积极推进以清洁原料为核心的清洁生产模式。加强综合性人才的引进,与高校、科研院所合作进行技术研发。目前,环境大数据、“互联网+”等已经逐渐成为环境治理的创新手段,这也为技术创新提供了新的思路[30]。

(3) 在市场、金融层面上:政府要补充完善“无废城市”建设与碳减排协同推进的财政激励机制,激发市场主体活力,灵活调整绿色原材料以及资源性产品进出口财税政策。还可设置专项资金,加大对相关企业及科研机构的财政补贴。与其他商品买卖的市场体系不同,“无废城市”建设与碳减排协同推进的市场体系需要信息、技术、金融等要素协同,形成循环[31]。