垃圾分类的普及与物资再生行业的新方向
——城市固废分选及资源化
2024-01-18常新杰魏思凯李金诚
常新杰,魏思凯,李金诚
(1.陶朗循环经济研究院,北京 100013;2.科茂化学回收研究院,合肥 230011)
作为循环经济的重要组成部分,城市固废的资源化[1]备受关注。为了实现垃圾分类与物资再生,日本探索出精细化垃圾分类模式,而挪威采用简单分类+自动化分选+资源化模式。业内存在日本模式和挪威模式两种发展模式的讨论,经对比研究,挪威模式与中国国情更匹配。
1 日本模式与挪威模式对比
1.1 日本模式——精细化垃圾分类
日本模式起源于20世纪50年代,经过长期发展,日本逐步形成以可燃垃圾、不可燃垃圾、资源类垃圾、大件垃圾、电子废弃物等为代表的精细化分类模式。其对资源类垃圾有非常细致的小类划分和极致的分类投放要求。例如,玻璃瓶需要清洗干净,有塑料瓶盖的话需要拆掉分别投放;牛奶盒需要清洗干净后剪开;塑料瓶的瓶身、瓶盖和标签需要分离,瓶身需要洗干净后压扁,再分别投放。这形成十几种分类投放及单独收运的复杂体系,个别地方甚至高达51 类细分。
将如此复杂的分类规则宣传到家喻户晓并予以监督,实施难度极大。日本政府花费大量的人力、物力和财力,经过几十年宣传教育,才取得现在的成果。居民需要按当地要求将每种细分垃圾单独装袋,并按规定时间放在指定地点,以便收运。这意味着每位居民都要投入大量时间和精力,消耗巨大的社会成本,还无法保证100%的人参与,更无法保证参与的人100%准确分类及投放。另外,几乎每个细分小类都有配套的单独收集转运、资源化再生或末端处置系统,这意味大量的物流与加工处理投入,大幅增加系统总成本。
然而,即便做到极致的精细分类,日本整体生活垃圾回收利用率只有20%左右。主要原因是其垃圾管理体系过于依赖焚烧处理,餐厨垃圾等有机废弃物也被划分为可燃垃圾。过去几十年中,日本建设大量垃圾焚烧发电厂,形成庞大的既得利益集团,不仅赢得巨额政府补贴,也在一定程度上“绑架”政府,使焚烧处置成为实施上的优先选择,阻碍资源化和循环利用的发展。在大部分地区,精细化分类收运的资源类垃圾最终还是被焚烧处置,造成巨大的资源浪费。
1.2 挪威模式——简单分类+自动化分选+资源化
挪威模式发起于挪威的7 个城市联盟,它们共同出资组建RoAF 公司(Romerike Avfallsforedling IKS),以统筹管理该地区垃圾分类、分选及资源化。2008年,欧盟颁布《废弃物管理框架指令》,设定“生活垃圾回收利用率要在2025年达到55%并在2035年达到65%”的目标。RoAF 公司服务的地区生活垃圾回收利用率自21世纪初达到40%左右后,难以再突破。
为满足欧盟要求,RoAF 公司经多方调研和论证,决定改变生活垃圾投放、分选及资源化管理模式。首先,在前端取消原有的塑料类垃圾袋/桶,居民不再需要单独装袋投放塑料垃圾,而是将其与其他干垃圾混合投放;其次,投放后的生活垃圾被统一收运到混合垃圾分选厂,用全自动化分选线从垃圾中细分出两类金属、多种塑料、两类纸等可回收物,分别打包出售给下游的资源化企业。挪威模式的垃圾分类、分选及资源化如图1所示。
图1 挪威模式的垃圾分类、分选及资源化
2014年,该地区提前达成欧盟设定的目标。这里的成功带动挪威其他地区,乃至瑞典、荷兰、丹麦、奥地利、德国等国家的政府与垃圾管理企业积极跟进,纷纷投建生活垃圾焚烧前分选中心。对分选中心的投入为市场带来大量再生资源原料增量,激发对资源化利用再生工厂的投资,从而形成良性循环。欧洲焚烧前分选带来的垃圾管理模式变化如图2所示。
图2 欧洲焚烧前分选带来的垃圾管理模式变化
2 挪威模式对我国垃圾管理的借鉴作用
挪威模式在前端分类环节与我国现行垃圾管理模式具有相似性,在收运、分选、再生环节具有很高的借鉴价值和可复制性,能够在基本不额外增加民众负担和政府资源投入的情况下大幅提升垃圾回收利用率,促进两网融合、循环经济和双碳目标达成。
2.1 分类环节与我国有相似性
挪威模式的分类环节与我国当前的生活垃圾四分类模式有一定相似性,皆为前端适度的分类投放。我国分类方式为可回收物+其他垃圾+有机垃圾+有害垃圾;挪威模式则是可回收物(饮料瓶罐+可回收纸+一次性玻璃、金属)+混合干垃圾+有机垃圾,可以看成是在四分类基础上对高值可回收物(如可回收塑料、纸)、低值可回收物(如一次性玻璃)进行单独分类收集,并分别进行有针对性的分选及资源化。
2.2 收运、分选和再生环节与我国不同,但具有很高借鉴价值
挪威模式采用“干垃圾混合收运+自动化分选+资源化”的方式,基本不额外增加民众负担和政府资源投入,对我国有很高的借鉴价值。过去,挪威的塑料垃圾与其他垃圾需要通过两个不同的垃圾袋/桶进行分类投放,但错投、误投无法完全杜绝,塑料垃圾桶内会有其他垃圾,其他垃圾桶内也会有塑料垃圾。合并两类垃圾桶并对混合干垃圾进行集中式分选后,以塑料为代表的可回收物的回收总量得到明显提升,并且自动化分选出料具有较高纯度,在资源回收市场被认为是高品质原料,因而销售情况更好,更利于高值化再生。
3 城市固废分选及资源化在我国的发展前景
3.1 分选及资源化在固废减量化和资源化过程中起核心枢纽作用
纵观资源再生行业,为得到高质量再生产品,进料环节需要满足单一材质(高纯度、少杂质)要求。我国生活垃圾往往是不同材质的混合物,仅废塑料就包含数种组分,所以分选就成为资源化必不可少且最为关键的前置环节[2]。只有通过分选得到高纯度的单一材质物料,才有可能为再生加工环节提供合适进料,从而生产出优质再生料用于新产品生产,实现高价值资源化。
3.2 中国城市固废体量庞大,分选及资源化利用潜力大
中国生活垃圾各组分比例如表1所示。就增量而言,数据显示,我国人均每天产生生活垃圾1.1 kg 左右,由此可得,全国每年产生生活垃圾5.5亿~6.0亿t,其中废塑料占比约为7 000 万t。经测算,约2 亿t生活垃圾可通过分选及资源化被回收,回收价值为3 000 亿元左右;塑料可回收5 500 万~6 000 万t,回收价值超过2 000 亿元。就存量而言,在垃圾填埋场中,餐厨垃圾、纸类、木材等会自然降解;塑料和织物自然降解需要数百年甚至更长时间,近似于完全保留,但要视填埋时长折损其回收价值;玻璃和金属则会留存下来。测算发现,垃圾填埋场中的低值塑料、织物、玻璃和金属存量约为6 亿t,其中4 亿~5 亿t可通过分选及资源化被回收,回收价值为1.5 万亿左右;塑料可回收3 亿t 左右,绝大部分可采用化学回收法,回收价值在1 万亿元以上。
表1 我国城市生活垃圾组分构成
3.3 分选及资源化是碳中和时代固废环卫企业的第二增长曲线
3.3.1 分选及资源化助力实现逐步提升的循环经济和无废城市发展目标
近年来,国家多部委陆续发布政策文件,垃圾回收利用率目标不断提高,无废城市名录不断扩充、要求不断提升,现行的垃圾管理体系较难保证其实现。很多城市垃圾管理工作集中在前端分类投放设施和公共教育上,后端资源化环节缺乏系统性有效投入,导致很多可回收物实际上面临被焚烧或填埋的局面。因此,其他垃圾/干垃圾的焚烧/填埋前分选是近几年潜力极大的解决方案,有望在数年内将我国垃圾回收利用率至少提升20 个百分点。
3.3.2 分选及资源化凭借卓越的减碳效应将成为碳中和时代垃圾管理的核心路径
当前生活垃圾四分类中,其他垃圾中混有相当一部分技术上可回收的原料,如塑料(外卖餐盒、饮料杯、生鲜盒、塑料袋、包装膜等)、纸及纸基包装(牛奶盒、纸杯、纸碗等)。这部分目前混在其他垃圾中收运后被焚烧或填埋,造成材料资源浪费,也导致大量碳排放。干垃圾分选/焚烧前分选可使塑料、纸等可回收物免于被焚烧,预计每年可减少碳排放1 亿t 以上。
3.3.3 分选及资源化将推动中国再生资源加工行业重生并迎来新的发展
自洋垃圾禁令实施后,我国再生资源加工企业普遍面临巨大原料缺口,也在一定程度上限制新兴再生企业发展,例如,化学回收逐渐成为解决塑料污染和推动材料领域低碳循环转型的新方案,多地在建或筹建工厂,仅浙江科茂环境科技有限公司在建工厂未来三年内就有70 万~100 万t 原料需求,生活垃圾中的低值废塑料是化学回收的最佳原料来源,而当前大部分都被焚烧处置。分选中心可将具备回收价值的物料挑出,向再生资源加工企业提供体量和品质稳定的原料,有利于物资再生行业的可持续发展。
4 结论
在分选及资源化领域,中国很有可能成为全球最大的市场。中国拥有14 亿人口和全球最多的大城市,且城市人口密集度高,拥有全球最大的垃圾体量和集中度。比如,低值塑料垃圾可以看作是一个年产3 000 万t 以上的原油矿藏,相当于中国原油年产量的1/7。中国政府拥有强大的行动力,随着垃圾分类、无废城市、循环经济政策和越来越明确的垃圾资源化目标的提出,过去不被分出来的垃圾逐渐可以更低成本、更高效率地从垃圾中分出来。中国的分选及资源化各个单项技术都比较成熟,个别领域拥有世界前沿的技术。由于政策有待完善,短期内行业发展速度或许不快,但具备大规模快速发展的良好基础。保护环境和节约资源是我国的基本国策,循环经济和碳中和也是我国的远景规划,近年来国家格外重视,因为这不仅关乎碧水蓝天,还影响国家能源资源安全、国家命运和国际地位。分选及资源化是固废领域实现上述目标的最佳方案,势在必行。